معمولاً گندم را دانهای حاوی نشاسته میدانند لیکن پروتئینهای موجود در دانه مهمترین ترکیبات بیولوژیک و متابولیک آن محسوب میشوند. پروتئینهای موجود در دانه از یک طرف منبع نیتروژن و آمینواسیدهای مورد نیاز در هنگام جوانه زدن جنین بوده و از طرف دیگر فاکتور مهم در مکانیسم پخت و ارزش غذایی نان محسوب
میشوند (7، 22 و 27). مقدار گلوتن گندم که در کیفیت پخت نان مؤثر است (27)، تابعی از مقدار کل نیتروژن خاک میباشد(23) درحالی که ترکیب بیوشیمیایی گلوتن و نسبت آمینواسیدهای آن بیشتر به ژنوتیپ گندم بستگی دارد (3 و 22). استحکام گلوتن و حجم نان همبستگی نزدیکی با مقدار رسوب پروتئین دارند، لذا آزمایش رسوب پروتئین که با استفاده از محلول شیمیایی SDS انجام میشود به عنوان نمودی از کیفیت پروتئین مورد استفاده قرار میگیرد ( 1 ، 2 و 13).
کمیت و کیفیت پروتئین گندم همانند عملکرد آن تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله شوری آب آبیاری و یا خاک میباشد. سازمان خوار و بار جهانی در نشریه شماره 29 میزان کاهش عملکرد گندم در حالت تلقیح نشده را برای شوری dSm-1 9/4 آب آبیاری (مطابق با 4/7 در خاک) 10% اعلام نموده است و در صورت افزایش شوری به dSm-1 7/8 آب آبیاری (مطابق با 13 در خاک) میزان کاهش محصول را 50% گزارش نموده است (15).
در مورد اثر شوری بر پروتئینهای دانه تلقیح نشده با آزوسپیریلوم گزارشهای متفاوتی مبنی بر افزایش، کاهش و یا عدم تغییر میزان پروتئین خام ارایه شده است (4، 11 و 27). کلمان و همکاران اعلام کردند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شور و در مجاورت سطوح مناسب نیتروژن نقصان نخواهد یافت (26). یزدانی گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنی داری بر میزان پروتئینهای دانه ندارد(11) در مقابل شاهسوند حسنی و همکاران گزارش کردند که شوری موجب افزایش ارزش نانوایی گندم میشود و مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر را افزایش میدهد(4).
نتایج حاصل از اکثر مطالعات انجام گرفته برروی رشد
غلات و گراسها، بخصوص گندمهای تلقیح شده با آزوسپیریلوم حاکی از افزایش شاخصهای رشد رویشی و زایشی میباشد. در چنین حالتی درصد جوانه زدن، فزونی پنجه ها، ازدیاد تعداد دانه های هر سنبله، وزن هزار دانه همراه با ازدیاد میزان نیتروژن دانه گزارش شده است (1، 5 و 9). علاوه بر افزایش شاخصهای کمی رشد به طور همزمان بهبود کیفی محصولات نیز گزارش شده است. بهاتارای و هس اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم تا 5/39 درصد پروتئین خام دانه برخی از ارقام گندم را افزایش داده اند (20).
باکتری آزوسپیریلوم قادر است از طریق ایجاد رابطه متقابل از نوع همیاری با خانواده گرامینه، نیتروژن مولکولی را تثبیت و در اختیار میزبان خود قرار دهد. علاوه بر این باکتری میتواند با تولید هورمونهای رشد، توسعه سیستم ریشهای و بهبود جذب آب و مواد معدنی موجب بهبود رشد گیاهان شود (6، 16، 17 و 18). پاسخ گیاهان به تلقیح با آزوسپیریلوم اغلب به صورت افزایش درصد جوانه زنی، فزونی پنجهها، ازدیاد تعداد دانههای هر سنبله و همچنین افزایش محتوای نیتروژن و پروتئین دانه گزارش شده است (5، 19، 20 و 35). علاوه بر بهبود کمی و کیفی عملکرد گیاه در شرایط استفاده از باکتریهای دیآزوتروف همیار با گیاهان در شرایط غیر شور، جلوگیری از تشدید تنش اسمزی نیز که در اثر افزودن کودهای شیمیایی به زمینهای شور اتفاق میافتد از جمله مزیت های استفاده از این باکتریها میباشد (12، 25 و 30).
مطالعات و تحقیقات متعددی در ایران پیرامون ریزوبیومها صورت گرفته است لیکن تحقیقات کمتری در زمینه تثبیت نیتروژن توسط آزوسپیریلوم بخصوصً برروی ارقام گندم مصرفی در ایران انجام گرفته است. لذا با توجه به اطلاعات کمی که پیرامون همیاری آزوسپیریلوم و ارقام گندم ایرانی از یک طرف و مشکلات ناشی از کمیت و کیفیت پروتئین درهنگام پخت نان از طرف دیگر وجود دارد، این پژوهش برنامهریزی گردید. با توجه به وضعیت شوری خاک در بسیاری از مناطق کشور سعی گردید تا اثر تلقیح بذر ارقام گندم با آزوسپیریلوم برازیلنس بر روی عملکرد دانه و میزان درصد پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه تحت اثر تیمار شوری آب آبیاری مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روشهاارقام گندم قدس، امید و روشن به صورت تلقیح شده و تلقیح نشده با آزوسپیریلوم برازیلنس تحت تأثیر شوری آب آبیاری در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار مورد بررسی قرار گرفت. برای تلقیح بذور گندم، از غلظت cfu ml-1 106 باکتری آزوسپیریلوم سویه دولتآباد استفاده گردید (5 و 10).
برای جداسازی سویه دولت آباد، ریشه های گندم از محل دولت آباد تهیه گردید. ریشه ها پس شستشو به مدت 20 دقیقه در محلول هیپوکلریت 5 درصد حهت استریل قرار گرفتند. از ریشهها پس از شستشوی مجدد با آب مقطر در پلیت استریل عصاره گیری شد. عصاره ریشه به محیط نیمه جامد Nfb در لوله آزمایش اضافه گردید. پس انکوبه کردن در 32 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت یک لایه نازک سفیدی در زیر لایه سطحی تشکیل گردید. این باکتری هوازی است و به دلیل تثبیت ازت در شرایط میکروآئروفیلیک در زیر سطح تشکیل میشود. این لایه چندین بار به محیط کشت نیمه جامد Nfb منتقل و مراحل فوق تکرارگردید. در نهایت کلنیهای تشکیل شده به محیط کشت جامد و اصلاح شده Nfbمنتقل گردید. پس از چند روز انکوبه در دمای 35 درجه سانتیگراد کلنیهای سفید و متراکم و منفرد در داخل پتری دیش رشد کردند. برای خالص سازی نهایی و شناسایی دقیقتر، باکتریها به محیط کشت BMS منتقل گردیدند. پس از 6 روز انکوبه و قرار گرفتن در معرض نور، ایجاد کلنیهای صورتی رنگ همراه با مرفولوژی میلهایی خمیده، حرکت مارپیچی و واکنش گرم منفی و عدم تشکیل اسپور(آزمونهای تکمیلی مورد نیاز برای تمایز از سایر گونه ها) دلیل بر جدا سازی آزوسپیریلوم است (10، 28 و 19).
پس از آماده سازی باکتری، استریل و تلقیح بذور انجام گرفت. ابتدا بذرهای ارقام گندم ضد عفونی سطحی شده توسط محلول هیپوکلریت سدیم 5/0 درصد به مدت دو ساعت در آب مقطر استریل خیسانیده شده و متعاقب آن به محلول حاوی باکتری آزوسپیریلوم برایلنس سویه دولت آباد به غلظتcfu ml-1 106 منتقل گردید. این مجموعه به مدت یک ساعت تحت خلاء قرار گرفت تا نفوذ باکتری به شیارها و پوست بذر ارقام گندم امکان پذیر گردد (10 و 19). پس از 4 ساعت بذرهای گندم تلقیح شده به باکتری جهت کشت آماده گردید.
بذرهای تلقیح شده یا تلقیح نشده با باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس در 54 گلدان (40 سانتیمتر قطر و 45 سانتیمتر ارتفاع) که قبلاً از خاک لوم شنی پر و استریل شده بودند به تعداد 20 دانه در هر گلدان کشت بر روی کمیت و کیفیت ارقام گندم گردید. عمل استریل خاکها با استفاده از اتوکلاو در دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار بخار 2/1 اتمسفر به مدت 20 دقیقه انجام گرفت. پس از چندین روز تعداد گیاهان برای یکنواختی به 17 عدد در هر گلدان کاهش یافت. آب آبیاری با سه سطح شوری 2، 5 و 8 dSm-1 در طول دوره رشد به عنوان تیمار شوری مورد استفاده قرار گرفت. از آب معمولی با شوری 2 به عنوان شاهد و برای بقیه تیمارها از کلرور سدیم جهت ایجاد شوری 5 و 8 dSm-1 استفاده گردید.
جدول 1- نتایج تجزیه شیمیایی خاک قبل و پس از برداشت در بررسی اثر شوری و آزوسپیریلوم
* هدایت الکتریکی(EC ) برحسب dSm-1 و SAR برای نسبت جذب سدیم
فاصله بین دو آبیاری براساس مکش خاک و با کمک تنسیومتر تنظیم شد بنحوی که همواره پتانسیل ماتریک خاک در تیمار شوری 2 بیشتر از 085/0- مگاپاسکال در عمق 25 سانتیمتری خاک بود. خصوصیات شیمیایی خاک مورد استفاده، قبل از کاشت و پس از برداشت محصول شامل مقادیر شوری (EC)، pH ، نسبت جذب (SAR) و همچنین مقادیر سدیم، کلسیم و منیزیم، بیکربنات، کربنات، کلر و سولفات اندازهگیری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
در پایان فصل زراعی (خرداد ماه) ضمن برداشت محصول، مقدار عملکرد دانه اندازهگیری و در آزمایشگاه نیز میزان نیتروژن در ماده خشک دانه در هر نمونه به روش کلدال اندازهگیری شد. درصد پروتئین خام دانه با ضرب مقدار نیتروژن در فاکتور مخصوص پروتئین برای گندم (یعنی ضریب 7/5) محاسبه گردید (8، 13، 24 و 27). ضخامت رسوب پروتئین دانه نیز با استفاده از اسید لاکتیک، SDS و شیکر مخصوص زلنی اندازهگیری شد (27). لازم به یادآوری است که میزان رسوب پروتئین که با مقدار گلوتن نسبت مستقیم دارد، اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارایه مینماید (13).
ج ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین
نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری آب آبیاری بر مقدار پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین ارقام گندم در جدول (3) ارائه شده است. بر طبق نتایج به دست آمده در حالت تلقیح نشده، افزایش شوری آب آبیاری از 2 به dSm-18 موجب افزایش درصد پروتئین و میزان رسوب آن در ارقام مختلف شده است. ولی افزایش مقدار پروتئین برای رقم قدس بیشترین مقدار ( 35 درصد) و در ارقام روشن و امید کمتر و به ترتیب برابر با 7/25 و 5/10 در صد محاسبه گردید. افزایش مقدار رسوب پروتئین نیز در شرایط فوق الذکر روند مشابهی را داشته بنحوی که برای رقم قدس 7/24% (بیشترین) و برای ارقام روشن و امید به ترتیب 8/18 و 1/15% افزایش محاسبه شد.
در مورد اثر شوری بر میزان پروتئین دانه گندم گزارشات متناقضی وجود دارد به طور مثال کلمان و همکاران (26) اعلام داشته اند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شورکاهش نمییابد. یزدانی (11) گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنیداری را بر میزان پروتئینهای دانه گندم نداشته است. بر عکس شاهسوند حسنی و همکاران (4) گزارش کردند که شوری آب موجب افزایش ارزش نانوایی گندم در اثر افزایش مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر میشود.
