تکنولوژی بذر

گیاهشناسی

كلزاازتيره شب بوئيان ياچليپائيان،گياهي علفي بادوره رشديكساله ميباشدداراي ريشه عمودي وبلنداست كه درشرايط مناسب تاعمق 80 سانتيمتري خاك وحتي بيشترنيزنفوذميكند . كلزاداراي يك ساقة‌اصلي وتقريباًمدورميباشدكه پس ازبه گلنشستن ساقه اصلي رشدساقه هاي فرعي آغازمي شودوتعدادزيادي شاخه فرعي منشعب مي شودارتفاع نهايي بوته بين 200- 50 سانتيمتراست . برگهاي كلزابه سه فرم چسبيده به آغوش،چسبيده معمولي،وداراي دمبرگ مشاهده مي شوند . گل آذين به شكل خوشه بلندي است كه درآن گلهاازقسمت پايين خوشه شروع به شكفتن مي كنند . كلزاگياهي عمدتاًخودگشن است كه ميزان خودگشني آن بيش از 70% مي باشد . ميوه كلزاغلاف يابه عبارت عامي خورجيني به طول 5 تا 10 سانتيمتراست كه فاقدكرك بوده ودرانتهابه يك منقارمنتهي مي شود.

  برخی از گونه های روغنی جنس Brassica

پنج گونه از جنس براسیکا که در سطح جهان بعنوان دانه روغنی کشت می شوند :

 گونه کلزاBrassica napus:این گونه کلزای معمولی است که عمومأدر اروپا وکانادا کشت می شود ودرکانادابه کلزای آرژانتینی معروف است زیرابرای اولین بارازآنجا به کاناداواردشده است .دارای ارقام بهاره وپاییزه با عدد کروموزمی 38 بوده ومهمترین گونه جنس براسیکا محسوب می شود .

گونه شلغم روغنی Brassica rapa: این گونه یکی از گونه های شلغم واقعی می باشد .ارقام بهاره و زمستانه این گونه باعددکروموزمی برابر20 بعنوان منبع روغن مورد کشت قرار می گیرند مقامترین ارقام کلزابه سرما به این گونه تعلق دارد که دردمای های پایین از سرعت رشد نسبتأبالایی برخوردارمی باشند ارقام این گونه دارای بذورقهوه ای یازرد رنگ هستند .

گونه خردل هندی Brassica juncea: این گونه با عددکروموزمی 36 را می توان بوسیله رنگ بذورآن شناسایی کرد .این گونه دارای بذور قهوه ای یازرد رنگ می باشد

رقم های با بذور قهوه ای رنگ بعنوان خردل قهوه ای ورقم های با بذورزرد رنگ بعنوان خردل زرد یاخردل شرقی شهرت دارند .خردل هندی بهاره است وباشرایط خشک سازگاری کامل دارد ونسبتأ زود رس می باشد .

گونه خردل سفیدBrassica hirta: این گونه باعددکروموزمی برابر24 است . در اروپا به خردل سفید ودر شمال آمریکا به خردل زرد معروف است . این گونه در کشورهای مذکوربطور گسترده بعنوان چاشنی (ادویه) کشت می شود .بذر آن بزرگ دارای رنگ زرد است .

گونه خردل وحشی Brassica cartinata:

این گونه با عدد کروموزمی برابر 34 نسبتأ کم رشد است . کشت وکار آن به فلات اتیوپی و نواحی همجوار آن درشرق آمریکا محدود می شود بذور اینگونه بزرگ و غالبأ سیاه رنگ هستند ولی فرم های دارای بذور زرد رنگ نیز وجود دارد .

خشکی و وضعیت جهانی آن

واژه خشکی یک اصطلاح هواشناسی بوده و بیان‎گر دوره‎ای است که در آن مقدار بارندگی کمتر از مقدار تبخیر و تعرق بالقوه شود. چون کمبود باران باعث تنش کمبود آب خواهد شد، لذا واژه تنش خشکی Drought stress برای مواردی که تنش در اثر عدم وقوع بارندگی مفید ایجاد شده است بکار می‎رود و بعبارت دیگر، در این حالت تنش کمبود آب[1] به طور طبیعی مد نظر است. اگر گیاه به طور مصنوعی تحت شرایط تنش رطوبتی قرار گیرد در این صورت واژه تنش کمبود آب بکار برده می‎شود.

