بلوغ بذر و پیامدهای عملی آن

استفاده از بذرهای با بنیه بالا برای تولید محصولات زراعی در حال افزایش است. بنیه بذر در اواخر مرحله بلوغ، پس از رسوب ذخایر و رسیدن به حداکثر وزن خشک ایجاد می شود. در طی این مرحله، مکانیسم‌های حفاظتی مختلفی در بذرها  اعمال می‌شود که پس از رهاسازی از گیاه مادر به بقای آن کمک می‌کند. این مکانیسم ها شامل تولید متابولیت های محافظ مانند آنتی اکسیدان ها و رنگدانه ها، پروتئین های خاص و تخریب کلروفیل است. همه این موارد برای حصول حداکثر کیفیت بذر مورد استفاده به عنوان مواد  تکثیر ضروری هستند ، زیرا آنها به افزایش تحمل در برابر تنش های زیستی و غیرزیستی کمک می کنند.

اقدامات بهداشتی فیزیکی، پیری در حین ذخیره سازی و تهدید عوامل بیماری زا از جمله تنش هایی است که بذرها می توانند در طول تولید، فرآوری و جوانه زنی تجربه کنند. با این حال، برداشت بذر در مرحله بلوغ کامل و با حداکثر قدرت(ویگور)  یک چالش بزرگ در تولید بذر است. برای اکثر دانه ها، تجزیه و تحلیل سطوح کلروفیل می تواند به عنوان معیار بلوغ نسبی مورد استفاده قرار گیرد. این یک روش نسبتاً حساس است زیرا از خواص فلورسانس کلروفیل استفاده می‌کند و همچنین می‌تواند برای بهبود توده های بذری حاوی بخش‌های نسبتاً بزرگی از بذرهای کمتر بالغ استفاده شود. بخش های بذر  مرتب شده نیز برای مطالعه فرآیندهای بلوغ دیررس بذر و جنبه های مختلف بنیه بذر به دست آمده در اواخر بلوغ بذر مفید هستند.

بنیه بذر برای استقرار نهال و رشد اولیه محصول حیاتی است و بلوغ بذر جنبه مهمی از بنیه  بذر است. اما بذر “بالغ” چیست؟ متخصصان زراعت  از اصطلاح «رسیدگی  فیزیولوژیکی» برای تعریف لحظه‌ای استفاده می‌کنند که در آن بذر حداکثر وزن خشک و در نتیجه حداکثر عملکرد زراعی خود را به دست می‌آورد (شاو و لومیس، 1950). حتی برداشت ممکن است بیش از این نقطه به تعویق بیفتد، تا سطح رطوبت بذر کاهش یابد. در این مرحله رشد، جذب مواد مغذی از گیاه مادر متوقف می شود (Harrington, 1972). با این حال، این تعریف فرآیندهای فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی را که پس از رسیدن به حداکثر وزن خشک در دانه‌ها اتفاق می‌افتد و برای به دست آوردن حداکثر بنیه بذر و رسیدن به بلوغ کامل ضروری است، در نظر نمی‌گیرد (TeKrony et al., 1979).. برای جلوگیری از بحث های معنایی و کاهش سردرگمی، زیست شناسان بذر اغلب این تعریف را می پذیرند و دوره بعدی رشد بذر را “مرحله بلوغ دیرهنگام” می نامند. طول نسبی این مرحله بلوغ دیررس تا حد زیادی در بین گونه ها متفاوت است (Leprince et al., 2017).

برای دستیابی به قوه کامل بذر، بذرها باید در «بلوغ برداشت» برداشت شوند که به عنوان «پایان مرحله بلوغ بذر تعریف می‌شود، در این مرحله، میزان رطوبت بذر به مقادیر نزدیک به تعادل با محیط زیست کاهش می‌یابد» (الیس، 2019). در شرایط طبیعی، تکمیل مرحله بلوغ دیررس همزمان با ریزش دانه ها یا میوه های بالغ است.بیشتر مطالعات تولید بذر نشان می دهد که بذرهای کاملا بالغ در مقایسه با بذور در بلوغ فیزیولوژیکی کیفیت جوانه زنی بهتری دارند (فینچ ساوژ و باسل، 2016)، به ویژه زمانی که در معرض شرایط استرس زا قرار می گیرند. بذور کاملا بالغ نیز طول عمر بهتری دارند (ظرفیت زنده ماندن برای مدت طولانی ذخیره سازی خشک) (Verdier et al., 2013)..

این افزایش کیفیت بذر در مرحله بلوغ دیرهنگام  برای تعداد زیادی از گونه ها گزارش شده است. دو مطالعه در مورد بلوغ بذر منتشر شده در جمله  علوم  و فناوری بذر، با استفاده از دانه‌های گندم و جاتروفا  (Jatropha curcas L.) اشاره کردند که حداکثر کیفیت جوانه‌زنی قبلاً در بلوغ فیزیولوژیکی به دست آمده بود (راسیاد و همکاران، 1990؛ سیلوا و همکاران، 2011). اگر چه برای اکثر محصولات زراعی حداکثر طول عمر بذر در بلوغ برداشت حاصل می شود، استثناهایی وجود دارد و همچنین می تواند تحت تأثیر شرایط تولید بذر باشد، همانطور که توسط الیس (2019) بررسی شده است.

فرآیندهای بلوغ دیرهنگام

پس از لقاح، رشد بذر با اندامزایی شروع می شود که به دنبال آن مرحله پر شدن بذر می باشد. در طی پر کردن بذر، دانه های ارتدوکس نیز تحمل خشک شدن (پسابیدگی)  را به دست می آورند، در حالی که ماشین آلات رونویسی و ترجمه عمدتاً به تولید ذخایر ذخیره سازی به شکل روغن، پروتئین و نشاسته یا سایر کربوهیدرات ها می پردازند. با رسوب این ماده ذخیره، سطح رطوبت نسبی دانه ها کاهش می یابد. در بلوغ فیزیولوژیکی، سنتز ذخایر متوقف می شود و بذر با ایجاد مکانیسم های حفاظتی همراه با خشک شدن بیشتر وارد مرحله بلوغ دیررس می شود تا زمانی که به مرحله سکون برسند (Sano et al., 2015 Leprince et al., 2017)

این مکانیسم‌های حفاظتی نقش مهمی در به حداکثر رساندن بنیه بذر دارند و شامل تولید پروتئین های تجمع کننده در اواخر دوره جنینی (LEA) و پروتئین‌های شوک حرارتی و تجمع الیگوساکاریدهای خانواده رافینوز و انواع مختلف آنتی‌اکسیدان‌ها است. که در بسیاری از گونه ها، خواب بذر نیز در اواخر بلوغ ایجاد می شود تا از جوانه زدن بذر در شرایط محیطی نامطلوب برای استقرار و تولید مثل نهال محافظت شود.

منبع: