Iranian Journal of Seed Research

fa بررسی تأثیر زوال طبیعی و مصنوعی بذر بر گونه‌های فعال اکسیژن، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت و خصوصیات جوانه‌زنی بذر در ارقام محلی و اصلاح‌شده برنج (Oryza sativa) حاصل از مزارع استان گیلان Investigating the Effects of Natural and Artificial Seed Deterioration on Reactive Oxygen Species, Antioxidant Enzymes, and Seed Germination Characteristics in Local and Improved Rice (Oryza sativa) Cultivars Derived from the Farms in Guilan Province فیزیولوژی بذر Seed Physiology پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه: زوال بذر با تنش اکسیداتیو و تجمع کنترل‌نشده گونه‌های فعال اکسیژن مرتبط می‌باشد. بذرها گروهی از آنتی‌اکسیدانت‌های آنزیمی و غیرآنزیمی را داشته که از آن‌ها در مقابل گونه‌های فعال اکسیژن محافظت کرده و در حفظ بنیه بذر و حمایت از فرایندهای جوانه‌زنی بذر کمک‌کننده می‌باشند. پاسخ ارقام مختلف به زوال بذر متفاوت می‌باشد. آگاهی از منابع و سازوکار زوال و چگونگی پاسخ ارقام مختلف می‌تواند ما را در انتخاب رقم مناسب منطقه کمک کرده، همچنین در انتخاب و اعمال روش‌های مدیریتی مناسب برای انبارداری و افزایش مدت زمان نگه‌داری بذرها در انبار به‌کار رود. مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل با دو عامل در طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل یک و شش ماه انبارداری (دمای جهار درجه سلسیوس، رطوبت بذر 11 درصد و رطوبت نسبی انبار 60 درصد) و پیری تسریع‌شده (96 ساعت نگهداری بذرها در دمای 45 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 100 درصد) بودند که در چهار رقم برنج (خزر، هاشمی، گیلانه و دمسیاه) اعمال شدند. درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ساقه‌چه و ریشه‌چه، وزن خشک ساقه‌چه و ریشه‌چه و شاخص بنیه گیاهچه، فعالیت آلفاآمیلاز، کاتالاز ((CAT، پراکسیداز ((POX، سوپراکسیددیسموتاز SOD))، محتوای مالون‌دی‌آلدئید (MDA) و پراکسیدهیدروژن ((H2O2 صفات مورد ارزیابی قرار گرفتند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که پیری تسریع‌شده و نگهداری بذرها در انبار به‌مدت شش ماه، درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ساقه‌چه، وزن خشک ریشه‌چه و ساقه‌چه، شاخص بنیه گیاهچه و فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز را در هر چهار رقم کاهش دادند. این کاهش همراه با افزایش محتوای MDA و H2O2 و کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانت SOD و POX بود. محتوای MDA در بذرهای پیری تسریع‌شده کم‌تر از بذرهای با طول عمر 6 ماه در انبار بود. فعالیت آنزیم CAT بعد از اعمال تیمار زوال افزایش نشان داد، این افزایش در بذرهای دارای طول عمر شش ماه بیش‌تر بود. این بذرها همچنین H2O2 کم‌تری را در مقایسه با بذرهای پیری تسریع‌شده نشان دادند. رقم خزر محتوای H2O2 کم‌تری را در نتیجه فعالیت بیش‌تر آنزیم CAT نشان داد. علاوه بر این، رقم خزر درصد و سرعت جوانه‌زنی بالاتری را بعد از اعمال تیمار زوال در مقایسه با ارقام دیگر نشان داد. افت درصد جوانه‌زنی ناشی از زوال در رقم دمسیاه  بسیار شدید بود. این رقم کم‌ترین درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، بنیه بذر و فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز را در تیمار پیری تسریع‌شده نشان داد. رقم گیلانه و هاشمی در ابتدای آزمایش جوانه‌زنی و فعالیت آلفاآمیلاز، سوپراکسیددیسموتاز و پراکسیداز بالاتری را نشان دادند، اما در جریان زوال قابلیت جوانه‌زنی در آن‌ها همسو با فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت کاهش نشان داد. نتیجه‌گیری: تیمارهای قراردادن شش ماهه بذرها در انبار و پیری تسریع‌شده، اثرات منفی بر سرعت جوانه‌زنی چهار رقم مورد مطالعه گذاردند. این افت در سرعت جوانه‌زنی همراه با افزایش رادیکال آزاد در بذرها و افت فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانت SOD و POX بود که این اثرات در رقم خزر با شدت کم‌تر و و در رقم دمسیاه شدیدتر بود که این نتایج اهمیت بیش‌تر شرایط انبار را در نگهداری رقم دمسیاه نشان می‌دهد. جنبه‌های نوآوری: 1- اثر انبارداری و زوال بذر بر تغییر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت، گونه‌های فعال اکسیژن و جوانه‌نی بذر برنج بررسی شد. 2- نتایج آزمون پیری تسریع‌شده و طبیعی برای نتیجه‌گیری بهتر در مورد پاسخ ارقام مقایسه گردید. 3- دو رقم اصلاح‌شده با دو رقم محلی (با سطح زیرکشت بالا در منطقه مقایسه شد.</div> <div style="text-align: justify;">Extended abstract Introduction: Seed deterioration is associated with oxidative stress and uncontrolled accumulation of reactive oxygen species. Seeds have a group of enzymatic and non-enzymatic antioxidants that protect them against reactive oxygen species and help maintain seed vigor and support seed germination processes. The response of different cultivars to seed deterioration is different. Knowledge about the sources and mechanisms of deterioration and how different cultivars respond can help to select the appropriate cultivar for the region and also provide useful information in selecting and applying appropriate management methods for storage and increasing the storage time of seeds. Materials and Methods: The Experiment was conducted as factorial based on a completely randomized block design with three replications. Treatments included one and six months of natural storage (4˚C, 11 percent moisture content of seeds and 60% RH) and accelerated aging (96 hours at 45˚C and 100% RH) applied on four cultivars including Hashemi, Gilaneh, Khazar and Domsiyah. Germination percentage, germination rate, shoot length, radicle length, shoot dry weight, radicle dry weight, shoot vigor index (SVI), α-amylase activity, catalase (CAT), peroxidase (POX), superoxide dismutase (SOD) activity, malondialdehyde (MDA) and hydrogen peroxide (H2O2) content were evaluated. Results: The results showed that accelerated ageing and storage of seeds for six months led to reduced germination percentage, germination rate, shoot length, radicle length, shoot dry weight, radicle dry weight, shoot vigor index (SVI), α-amylase activity reduced in all four cultivars. This decrease was accompanied by an increase in the free radical content of MDA and H2O2 and a decrease in the activity of the antioxidant enzymes SOD and POX. Malondialdehyde content was lower in the seeds stored for six months. The activity of CAT increased after deterioration treatment, this increase was more intense in the seeds stored for six months. These seeds also showed lower H2O2 content compared to accelerated aging seeds. Khazar cultivar showed lower H2O2 content as a result of higher CAT enzyme activity. Moreover, this cultivar showed better germination percentage and germination rate after deterioration treatment compared to other cultivars. The decrease in germination percentage due to deterioration in Domsiyah was very severe. This cultivar showed the lowest germination percentage, germination rate, seed vigor and α-amylase activity in the accelerated aging treatment. Gilaneh and Hashemi cultivars showed higher germinability, α-amylase activity and SOD and POX at the beginning of the experiment, but after deterioration treatment, their germinability decreased along with the activity of antioxidant enzymes. Conclusions: In all studied cultivars, the accelerated aging and storage of seeds for six months adversely affected germination rate. This decrease was accompanied by an increase in free radicals in the seeds and a decrease in the activity of antioxidant enzymes SOD and POX, which were less severe in Khazar cultivar and more severe in Domsiyah cultivar. These results indicate the greater importance of the storage conditions in Domsiyah cultivar. Highlights: 1- The effect of storage and seed deterioration on the activity of antioxidant enzymes, reactive oxygen species and seed germination in rice was investigated. 2- The results of accelerated aging test and natural aging were compared for a better conclusion about the response of the cultivars. 3- The two improved cultivars were compared with two local cultivars (with high cultivation area).</div> <div style="text-align: justify;"></div> آنزیم پراکسیداز, پیری تسریع‌شده, سرعت جوانه‌زنی, مالون‌دی‌آلدئید Accelerating aging, Germination Rate, MDA, POX 21 40 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-51-5&slc_lang=fa&sid=1 Mohadeseh latifzadeh Shahkhali محدثه لطیف زاده شاهخالی m.latifzade@gmail.com 100319475328460011774 100319475328460011774 No Ph.D. Student Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, University of Guilan, Guilan, Iran دانشجوی دکتری زراعت گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان Seyed Mohmmad Reza Ehtehsami سید محمدرضا احتشامی smrehteshami@yahoo.com 100319475328460011775 100319475328460011775 Yes Associated Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, University of Guilan, Guilan, Iran دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان Foad Moradi فواد مرادی fmoradi@abrii.ac.ir 100319475328460011776 100319475328460011776 No Research Associate of Agricultural Biotechnology Research Institute, Karaj, Iran پژوهشی پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی، کرج