چنانچه در اثر خشکی هوا، رطوبت داخلی گیاه به کمتر از 50% مقدار عادی خود برسد در این صورت گیاه دچار آبکشیدگی Water deficit stress شده و چنانچه رطوبت داخلی گیاه کمتر از مقدار عادی ولی بالاتر از 50% باشد پسآبیدگی Evaporative dehydration گویند (سرمدنیا، 1374).میزان خسارت وارده به گیاه در اثر تنش خشکی، بسته به طول مدت خشکی، زمان وقوع تنش، فراوانی وقوع تنش، نوع گیاه و خصوصیات ذاتی خاک متفاوت است.در حدود یک سوم اراضی جهان با کمبود بارندگی مواجه ا ند و نیمی از این اراضی دارای بارندگی سالیانه کمتر از 250 میلیمتر می‎باشند که یک چهارم تبخیر و تعرق بالقوه این مناطق است. به طور کلی مناطق خشک و نیمه خشک جهان در محدوده‎های بین عرض‎های جغرافیایی 15 تا 30 درجه شمالی و جنوبی قرار گرفته‎اند و وسعتی در حدود 7/44 میلیون کیلومتر مربع را شامل می‎شوند. حدود 39% از این مساحت جزء مناطق خشک محسوب می‎گردد که قسمت عمده آن برای زراعت مساعد نیست (کوچکی و نصیری محلاتی، 1373).در مناطق خشک و نیمه خشک علاوه بر میزان بارندگی کم، توزیع بارندگی از فصلی تا فصل دیگر و از سالی به سال دیگر متغیر بوده و بنابراین پیش‎بینی میزان و توزیع آن بسیار مشکل است (اهدایی، 1372).در کشور ما نیز به جز سواحل دریای خزر و قسمت‎های کوچکی از شمال غربی کشور بقیه مناطق تماماً جزء نقاط خشک و نیمه خشک محسوب می‎گردند و این در حالی است که مناطق خشک کشورمان نسبت به مناطق نیمه خشک آن، از وسعت بیشتری برخوردار است (اهدایی، 1372).

تعاریف مختلف از تنش خشکی

به طور کلی به هر عامل خارجی که نتیجه‎اش نرخ رشد کمتر از حد معمول باشد، تنش گرفته می‎شود یعنی هر عاملی که مراحل متابولیک طبیعی یک گیاه را به وقفه می‎اندازد، محدود می‎کند یا به طور زیان‎آوری تسریع می‎کند ((Guriu et al ., 1996.

کرامر (1983) خشکی را تحت عنوان نبود یا کمبود بارندگی مراحل حساس رشد گیاه، تعریف نموده است، به عقیده وی طول دوره بدون بارندگی که موجب صدمه به گیاه می‎شود، تابع نوع گیاه، ظرفیت نگهداری آب، خاک و همچنین شرایط اتمسفری است که بر میزان تبخیر و تعرق تأثیر می گذارد .

وینز ( 1990 ) خشکی را دورهای که کمبود آب چه بصورت حاد و چه بصورت مزمن رشد گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد و مانع رشد نرمال آن می‎شود، تعریف می‎نماید.

گیبس (1975) خشکی را معادل کمبود آب در نظر گرفته و آن را به مفهوم عدم توازن بین عرضه و تقاضا آب برای گیاه تلقی می‎کند.

رایج‎ترین تعریف خشکی در کشاورزی توسط آدمیدس و همکاران (1989) مطرح شده است. آنها معتقدند که کمبود یا تنش رطوبت هنگامی افزایش می‎یابد که تقاضای تبخیر اتمسفر بالای برگها (یعنی تبخیر و تعرق پتانسیلETP) از ظرفیت و توانایی ریشه‎ها برای استخراج آب از خاک (یعنی تبخیر و تعرق واقعیETA) تجاوز نموده و فراتر می‎رود.

انواع خشکی

نوع خشکی در مناطق مختلف در طول فصل زراعی متفاوت است و ممکن است :

1ـ پیوسته بوده و شدت آن دائماً زیاد شود.

2ـ فقط در اوایل فصل باشد .

3ـ فقط در اواخر فصل مصادف با دوره دانه‎بندی باشد (ارزانی ، 1375).

اثرات تنش خشکی

• آناتوميكي (Anatomic Effects)
• فيزيولوژيكيPhysiological Effects))
• مورفولوژیکی Morphological Effects))

اثرات آناتومیکی خشکی

• اختلال در تقسيم و طويل شدن سلولی
•  کاهش پایداری غشاء پلاسمایی
• کاهش اندازه روزنه ها
• افزايش ضخامت اپيدرم و کوتیکول
• افزايش تعداد و اندازه كرك ها
• پيچيدگي و ريزش برگ ها

عکس-----------------------

اثرات فیزیولوژیکی خشکی

• تغییر میزان فتوسنتز و تنفس
• کاهش هدایت روزنه ای
• تجمع مواد محلول
• سنتز ABA

فتوسنتز وتنفس

بسته شدن روزنه ها

 کاهش فتوسنتز

افزایش تنفس

هدایت روزنه ای

• هدايت روزنه اي، تابعي از پتانسيل آب برگ و ABA است.
• کاهش پتانسیل آماس در برگ، منجر به کاهش هدایت روزنه ای و بسته شدن روزنه ها می گردد.
• وقتی گیاه تحت شرایط تنش قرار می گیرد،ABAباعث خروج +Kازسلول های محافظ می شود، در حالیکه +Hو اسید های آلی وارد شده و موجب بسته شدن روزنه ها می شوند [2].

