بررسی اثر پرایمینگ با اسید اسکوربیک بر برخی شاخص های جوانه زنی و بیوشیمیایی بذرهای زوال یافته ذرت شیرین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

مقدمه: ذرت از گیاهان مهم خانواده غلات محسوب شده و پس از گندم، بیشترین سطح زیر کشت را در جهان به خود اختصاص داده است. در بین انواع ذرت، بذرهای ذرت شیرین به دلیل محتوای نشاسته کم و بنیه ضعیف، به شرایط انبارداری حساس هستند. بنابراین، درک رفتار فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی آن در طول نگهداری جهت افزایش طول عمر و جلوگیری از کاهش بنیه آن‎ها بسیار حائز اهمیت است .از سوی دیگر، زوال بذر پدیده­ای طبیعی است که در نتیجه آن، بذرها قوه نامیه و کیفیت خود را حتی در شرایط مطلوب نگهداری، از دست می­دهند. این پدیده نامطلوب به ویژه در بذرهای حساس مانند ذرت شیرین آسیب و خسارت بیشتری وارد می­کند. بخشی از این خسارت مربوط به کاهش سرعت و درصد سبز شدن بذرها بوده که منجر به کاهش تراکم بوته و عدم دستیابی به تراکم مطلوب مزرعه شده و در نتیجه عملکرد محصول کاهش می‎یابد. در این آزمایش اثرات پرایمینگ بذر با اسید آسکوربیک در بهبود خسارت ناشی از زوال بذر ذرت شیرین مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در آزمایشگاه تکنولوژی بذر دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی در چهار تکرار انجام شد. بذر مورد استفاده جهت انجام آزمایش مربوط به رقم چِیس بود. بذرهای ذرت شیرین به روش پیری تسریع شده به­مدت 72 ساعت در دمای 43 درجه سانتی­گراد زوال یافتند. سپس بذور زوال یافته در دمای 25 درجه سانتی­گراد با غلظت­های 1 و 5/1 میلی­مولار اسید آسکوربیک و آب مقطر به مدت 24 ساعت پرایم شدند. صفات مورد بررسی شامل درصد جوانه­زنی، متوسط زمان جوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی، شاخص طولی بنیه، محتوای مالون دی­آلدهید، محتوای قندهای محلول، محتوای پروتئین­های محلول و فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز بود.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که ویتامین پرایمینگ بذر با اسید آسکوربیک موجب بهبود صفات درصدجوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی، شاخص طولی بنیه، محتوای قندهای محلول، محتوای پروتئین­های محلول و فعالیت آنزیم­ آنتی اکسیدانی سوپراکسید دیسموتاز در بذرهای زوال یافته گردید. در بین صفات مورد بررسی، متوسط زمان جوانه­زنی و محتوای مالون دی­آلدهید بذرهای پرایم شده در مقایسه با بذرهای پرایم نشده کاهش یافت. غلظت­های مورد استفاده اسید آسکوربیک در صفات متوسط زمان جوانه­زنی، سرعت جوانه­زنی، شاخص طولی بنیه و قندهای محلول تفاوت معنی­داری با یکدیگر نداشتند اما اثر مطلوبتری نسبت به هیدروپرایمینگ در خصوص بهبود پارامتر­های مورد بررسی بذرهای ذرت شیرین داشت. این در حالی بود که پرایمینگ بذور با غلظت 5/1 میلی­مولار اسید آسکوربیک بیشترین تاثیر را بر صفات درصد جوانه­زنی، پروتئین­های محلول، محتوای مالون دی­آلدهید و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز داشت و اختلاف آن با سایر تیمارهای پرایمینگ، معنی­دار بود؛ به­طوری که مقادیر درصد جوانه­زنی، پروتئین­های محلول و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز را نسبت به عدم پرایم به ترتیب  71، 85 و 44 درصد افزایش داد و محتوای مالون دی­آلدهید را نیز 9/52 درصد کاهش داد.