نکته قابل ذکر آن است که با ازدیاد شوری آب آبیاری میزان عملکرد دانه ارقام گندم کاهش یافته است اما مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه افزایش یافته است. یعنی بین عملکرد و میزان پروتئین دانه یک
شکل 1- رابطه بین مقدار محصول گندم، مقدار پروتئین(%) و میزان رسوب پروتئین(میلیمتر) دانه گندم تحت تاثیر سطوح شوری آب آبیاری در شرایط تلقیح (خطوط متصل) و بدون تلقیح با آزوسپیریلوم (خطوط منقطع)
همبستگی منفی (شکل 1) وجود دارد. لذا میتوان نتیجه گرفت که شوری خاک و یا آب آبیاری سبب میشود تا شاخصهای کمی رشد نظیر عملکرد دانه کاهش یابد اما در مقابل با تاثیر بر کیفیت و کمیت پروتئین دانه موجب افزایش مقدار پروتئین و رسوب پروتئین شود. این امر موجب میگردد تا قابلیت طبخ و ارزش غذائی دانه گندم بهبود یابد.نتایج حاصل از اثر تلقیح با باکتری نشان داد که تلقیح بذور با آزوسپیریلوم اثر مثبت و معنی داری بر میزان پروتئین خام و رسوب پروتئین گندم داشت (جدول 3)، بنحوی که میزان پروتئین به طور متوسط 12% و مقدار رسوب پروتئین نیز 7/11 میلیمتر افزایش یافت. ازدیاد درصد پروتئین خام در گندم قدس با 9/18% افزایش بیش از دو رقم دیگر و رقم امید با کمترین مقدار یعنی 3/7% اندازه گیری شد. اثر متقابل سویه، رقم و شوری بر میزان رسوب پروتئین از لحاظ آماری معنی دار نیست و لی اثر هر یک از فاکتورها نظیر رقم و سویه و شوری روی میزان رسوب پروتئین در سطح 1% معنی دار میباشد. در مقابل اثر متقابل سویه، رقم و شوری روی مقدار پروتئین دانه در سطح 1% معنی دار است (جدول 4).
بین مقدار پروتئین دانه و میزان رسوب پروتئین همبستگی مثبت و معنی داری (99/0 (r2 = بر قرار است (شکل 2). این مطلب بیانگراین است که با افزایش مقدار پروتئین دانه میتوان انتظار افزایش رسوب پروتئین دانه را داشت. این شرایط را میتوان با وجود و یا عدم وجود آزوسپیریلوم بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین شاهد بود. اثر آزوسپیریلوم در این آزمایش عبارت از افزایش مقادیر پروتئین و میزان رسوب پروتئین با حفظ همبستگی بین این دو میباشد هر چند در شرایط
شکل 2- رابطه بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین در دانه گندم تحت شرایط تلقیح و عدم تلقیح بذور با آزوسپیریلوم (اعداد حاصل، میانگین تیمارهای شوری و ارقام میباشند)
عدم استفاده از آزوسپیریلوم رابطه خطی با ضریب همبستگی کمی بالاتر (99/0 (r2 = در مقایسه با حالت تلقیح با آزوسپیریلوم را که حالت غیر خطی بود شاهد بودیم.
افزایش محتوای نیتروژن ساقه، نیتروژن کل گیاه، درصد نیتروژن دانه و یا پروتئین خام دانه در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم توسط محققین دیگر نیز گزارش شده است (4، 11، 15، 16، 18 و 27). بهاتاری و هس (20) اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم مقدار پروتئین خام دانه را تا 5/39% در برخی از ارقام گندم افزایش داده اند. ونیجر و همکاران (38) اعلام کردند که تلقیح با باکتری مذکور در سطح نیتروژن کم در خاک، اثر مثبت و قابل توجهی بر درصد نیتروژن دانه های گندم در شرایط آزمایشی داشته است. نه فقط آزوسپیریلوم بر مقادیر نیتروژن دانه تاثیر داشته بلکه گیاهان تلقیح شده با باکتری مذکور دارای گلوتامین کمتر ولی گلوتامات بیشتری نسبت به گیاهان تغذیه شده با کود ازته بودند ( 27 و 32). سوبیدت و بارنیکس (36 ) اعلام کردند که سویه های مختلف آزوسپیریلوم در ارقام همولگ تاثیر به سزائی در تحریک رشد و تامین نیتروژن دانه ارقام گندم دارند. لذا با توجه به یافته های دیگران و نتایج این پژوهش میتوان اعلام نمود که آزوسپیریلوم میتواند کمیت و کیفیت پروتئین را در گیاه میزبان تحت تأثیر قرار دهد که نتیجه این اثر گذاری بهبود کیفیت دانه گندم و در نتیجه پخت نان میباشد.
اطلاعات جدول 3 همچنین بیانگر آن است که سیستم همیاری گندم وآزوسپیریلوم نه فقط در شرایط معمولی سبب تامین نیتروژن اضافی و بهبود کیفیت وکمیت پروتئین های دانه شده است، بلکه برای بهبود این شاخصها در محیط های شور نیز مفید و حتی در برخی از ارقام سبب تعدیل اثر شوری شده است . نکته جالب همسویی اثر سویه و شوری در افزایش میزان پروتئین و رسوب پروتئین میباشد. مقایسه نتایج تیمار تلقیح نشده و شوری 2 با حالت تلقیح شده و شوری شکل 3- رابطه بین مقدار محصول گندم، درصد پروتئین و رسوب پروتئین در شرایط تلقیح شده و تلقیح نشده بذور گندم با آزوسپیریلوم dSm-1 8 (جدول 3) نشان میدهد که هر دو فاکتورسبب افزایش شاخصهای پروتئین دانه شده اند. میزان تاثیر بر رقم قدس قابل ملاحظه است بنحوی که 51 درصد افزایش مقدار پروتئین و 7/41 درصد افزایش رسوب پروتئین را سبب شده اند. حتی در رقم امید که کمترین تاثیر پذیری از این دو فاکتور دیده میشود توانسته اند 8/15 درصد مقدار پروتئین و 7/17 درصد رسوب پروتئین را افزایش دهند.
در زمان برداشت محصول گندم، افزایش میزان محصول به عنوان بهبود کمی و افزایش میزان پروتئین و نوع پروتئین به عنوان بهبود کیفی گندم مطرح میباشد. به طور کلی تمایل بر این است که با افزایش مقدار عملکرد دانه (بهبود کمی)، کیفیت محصول یعنی میزان رسوب پروتئین و مقدار پروتئین (بهبود کیفی) نیز بهبود یابد. این اتفاق در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم حاصل میشود. در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم نه فقط میزان پروتئین و رسوب پروتئین افزایش یافته بلکه رابطه منفی بین عملکرد (کمی و کیفی) نیز تعدیل یافته است (شکل3). با توجه به این که میزان رسوب پروتئین و مقدار کل پروتئین دانه میتواند اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارائه نماید (1، 13 و 27) بنابراین شوری و تلقیح بذور ارقام گندم با آزوسپیریلوم در هنگام کشت میتوانند نقش مثبتی را در بهبود ارزش نانوایی گندم ایفا نمایند. این توصیه توسط سایر محققین نیز برای بذور گندم در زمان کاشت صورت گرفته است بنحوی که در بسیاری از موارد از کودهای بیولوژیک حاوی آزوسپیریلوم استفاده میشود (30 و 31).
