Iranian Journal of Seed Research

en تاثیر پیش تیمار با اسید سینامیک بر خصوصیات جوانه‌زنی، نشت الکترولیت‌ها، میزان مالون دی آلدهید و رشد هتروتروفیک بذرهای فرسوده لوبیا چشم بلبلی (Vigna unguiculata) Seed Pretreatment with Cinnamic Acid Positively Affects Germination, Metabolite Leakage, Malondialdehyde Content and Heterotrophic Growth of Aging Cowpea (Vigna unguiculata) Seeds فیزیولوژی بذر Seed Physiology پژوهشي Research <div style="text-align: justify;"> چکیده مبسوط  مقدمه: طیف وسیعی از شرایط نامطلوب محیطی به ویژه دما و رطوبت بالا طی دوره انبارداری بذر میتوانند بر کیفیت آن تأثیر نامطلوب بگذارد. اسید سینامیک به عنوان مهمترین ترکیب مسیر فنیل پروپانوئید در گیاهان به وفور یافت میشود و سطوح داخلی آن در مواجهه با انواع تنشهای زنده و غیرزنده تغییر می‌کند. از این رو، این مطالعه به منظور بررسی ویژگیهای جوانه‌زنی، پویایی ذخایر بذر، نشت الکترولیت‌ها و محتوای مالون دی آلدهید در بذرهای فرسوده لوبیا چشم بلبلی تحت تأثیر غلظتهای مختلف اسید سینامیک انجام گرفته است.  مواد و روشها: این آزمایش به صورت فاکتوریل 2 عاملی بر پایه طرح کاملاً تصادفی در آزمایشگاه بذر گروه فیزیولوژی گیاهی دانشگاه وخنینگن هلند انجام شد. فاکتورها به صورت دو سطح از کیفیت اولیه بذر (بذر غیرفرسوده و بذر فرسوده) و 5 سطح غلظتهای اسید سینامیک (0، 15، 30، 45 و 60 میکرومولار) بودند. از پیری تسهیل شده به عنوان روشی کارامد جهت شبیه‌سازی شرایط نگهداری بذر در حضور عوامل تسهیل کننده فرسودگی استفاده شد. به منظور فراهم آوردن بذرهای فرسوده، بذرها در معرض دمای 43 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 95% به مدت 72 ساعت در انکوباتور قرار گرفتند. برای هر دو گروه بذری فرسوده و غیرفرسوده پس از پیش تیمار غلظت های CA به مدت 6 ساعت، آزمون جوانه‌زنی استاندارد و بنیه بذر در چهار تکرار انجام شد. صفات مربوط به جوانه‌زنی با استفاده از نرمافزار جرمیناتور برآورد گردید. رشد هتروتروفیک، پویایی ذخایر بذر، هدایت الکتریکی و پراکسیداسیون لیپیدهای غشاء (میزان تجمع مالون دی آلدهید) نیز با استفاده از روشهای موجود بررسی شدند.  نتایج: بذرهای لوبیا چشم بلبلی بر حسب کیفیت اولیه خود پاسخ متفاوتی به پیش تیمار اسید سینامیک دادند. بذرهای فرسوده پیش تیمار شده با غلظتهای 45 و 60 میکرومولار به طور معنی‌داری درصد جوانه‌زنی بالاتری در مقایسه با شاهد داشتند. همچنین غلظت 45 میکرومولار سبب بهبود بنیه این بذرها گردید. پیش تیمار بذرهای غیرفرسوده با غلظتهای 15، 30 و 45 میکرومولار میزان استفاده از ذخایر بذر را افزایش داد. کاربرد غلظت 30 میکرومولار اسید سینامیک یکنواختی جوانه‌زنی بذرهای فرسوده را بهبود بخشید. پیش تیمار با غلظت های 15 و 30 میکرو مولار، سطح زیر منحنی به طور مثبت و معنی‌دار تحت تاثیر قرار داد. پیش تیمار با غلظتهای 45 و 60 میکرومولار افزایش معنیدار وزن خشک گیاهچه حاصل از بذرهای فرسوده را در پی داشتند. به کارگیری غلظت 45 میکرومولار سبب کاهش نشت الکترولیت‌ها تا حدود 38 درصد و بهبود کارایی استفاده از ذخایر بذرهای فرسوده گردید. به علاوه، محتوای مالون دیآلدهید بذر به عنوان شاخصی از پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی با کاربرد اسید سینامیک و افزایش غلظت کاربرد آن به شدت در بذرهای فرسوده کاهش نشان داد.  نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این بررسی، بذرهای لوبیا چشم بلبلی برحسب کیفیت اولیه خود واکنش متفاوتی به اسید سینامیک نشان می‌دهند. در مجموع نتایج این مطالعه نشان داد پیش تیمار بذرهای فرسوده با اسید سینامیک به ویژه غلظت 45 میکرومولار به خوبی قادر است سبب بهبود و تقویت بذرهای فرسوده لوبیا چشم بلبلی گردد. میتوان این متابولیت را به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی در شرایط تنش فرسودگی بذر در نظر گرفت که قادر به بهبود بذرهای فرسوده لوبیا چشم بلبلی می باشد. جنبه‌های نوآوری:</div> <ol> <li style="text-align: justify;">مطالعه پیش رو اولین مطالعه روی اثرات اسید سینامیک به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی بر بذرهای فرسوده می باشد.