تعیین نوع کمون بذر ماریتیغال: اثرات تیمارهای پس رسی و جیبرلیک اسید در دماهای مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد در رشته زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 مدیر گروه زیست دانشگاه گلستان

4 استادیار گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

5 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان

6 دانشیار گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

چکیده

سابقه و هدف: گیاهان دارویی از جمله گیاهان مهم اقتصادی هستند که به صورت خام یا فرآوری شده در طب سنتی یا مدرن صنعتی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. در حال حاضر این تقاضای روزافزون سبب برداشت بی‌رویه و نامناسب این گیاهان گردیده است که ماحصل آن تخریب زیستگاه‌های طبیعی این گیاهان و قرار گرفتن تعدادی از آن‌ها در معرض خطر انقراض و نابودی می‌باشد. از این‌رو برای جلوگیری از بهره‌برداری بی‌رویه از این گیاهان در عرصه‌های طبیعی، باید اقدام به کشت و اهلی کردن این گیاهان نمود. یکی از مشکلات اولیه در اهلی سازی گیاهان دارویی، وجود کمون در بذرهای این گیاهان می‌باشد. ماریتیغال گیاهی دارویی از خانواده کاسنی است که بذرهای آن حاوی ترکیبات دارویی ارزشمندی است. از مشکلات اولیه در اهلی سازی این گیاه، وجود کمون در بذرهای آن است که منجر به غیریکنواختی جوانه‌زنی و سبز شدن آن در مزرعه می‌گردد. از این‌رو اولین گام در اهلی سازی این گیاه، شناخت نوع کمون آن‌ با هدف انتخاب مؤثرترین روش در رفع آن می‌باشد؛ بنابراین مطالعه حاضر با هدف: 1) تعیین نوع کمون 2) بررسی واکنش جوانه‌زنی بذرهای ماریتیغال به سطوح مختلف جیبرلیک‌اسید و پس‌رسی در شرایط دمایی مختلف انجام گردید.
مواد و روش‌ها: این تحقیق در دو آزمایش جداگانه بر روی بذرهای تازه و پس رس شده ماریتیغال، با هدف بررسی اثرات غلظت‌های مختلف جیبرلیک اسید بر رفع کمون و جوانه‌زنی این گیاه در دماهای مختلف انجام شد. در هر آزمایش، آزمون جوانه‌زنی در دماهای 5، 10، 15، 20، 25، 30 و 35 درجه سانتی‌گراد روی بذرهای ماریتیغال تازه و پس‌رس شده با سطوح مختلف جیبرلیک ‌اسید در پنج سطح 0، 500، 1000، 1500 و 2000 پی‌پی‌ام صورت گرفت. در هر آزمایش صفات درصد، سرعت و یکنواختی جوانه‌زنی، به همراه زمان تا شروع جوانه‌زنی در تیمارهای مختلف تعیین گردید و پاسخ این صفات به تیمارهای پس‌رسی، دما و جیبرلیک اسید بررسی گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بذرهای تازه و پس‌رس شده ماریتیغال قادر به جوانه‌زنی در هیچ‌یک از دماها نمی‌باشد و با کاربرد جیبرلیک اسید بذرها قادر به جوانه‌زنی در دماهای مختلف شد؛ اما واکنش بذرهای تازه و پس‌رس شده به جیبرلیک اسید متفاوت بود. در بذرهای تازه، درصد، سرعت و یکنواختی جوانه‌زنی کمتر از بذرهای پس‌رس شده بود. همچنین زمان تا شروع جوانه‌زنی در بذرهای پس‌رس شده کمتر از بذرهای تازه بود؛ به عبارت دیگر می‌توان گفت که با این‌که پس‌رسی باعث رفع کمون بذرهای ماریتیغال نگردید، اما حساسیت به جیبرلیک اسید را افزایش داد، به‌طوری که در بذرهای پس‌رس شده، حداکثر درصد و سرعت جوانه‌زنی با غلظت‌های پایین جیبرلیک اسید (500 پی‌پی‌ام)، مشاهده شد. همچنین پس‌رسی باعث افزایش دمای مطلوب و سقف جوانه‌زنی بذرهای این گیاه در مقایسه با بذرهای تازه گردید. به‌طوری که دمای مطلوب برای بذرهای تازه و پس‌رس شده به ترتیب 10 و 25 درجه سانتی‌گراد و دمای سقف به ترتیب 30 و 35 درجه سانتی‌گراد بود، اما از لحاظ دمای پایه اختلاف چندانی بین بذرهای تازه و پس‌رس شده مشاهده نشد؛ به عبارت دیگر می‌توان گفت که پس‌رسی باعث افزایش دامنه دمایی جوانه‌زنی بذرهای ماریتیغال تیمار شده با جیبرلیک اسید گردید.
نتیجه‌گیری: به‌طورکلی نتایج این تحقیق نشان داد که بذرهای ماریتیغال دارای کمون فیزیولوژیک غیرعمیق می‌باشد که برای رفع آن می‌توان از جیبرلیک اسید استفاده کرد. پس‌رسی باعث رفع کمون بذرهای این گیاه نگردید؛ اما حساسیت بذرها به جیبرلیک اسید را افزایش داد. همچنین تیمار پس‌رسی باعث افزایش دامنه دمایی جوانه‌زنی بذرهای ماریتیغال تیمار شده با جیبرلیک اسید گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Determination of seed dormancy of Silybum marianum L. Gaertn. seeds : Effects of afterripening and gibberellic acid treatments at different temperatures