بحث و نتایج
الف ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین
نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری آب آبیاری بر مقدار پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین ارقام گندم در جدول (3) ارائه شده است. بر طبق نتایج به دست آمده در حالت تلقیح نشده، افزایش شوری آب آبیاری از 2 به dSm-18 موجب افزایش درصد پروتئین و میزان رسوب آن در ارقام مختلف شده است. ولی افزایش مقدار پروتئین برای رقم قدس بیشترین مقدار ( 35 درصد) و در ارقام روشن و امید کمتر و به ترتیب برابر با 7/25 و 5/10 در صد محاسبه گردید. افزایش مقدار رسوب پروتئین نیز در شرایط فوق الذکر روند مشابهی را داشته بنحوی که برای رقم قدس 7/24% (بیشترین) و برای ارقام روشن و امید به ترتیب 8/18 و 1/15% افزایش محاسبه شد.
در مورد اثر شوری بر میزان پروتئین دانه گندم گزارشات متناقضی وجود دارد به طور مثال کلمان و همکاران (26) اعلام داشته اند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شورکاهش نمییابد. یزدانی (11) گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنیداری را بر میزان پروتئینهای دانه گندم نداشته است. بر عکس شاهسوند حسنی و همکاران (4) گزارش کردند که شوری آب موجب افزایش ارزش نانوایی گندم در اثر افزایش مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر میشود.
نکته قابل ذکر آن است که با ازدیاد شوری آب آبیاری میزان عملکرد دانه ارقام گندم کاهش یافته است اما مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه افزایش یافته است. یعنی بین عملکرد و میزان پروتئین دانه یک
شکل 1- رابطه بین مقدار محصول گندم، مقدار پروتئین(%) و میزان رسوب پروتئین(میلیمتر) دانه گندم تحت تاثیر سطوح شوری آب آبیاری در شرایط تلقیح (خطوط متصل) و بدون تلقیح با آزوسپیریلوم (خطوط منقطع)
همبستگی منفی (شکل 1) وجود دارد. لذا میتوان نتیجه گرفت که شوری خاک و یا آب آبیاری سبب میشود تا شاخصهای کمی رشد نظیر عملکرد دانه کاهش یابد اما در مقابل با تاثیر بر کیفیت و کمیت پروتئین دانه موجب افزایش مقدار پروتئین و رسوب پروتئین شود. این امر موجب میگردد تا قابلیت طبخ و ارزش غذائی دانه گندم بهبود یابد.نتایج حاصل از اثر تلقیح با باکتری نشان داد که تلقیح بذور با آزوسپیریلوم اثر مثبت و معنی داری بر میزان پروتئین خام و رسوب پروتئین گندم داشت (جدول 3)، بنحوی که میزان پروتئین به طور متوسط 12% و مقدار رسوب پروتئین نیز 7/11 میلیمتر افزایش یافت. ازدیاد درصد پروتئین خام در گندم قدس با 9/18% افزایش بیش از دو رقم دیگر و رقم امید با کمترین مقدار یعنی 3/7% اندازه گیری شد. اثر متقابل سویه، رقم و شوری بر میزان رسوب پروتئین از لحاظ آماری معنی دار نیست و لی اثر هر یک از فاکتورها نظیر رقم و سویه و شوری روی میزان رسوب پروتئین در سطح 1% معنی دار میباشد. در مقابل اثر متقابل سویه، رقم و شوری روی مقدار پروتئین دانه در سطح 1% معنی دار است (جدول 4).
بین مقدار پروتئین دانه و میزان رسوب پروتئین همبستگی مثبت و معنی داری (99/0 (r2 = بر قرار است (شکل 2). این مطلب بیانگراین است که با افزایش مقدار پروتئین دانه میتوان انتظار افزایش رسوب پروتئین دانه را داشت. این شرایط را میتوان با وجود و یا عدم وجود آزوسپیریلوم بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین شاهد بود. اثر آزوسپیریلوم در این آزمایش عبارت از افزایش مقادیر پروتئین و میزان رسوب پروتئین با حفظ همبستگی بین این دو میباشد هر چند در شرایط
شکل 2- رابطه بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین در دانه گندم تحت شرایط تلقیح و عدم تلقیح بذور با آزوسپیریلوم (اعداد حاصل، میانگین تیمارهای شوری و ارقام میباشند)
عدم استفاده از آزوسپیریلوم رابطه خطی با ضریب همبستگی کمی بالاتر (99/0 (r2 = در مقایسه با حالت تلقیح با آزوسپیریلوم را که حالت غیر خطی بود شاهد بودیم.
افزایش محتوای نیتروژن ساقه، نیتروژن کل گیاه، درصد نیتروژن دانه و یا پروتئین خام دانه در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم توسط محققین دیگر نیز گزارش شده است (4، 11، 15، 16، 18 و 27). بهاتاری و هس (20) اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم مقدار پروتئین خام دانه را تا 5/39% در برخی از ارقام گندم افزایش داده اند. ونیجر و همکاران (38) اعلام کردند که تلقیح با باکتری مذکور در سطح نیتروژن کم در خاک، اثر مثبت و قابل توجهی بر درصد نیتروژن دانه های گندم در شرایط آزمایشی داشته است. نه فقط آزوسپیریلوم بر مقادیر نیتروژن دانه تاثیر داشته بلکه گیاهان تلقیح شده با باکتری مذکور دارای گلوتامین کمتر ولی گلوتامات بیشتری نسبت به گیاهان تغذیه شده با کود ازته بودند ( 27 و 32). سوبیدت و بارنیکس (36 ) اعلام کردند که سویه های مختلف آزوسپیریلوم در ارقام همولگ تاثیر به سزائی در تحریک رشد و تامین نیتروژن دانه ارقام گندم دارند. لذا با توجه به یافته های دیگران و نتایج این پژوهش میتوان اعلام نمود که آزوسپیریلوم میتواند کمیت و کیفیت پروتئین را در گیاه میزبان تحت تأثیر قرار دهد که نتیجه این اثر گذاری بهبود کیفیت دانه گندم و در نتیجه پخت نان میباشد.