افزایش اسید های آمینه آزاد(بتائین وپرولین)

پرولین :

• سبب تنظیم فشار اسمزیوحفظ آماس سلولی می شود.
• منجر به پایداری پروتئین ها شده و از تخریب آن ها می کاهد.
• از سیستم غشایی حفاظت می کند.

• ABA  باعث تحریک تجمع پرولین در برگها می شود .

خشکی و میزان کربوهیدرات

• کاهش میزان نشاسته و ساکاروز در برگ ها
• افزایش میزان هگزوز (فروکتوز و گلوکز) در برگ ها

سنتزABA

• هورمون تنش، مسئول بستن روزنه ها و مکانیزم های مرتبط
• کاهش سطح برگ و افزایش طول ریشه
•  القای سنتز اتیلن و ريزش برگها
• افزایش جذب کلیسم توسط سلولهای برگ و افزایش استحکام دیواره سلولی
• ABA نقش اصلي را در اجتناب از تنش دارد.

اثرات موفولوژيیکی خشکی

• ريشه
• ساقه
• برگ

ریشه

• بطور کلی افزایش پراکنش، وزن خشک، حجم، طول و قطر ریشه در عملکرد بهتر گیاه در شرایط تنش خشکی موثر است.
• با تنش خشکی نسبت”ریشه به شاخساره“افزایش می یابد.
•  افزايش غلظت ABA در ريشه به وضوح محرك طويل شدن ريشه در شرايط خشكی است.

برگ

• در اثر خشکی، توسعه برگ کاهش و سرعت پيري افزایش می یابد.
• پیری از برگ هاي قديمي ترواقع در پايين ترين بخش هاي سايه انداز شروع می شود.
• با ادامه تنش خشکی، برگ ها زرد، چروکیده شده و فرایند های ریزش در آن ها آغاز می گردد.

انواع مکانیسم‎های مقاومت به خشکی

بیشتر متخصصین اصلاح نباتات از پنج اصلاح در ارتباط با مقاومت بر خشکی استفاده می‎کنند :

1ـ مقاومت به خشکی : (drought resistance )توانایی یک گیاه در زنده ماندن، رشد و تولید عملکرد رضایتبخش با مقدار محدود عرضه آب و یا تحت شرایط کمبود متناوب آب.

2ـ فرار از خشکی :توانایی گیاه در بالغ شدن پیش از آنکه تنش آبی تبدیل به یک عامل محدود کننده جدی شود.

3ـ اجتناب از خشکی:گیاه در طول دوره خشکی خود مقادیر بالای آب را حفظ می‎کند.

4ـ تحمل خشکی :توانایی گیاه در تحمل کمبود آب که بوسیله درجه و دوام پتانسیل پایین آب گیاه اندازه‎گیری می‎گردد. در واقع مکانیسم تحمل به خشکی زمانی صورت می‎گیرد که از نظر ترمودینامیکی گیاه با تنشی به حالت تعادل می‎رسد، بدون اینکه آسیبی را متحمل شود و یا در صورت آسیب‏‎دیدگی قابلیت ترمیم را داراست (1997 Gavuzzi (Ehdaie et al1993 Andبا این مکانیسم گیاه ممکن است با وجود رطوبت داخلی کم زنده بماند.

-5 بازیافت (بهبود ) : توانایی گیاه برای از سرگیری رشد و عملکرد بعد از استرس خشکی البته با یکحداقل خسارت عملکرد است .

سایر راهکار های مقابله با تنش خشکی

—        کشت ارقام زودرس یکساله در مناطق خشک (Drought Escape)

—        افزایش کارائی مصرف آب (WUE) از طریق رژیم های کودی مناسب و کنترل علف های هرز

—        شناسایی، اصلاح و بهنژادی گیاهان مقاوم به خشکی از طریق:

ü        کشت سلول و بافت

ü        انتخاب توسط مارکر ها، نقشه های ژنتیکی

  نقشه های فیزیکی صفت

كومار و همكاران نشان دادندكه در كلزا تنش آبي موجب كاهش تعداد دانه درغلاف شد و در عوض وزن دانه ها افزايش يافت.خشكي به واسطه سه مكانيزم، عملكرد گياه را كاهش(PAR)مي دهد.

الف(كاهش جذب تشعشع فعال فتوسنتزي توسط كانوپي كه ناشي ازكاهش سطح برگ مي باشد خوداز پژمردگي و جمع شدن پهنك در شرايط تنش شديد و در نهايت پيري زودرس برگ هاي گياه منتج ميشود.