نویسندگان [English]

  • Mitra Tolloo Hafezian Awal 2
  • Hamid Sadeghipour 3
  • Asieh Siamarguee 4
  • Fatemeh Fadaee 5
  • Benjamin Torabi 6
1
2 M.Sc. Student in Seed Science and Technology, Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources.
3 Department of Biology, Golestan University, Gorgan, Iran
4 Associate Prof, Department of Agronomy, Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources
5 Research center of Agricultural of Golestan, Iran
6 Associate Prof, Department of Agronomy, Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources
چکیده [English]

Background and objectives: Medicinal plants are one of the important economic plants that are used raw or processed in traditional or modern industrial medicine. Nowadays, this increasing demand has caused the extraordinary and inappropriate harvesting of these plants, which is due to the destruction of the natural habitat of these plants and the presence of a number of them at risk of extinction and destruction. Therefore, in order to prevent the extraction of these plants in the natural habitats, it is necessary to cultivate and domesticate these plants. One of the primary problems in the domestication of medicinal plants is the presence of dormancy in the seeds of these plants. Milk thistlel is a medicinal herb from the Asteraceae family, whose seeds contain valuable medicinal compounds. Primary problems in the domestication of this plant are the presence of a dormancy in its seeds, which leads to the non-uniformity of germination and its emergence in the field. Hence, the first step in the domestication of wild plants is to identify the type of dormancy with the aim of choosing the most effective method to solve it. Therefore, the study was conducted with the aim of: 1) determining the type of dormancy; 2) studying the germination reaction of milk thistle seeds to different levels of gibberellic acid and after ripening under different temperature conditions.
Materials and Methods: This research was carried out in two separate experiments on fresh and after- ripe milk thistle seeds, with the aim of investigating the effects of various concentrations of gibberellic acid on dormancy removal and germination of this plant at different temperatures. In each experiment, the germination test was carried out at 5, 10, 15, 20, 25, 30 and 35 ° C temperatures on fresh and after-ripe milk thistle seeds with different levels of gibberellic at five levels 0, 500, 1000, 1500 and 2000 ppm. In each experiment, traits such as percentage, rate and uniformity of germination, along with time to germination, were determined in different treatments. The response of these traits toafter-ripening, temperature and gibberellic acid was investigated.
Results: The results showed that fresh and after ripe seeds of milk thistle could not germinate at any temperature, and using gibberellic acid, seeds could germinate at different temperatures. But the response of the fresh and after ripe seeds to gibberellic acid was different. In fresh seeds, percentage, rate, and uniformity of germination were less than the after ripe seeds. Also, the time to start germination in after ripe seeds was less than fresh seeds. In other words, it can be said that although the after-ripening did not remove the seeds dormancy of milk thistle, but increased the susceptibility to gibberellic acid, so that the percentage after ripe seeds and germination rate at lower concentrations of gibberellic acid (500 ppm) was observed. It also after ripening increased the optimum temperature and seed germination ceiling of this plant compared to fresh seeds. The optimum temperature for fresh and after ripe seeds was 10 ° C and 25 ° C, respectively, and the temperature was 30 ° C and 35 ° C, respectively. However, there was no significant difference between the fresh and after ripe seeds at the base temperature In other words, it can be said that the after ripening increases the germination temperature of the milk thistle seeds with gibberellic acid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cardinal temperatures
  • Sensitivity to gibberellic acid
  • Physiological dormancy
  • Medicinal plants

مراجع

  1. Akbarzadeh, M. 2003. Medicinal plants of Labiatae family in the summer rangelands of Vaz region in Mazandaran province.‏ Iran J. Med. Arom, Plant. 19: 1. 38-45. (In Persian)
  2. Allen, P.S., Meyer, S.E., and Beckstead,J. 1995. Patterns of seed after-ripening in Bromus tectorum L. J. Exp. Bot. 46: 11. 1737-1744.‏
  3. Argyris, J., Dahal, P., Hayashi, E., Still, D.W., and Bradford, K. J. 2008. Genetic variation for lettuce seed thermoinhibition is associated with temperature-sensitive expression of abscisic acid. gibberellin. and ethylene biosynthesis. Metabolism. and response genes. Plant Physiol. 148: 2. 926-947.
  4. Baskin, J.M., and Baskin, C.C. 2004. A classification system for seed dormancy. Seed Sci. Res. 14: 1. 1-16.‏
  5. Baskin, J.M., Baskin, C.C., and Dixon, K.W. 2006. Physical dormancy in the endemic Australian genus Stylobasium, a first report for the family Surianaceae (Fabales). Seed Sci. Res. 16: 3. 229-232.‏
  6. Baskin, C.C., and Baskin, J.M.2014. Seeds ecology. Biogeography. and evolution of dormancy and germination. Second edition. San Diego. CA: Academic Press.
  7. Bewley, J.D., Bradford, K.J., Hilhorst, H.W.M., and Nonogaki, H. 2013. Seeds: Physiology of Development, Germination and Dormancy. Third Edition. Springer., NewYork  Heidelberg  Dordrecht London. 392 p.
  8. Chantre, G.R., Batlla, D., Sabbatini, M.R., and Orioli, G. 2009. Germination parameterization and development of an after-ripening thermal-time model for primary dormancy release of Lithospermum arvense seeds. Ann. Bot. 103: 8. 1291-1301.
  9. Corbineau, F., Bagniol, S., and Côme, D. 1990. Sunflower (Helianthus annuus L.) seed dormancy and its regulation by ethylene. Is. J. Bot. 39: 4-6. 313-325.‏
  10. Corbineau, F., Rudnicki, R.M., and Côme, D. 1988. Induction of secondary dormancy in sunflower seeds by high temperature. Possible involvement of ethylene biosynthesis. Physiol. Plant. 73: 3. 368-373.‏
  11. Cruz, V.M.V., Walters, C., and Dierig, D.A. 2013. Dormancy and after-ripening response of seeds from natural populations and conserved Physaria germplasm and their association with environmental and plant parameters. Indust Crop. Prod. 45: 191-99.
  12. De Castro, R.D., and Hilhorst, H.W. 2000. Dormancy, germination and the cell cycle in developing and imbibing tomato seeds. Bra. J. Plant Physiol. 12: 105.e136.‏
  13. Dutta, S., and Bradford, K.J. 1994. Water relations of lettuce seed thermoinhibition. II. Ethylene and endosperm effects on base water potential. Seed Sci. Res. 4: 1. 11-18.‏
  14. Ebdali Mashhadi, A., and Fathi, GH. 2003. Effect of different density Levels on yield and seed oil level of Silybum Marianum medicinal plant in Ahwaz weather conditions. Agron. J. (Pajouhesh & Sazandegi). 54: 28-33.(In Persian)
  15. Finch‐Savage, W.E., and Leubner‐Metzger, G. 2006. Seed dormancy and the control of germination. New Phytol. 171: 3. 501-523.‏
  16. Gallardo, M., De Rueda, P.M., Matilla, A., and Sánchez-Calle, I.M. 1994. The relationships between ethylene production and germination of Cicer arietinum seeds. Biol Plant. 36: 2. 201.
  17. Geshnizjani, N., Ghaderi-Far, F., Willems, L.A., Hilhorst, H.W., and Ligterink, W. 2018. Characterization of and genetic variation for tomato seed thermo-inhibition and thermo-dormancy. BMC Plant Biol. 18: 1. 229.
