منظور از خواب بذر چیست؟

منظور از خواب بذر چیست؟ توقف فعالیت‌های فیزیولوژی و زیستی بذر گیاه، بدون برهم خوردن سازمان حیاتی آن را خواب بذر یا dormancy می‌نامند. خواب بذر ویژگی است که به بذر اجازه می‌دهد در زمان و مکان مناسب رشد کند تا جوانه‌های سبز شده کمترین آسیب را ببینند. به عبارتی بذرها بعد از جدا شدن از پایه مادری خود بلافاصله جوانه نمی‌زنند و اصطلاحاً یک دوره خواب را سپری می‌کنند. این ویژگی یکی از قابلیت‌های گیاه برای حفظ خود در شرایط نامساعد محیطی به حساب می‌آید. به این صورت که خواب، به بذر گیاه این امکان را می‌دهد که وقتی شرایط برای چرخه کامل زندگی گیاه مساعد شد، شروع به جوانه زدن کند تا باقی بماند.

بسیاری از کاکتوس‌ها مانند خیلی از گیاهان برای جوانه زنی بذر به طی دوره خواب نیاز دارند ولی برخی از کاکتوس‌ها مانند آستروفیتوم، آستریاس و فرالیا نیاز به خواب بذر نداشته و بلافاصله پس از برداشت می‌توان بذرها را کشت کرد.

بذر گیاهان شامل: پوسته، جنین، اندوخته، آنزیم‌ها و هورمون‌ها می‌باشد.

لایه الورن در زیر پوست قرار دارد وزنده است.

تمام یا قسمتی از اندوسپرم در دولپه ای‌ها جذب جنین شده است. اندوسپرم زنده نیست.

ناف، بخشی از بذر است که بین پایه مادری و بذر بوده و بذر از طریق ناف تغذیه می‌کند. دقیقاً مانند ناف حیوانات و انسان.

انواع خواب بذرها:

۱- خواب ارثی:
در این نوع خواب بذرها مستقل از شرایط محیطی در خواب به سر می‌برند؛ یعنی اگر شرایط محیطی برای جوانه زنی بذر هم فراهم باشد باز هم بذرها جوانه نمی‌زنند. این نوع خواب در برخی از گونه‌های کاکتوس مانند آریوکارپوس ها مشاهده می‌شود.

۲- خواب القایی:
این خواب تحت تأثیر عوامل محیطی در گیاه ایجاد می‌شود و ارثی نیست. این خواب ممکن است زمانی که بذر بر روی بوته مادری قرار دارد یا زمانی که از بوته مادری جدا شده است اتفاق بیافتد.

علت اینکه بذر گندم بر روی بوته مادری جوانه نمی‌زند؛ با وجود اینکه تمام شرایط جوانه زنی را دارد؛ این نوع خواب در بذر است.

۳- خواب تحمیلی:
این نوع از خواب هم مثل خواب القایی تحت شرایط محیطی ایجاد می‌شود و ژنتیکی نیست اما با این تفاوت که بعد از جدا شدن از بوته مادری و تحت تأثیر یک شرایط محیطی ضروری نامناسب برای جوانه زنی مثل رطوبت نامناسب یا عدم نور مناسب ایجاد می‌شود.

سایر تقسیم بندی خواب بذرها:

۱- خواب اولیه:
در این نوع از خواب بذرهای بالغ بلافاصله بعد از جدا شدن از بوته مادری در خواب هستند و جوانه نمی‌زنند. و بذرها به طور ژنتیکی در خواب هستند. و به عبارتی دیگر به اثر متقابل ژنتیک و محیط اهمیتی داده نمی‌شود؛ یعنی محیط بر جوانه زنی بذر ( چه شرایط مناسب باشد چه نا مناسب) اثر ندارد.

۲- خواب ثانویه:
در این نوع خواب بذر بالغ در هنگام بلوغ بیدار است ولی بعداً تحت شرایط محیطی نامناسب می‌تواند به خواب رود و این سیکل خواب‌وبیداری خود را در شرایط نامناسب و مناسب برای چندین بار تکرار کند.

عوامل مؤثر در خواب بذرها:

خواب بذرها همان‌طور که بیان شد می‌تواند تحت تأثیر شرایط ژنتیکی و شرایط محیطی قرار گیرد.

عوامل ژنتیکی و ذاتی در خواب بذرها عبارتند از:

۱- پوسته بذر:

پوسته بذر شامل لایه ایست که جنین و سایر قسمت‌های دانه را در بر می‌گیرد و از آنها محافظت می‌کند. این پوسته از طرق مختلف می‌تواند باعث انواع خواب در بذر گیاهان شود؛ که عبارتند از:

جلوگیری از رسیدن آب به جنین
جذب آب مهمترین و اولین مرحله جوانه زنی بذور است. آب در تمام فرایندهای بیو شیمیایی درون بذر به منظور جوانه زنی مورد نیاز است؛ همچنین برای به کار افتادن سیستم آنزیمی درون بذر باید مقدار معینی رطوبت وجود داشته باشد و همچنین برای راه اندازی و تولید برخی از هورمون‌ها وجود میزان مشخصی آب در بذر ضروری است.

برخی از کاکتوس‌ها مانند آریوکارپوس‌ها دارای پوسته سختی هستند که فرایند جوانه زنی را دشوار می‌کند.

عامل بازدارنده نفوذ آب وجود پلیمری از فنول ها و لیگنین روی پوسته بذر در محل ناف می‌باشد در برخی از موارد وجود لایه موم یا واکس مانع از نفوذ آب در بذر می‌شود.

ورود آب به طور طبیعی از محل‌هایی به نام ناف یا میکروپیل ها که ضعیف‌تر هستند و زودتر از بین می‌روند انجام می‌شود.

محدود سازی تبادلات گازهایی مثل اکسیژن به درون بذر
کمبود اکسیژن باعث عدم تنفس در بذر بعد از جذب آب می‌شود و از طرفی باعث به تأخیر افتادن اکسیداسیون هورمون‌های بازدارنده رشد می‌شود.

یکی از دلایل تنوع در خواب یا جوانه زنی بذرها نیاز متفاوت بذرها به میزانی از اکسیژن برای جوانه زنی است.

پوسته‌های لزج و ژله‌ای بر ممانعت ورود اکسیژن به بذرها می‌افزاید.

ممانعت از رسیدن نور برای بذوری که برای جوانه زنی به نور نیاز دارند
بذرهایی معروف به فتوبلاستیک برای بیدار شدن و جوانه زدن نیاز به نور دارند که پوسته می‌تواند مانع از این نیاز شده و عاملی برای خواب بذر باشد. کاهو و توتون و برخی ارقام چمن از این گونه هستند (فتو بلاست)

بازداری یا جلوگیری از تورم جنین و به عبارتی دیگر ایجاد یک مقاومت مکانیکی برای خروج ریشه چه.
در بسیاری از موارد پوسته مانعی برای ورود آب نیست و آب می‌تواند از پوسته سخت وارد بذر شود اما جنین متورم شده بعد از رسیدن به پوسته رشدش کند یا متوقف می‌شود و مقاومتی مکانیکی در برابر خروج ریشه چه از خود نشان می‌دهد.

ممانعت از اتلاف و یا خروج مواد بازدارنده رشد مثل اسید آبسزیک
پوسته در بسیاری از موارد مانع از خروج هورمون‌های بازدارنده رشد از بذر شده و اجازه نمی‌دهد تعادل بین هورمون های تحریک کننده رشد و هورمون‌های باز دارنده رشد در بذر؛ برای جوانه زنی و رفع خواب به وجود آید.

خواب بذور گیاه می‌تواند به خاطر یک یا چند عامل ذکر شده در بالا باشد.

عواملی که باعث ضعیف‌تر شدن پوسته برای رفع خواب و جوانه زنی بذر می‌شود:

خراش دادن بذر یا (scarification) در بعضی از بذرها مانند تفروکاکتوس‌ها به صورت گسترده استفاده می شود.
تغییرات حرارتی و انقباضات و انبساطی که رخ می‌دهد و باعث ترک بذر می‌شود.
تغییرات رطوبتی (مرطوب شدن و خشک شدن پی در پی بذر)
تغییراتی که در ماهیت و ترکیب پوسته بذر در اثر گذشت زمان با اکسیداسیون رخ می‌دهد؛ باعث کاهش مقاومت یا نرم شدن آن می‌شود.
تغییرات هورمونی؛ مثلاً تشکیل اتیلن که باعث تولید آنزیم هیدرالاز در رأس ریشه چه شده و در نتیجه این آنزیم باعث نرم شدن و رفع مقاومت لایه الورون و خروج ریشه از پوسته شود.