ب( كاهش كارآيي مصرف نور به ازاي واحد نور جذب شده. اين كاهش به وسيله اندازه گيري ميزان ماده خشك تجمع يافته در واحد نور جذب شده در يك دوره زماني خاص .

 پ(كاهش آني در تبادل گاز كربنيك به ازاي واحد نور جذب شده قابل بيان است و تأثير تنش خشكي بر شاخص برداشت.

عدم تأمین نیاز آبی گیاه کلزا به میزان 100 درصد بعد از گ لدهی سبب 33 درصد افت محصول می گردد، همچنین تأمین 70 تا 75 درصد کل آب مصرفی گیاه بعد ازگلدهی، برای تولید حداکثر ماده خشک و شاخص برداشت مناسب است(لطیفی1372).

(دوانی1978)گزارش کرد که رقم فرانسوی جتنوف بیشترین و رقم باکلو، کمترین تحمل به خشکی را دارند.

(jasinska 1987)حساسترین مرحله رشد و نمو کلزا به کم آبی، مرحلۀ گل دهی است. کمبود آب در این مرحله سبب افت شدید تعداد گل، کپسول ودانه شده و وزن هزار دانه و درصد روغن دانه را کاهش می دهد.

(panna1992)تنش خشکی، وزن خشک قسم تهای هوایی رابیشتر از وزن خشک ریشه کاهش می دهد و همچنین سبب پایین آمدن عملکرد دانۀ کلزا می گردد.

(توماس1984) میزان افزایشی حدود 6 کیلو گرم در هکتار را برای عملکرد دانه در ازای هر میلیمتر آب اضافی گزارش کرده است. گیاه اصولاً در هنگام جوانه زنی و در مرحله رشد غلاف ها به خشکی ، حساس می باشد.

خصوصیات برخی از گیاهان که با محیط های کم آب سازگاری دارند

1 . تنطیم زمان چرخه زندگی توسط دوره نوری یا درجه حرارت بنحوی که فتوسنتز و تعرق بشدت به مواقعی از سال محدود می شوند که بیشترین آب در دسترس گیاه است و تعرق گیاه در کمترین مقدار خود است .در اغلب گیاهان زراعی این سازگاری فنولوژی مهمترین و آسانترین شکل انجام سازش برای تولید بالا در محیط های کم آب است .درگیاهان چند ساله در محیط های خشک و نیمه خشک رشد می کنند ریزش برگ مهمترین اصل سازگاری است .

2 . تنظیم زمان چرخه زندگی بطوری که مراحل رشدی حساس به رطوبت ، با مواقعی که احتمال وقوع تنش آبی می رود ، همزمان واقع نمی شود .

3 . صفاتی که باعث کاهش جذب تشعشعات می شوند از جمله برگهای کوچک . حتی ممکن است این برگها انعکاس دهنده نیز باشند و یا حالت کرکی و پیچ خورده ای داشته باشند . برگهای کرکی مقاومت لایه های برگی را افزایش می دهند و همچنین روزنه هاابزاری برای محدود کردن اتلاف آب هستند .

4 . برگهای ضخیم و یا گوشتی که ظرفیت گرمایی بالایی دارند افزایش دمای بافتهارادر طی روز محدودمی کنند .

5 . خصوصیات ساختاری مجموعه روزنه هاکه هدایت رونه ای پایینی را ایجاد می کنند(همانند روزنه های فرو رفته ، تعدادروزنه های کم در واحد سطح ).

6 . خصوصیت بسته شدن سریع روزنه ها درپاسخ به فقدان تورژسانس (وشاید دیگر محرک ها) که تعرق را در موقعی که گیاه تحت تنش قرارمی گیرد، کاهش می دهند . بعبارت دیگر در گیاهان کوته زی ، تبادل روزنه ای و ظرفیت فتوسنتزی در بالاترین حد نگه داشته می شود تا به حداکثر میزان رشد طی مدت زمان محدودی که آب در دسترس گیاه است برسند .

7 . توانایی بافت ها برای افزایش غلظت مواد محلول (تنظیم اسمزی) که توانایی بافتها رابرای نگهداری تورژسانس در پتانسیلهای پایین آب با کاهش پتانسیل اسمزی افزایش می دهد .

8 . ریشه های عمیق که جذب آب را از خاک های مرطوب موجود در اعماق باعث می شود .

9 . ریشه های اندک ولی طویل که ذخیره کم و قابل تحمل آب را برای گیاه میسر می سازد .

10 . ریشه هایی با قابلیت هدایت هیدرولیکی پایین که تهیه آرام ولی پایدار آب رابرای گیاه میسر می سازد .