اطلاعات جدول 3 همچنین بیانگر آن است که سیستم همیاری گندم وآزوسپیریلوم نه فقط در شرایط معمولی سبب تامین نیتروژن اضافی و بهبود کیفیت وکمیت پروتئین های دانه شده است، بلکه برای بهبود این شاخصها در محیط های شور نیز مفید و حتی در برخی از ارقام سبب تعدیل اثر شوری شده است . نکته جالب همسویی اثر سویه و شوری در افزایش میزان پروتئین و رسوب پروتئین میباشد. مقایسه نتایج تیمار تلقیح نشده و شوری 2 با حالت تلقیح شده و شوری شکل 3- رابطه بین مقدار محصول گندم، درصد پروتئین و رسوب پروتئین در شرایط تلقیح شده و تلقیح نشده بذور گندم با آزوسپیریلوم dSm-1 8 (جدول 3) نشان میدهد که هر دو فاکتورسبب افزایش شاخصهای پروتئین دانه شده اند. میزان تاثیر بر رقم قدس قابل ملاحظه است بنحوی که 51 درصد افزایش مقدار پروتئین و 7/41 درصد افزایش رسوب پروتئین را سبب شده اند. حتی در رقم امید که کمترین تاثیر پذیری از این دو فاکتور دیده میشود توانسته اند 8/15 درصد مقدار پروتئین و 7/17 درصد رسوب پروتئین را افزایش دهند.
در زمان برداشت محصول گندم، افزایش میزان محصول به عنوان بهبود کمی و افزایش میزان پروتئین و نوع پروتئین به عنوان بهبود کیفی گندم مطرح میباشد. به طور کلی تمایل بر این است که با افزایش مقدار عملکرد دانه (بهبود کمی)، کیفیت محصول یعنی میزان رسوب پروتئین و مقدار پروتئین (بهبود کیفی) نیز بهبود یابد. این اتفاق در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم حاصل میشود. در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم نه فقط میزان پروتئین و رسوب پروتئین افزایش یافته بلکه رابطه منفی بین عملکرد (کمی و کیفی) نیز تعدیل یافته است (شکل3). با توجه به این که میزان رسوب پروتئین و مقدار کل پروتئین دانه میتواند اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارائه نماید (1، 13 و 27) بنابراین شوری و تلقیح بذور ارقام گندم با آزوسپیریلوم در هنگام کشت میتوانند نقش مثبتی را در بهبود ارزش نانوایی گندم ایفا نمایند. این توصیه توسط سایر محققین نیز برای بذور گندم در زمان کاشت صورت گرفته است بنحوی که در بسیاری از موارد از کودهای بیولوژیک حاوی آزوسپیریلوم استفاده میشود (30 و 31).
ب ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر عملکرد دانه در ارقام گندم نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری بر عملکرد دانه در جدول 2 ارائه شده است . بر طبق اطلاعات این جدول تیمار شوری اثر منفی و معنی داری بر میزان عملکرد ارقام گندم دارد. در شرایط تلقیح نشده و در شوری dSm-1 2 آب آبیاری (شاهد) اختلاف معنیداری بین عملکرد ارقام مختلف وجود ندارد ولی با ازدیاد شوری آب آبیاری، اختلاف در میانگین عملکرد دانه در ارقام مختلف چشمگیر میباشد. در این راستا رقم امید با 9/72% کاهش نسبت به ارقام قدس و روشن (به ترتیب 4/57% و 7/52%) کاهش چشمگیری داشته که نشان دهنده حساسیت بیشتر رقم امید نسبت به شوری است. میزان تحمل ارقام گندم به شوری به عوامل مختلفی بستگی دارد که عمده ترین آنها ژنوتیپ گیاهی و سطح پلوئیدی آنهاست (9 و 24). کلمان و همکاران (26) تنوع ژنتیکی در بین ارقام زراعی گندم را دلیل تفاوت به تنش شوری اعلام نمودهاند. تفاوت در تحمل به شوری و تاثیر آن بر کاهش عملکرد ارقام گندم حتی در شرایط رشد رویشی نیز توسط شاهسوند حسنی و همکاران (3) عنوان گردیده است.
مقدار عملکرد دانه در ارقام تلقیح شده با آزوسپیریلوم به طور متوسط حدود 9/14 درصد بیشتر از شرایط تلقیح نشده میباشد. این نتیجه بیانگر اثر مثبت و معنیدار آزوسپیریلوم بر عملکرد دانه در ارقام گندم است. بررسی اثر متقابل سویه و رقم بر میزان عملکرد دانه (جدول 2) نشان میدهد که در حالت عادی (شوری 2 و تلقیح نشده) اختلاف معنی داری در عملکرد ارقام وجود ندارد ولی با تلقیح با آزوسپیریلوم اختلاف عملکرد ارقام چشمگیر و متفاوت است. به طور مثال در شوری dSm-1 2 (شاهد) رقم قدس با افزایش عملکرد 2/24% بیشترین و رقم امید با3/8% افزایش، کمترین تاثیر پذیری را از باکتری داشتهاند. برتری عملکرد رقم قدس در تلقیح با آزوسپیریلوم را میتوان به سازگاری بیشتر سویه دولت آباد با این رقم نسبت داد که این سازگاری شاید تحت تأثیر رابطه متقابل ژنوتیپ سویه و رقم میباشد. بهاتارای و هس (20) نیز اعلام کرده اند که هر نوع سویه با رقم خاصی از گندم سازگاری بیشتری را نشان میدهد و تعبیر سویه و رقم همولگ را برای بیان این حالت به کار برده اند.