  18. Ghaderifar, F.A., Soltani, A., and Sadeghipour, H.R. 2008. Cardinal temperatures of germination in medicinal Pumpkin (Cucurbita pepo convar. Pepo var. styriaca). Borago (Borago officinalis L.) and Black cumin (Nigella sativa L.). Asian J.  Plant Sci.‏ 7: 574-578.
  19. Ghaderi-Far, F., Alimagham, S.M., Kameli, A.M., and Jamali, M. 2012. Isabgol (Plantago ovata Forsk) seed germination and emergence as affected by environmental factors and planting depth. Inter J. Plant Prod. 6: 185-194.‏
  20. Ghaderi-Far, F., and Soltani, A. 2018. Seed Testing and Control. Fourth edition. Jahad Daneshgahi Mashhad Press. (In Persian)
  21. Gubler, F., Hughes, T., Waterhouse, P., and Jacobsen, J. 2008. Regulation of dormancy in barley by blue light and after-ripening: effects on abscisic acid and gibberellin metabolism. Plant Physiol. 147: 2. 886-896.
  22. Gupta, V. 2003. Seed germination and dormancy breaking techniques for indigenous medicinal and aromatic plants. J. Med. Arom. Plant Sci. 25: 402-407.
  23. Grappin, P., Bouinot, D., Sotta, B., Miginiac, E., and Jullien, M. 2000. Control of seed dormancy in Nicotiana plumbaginifolia: post-imbibition abscisic acid synthesis imposes dormancy maintenance. Planta, 210: 2. 279-285.‏
  24. Hilhorst, H.W., Finch-Savage, W.E., Buitink, J., Bolingue, W., and Leubner-Metzger, G. 2010. Dormancy in plant seeds. In Dormancy and Resistance in Harsh Environments (pp.43-67). Springer. Berlin. Heidelberg.‏
  25. Hills, P.N., Van Staden, J., and Thomas, T.H. 2003. Thermoinhibition of seed germination. South Afr. J. Bot. 69: 4. 455-461.‏
  26. Joosen, R.V., Kodde, J., Willems, L.A., Ligterink, W., Van der Plas, L.H., and Hilhorst, H.W. 2010. Germinator: A software package for high‐throughput scoring and curve fitting of Arabidopsis seed germination. The Plant J. 62: 1. 148-159.‏
  27. Kendall, S.L., Hellwege, A., Marriot, P., Whalley, C., Graham, I.A., and Penfield, S. 2011. Induction of dormancy in Arabidopsis summer annuals requires parallel regulation of DOG1 and hormone metabolism by low temperature and CBF transcription factors. The Plant Cell. 23: 7. 2568-2580.‏
  28. Khosarvi pour, B., Syahpoush, A.R., and Mehmadi Karbalaii, Z. 2015. Importance of cultivation of medicinal plants and their production in agriculture. The first national conference on medicinal herbs and herbal medicines. Tehran. Center for Sustainable Development Science and Technology of Farzin. (In Persian)
  29. Kr̆en, V., Ulrichová, J., Kosina, P., Stevenson, D., Sedmera, P., Přikrylová, V., and Halada, P. 2000. Chemoenzymatic preparation of silybin β-glucuronides and their biological evaluation. Drug Metab Dispos. 28: 12. 1513-1517.
  30. Iglesias-Fernández, R., and Matilla, A. 2009. After-ripening alters the gene expression pattern of oxidases involved in the ethylene and gibberellin pathways during early imbibition of Sisymbrium officinale L. seeds. J. Exp. Bot. 60: 6. 1645-1661.‏
  31. Li, Y.J., Cheng, H.Y., and Song, S.Q. 2009. Effects of temperature, after-ripening, stratification, and scarification plus hormone treatments on dormancy release and germination of Acer truncatum seeds. Seed Sci. Technol. 37: 3. 554-562.
  32. Morazzoni, P., and Bombardelli, E. 1995. Silybum marianum (Carduus marianus). Fitoterapia. 66: 1. 3-42.
