محیط(۲)

نور

حدود يک قرن از کشف نياز نورى بذر اکثر گونه‌ها جهت انجام فرآيند جوانه‌زنى مى‌گذرد. در سال ۱۹۲۶ کينزل حساسيت بذرها و تعداد زيادى از گياهان و گونه‌ها را به نور کشف کرد و بر اين اساس صدها گونه را به‌شرح زير تقسيم‌بندى نمود:

۱. جوانه زدن آنها احتياج به نور دارد.

۲. جوانه زدن آنها احتياج به تاريکى دارد.

۳. جوانه زدن آنها تحت تأثير نور يا تاريکى قرار نمى‌گيرد.

بذرهاى گروه اول را فتوبلاستيک (Photoblastic)، گويند. اهميت اکولوژيکى نور بر کسى پوشيده نيست، بذور علف‌هاى هرز وقتى جوانه مى‌زنند که در اثر شخم در سطح خاک و در معرض نور قرار گيرند. گياهان بيگانه در يک اکوسيستم جنگلى وقتى جوانه مى‌زنند که توسط عمليات برداشت به‌سطح خاک آمده و در معرض نور قرار گيرند.

جوانه زدن بذور گياهان زراعى که سابقه تاريخى زيادى از نظر اهلى شدن دارند معمولاً فتوبلاستيک نيست (به استثناء تنباکو و کاهو). بذرهاى کاهو در حضور نور جوانه زده و يا اگر در مرحله پس‌رسى باشند تحت شرايط خاص جوانه مى‌‌زنند. اين واقعيات نشان مى‌دهد که نور يک عامل مؤثر در فرآيند پس‌رسى است و سبب مى‌شود که خواب‌هاى مشخصى در بذر شکسته شود. وقتى بذور کاهو در مرحلهٔ بلوغ، در معرض درجه حرارت زياد خاک يا هوا قرار گيرد، خواب ثانويه‌اى در آن ايجاد مى‌‌شود. معمولاً بذرهاى کاهو در روزهاى بلند و درجه حرارت بالا مى‌رسند که اين شرايط ممکن است سبب تحريک بذر براى رفتن به خواب شود. اين خواب با شروع فصل خشک شکسته شده و جوانه زدن و رشد در اين زمان شروع مى‌شود.

گروهى از محققان وزارت کشاورزى آمريکا نشان دادند که نقش نور در کنترل جوانه زدن مثل نقش آن در کنترل ساير فرآيندهاى شکل‌گيرى گياه مثل گلدهي، تشکيل رنگدانه‌ها، ازدياد طول ساقه و راست شدن غلاف هيپوکوتيل (بور تويک و همکاران ۱۹۵۲ و تول و هندريکز ۱۹۵۶) مى‌باشد. نور قرمز (R) در جوانه‌ها فعال است. اين فرآيند توسط نور قرمز دور (FR)، خنثى مى‌گردد (جدول جوانه زدن بذرهاى کاهو در ۲۶ درجه سانتى‌گراد با شب‌شکنى توسط نور). بسته به گونهٔ گياه، مقدار نور (ميزان انرژي)، کيفيت نور (رنگ يا طول موج) و طول دوره روشنائى (طول روز) در چرخه زندگى گياه، تأثير قابل ملاحظه‌اى بر جوانه زدن اعمال مى‌کنند. معمولاً براى تحريک جوانه زدن، نور به ميزان کم (۵۰/۱ - ۱۰۰/۱ نور کامل خورشيد) کافى است. ماشين‌هاى تجارتى مخصوص جوانه‌زنى به‌گونه‌اى طراحى شده‌اند که اين ميزان اشعه را تأمين کنند اما بذور گياه چمنى بنت‌گراس (Agrostis tenuis)، در نور کامل خورشيد بهتر جوانه مى‌زنند (۳/۱ cal.cm-۲. min-۱). در بيشتر گونه‌ها گلدهى همانند جوانه‌زني، از طول روز تأثير مى‌پذيرد. از اين نظر، بذر بسته به‌نوع و گونه گياهي، براى جوانه زدن خود نياز به روزهاى کوتاه يا روزهاى بلند داشته و يا روز خنثى هستند.

جدول جوانه زدن بذرهاى کاهو در ۲۶ درجه سانتى‌گراد توسط نور

	درصد جوانه زدن			ترتيب قرار گرفتن در معرض نور
	۷۰			R
	۶			R-FR
	۷۴			R-FR-R
	۶			R-FR-R-FR
	۷۶			R-FR-R-FR-R
	۷			R-FR-R-FR-R-FR

- از بور توويک و همکاران سال ۱۹۵۴.