ج) بررسی وضعیت شیمیایی خاک و تعداد آزوسپیریلوم
نتایج تجزیه شیمیایی خاک قبل از کاشت و پس از برداشت در تیمارهای شوری در جدول 1 ارائه شده است. نتایج حاصل بیانگر این است که هدایت الکتریکی (EC) عصاره 2:1 خاک در ابتدا 6/4 dSm-1 بود و در انتهای فصل برداشت به دلیل آبیاری با سطوح شوری 2، 5 و 8 مقدار آن به ترتیب به مقادیر 5/3، 7 و 10 dSm-1 رسید که افزایش برای تیمارهای 5 و dSm-1 8 به دلیل تجمع نمک در اثر آبیاری با آب شور است. این مطلب بیانگر یک رابطه خطی(999/0 = r2) بین مقدار EC آب آبیاری و EC خاک در خاتمه آزمایش میباشد. با مقایسه میانگین مقادیر کربنات و بیکربنات، نسبت جذب سدیم (SAR) و pH خاک در قبل و بعد از آزمایش ملاحظه میشود که اختلاف قابل توجهی بین این ارقام مشاهده نمیشود.
با شمارش تعداد باکتری در خاک گلدانها مشخص گردید که تعداد باکتری در خاک گلدانهای تلقیح شده بین 106 و cfu g-1 108 بود. نقطه شروع آلودگی برای باکتری آزوسپیریلوم cfu g-1105 و بهترین تعداد برای آلودگی 106 میباشد که در خاک گلدانهای تلقیح شده تعداد باکتری در حد مطلوب وجود داشت (5، 16 و 21) ولی در خاک مورد آزمایش قبل از استریل کردن، تعداد باکتری بسیار کمتر از cfu g-1105 بود.
جدول 2- میانگین عملکرد دانه ارقام گندم (g plant-1) تحت تأثیر تلقیح بذر با آزوسپیریلیوم و شوری آب آبیاری
مقایسه میانگینها طبق آزمون دانکن برای عملکرد ارقام در سطوح شوری و تلقیح با آزوسپیریلوم برای ارقام مختلف گندم انجام گرفته است. حروف مختلف روی مقادیر میانگین بیانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% میباشد.
افزایش شوری در شرایط تلقیح بذور نیز مشابه با حالت تلقیح نشده سبب کاهش محصول گردید به طوری که با افزایش شوری از 2 به dSm-1 8 میزان محصول بیش از 60 درصد کاهش داشت ولی تلقیح با آزوسپیریلوم میزان محصول را به طور متوسط حدود 15% افزایش داد. رائو و وارلا (34) معتقدند که سویه های مقاوم به شوری با استفاده از محافظهای اسمزی مناسب نظیر پرولین و گلیسین بتائین مقاومت خود را نسبت به شرایط شور افزایش میدهند. تری پتی و همکاران (36) معتقدند که آزوسپیریلوم سویه Sp7 توانایی بیشتری به سنتز گلسین بتائین نسبت به سویه cd دارد. در هر صورت این سویهها در شرایط شور با تجمع مواد تنظیم کننده اسمتیک احتمالا در ایجاد شرایط مناسب برای میزان در تحمل به شوری کمک میکنند
نتایج تحقیقات محققین دیگر نیز نشان میدهد که در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم مقاومت گیاهان نسبت به خشکی و شوری افزایش مییابد. ساریج و همکاران (35) گزارش کرده اند که گیاهان سورگم تلقیح شده با آزوسپیریلوم ، تنش خشکی را بهتر تحمل نموده و در شرایط کمبود رطوبت ، پتانسیل آب برگ و هدایت روزنهای بالاتری دارند . گزارش رایی (33) نشان میدهد که مجاورت گیاه ارزن با آزوسپیریلوم در خاکهای شور قلیایی موجب میشود تا بیوماس تولیدی و محتوای نیتروژن گیاهان تلقیح شده در مقایسه با نمونه های شاهد افزایش قابل ملاحظه ای پیدا کند. الورز و همکاران (14) نیز اعلام کرده اند که تلقیح با آزوسپیریلوم موجب بهبود رشد و استقرار بهتر گیاهچه های گندم رشد یافته تحت شرایط تنش اسمزی میشود و گیاهان تلقیح شده در مقایسه با گیاهان تلقیح نشده محتوای آب اپوپلاستی بالاتری دارند که این امر احتمالا به دلیل توسعه ریشه و جذب بهینه آب در ریشه های گیاهان تلقیح شده در شرایط تنش اسمزی بوده است.
جدول 3- میانگین درصد پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه ارقام گندم تحت تأثیر تلقیح با آزوسپیریلوم و شوری
آب آبیاری
مقایسه میانگین ها طبق آزمون دانکن در سطح 5% و به صورت مستقل برای پروتئین و میزان رسوب پروتئین به صورت ستونی انجام گرفته است
رابطه متقابل بین سویه و رقم نیز در تعدیل شدت شوری در سیستم همیاری آزوسپیریلوم-گیاه بسیار مهم است. مقایسه عملکرد دانه ارقام در سطح شوری dSm-1 8 در حالت تلقیح شده نسبت به تلقیح نشده (جدول 2) نشان میدهد که افزایش عملکرد برای رقم قدس تلقیح شده، حدود 1/21 درصد ولی برای ارقام روشن و امید به ترتیب معادل 5/14و 5/4 درصد بوده است. این امر بیانگر آن است که برقراری یک سیستم همیاری متجانس و موفق بین گیاه و سویه باکتری میتواند در شرایط شور نیز به جریان رشد و نمو گیاه کمک نماید و در ازدیاد عملکرد دانه مؤثر باشد.
اثر متقابل بین رقم، شوری و تلقیح به نحوی است که بیشترین درصد افزایش عملکرد دانه در حالت تلقیح شده در گندم روشن در شوری 8 ، در گندم قدس در شوری 5 و 2 تقریبا به طور معادل و در گندم امید در شوری dSm-1 2 ملاحظه شد (جدول 2). این تغییرات اثر وجود اثر متقابل معنی دار بین سویه، رقم و شوری آب آبیاری حاکی از الزام در دقت عمل در استفاده از این باکتری برای مناطق مختلفی است که دارای شوری متفاوت آب و خاک هستند و از ارقام مختلف نیز برای کشت استفاده میکنند.