توجه:
گاهی مقاومت و سختی پوسته بذر ممکن است عامل اصلی در خواب نباشد و ضعف جنین وعدم ترشح آنزیم‌های لازم باعث می‌شود که تصور کنیم مقاومت مکانیکی پوسته زیاد است.

۲- کنترل شیمیایی و تأثیر هورمون‌ها در خواب بذر:

علاوه بر عوامل ذکر شده مؤثر در خواب بذرها؛ هورمون‌ها نیز در خواب و جوانه زنی بذر دخالت دارند.

توجه:

تعادل مقدار هورمون‌ها در رفع خواب نقش دارد نه مقدار مطلق آنها.

هورمون اتیلن:

در برخی از بذرها مثل یولاف و توق مشاهده شده بعد از جذب آب و اکسیژن؛ تولید هورمون اتیلن افزایش می‌یابد و باعث تحریک جوانه زنی می‌شود.

در بعضی از بذرهای خواب؛ ممکن است سیستم تولید اتیلن غیر فعال باشد.

در بذور گیاهانی مثل توتون و تنباکو غلظت زیاد اتیلن مانعی از جوانه زنی یا عامل خواب است.

هورمون جیبرلین: GA3

هورمون جیبرلین هم در غلظت‌های مشخص باعث رفع خواب یا جوانه زنی بذر می‌شود. در یولاف وحشی غلظت زیاد جیبرلین مانع از جوانه زنی می‌شود. استفاده از تیمار جیبرلین ۱۰۰ میکرومول بر روی بذر خواب گندم نان می‌تواند جایگزین اثر پس‌رسی به مدت ۶ هفته به منظور از بین بردن خواب گردد. در رابطه با اثر هورمون آبسیزیک اسید در القاء خواب در بذر پس‌رس شده، تیمار ۱۰۰ میکرومول هیچ‌گونه تأثیری روی خواب بذر نشان نداد، اما تیمار ۲۰۰ میکرو مول باعث القاء خواب معادل چهار هفته پس‌رسی شد.

در بذر گیاهی به نام Crylas انجام عمل استراتیفیکاسیون (سرمادهی و خراش در بذر) باعث فعال سازی سیستم تولید جیبرلین یا رفع عامل بازدارنده سیستم تولید جیبرلین و در نتیجه رفع خواب در بذر می‌شود.

هورمون سیتوکنین:

وجود این هورمون هم در جوانه زنی یا رفع خواب نقش دارد. عواملی مثل استرتیفیکاسیون و قرار گرفتن بذر در برابر نور قرمز تولید این هورمون را افزایش می‌دهد. این هورمون در تقسیم سلولی نقش دارد.

اسید ابسزیک: ABA

مدارک و شواهد دقیقی دال بر وجود این هورمون در بذر گیاهان وجود ندارد. اما وجود این هورمون و ترکیباتی مثل فنول ها و لاکتون ها و اسید های چرب با زنجیره کوتاه ۱۰ کربنی و ترکیبات فرار به عنوان عامل ایجاد خواب گزارش شده‌اند.

کمبود اکسیژن می‌تواند تشکیل مواد بازدارنده رشد را تحریک کند و برعکس وجود اکسیژن و نور از طریق اکسیداسیون مواد بازدارنده رشد باعث کاهش آن و رفع خواب در بذر می‌شود.

۳- اثر عوامل محیطی در خواب بذر:

نور:
بذر گیاهان فتوپلاست برای جوانه زنی به نور نیاز دارند. توضیح اینکه بذر برخی از گیاهان ذخیره غذایی کمی دارند و باید در سطح خاک قرار گیرند تا جوانه بزنند و اگر در اعماق خاک قرار گیرند در خواب به سر می‌برند و نور کنترل کننده این خواب به حساب می‌آید. و وقتی بذر این نوع گیاهان در سطح خاک قرار گرفت با مواجه شدن با نور؛ خواب شکسته می‌شود. بذر اکثر گونه های کاکتوس به نور کافی نیاز دارند و بدون نور کافی میزان جوانه زنی به شدت کاهش پیدا می‌کند.