نتیجه‌گیری: بر مبنای نتایج به دست آمده از این آزمایش، می­توان گفت کاربرد اسید آسکوربیک به­ویژه غلظت 5/1 میلی­مولار به عنوان بهترین تیمار پرایمینگ، جهت بازیابی کیفیت از دست رفته بذرهای زوال یافته ذرت شیرین و بهبود خصوصیات جوانه­زنی آن قابل توصیه ­باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of priming with ascorbic acid on some germination and biochemical indexes of deteriorated sweet corn seeds

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hasan Vafaei
  • Hossein Reza Rouhi
Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

Introduction: Corn is one of the most important crops in the cereal family, and after wheat, it has the largest cultivated area in the world. Among the types of corn, sweet corn seeds are sensitive to storage conditions due to their low starch content and poor seed vigor. Therefore, it is essential to understand their physiological and biochemical behavior during storage to prolong their longevity and prevent the loss of vigor. On the other hand, seed deterioration is a natural phenomenon, resulting in seeds losing their viability and quality even under optimal storage conditions. This undesirable phenomenon causes more damage, especially in sensitive seeds such as sweet corn. Part of this damage is related to the decrease in the speed and percentage of seed germination, which leads to a decrease in plant density and failure to achieve the desired density in the field, resulting in decreased crop yield. This experiment evaluated and tested the ability of seed priming with ascorbic acid to improve damage caused by sweet corn seed deterioration.
Materials and methods: This experiment was carried out in the Laboratory of Seed Science and Technology, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, as a factorial in a completely randomized design with four replications. The seed used for the experiment was Chase variety. Wheat seeds deteriorated by accelerated aging method for 72 hours at 43 °C. Then, the deteriorated seeds were primed at 25°C with 1, 1.5 ml of ascorbic acid and distilled water for 18 hours. The studied traits included germination percentage, mean germination time, germination rate, vigor index, malondialdehyde content, soluble sugars, soluble proteins, and superoxide dismutase enzyme activity.
Results: The results showed that vitamin priming of seeds with ascorbic acid improved the germination percentage, germination rate, vigor index, soluble sugars, soluble proteins, and activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase in deteriorated seeds. Among the examined traits, the mean germination time and malondialdehyde content of primed seeds decreased compared to non-primed ones. The concentrations of ascorbic acid used in mean germination time, germination rate, vigor index, and soluble sugars were not significantly different. However, it had a more favorable effect than hydropriming in improving the studied parameters of sweet corn seeds. While seed priming with a concentration of 1.5 mM ascorbic acid had the most significant effect on germination percentage, soluble proteins, malondialdehyde content, superoxide dismutase activity, and its difference with other priming treatments was significant. Even though seed priming with a concentration of 1.5 mM ascorbic acid had the greatest effect on the germination percentage, soluble proteins, malondialdehyde content, superoxide dismutase activity. However, its difference was significant from other priming treatments. It increased the percentage of germination, soluble proteins, and superoxide dismutase activity by 71, 85, and 44%, respectively, and decreased the content of malondialdehyde by 52.9%.
Conclusion: Based on the results from this experiment, it can be concluded that applying ascorbic acid, especially the concentration of 1.5 mM, as the best priming treatment is recommended to recover the lost quality of deteriorated sweet corn seeds and improve their germination characteristics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • germination percentage
  • germination rate
  • malondialdehyde content
Ahmad, K.U., Rahman, M.M., & Ali, M.R. 2014. Effect of hydropriming method on maize (Zea mays) seedling emergence. Bangladesh Journal of Agricultural Research, 39(1), 143-150.
Alvez, R.D.C., Rossatto, D.R., da Silva, J.D.S., Checchio M.V., Oliveira, K.R.D., Oliveira, F.D.A., Queiroz, F.D., da Cruz, M.C.P., & Gratao P.L. 2021. Seed priming with ascorbic acid enhances salt tolerance in micro-tom tomato plants by modifying the antioxidant defense system components. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 31, 101927.
Azooz, M.M., Alzahrani, A.M., & Youssef, M.M. 2013. The potential role of seed priming with ascorbic acid and nicotinamide and their interactions to enhance salt tolerance in broad bean (Vicia faba L.). Australian Journal of Crop Science, 7, 2091-2100.
Baig, Z., Khan, N., Sahar, S., Sattar, S., & Zehra R. 2021. Effects of seed priming with ascorbic acid to mitigate salinity stress on three wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Acta Ecologica Sinica, 41(5), 491-498.
Behairy, R.T., El-Danasoury, M., & Craker, L. 2012. Impact of ascorbic acid on seed germination, seedling growth, and enzyme activity of salt-stressed Fenugreek. Journal of Medicinal and Active Plants, 1(3), 106-113.
Bradford, M.M. 1976. A dye binding assay for protein. Analytical Biochemistry, 72, 248-254.
Cavalcanti, F.R., Oliveira, J.T.A., Martins-Miranda, A.S., Viégas, R.A., & Silveira, J.A.G. 2004. Superoxide dismutase, catalase and peroxidase activities do not confer protection against oxidative damage in salt-stressed cowpeas leaves. New Phytologist, 163, 563–571.
Delouche, J.C., & Baskin, C.C. 1973. Accelerated ageing technique for predicting relative storability of seed lots. Seed Science and Technology, 1, 427-452.
Draganic, I., & Lekic, S. 2012. Seed priming with antioxidants improves sunflower seed germination and seedling growth unfavorable germination conditions.Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 36, 421.428.
El-Bassiouny, H.M.S., & Sadak, M.S. 2015. Impact of foliar application of ascorbic acid and alpha-tocopherol on antioxidant activity and some biochemical aspects of flax cultivars under salinity stress. Acta Biologica Colombiana, 20, 209-222.
Ellis, R.A., & Roberts, E.H. 1981. The quantification of ageing and survival in orthodox seeds. Seed Science and Technology, 9, 373–409.
Giannopolitis, C., & Ries, S. 1977. Superoxid desmutase. I: Occurence in higher plant, Plant Physiology, 59, 309–314.
Hafez, E.M., & Gharib, H.S. 2016. Effect of exogenous application of ascorbic acid on physiological and biochemical characteristics of wheat under water stress. Internationa Journal of Plant Production, 10, 579-596.
Irigoyen, J.J., Emerich, D.W., & Sanchez-Diaz, M. 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plantarum, 84, 55-60.
ISTA. 2007. International Rules for Seed Testing. Seed Science and Technology, 13, 299–520.
Jisha, K.C., Vijayakumari, K., & Puthur, J.T. 2013. Seed priming for abiotic stress tolerance: an overview. Acta Physiologiae Plantarum, 35, 1381–1396.
Jyoti, & Malik, C.P. 2013. Seed deterioration: a review. International Journal of Life Sciences Biotechnology and Pharma Research, 2(3), 374–385.
Kapoor, R., Arya, A., Siddiqui, M.A., Amir, A., & Kumar, H. 2010. Seed Deterioration in Chickpea (Cicer arietinum L.) under Accelerated Ageing. Asian Journal of Plant Science, 9(3), 158-162.
Kata, L.P., Bhaskaran, M., & Umarani. R. 2014. Influence of priming treatments on stress tolerance during seed germination of rice. International Journal of Agriculture Environment and Biotechnology, 7, 225-32.
Mazid, M., Khan, T.A., Khan, Z.H., Quddusi, S., & Mohammad, F. 2011. Occurrence, biosynthesis and potentialities of ascorbic acid in plants. International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences, 1, 167-184.
Paparella, S., Arau, S.S., Rossi, G., Wijayasinghe, M., Carbonera, D. & Balestrazzi, A. 2015. Seed priming: state of the art and new perspectives. Plant Cell Reproduction, 34, 1281–1293.
Rouhi, H.R., Vafaei, M.H., Saman, M., & Shahbodaghloo, A.R. 2021. Study of ascorbic acid priming on germination and biochemical indexes of sheep fescue (Festuca ovina) seeds under drought stress. Iranian Journal of Seed Science and Technology, 10(1), 29-42.
Wang, J., Zhang, Z., & Huang, R. 2013. Regulation of ascorbic acid synthesis in plants. Plant Signal Behaviour, 8, 1559-2324.
Wang, B., Yang, R., Ji, Z., Zhang, H., Zheng, W., Zhang, H., & Feng, F. 2022. Evaluation of biochemical and physiological changes in sweet corn seeds under natural aging and artificial accelerated aging. Agronomy, 12, 1028.
Yan, M. 2015. Hydropriming promotes germination of aged napa cabbage seeds. Seed Science and Technology, 43(2), 303-307.