جدول 4 - تجزیه واریانس (مقادیرF ) اثر تیمارهای مختلف بر روی عملکرد دانه، میزان رسوب و مقدار پروتئین دانه
متقابل شوری و آزوسپیریلوم را نشان میدهد که از لحاظ آماری نیز در سطح 01/0 معنی دار میباشد (جدول 4)
نتیجه گیری
نتایج این پژوهش بیانگر این است که استفاده از باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس برای تلقیح بذر ارقام گندم امری مفید است و سبب افزایش عملکرد دانه و همزمان سبب افزایش پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه میشود. این امر سبب میشود تا کیفیت نان بهبود یافته و در فرآیند پخت نان مرغوب نیز تسهیلاتی فراهم گردد. انتخاب ارقام گندم مقاوم به شوری (نظیر روشن و قدس ) و استفاده از دی ازوتروفهای مقاوم به شوری (مانند سویه دولت آباد ) از مواردی است که در مدیریت
کشاورزی در اراضی شور بایستی مورد توجه واقع شود. نتایج این پژوهش نشان داد که ارقامی که پتانسیل تولید پروتئین و عملکرد بالاتری دارند در شرایط شوری بالا نیز از نظر عملکرد و کیفیت و کمیت پروتئین دانه برتر هستند و ارقام حساس (مثل امید) در این شرایط بیشتر آسیب میبینند، لذا باید به عملیات اصلاح نژاد ژنتیکی و غربالگری ارقام مقاوم توجه بیشتری نمود. استفاده از سیستم همیاری گندم - آزوسپیریلوم با تامین نیتروژن اضافی برای گیاه در ارتقای عملکرد و وضعیت پروتئینهای دانه حتی در شرایط نامناسب نیز نقش مؤثر و مفیدی دارد اما میزان این تاثیر به کنش متقابل رقم زراعی و سویه باکتری بستگی پیدا میکند. این امر ضرورت تحقیق برای یافتن سویههای همولوگ با هر رقم زراعی و نیز سازگار با شرایط اقلیم و خاک هر منطقه را قبل از اقدام عملی برای استفاده بهتر از این باکتری در اراضی شور کشور نشان میدهد.
میشوند (7، 22 و 27). مقدار گلوتن گندم که در کیفیت پخت نان مؤثر است (27)، تابعی از مقدار کل نیتروژن خاک میباشد(23) درحالی که ترکیب بیوشیمیایی گلوتن و نسبت آمینواسیدهای آن بیشتر به ژنوتیپ گندم بستگی دارد (3 و 22). استحکام گلوتن و حجم نان همبستگی نزدیکی با مقدار رسوب پروتئین دارند، لذا آزمایش رسوب پروتئین که با استفاده از محلول شیمیایی SDS انجام میشود به عنوان نمودی از کیفیت پروتئین مورد استفاده قرار میگیرد ( 1 ، 2 و 13).
کمیت و کیفیت پروتئین گندم همانند عملکرد آن تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله شوری آب آبیاری و یا خاک میباشد. سازمان خوار و بار جهانی در نشریه شماره 29 میزان کاهش عملکرد گندم در حالت تلقیح نشده را برای شوری dSm-1 9/4 آب آبیاری (مطابق با 4/7 در خاک) 10% اعلام نموده است و در صورت افزایش شوری به dSm-1 7/8 آب آبیاری (مطابق با 13 در خاک) میزان کاهش محصول را 50% گزارش نموده است (15).
در مورد اثر شوری بر پروتئینهای دانه تلقیح نشده با آزوسپیریلوم گزارشهای متفاوتی مبنی بر افزایش، کاهش و یا عدم تغییر میزان پروتئین خام ارایه شده است (4، 11 و 27). کلمان و همکاران اعلام کردند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شور و در مجاورت سطوح مناسب نیتروژن نقصان نخواهد یافت (26). یزدانی گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنی داری بر میزان پروتئینهای دانه ندارد(11) در مقابل شاهسوند حسنی و همکاران گزارش کردند که شوری موجب افزایش ارزش نانوایی گندم میشود و مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر را افزایش میدهد(4).
نتایج حاصل از اکثر مطالعات انجام گرفته برروی رشد
غلات و گراسها، بخصوص گندمهای تلقیح شده با آزوسپیریلوم حاکی از افزایش شاخصهای رشد رویشی و زایشی میباشد. در چنین حالتی درصد جوانه زدن، فزونی پنجه ها، ازدیاد تعداد دانه های هر سنبله، وزن هزار دانه همراه با ازدیاد میزان نیتروژن دانه گزارش شده است (1، 5 و 9). علاوه بر افزایش شاخصهای کمی رشد به طور همزمان بهبود کیفی محصولات نیز گزارش شده است. بهاتارای و هس اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم تا 5/39 درصد پروتئین خام دانه برخی از ارقام گندم را افزایش داده اند (20).
باکتری آزوسپیریلوم قادر است از طریق ایجاد رابطه متقابل از نوع همیاری با خانواده گرامینه، نیتروژن مولکولی را تثبیت و در اختیار میزبان خود قرار دهد. علاوه بر این باکتری میتواند با تولید هورمونهای رشد، توسعه سیستم ریشهای و بهبود جذب آب و مواد معدنی موجب بهبود رشد گیاهان شود (6، 16، 17 و 18). پاسخ گیاهان به تلقیح با آزوسپیریلوم اغلب به صورت افزایش درصد جوانه زنی، فزونی پنجهها، ازدیاد تعداد دانههای هر سنبله و همچنین افزایش محتوای نیتروژن و پروتئین دانه گزارش شده است (5، 19، 20 و 35). علاوه بر بهبود کمی و کیفی عملکرد گیاه در شرایط استفاده از باکتریهای دیآزوتروف همیار با گیاهان در شرایط غیر شور، جلوگیری از تشدید تنش اسمزی نیز که در اثر افزودن کودهای شیمیایی به زمینهای شور اتفاق میافتد از جمله مزیت های استفاده از این باکتریها میباشد (12، 25 و 30).
