مقالات تخصصی

تکنولوژیهای نوظهور برای بهبود جوانه زنی بذر: نور فرابنفش (UV)

در مقالات قبل در مورد برخی از روشهای نوین افزایش جوانه زنی بذر و همچنین کنترل عوامل بیماریزای قارچی و باکتریایی که ممکن است در بذرها و در نتیجه در گیاهچه­ ها بروز نماید؛ بحث شد. با توجه به نیاز روز افزون به منابع غذایی، شناخت و کاربرد روشهای نوین میتواند گامی موثر در کنترل و مهار گرسنگی در جهان باشد. همچنین محدود کردن استفاده از کودها و سموم شیمیایی یکی از اهداف مهم این تکنولوژیها میباشد. در این مقاله به بررسی نور فرابنفش (UV) و تاثیر آن بر پارامترهای جوانه زنی و مطالعات صورت گرفته در این زمینه خواهیم پرداخت.

نور فرابنفش و کاربردهای آن: نور فرا بنفش (UV) نور الکترومغناطیسی است که از خورشید یا یک منبع نور تولید میشود و برای چشم انسان غیرقابل دیدن است. نور فرا بنفش بین طول موج ۱۰۰-۴۰۰ نانومتر قرار میگیرد (شکل ۱) و بیشتر به چهار دسته طبقه­بندی میشود: UV-A از ۳۱۵ تا ۴۰۰ نانومتر؛ UV-B از ۲۸۰ تا ۳۱۵ نانومتر؛ UV-C از ۲۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر و فرا بنفش خلاء از ۱۰۰ تا ۲۰۰ نانومتر.

نور فرابنفش
شکل ۱. طول موج های امواج اکترومغناطیسی

نور فرا بنفش کاربرد گسترده ای در صنایع غذایی دارد. این ماده به عنوان یک  ضد میکروب قوی توانایی غیرفعال کردن ویروسها، اسپور های انگلی، باکتریهای خطرناک، گونه های مختلف مخمرها، کونیدیا و اسپورهای باکتریایی را دارا میباشد. همچنین، کاربرد خوبی برای ضد عفونی سطوح تجهیزات، غذاها، مواد مایع و آب دارد.

با این حال، نور فرا بنفش دارای تأثیرات مضر بر فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در گیاهان مانند تبادل گاز در برگها، میزان تبادل آب و فعالیت آنزیمی را نیز دارد. در همین راستا، در گام بعدی مطالعات جهت یافتن تأثیر تیمار با طیفهای مختلف نور فرابنفش (A، B و C) بر پارامترهای جوانه زنی و  رشد بذر هدایت شدند.

در این میان پرتوهای فرابنفش  C(UV-C)( محدوده ۲۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر) غیر یونیزه کننده بوده و نشان داده است که توانایی میکروب کشی و غیرفعال کردن مؤثر ویروس ها، باکتری ها و پروتوزا یا سایر میکروارگانیسم ها را دارد. این نور توانایی نفوذ در بافت را دارد و احتمالا از این طریق خاصیت ضد میکروبی خود را اعمال میکند.

تاثیر نور فرابنفش بر جوانه زنی و رشد بذر:

در یک مطالعه، نتیجه پرتودهی با اشعه UV-C بر رشد گیاهچه، میزان جوانه زنی و عملکرد بادام زمینی (Arachis hypogaea L) توسط Neelamegam و  Sutha(2015) مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که تابش اشعه UV-C به مدت ۱ ساعت، درصد جوانه زنی را ۸۳.۳ درصد بهبود داد و به طور قابل توجهی قدرت یا ویگور بذر و درصد تولید زیست توده (بیوماس) گیاه را در مقایسه  با شاهد افزایش داد (شکل ۲).

نور فرابنفش
شکل ۲. تیمارها به ترتیب T1= شاهد، T2= بذرهای خیسانده شد، T3 تا T7 بذرها خیسانده شده و پرتودهی شده با اشعه فرا بنفش C به ترتیب به مدت ۵، ۱۰، ۲۰، ۳۰ و ۶۰ دقیقه بر روی بذر بادام زمینی

در مطالعه دیگری تاثیر پرتودهی با اشعه فرابنفش UV-C  با شدت ۳.۶ کیلوژول در متر مربع، بر روی بذر کلم برگ (Brassica oleracea var. capitata L) باعث افزایش رشد و کیفیت کلم برگ در شرایط گلخانه شد. همچنین تیمار با فرابنفش سبب کاهش عامل پوسیدگی سیاه ((black rot (Xanthomonas campestris pv. campestris) در محصول گردید (Brown et al., 2001).

در مطالعه­ ای مشخص شد که پرتودهی بذر کاهو با UV-C در سطح ۳.۴۲ کیلوژول در مترمربع ، قبل از کاشت با توجه به افزایش فعالیت تخریب رادیکالهای آزاد که در بافت برگ ها شناسایی شد اند، می توانند بر مشکل شوری شدید غلبه کنند.

در یک بررسی دیگر، تأثیر پیش تیمار با اشعه UV-C و UV-A بر روی ماش (Vigna radiata) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که پیش تیمار به مدت ۶ ساعت، جوانه زنی را ۲۰ درصد در تیمار UV-C و ۵ درصد در بذرهای تحت تیمار با اشعه UV-A نسبت به کنترل (بدون تیمار پرتودهی) افزایش داد (Hamid and Jawaid, 2011).

تابش اشعه ماوراء بنفش نوع B (UV-B) نشان داده است که تأثیرات منفی در فیزیولوژی گیاه شامل آسیب به DNA و پروتئین و آسیب به غشای سلولی و غیره را همراه دارد. با این وجود، قرار گرفتن در معرض تابش این نوع فرابنفش بر درصد جوانه زنی برخی از بذرها مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاکی از تاثیرات منفی بر جوانه زنی بود.

در کل و با توجه به مطالعات صورت گرفته تاثیر اشعه فرا بنفش نوع C در محدوده طول موج ۲۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر بر روی جوانه زنی بذر مثبت و سبب  افزایش معنیدار جوانه زنی و پارامترهای رشد و همچنین کاهش برخی از بیماریها و افزایش مقاومت در برابر تنشهای محیطی میشود، و بنابراین میتوان از آن به عنوان یک تکنولوژی مناسب و ارزان در جهت افزایش کارایی بذرها استفاده کرد.

جهت کسب اطلاعات بیشتر مقالات بهبود جوانه زنی بذر با تکنولوژی آب پلاسما و اوزون و تترازولیوم را مطالعه نمایید.

منابع:

Brown, J.E., Lu, T.Y., Stevens, C., Khan, V.A., Lu, J.Y., Wilson, C.L., Collins, D.J., Wilson, M.A., Igwegbe, E.C.K., Chalutz, E., Droby, S., 2001. The effect of low dose ultraviolet light-C seed treatment on induced resistance in cabbage to black rot (Xanthomonas campestris pv. campestris). Crop Prot. 20, 873–۸۸۳. https://doi.org/10.1016/S0261-2194(01)00037-0

Hamid, N., Jawaid, F., 2011. Influence of Seed pre-treatment by UV-A and UV-C radiation on germination and growth of Mung beans. Pakistan J. Chem. 1, 164–۱۶۷. https://doi.org/10.15228/2011.v01.i04.p04

Neelamegam, R., Sutha, T., 2015. UV-C irradiation effect on seed germination, seedling growth and productivity of groundnut (Arachis hypogaea L.). Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci 4, 430–۴۴۳.

Rifna, E.J., Ratish Ramanan, K., Mahendran, R., 2019. Emerging technology applications for improving seed germination. Trends Food Sci. Technol. 86, 95–۱۰۸. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.029

نوشته های مشابه