Iranian Journal of Seed Research

en تأثیر پرایمینگ با سیلیسیم بر جوانه‌زنی و شاخص‌های بیوشیمیایی بذر ذرت (سینگل کراس 704) در گستره‌های مختلف اسیدیته The Effect of Silicon Seed Priming on Germination and Biochemical Indices of Maize (SC 704) Across Different pH Ranges فیزیولوژی بذر Seed Physiology پژوهشي Research هدف: این پژوهش با هدف بررسی تأثیر پرایمینگ بذر با سیلیسیم بر بهبود جوانه‌زنی و پاسخ‌های بیوشیمیایی ذرت (هیبرید سینگل کراس 704) در گستره‌های مختلف اسیدیته محیط کشت انجام شد. روش پژوهش: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل چهار سطح پرایمینگ [شاهد (آب مقطر) و محلول سیلیسیم با غلظت‌های ۵۰، ۱۰۰ و ۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر] و سه سطح اسیدیته محیط کشت (۵، 5/6 و ۸) بودند. صفات اندازه‌گیری‌شده شامل شاخص‌های جوانه‌زنی (درصد و سرعت)، رشد گیاهچه (وزن تر، بنیه وزنی و طول)، نشت یونی (نشت نسبی الکترولیت) و شاخص‌های بیوشیمیایی (فعالیت آنزیم‌های آمیلاز و پروتئاز، محتوای قندهای محلول، پروتئین کل و جذب سیلیسیم) بودند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که انحراف از اسیدیته بهینه (5/6) به سمت شرایط اسیدی (۵) یا قلیایی (۸) به‌طور معنی‌داری شاخص‌های جوانه‌زنی و رشد را کاهش و نشت یونی را افزایش داد. پرایمینگ بذر با سیلیسیم، به‌ویژه در غلظت ۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر، اثرات نامطلوب تغییرات اسیدیته را به‌طور محسوسی کاهش داد. در شرایط اسیدی (5 pH =)، این تیمار درصد جوانه‌زنی را تا 19/63 درصد نسبت به شاهد فاقد سیلیسیم در همان اسیدیته افزایش، نشت نسبی الکترولیت را کاهش و فعالیت آنزیم‌های آمیلاز و پروتئاز، محتوای قندهای محلول، پروتئین کل و جذب سیلیسیم را به‌طور معنی‌داری بهبود بخشید. اثر متقابل سیلیسیم و اسیدیته تنها برای سرعت جوانه‌زنی معنی‌دار بود که نشان‌دهنده نقش اختصاصی سیلیسیم در تسریع جوانه‌زنی در شرایط اسیدیته نامطلوب است. نتیجه‌گیری: پرایمینگ بذر ذرت با سیلیسیم (۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر) می‌تواند به عنوان راهکاری مؤثر برای افزایش قابلیت جوانه‌زنی و تقویت وضعیت فیزیولوژیک و بیوشیمیایی بذرهای مواجه‌شده با شرایط اسیدیته غیربهینه محیط کشت، به‌ویژه تحت تنش اسیدی، به کار رود. این روش پتانسیل قابل‌توجهی برای بهبود استقرار مزرعه‌ای در خاک‌های دارای اسیدیته زیربهینه دارد. جنبه‌های نوآوری: <ul> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">پرایمینگ ذرت با سیلیسیم، جوانه‌زنی، سرعت و بنیه را در اسیدیته‌های مختلف، به‌ویژه ۵=pH، بهبود داد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">سیلیسیم (۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر) با کاهش نشت الکترولیت، آسیب غشا را در تنش اسیدیته کاهش داد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">سیلیسیم فعالیت آلفاـآمیلاز و پروتئاز، قند محلول و پروتئین کل گیاهچه را افزایش داد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">اثرات مفید سیلیسیم مستقل از اسیدیته بود که نشان‌دهنده کاهش پایدار تنش در جوانه‌زنی است.</li> </ul> <div style="text-align: justify;">Objective: This study aimed to investigate the effects of seed priming with silicon on germination and biochemical responses of maize (Zea mays L. SC 704) under different pH levels of the growth medium. Method: The experiment was conducted as a factorial arrangement within a completely randomized design (CRD) with three replications. Treatments consisted of four priming levels: control (distilled water) and silicon (as sodium silicate) at concentrations of 50, 100, and 150 mg L-1, and three pH levels of the growth medium (5, 6.5, and 8). The measured traits included germination indices (percentage and rate), seedling growth (fresh weight, vigor weight, and length), ion leakage (relative electrolyte leakage, REL), and biochemical indices (activities of α-amylase and protease, soluble sugar content, total protein, and silicon uptake) Results: Deviation from the optimal pH (6.5) toward acidic (pH 5) or alkaline (pH 8) conditions significantly reduced germination and growth indices while increasing ion leakage. Seed priming with silicon, particularly at 150 mg L-1, markedly mitigated the adverse effects of pH changes. Under acidic conditions (pH 5), this treatment increased germination percentage by 63.19% compared to the non-silicon control at the same pH, reduced relative electrolyte leakage (REL), and significantly enhanced α-amylase and protease activities, soluble sugar content, total protein, and silicon uptake. The interaction between silicon and pH was significant only for germination rate, highlighting the specific role of silicon in accelerating germination under unfavorable pH conditions. Conclusions: Seed priming with silicon at 150 mg L-1 effectively enhances germination capability and reinforces the physiological and biochemical status of maize seeds under non-optimal pH conditions, particularly acidic stress. This approach holds significant promise for improving field establishment in soils with suboptimal pH. Highlights <ul> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Silicon priming improved germination, rate and vigor at all pH levels, especially pH 5.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Silicon (150 mg L-1) reduced electrolyte leakage and membrane damage under pH stress.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Silicon enhanced α-amylase, protease, soluble sugars and total protein in seedlings.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Silicon benefits were pH-independent, ensuring robust stress alleviation during germination.</li> </ul> </div> آمیلاز, بنیه بذر, پروتئاز, تحمل تنش, تعادل یونی, نشت نسبی الکترولیت Amylase, Ionic balance, Protease, Relative electrolyte leakage, Seed vigor, Stress tolerance 31 46 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-39-7&slc_lang=en&sid=1 Maryam Hashemvand مریم هاشم وند maryamhashemvand1@gmail.com 100319475328460013199 0009-0007-0063-335X No Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran. دانشگاه محقق اردبیلی Mohammad Sedghi محمد صدقی m_sedghi@uma.ac.ir 100319475328460013200 100319475328460013200 Yes Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran. دانشگاه محقق اردبیلی