</li> <li style="text-align: justify;">اسید سینامیک به عنوان آنتی اکسیدان موثر بر کاهش اثرات مخرب فرسودگی بذر معرفی گردیده است. </li> </ol> <div style="text-align: justify;"> Extended abstract Introduction: A wide range of deteriorative conditions (especially moisture content and temperature) may affect seed quality during storage which may lead to seed aging. As the most important component of the phenylpropanoids pathway, trans-cinnamic acid, found abundantly in plants and its endogenous levels is influenced by stress conditions. The present study was conducted to investigate germination features, seed reserve mobilization, electrolyte leakage and malondialdehyde content in aged cowpea seeds affected by different concentrations of cinnamic acid. Materials and Methods: The research has been performed in the laboratory of Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Iran. The experiment was designed as a factorial (two factors of the experiment included two levels of seed quality including non-aged and aged seeds and five levels of cinnamic acid concentrations including 0, 15, 30, 45 and 60 µM) based on a completely randomized design. Accelerated aging was applied as an efficient method to mimic storage conditions in the presence of accelerating factors. Cowpea (Vigna unguiculata) seeds (Bastam local variety) were incubated in a relative humidity of 95% and a temperature of 43 °C for 72 h to accelerate aging. Both seed lots were treated with 5 different concentrations of cinnamic acid for 6 h followed by standard germination and vigor tests. Data of germination and vigor tests were processed using the GERMINATOR software. Heterotrophic growth, seed reserves mobilization, electrical conductivity and membrane lipid peroxidation were assessed using the available methods. Results: In this study, cowpea seeds responded to cinnamic acid differently based on their primary quality. In deteriorated seeds, concentrations of 45 µM and 60 µM could successfully enhance seed germination percentage, as compared with the aged seeds (i.e., control). A concentration of 45 µM also improved the vigor of deteriorated seeds. Seed pretreatment of 15, 30 and 45 µM enhanced seed reserves utilization in non-aged seeds. Aging negatively affected area under curve, germination uniformity and seedling dry weight of the deteriorated seeds. Application of 30 µM cinnamic acid improved germination uniformity. The area under the curve was positively affected by 15µM and 30µM. Concentrations of 45 µM and 60 µM enhanced seedling dry weight. Applying 45 µM cinnamic acid decreased electrolyte leakage by 38% and improved efficiency of seed reserves mobilization. Moreover, seed malondialdehyde content, as an indication of membrane lipid peroxidation, showed a sharp decline by applying increased concentrations of cinnamic acid.   Conclusions: Based on our results, cowpea seeds respond to cinnamic acid differently based on their primary quality. These results imply that seed pretreatment with 45 µM cinnamic acid may successfully invigorate aged cowpea seeds. We also conclude that cinnamic acid application cannot improve physiological traits and can be regarded as a potent antioxidant in the invigoration of the aged seeds.   Highlights: <ol> <li value="NaN">This is the first study focusing on the role of cinnamic acid in alleviating deterioration in aged seeds.</li> <li value="NaN">Cinnamic acid has been introduced as a robust antioxidant, which is effective in reducing the deleterious effects of seed deterioration.</li> </ol> </div> پراکسیداسیون لیپیدی, پیری تسهیل شده, تکنیک‌های بهبوددهنده بذر, فنیل پروپانوئیدها, فرسودگی بذر Accelerated aging, Lipid peroxidation, Phenylpropanoids, Seed deterioration, Seed enhancement 163 176 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-396-1&slc_lang=en&sid=1 Maryam Akbari مریم اکبری maryam.akbari2525@yahoo.com 10031947532846008979 10031947532846008979 Yes Shahrood University of Technology دانشگاه صنعتی شاهرود Mehdi Baradaran مهدی برادران فیروزابادی m.baradaran.f@gmail.com 10031947532846008980 10031947532846008980 No Shahrood University of Technology دانشگاه صنعتی شاهرود Mohammadreza Amerian محمدرضا عامریان amerianuk@yahoo.co.uk 10031947532846008981 10031947532846008981 No Shahrood University of Technology دانشگاه صنعتی شاهرود Naser Farrokhi ناصر فرخی nfarrokh@nigeb.ac.ir 10031947532846008982 10031947532846008982 No Shahrood University of Technology دانشگاه صنعتی شاهرود