- ۴ (FR) دقيقه در معرض نور قرمز (R) يک دقيقه؛ در معرض نور قرمز دور.

اثر کيفيت نور بر روى بذور احساس واضح و مشخص است، در زير تحقيقات اوليه، در اين مورد به‌طور خلاصه ذکر شده است:

طول موج (نانومتر)		رنگ		واکنش
۲۹۰>		ماوراء بنفش (غيرقابل رؤيت)		ممانعت از بروز واکنش
۴۰۰-۲۹۰		ماوراء بنفش (غيرقابل رؤيت)		اثر مشخص نيست
۵۰۰-۴۲۰		آبى (قابل رؤيت)		ممانعت از بروز واکنش
۷۰۰-۵۶۰		قرمز نارنجى (قابل رؤيت)		تشديد واکنش
۷۰۰<		قرمز دور (غيرقابل رؤيت)		ممانعت از بروز واکنش

مؤثرترين طول موج براى تحريک و ممانعت از جوانه زدن بذر به ترتيب نور قرمز (حداکثر ۶۶۰ نانومتر) و قرمز دور-مادون قرمز (حداکثر از ۷۳۰ نانومتر) گزارش شده است.

بورتوويک و همکاران اولين بار در سال ۱۹۵۲ گزارش دادند که اگر بذر کاهو براى مدت چند دقيقه در معرض اشعه R و FR قرار گيرد جوانه زدن آن به‌ترتيب تحريک يا متوقف مى‌شود (جدول جوانه زدن بذرهاى کاهو در ۲۶ درجه سانتى‌گراد با شب‌شکنى توسط نور).

بعد از اين تحقيقات مقدماتي، معلوم شد که ماده رنگى فيتوکروم گيرندهٔ نور بوده و واکنش بذر نسبت به نور را کنترل مى‌کند. اين ماده، پروتئينى است که به دو صورت (قابل تبديل به يکديگر) Pr و Pfr وجود دارد. Pr آبى و Pfr، على‌الخصوص وقتى در معرض نور قرمز قرار گيرد، به رنگ آبى کم‌رنگ ديده مى‌شود. مکانيسم پيشنهادى زير براى سازوکار (Mechanism)، اين فرآيند طراحى شده است.

جوانه زدن <- فعاليت آنزيم هيدرولتيک <- توليد هورمون pr -> Pfr

اعتقاد بر اين است که Pfr شکل فعال بيولوژيکى کنترل‌کننده جوانه‌زنى و ساير واکنش‌هاى مربوط به فيتوکروم در قسمت‌هاى مختلف گياه است.

عوامل شيميائى خارجي

برخى از عوامل شيميائى سبب تحريک جوانه زدن بعضى از گونه‌ها در محيط کشت مى‌شوند. بهتر آن است اين مواد را به‌عنوان محرک جوانه‌زنى و نه مواد لازم براى جوانه‌زنى در نظر بگيريم. بعضى از اين عوامل شيميائى مانند جيبرلين‌ها مى‌توانند در مواردى که نور يا سرما براى پس‌رسى و جوانه زدن بذر لازم است، مى‌توانند نقش نور يا سرما را بازى کنند. بعضى از مواد شيميائى که براى تحريک جوانه‌زنى استفاده مى‌شود عبارتند از:

۱. نيترات پتاسيم (KNO۳)، که به‌طور مرتب در آزمايشات جوانه‌زنى به‌خصوص براى بذور گياهان چمنى و بذور فتوبلاستيک به‌کار مى‌رود.

۲. تيواوره يا(CS (NH۲، که کاربرد زيادى ندارد، اما در بعضى از گونه‌ها سبب تحريک جوانه زدن مى‌شود. اين ماده نمى‌تواند جاى نيازهاى نورى و درجه حرارت را بگيرد.

۳. آب‌اکسيژنه يا پراکسيد هيدروژن (H۲O۲) که بر روى بذر بعضى از لگوم‌ها، گوجه‌فرنگى و جو مؤثر است.

۴. اتيلن (C۲H۴) که سبب تحريک جوانه زدن در بعضى از گونه‌ها (مثل بادام زميني) و افزايش قطر محور گياهچهٔ در حال جوانه‌زنى مى‌شود. خواب بذر و شکستن آن توسط اتيلن بسته به‌نوع رقم، متغير است.

۵. جيبرلين‌ها (GAs)، اينها مى‌توانند تا حدى جاى نور و سرما را در بذرهاى فتوبلاستيک بگيرند. معمولاً از GA۳ (اسيد جيبرليک) استفاده مى‌شود اما بوريس در سال ۱۹۶۷ گزارش کرد اثر GA۴ و GA۷ از GA۳ بيشتر است.