در مقالات پیشین برخی از تکنولوژیهای نوین در جهت افزایش جوانه زنی و برخی از پارامترهای رشد بررسی شد. در این مقاله به بررسی تابش مایکروویو (Microwave radiation) و تاثیر آن بر جوانه زنی و مطالعات صورت گرفته در این زمینه خواهیم پرداخت.
مایکروویوها انرژی الکترومغناطیسی هستند و فرکانس آن بین 300 تا 300000 مگاهرتز است، و بین امواج مادون قرمز و امواج رادیویی قرار میگیرند. پرتوهای مایکروویو (MW) انرژی کمی دارند، که برای یونیزه کردن اتم کافی نیستند، از این رو به آنها تشعشعات غیر یونیزه نیز میگویند.
 |
هنگامی که تابش مایکروویو به یک ماده وارد میشود، بخشی از انرژی انتقال مییابد، بخشی منعکس و مابقی توسط ماده جذب میشود. فعل و انفعال بین ذرات میدان الکتریکی تابش مایکروویو با ذرات باردار در مواد غذایی اثر گرمایی ایجاد میکند. دراین حالت، حرکت مولکولی با چرخش قطب ها و حرکات یون ها صورت میگیرد و تغییری در ساختار مولکولی مواد غذایی ایجاد نمیشود. این حرکت مولکولی در فرکانس 2.45 گیگاهرتز بسیار سریع است که در آن گرمای دیالکتریک به طور اولیه توسط آب جذب میشود. مایکروویو هم برای غذاهای جامد و هم برای مایعات کاربرد دارد. حدود 60٪ خانه ها در انگلیس و بیش از 90٪ در ایالات متحده و کانادا از فرهای مایکروویو برای پردازش مواد غذایی استفاده میکنند. برخی از کاربردهای صنعتی شامل خشک کردن، پخت و پز، پاستوریزاسیون، گرم کردن و مخلوط کردن غذاها است.
اثر تابش مایکروویو به عنوان یک تکنولوژی نوین بر جوانه زنی بذر و سرعت رشد مورد مطالعه قرار گرفته است.
یکی از کاربردهای این روش در ارتباط با کنترل علفهای هرز میتواند مطرح شود. مطالعه ای در مورد تأثیر تیمار مایکروویو بر بذر علفهای هرز توسطSahin (2014) صورت گرفت و مشخص شد که قرار گرفتن بذر های علف هرز در معرض تابش میکروویو با قدرت 2.8 کیلو وات به دلیل اثر حرارتی انرژی مایکروویو ، جوانه زنی را به صورت 100٪ مهار می کند (شکل 1). بنابراین این روش با طرحی دستگاهای قابل حمل و کاربردی در مزرعه یا گلخانه میتواند جایگزین مبارزه شیمیایی با علفهای هرز گردد.
 |
| شکل 1. کانال تابش مایکروویو (سمت راست) و تاثیر تابش بر روی جوانه زنی علفهای هرز (سمت چپ) |
هر چند برخی از مطالعات نشان دهنده تاثیر منفی تابش مایکروویو بر جوانه زنی بذر است، در مقابل اکثر مطالعات صورت گرفته نشان دهنده تاثیر مثبت تابشهایی مختلف مایکروویو بر جوانه زنی و رشد گیاهچه است. در مطالعه ای تأثیر تابش مایکروویو پرقدرت با فرکانس 9.3 گیگاهرتز به مدت 10 و 5 دقیقه بر روی بذر تربچه و هویج صورت گرفت و نشان داد که سبب افزایش انرژی جوانه زنی شده و بر میزان رنگدانه فتوسنتزی موجود نیز تأثیر میگذارد. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد که قرار گرفتن در معرض تابش مایکروویو سبب افزایش وزن خشک و ارتفاع نهال گوجه فرنگی و تربچه میشود.
در پژوهش دیگری قرار گرفتن در معرض تابش مایکروویو با زمان 10 دقیقه و فرکانس 2450 مگاهرتز باعث افزایش طول ریشه چه، طول ساقه چه و درصد جوانه زنی رقم برنج MR 219 به میزان 100٪ شد (شکل 2). علت این افزایش، انرژی ساطع شده توسط مایکروویو عنوان شد که باعث افزایش حرکت مولکول های آب و افزایش جذب آب توسط جنین در بذر برنج MR 219 میشود.
 |
| شکل 2. تأثیر زمان قرار گرفتن در معرض مختلف فرکانس مایکروویو (T1 تا T4) (0 تا 10 دقیقه) بر طول ساقه چه و ریشه چه در نهال برنج MR 219. حرف (C) گیاهچه های کنترل (بدون تیمار اشعه مایکروویو) میباشد. |
در مطالعه ای تیمار غده های سیب زمینی با پرتوهای ماکروویو سبب افزایش تعداد چشمهای جوانه زنی فعال نسبت به شاهد گردید. در مطالعات دیگر بذرهای گندم، جو و چاودار نشان داد که پرتوهای مایکروویو باعث افزایش سرعت جوانه زنی و شاخصهای رشد در آنها میشود. همچنین در یک بررسی مشخص شد که قرار گرفتن بذر جو در معرض تابش مایکروویو 2.45 گیگاهرتز به مدت 20 ثانیه سبب افزایش معنیداری بنیه بذر میگردد.
به طور کلی می توان نتیجه گرفت که تأثیر تابش مایکروویو برای جوانه زنی بذر بستگی به نوع بذر تحت تیمار، فرکانس مایکروویو، شدت تابش مایکروویو و مدت زمان قرار گرفتن بذر در معرض تابش دارد. تأثیر مثبت تابش مایکروویو بر عملکرد بذر را می توان به دلیل تشکیل نقاط داغ در بذر و افزایش حرکت آب در آنها دانست که باعث افزایش جوانه زنی بذر میشود.
منابع:
Iuliana, C., Caprita, R., Giancarla, V., Sorina, R., 2013. Response of barley seedlings to microwaves at 2.45 GHz. Sci. Pap. Anim. Sci. Biotechnol. 46, 185–191.
Radzevičius, A., Sakalauskiene, S., Dagys, M., Simniškis, R., Karkleliene, R., Bobinas, Č., Duchovskis, P., 2013. The effect of strong microwave electric field radiation on: vegetable seed germination and seedling growth rate. Zemdirbyste-Agriculture 100, 179–184. https://doi.org/10.13080/z-a.2013.100.023
Rifna, E.J., Ratish Ramanan, K., Mahendran, R., 2019. Emerging technology applications for improving seed germination. Trends Food Sci. Technol. 86, 95–108. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.029
Sahin, H., 2014. Effects of Microwaves on the Germination of Weed Seeds. J. Biosyst. Eng. 39, 304–309. https://doi.org/10.5307/jbe.2014.39.4.304
Talei, D., Valdiani, A., Maziah, M., Mohsenkhah, M., 2013. Germination response of MR 219 rice variety to different exposure times and periods of 2450 MHz microwave frequency. Sci. World J. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/408026