باید توجه داشت چنین واکنشی به نور در رفع خواب بذور زمانی اتفاق می افتد که سایر موانع خواب قبلاً برطرف شده باشد.

توجه:

اثر بخشی نور قرمز در رفع خواب بذر به شرایط فصل بستگی دارد.

وجود سایه و طیف وسیعتری از نور مادون قرمز و یا نسبت دریافت نور مادون قرمز بیشتر نسبت به نور قرمز توسط فیتوکروم‌ها می‌تواند باعث خواب بذر شود.

مثلاً شرایط پوسته می‌تواند گاهی به دلیل جذب و عبور بیشتر نور مادون قرمز نسبت به نور قرمز در بذرها باعث خواب شود.

اکسیژن:
گاهی نبود اکسیژن مانع از جوانه زنی بذرها می‌شود یا به عبارتی باعث نوعی خواب در بذر می‌شود.

این نیاز به اکسیژن برای رفع خواب و جوانه زنی در بذرهای متفاوت فرق می‌کند. تا جایی که بعضی از بذرها ی علف هرز مثل سوروف بدون حضور اکسیژن هم جوانه می‌زنند.

به نظر می‌رسد وجود اکسیژن با غلظت بالا برای جوانه زنی و رفع خواب بذر با از بین بردن بازدارنده های جوانه زنی ضروری است و در غلظت‌های پایین از طریق تحریک مسیرهای خاصی از فعل‌وانفعالات شیمیایی لازم باشد.

دی اکسید کربن:
غلظت‌های بالاتر از ۵ درصد دی اکسید کربن در خاک باعث ایجاد خواب و عدم جوانه زنی می‌شود؛ اما غلظت کم دی اکسید کربن باعث تحریک جوانه زنی می‌شود؛ به این صورت که CO2 به طور مستقیم بر آنزیمی که اسید ابسزیک (بازدارنده رشد) را به اتیلن تبدیل می‌کند اثر گذاشته و از طریق تولید اتیلن موجب رفع خواب می‌شود.

دما:
به نظر می‌رسد هر گاه درجه حرارت خاک در طیف محدودی در طول شبانه روز تغییر کند اثرات تحریکی در جوانه زنی یا رفع خواب در بذر به وقوع بپیوندد.

بذرها تقویم سالیانه خود را از طریق تغییرات درجه حرارت خاک تشخیص می‌دهند.

طیف تغییرات حرارتی در سطح و عمق خاک (تغییرات حرارتی در سطح خاک بیشتر از عمق خاک است) باعث می‌شود بذر گیاه تشخیص دهد در چه عمقی و در چه فصلی وجود دارد تا براساس آن جوانه زنی خود را تنظیم کند و رفع خواب نماید

قرار گرفتن بذر مرطوب در حرارت بالا ممکن است باعث خواب در بذر شود به دلیل تغییرات نسبت نور قرمز به نور مادون قرمز که در فیتوکروم ایجاد می‌شود.

شوک‌های حرارتی در بعضی از بذور ممکن است باعث رفع خواب شود مثلاً دمای ۴۰ درجه سانتی‌گراد برای مدت کوتاهی در بذر علف هرز ترشک باعث رفع خواب در آن می‌شود در حالی که دمای ۳۰ تا ۳۵ درجه باعث خواب در آن می‌شود.

یون‌های معدنی:
کاتیون‌های موجود در خاک می تواند از طریق پتانسیل اسمزی خاک در رفع خواب بذر نقش داشته باشد. در میان آنیون‌ها نیتریت و نیترات در جوانه زنی نقش دارند و بقیه آنیون‌ها بی تأثیرند.

PH خاک:
نقش PH خاک در جوانه زنی بیشتر این‌گونه است که در محیط‌های اسیدی اثر بخشی جیبرلین ونیترات و نیتریت بر جوانه زنی بیشتر خواهد بود.

ترشح گیاهان و مواد اللوپاتیک:
ترکیبات فنولی مترشحه از برخی از گیاهان ممکن است باعث خواب در بذر برخی گیاهان شوند این زمانی اتفاق می افتد که غلظت قابل ملاحظه ای از این مواد مترشحه کنار بذر قرار گیرد.