  33. Nabaee, M., Roshandel, P., and Mohamad Khani, A. 2014. Effects of various chemical and non-chemical treatments to break seed dormancy in Silybum marianum L. Gaertner. Agron. J. (Pajouhesh & Sazandegi), 27: 103. 48-54. (In Persian) 
  34. Nemati, A., Sharifi, H., Gerdakaneh, M., and Sharifi, Z. 2016. The Effect of Pre-Chilling and Gibberellic Acid on Breaking Seed Dormancy of Two Medicinal Plants Species Silybum Mrianum and Citrulus Colocynthis. Iran J. Seed Res. 3: 1. 169-177.(In Persian)
  35. Nur, M., Baskin, C.C., Lu, J.J., Tan, D.Y., and Baskin, J.M. 2014. A new type of non-deep physiological dormancy: evidence from three annual Asteraceae species in the cold deserts of Central Asia. Seed Sci. Res. 24: 4. 301-314.
  36. Omid Beigi. 2012. Production and Processing of Medicinal Plants. First Edition. Astan Quds Razavi Publishing. 347 p. (In Persian).
  37. Parmon, Gh., Ebadi, A., and Tavakkoli, H. 2014. Effect of after-ripening and some characteristics of mother plant on germination and seed vigor of Milk thistle (Silybum marianum). Seed Sci. 4: 2. 51-60. (In Persian).
  38. Rodriguez, M.V., Barrero, J.M., Corbineau, F., and Gubler, F. 2015. Dormancy in cereals (not too much, not so little): about the mechanisms behind this trait. Seed Sci. Res. 25: 99-119.
  39. Serry, F.S., Ghamari-Zare, A., Shahrzaad, Sh., NaderiShahab, M.A., and Kalate-jary, S. 2012. Effect of physic-chemical treatments on seed germination of Salvia leriifolia Benth. Med. Arom. Plant. 34: 6. 881-887. (In Persian).
  40. Schönfeld, J.V., Weisbrod, B., and Müller, M.K. 1997. Silibinin, a plant extract with antioxidant and membrane stabilizing properties, protects exocrine pancreas from cyclosporin A toxicity. Cell. Mol. Life Sci. CMLS. 53: 11-12. 917-920.‏
  41. Sharifi, H. 2013. Study of dormancy and germination characteristics in seed of thirty medicinal plants of Lorestan province. Master's Thesis. Mashhad Ferdowsi University. (In Persian).
  42. Sindel, B.M. 1991. A review of the ecology and control of thistles in Australia. Weed Res. 31: 4. 189-201.‏
  43. Soltani, E., Ghaderi-Far, F., Baskin, C.C., and Baskin. J.M. 2015. Problems with using mean germination time to calculate rate of seed germination. Aust. J. Bot. 63: 631-635.
  44. Soltani, E., Baskin, C.C., and Baskin, J.M. 2017. A graphical method for identifying the six types of non‐deep physiological dormancy in seeds. Plant Biol. 19: 5. 673-682.
  45. Soltani, A., Zeinali, E., Galeshi, S., and Latifi, N. 2001.Genetic variation for and interrelationships among seed vigor traits in wheat from the Caspian Sea Coast of Iran. Seed Sci. Technol. 29: 653-662.
  46. hv
  47. Venkataramanan, R., Ramachandran, V., Komoroski, B.J., Zhang, S., Schiff, P.L., and Strom, S.C. 2000. Milk thistle, a herbal supplement, decreases the activity of CYP3A4 and uridine diphosphoglucuronosyl transferees in human hepatocyte cultures. Drug. Metab. Dispos. 28: 11. 1270-1273.‏
  48. Xia, Q., Saux, M., Ponnaiah, M., Gilard, F., Perreau, F., Huguet, S., Balzergue, S., Langlade, N., Bailly, C., Meimoun, P., Corbineau, F., and El-Maarouf-Bouteau, H. 2018. One way to achieve germination: common molecular mechanism induced by ethylene and after-ripening in sunflower seeds. Inter. J. Mol. Sci. 19: 8. 24-64.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 12، شماره 2
شهریور 1398
صفحه 171-186

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار