Iranian Journal of Seed Research

fa تحلیل چندبعدی جوانه‌زنی و رشد اولیه ریحان دماوند (Ocimum basilicum) تحت تنش کربنات سدیم Multivariate Analysis of Germination and Early Growth in Damavand Basil (Ocimum basilicum) under Sodium Carbonate Stress فیزیولوژی بذر Seed Physiology پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">هدف: این مطالعه با هدف تفکیک پاسخ‌های تحریکی اولیه از اثرات بازدارنده در بذر ریحان تحت تنش قلیایی (کربنات سدیم) انجام شد. روش پژوهش: آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار سطح کربنات سدیم (صفر، ۵، ۱۵ و ۳۰ میلی‌مولار) و سه تکرار اجرا شد. پویایی جوانه‌زنی با درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی و میانگین زمان جوانه‌زنی ارزیابی گردید. رشد پس از جوانه‌زنی با شاخص بنیه بذر، تخصیص زیست‌توده (وزن تر و خشک) و شاخص زیست‌توده کل (TBI) سنجیده شد. شاخص‌های تحمل به شوری (STI) محاسبه و تحلیل‌های چندمتغیره (نقشه حرارتی همبستگی و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)) انجام گرفت. یافته‌ها: یک پاسخ درانگیختن (هورمزیس) واضح مشاهده شد. در غلظت ۵ میلی‌مولار، TBI به حداکثر مقدار خود رسید (28/2 = STI.TBI) که نشان‌دهنده تحریک معنی‌دار رشد است. غلظت‌های بالاتر از ۱۵ میلی‌مولار باعث کاهش شدید همه شاخص‌ها شد. در ۳۰ میلی‌مولار، توان جوانه‌زنی و رشد اولیه به شدت کاهش یافت که با کاهش سرعت جوانه‌زنی و اختلال در تخصیص زیست‌توده همراه بود. تحلیل PCA معادل 75/97 درصد از واریانس کل را تبیین کرد و تیمارها را به خوبی تفکیک نمود. نقشه حرارتی همبستگی قوی (962/0= r) بین سرعت جوانه‌زنی و استقرار گیاهچه نشان داد. نتیجه‌گیری: یک آستانه تحریکی در غلظت ۵ میلی‌مولار کربنات سدیم وجود دارد. گذار از هورمزیس به سمیت بین ۵ تا ۱۵ میلی‌مولار رخ می‌دهد که نشان‌دهنده دامنه تطبیق‌پذیری محدود ریحان دماوند است. شاخص TBI و خوشه‌بندی مبتنی بر PCA به عنوان شاخص‌های قابل‌اطمینان برای ارزیابی تحمل به شوری معرفی می‌شوند. این یافته‌ها بر اهمیت مدیریت دقیق خاک و آب در محیط‌های قلیایی تأکید دارد. جنبه‌های نوآوری:</div> <ul> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">تنش کربنات سدیم (۵ میلی‌مولار) رشد گیاهچه ریحان دماوند را تحریک کرد که بیانگر پاسخ درانگیختن است. </li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) با تبیین 8/97٪ از واریانس، سطوح تنش را به خوبی تفکیک کرد. </li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">شاخص زیست‌توده کل (TBI) به عنوان معیار قابل‌اعتمادترین شاخص تحمل به تنش قلیایی معرفی شد.</li> <li dir="RTL" style="margin-right: 24px; text-align: justify;">تنش شدید (۳۰ میلی‌مولار) با اختلال در تخصیص زیست‌توده و کینتیک جوانه‌زنی، موجب استقرار ضعیف گیاهچه گردید.</li> </ul> <div style="text-align: justify;">Objective: This study aimed to distinguish early stimulatory effects from inhibitory responses in basil seeds under alkaline stress (sodium carbonate). Method: An experiment based on completely randomized design was conducted with four Na₂CO₃ levels (0, 5, 15, and 30 mM) and three replications. Germination dynamics were assessed via germination percentage (GP), germination rate (GR), and mean germination time (MGT). Post-germination growth was evaluated using seed vigor index (SVI), biomass allocation (fresh/dry weights), and total biomass index (TBI). Salt tolerance indices (STI) were calculated, and multivariate analyses (correlation heatmap and PCA) were performed. Results: A clear hormetic response was observed. At 5 mM, TBI reached its maximum (STI.TBI = 2.28), indicating significant growth stimulation. Concentrations above 15 mM caused a sharp decline in all indices. At 30 mM, germination capacity and early growth were severely reduced, along with decreased germination rate and disrupted biomass allocation. PCA explained 97.75% of total variance and clearly differentiated treatments. The heatmap showed a strong correlation (r = 0.962) between germination rate and seedling establishment. Conclusions: A stimulatory threshold exists at 5 mM Na₂CO₃. The transition from hormesis to toxicity occurs between 5 and 15 mM, reflecting a limited adaptability range for Damavand basil. TBI and PCA-based clustering are reliable indicators for evaluating salt tolerance. These findings emphasize the need for careful soil and water management in alkaline environments. Highlights <ul> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Mild sodium carbonate stress (5 mM) stimulated seedling growth in Damavand basil, confirming a hormetic response.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">PCA effectively discriminated stress levels, explaining 97.8% of total variance.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Total Biomass Index (TBI) was identified as the most reliable indicator of alkaline stress tolerance.</li> <li style="margin-bottom:13px; margin-left:8px; text-align:justify">Severe stress (30 mM) impaired biomass allocation and germination kinetics, leading to poor seedling establishment.</li> </ul> </div> بنیه بذر, تحلیل مؤلفه‌های اصلی, تنش قلیایی, درانگیختن, ریحان, شاخص تحمل شوری Alkaline stress, Hormesis, Ocimum basilicum, Principal component analysis, Salt Tolerance Index, Seed vigor 47 67 http://yujs.yu.ac.ir/jisr/browse.php?a_code=A-10-674-1&slc_lang=fa&sid=1 Abohassan Farhang Sardrodi ابوحسن فرهنگ سردرودی a.farhang@uma.ac.ir 100319475328460013233 100319475328460013233 Yes Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili دانشگاه محقق اردبیلی Malihe Sadeghizadeh ملیحه صادقی زاده sadeghizadeh.malihe@gmail.com 100319475328460013234 0009-0005-8176-2764 No Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agriculture, Technical and Vocational University (TVU) دانشگاه ملی مهارت Ali Khatibi علی خطیبی alikhatibi1981@gmail.com 100319475328460013235 0009-0001-6055-5994 No Department of Agricultural Extension and Education, Faculty of Agriculture, University of Tabriz دانشگاه تبریز Ghasemali Abdollahi Koshki قاسمعلی عبدالهی کوشکی ghasemali.1813@gmail.com 100319475328460013236 100319475328460013236 No Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agriculture, Technical and Vocational University (TVU) Alireza Jamali Kharanjani علیرضا جمالی خرنجانی jmaly2928@gmail.com 100319475328460013237 100319475328460013237 No Department of Agricultural Engineering, Faculty of Agriculture, Technical and Vocational University (TVU) دانشگاه ملی مهارت