مطالعات و تحقیقات متعددی در ایران پیرامون ریزوبیومها صورت گرفته است لیکن تحقیقات کمتری در زمینه تثبیت نیتروژن توسط آزوسپیریلوم بخصوصً برروی ارقام گندم مصرفی در ایران انجام گرفته است. لذا با توجه به اطلاعات کمی که پیرامون همیاری آزوسپیریلوم و ارقام گندم ایرانی از یک طرف و مشکلات ناشی از کمیت و کیفیت پروتئین درهنگام پخت نان از طرف دیگر وجود دارد، این پژوهش برنامهریزی گردید. با توجه به وضعیت شوری خاک در بسیاری از مناطق کشور سعی گردید تا اثر تلقیح بذر ارقام گندم با آزوسپیریلوم برازیلنس بر روی عملکرد دانه و میزان درصد پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه تحت اثر تیمار شوری آب آبیاری مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روشهاارقام گندم قدس، امید و روشن به صورت تلقیح شده و تلقیح نشده با آزوسپیریلوم برازیلنس تحت تأثیر شوری آب آبیاری در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار مورد بررسی قرار گرفت. برای تلقیح بذور گندم، از غلظت cfu ml-1 106 باکتری آزوسپیریلوم سویه دولتآباد استفاده گردید (5 و 10).
برای جداسازی سویه دولت آباد، ریشه های گندم از محل دولت آباد تهیه گردید. ریشه ها پس شستشو به مدت 20 دقیقه در محلول هیپوکلریت 5 درصد حهت استریل قرار گرفتند. از ریشهها پس از شستشوی مجدد با آب مقطر در پلیت استریل عصاره گیری شد. عصاره ریشه به محیط نیمه جامد Nfb در لوله آزمایش اضافه گردید. پس انکوبه کردن در 32 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت یک لایه نازک سفیدی در زیر لایه سطحی تشکیل گردید. این باکتری هوازی است و به دلیل تثبیت ازت در شرایط میکروآئروفیلیک در زیر سطح تشکیل میشود. این لایه چندین بار به محیط کشت نیمه جامد Nfb منتقل و مراحل فوق تکرارگردید. در نهایت کلنیهای تشکیل شده به محیط کشت جامد و اصلاح شده Nfbمنتقل گردید. پس از چند روز انکوبه در دمای 35 درجه سانتیگراد کلنیهای سفید و متراکم و منفرد در داخل پتری دیش رشد کردند. برای خالص سازی نهایی و شناسایی دقیقتر، باکتریها به محیط کشت BMS منتقل گردیدند. پس از 6 روز انکوبه و قرار گرفتن در معرض نور، ایجاد کلنیهای صورتی رنگ همراه با مرفولوژی میلهایی خمیده، حرکت مارپیچی و واکنش گرم منفی و عدم تشکیل اسپور(آزمونهای تکمیلی مورد نیاز برای تمایز از سایر گونه ها) دلیل بر جدا سازی آزوسپیریلوم است (10، 28 و 19).
پس از آماده سازی باکتری، استریل و تلقیح بذور انجام گرفت. ابتدا بذرهای ارقام گندم ضد عفونی سطحی شده توسط محلول هیپوکلریت سدیم 5/0 درصد به مدت دو ساعت در آب مقطر استریل خیسانیده شده و متعاقب آن به محلول حاوی باکتری آزوسپیریلوم برایلنس سویه دولت آباد به غلظتcfu ml-1 106 منتقل گردید. این مجموعه به مدت یک ساعت تحت خلاء قرار گرفت تا نفوذ باکتری به شیارها و پوست بذر ارقام گندم امکان پذیر گردد (10 و 19). پس از 4 ساعت بذرهای گندم تلقیح شده به باکتری جهت کشت آماده گردید.
بذرهای تلقیح شده یا تلقیح نشده با باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس در 54 گلدان (40 سانتیمتر قطر و 45 سانتیمتر ارتفاع) که قبلاً از خاک لوم شنی پر و استریل شده بودند به تعداد 20 دانه در هر گلدان کشت بر روی کمیت و کیفیت ارقام گندم گردید. عمل استریل خاکها با استفاده از اتوکلاو در دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار بخار 2/1 اتمسفر به مدت 20 دقیقه انجام گرفت. پس از چندین روز تعداد گیاهان برای یکنواختی به 17 عدد در هر گلدان کاهش یافت. آب آبیاری با سه سطح شوری 2، 5 و 8 dSm-1 در طول دوره رشد به عنوان تیمار شوری مورد استفاده قرار گرفت. از آب معمولی با شوری 2 به عنوان شاهد و برای بقیه تیمارها از کلرور سدیم جهت ایجاد شوری 5 و 8 dSm-1 استفاده گردید.
جدول 1- نتایج تجزیه شیمیایی خاک قبل و پس از برداشت در بررسی اثر شوری و آزوسپیریلوم
| زمان نمونه برداری | EC* آب آبیاری | مشخصات خاک | کاتیونها و آنیونهای خاک (meq/l) | ||||||
| EC* | SAR | PH | Na | Ca+Mg | SO4 | Cl | HCO3+CO3 | ||
| قبل از کاشت | 2 | 6/4 | 11 | 7/7 | 33 | 20 | 33 | 15 | 7/3 |
| پس از برداشت | 2 | 5/3 | 8 | 6/7 | 21 | 15 | 23 | 10 | 9/2 |
| 5 | 5/7 | 10 | 8/7 | 43 | 36 | 34 | 41 | 6/3 | |
| 8 | 0/10 | 12 | 9/7 | 66 | 58 | 44 | 80 | 5/3 | |
* هدایت الکتریکی(EC ) برحسب dSm-1 و SAR برای نسبت جذب سدیم
فاصله بین دو آبیاری براساس مکش خاک و با کمک تنسیومتر تنظیم شد بنحوی که همواره پتانسیل ماتریک خاک در تیمار شوری 2 بیشتر از 085/0- مگاپاسکال در عمق 25 سانتیمتری خاک بود. خصوصیات شیمیایی خاک مورد استفاده، قبل از کاشت و پس از برداشت محصول شامل مقادیر شوری (EC)، pH ، نسبت جذب (SAR) و همچنین مقادیر سدیم، کلسیم و منیزیم، بیکربنات، کربنات، کلر و سولفات اندازهگیری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
در پایان فصل زراعی (خرداد ماه) ضمن برداشت محصول، مقدار عملکرد دانه اندازهگیری و در آزمایشگاه نیز میزان نیتروژن در ماده خشک دانه در هر نمونه به روش کلدال اندازهگیری شد. درصد پروتئین خام دانه با ضرب مقدار نیتروژن در فاکتور مخصوص پروتئین برای گندم (یعنی ضریب 7/5) محاسبه گردید (8، 13، 24 و 27). ضخامت رسوب پروتئین دانه نیز با استفاده از اسید لاکتیک، SDS و شیکر مخصوص زلنی اندازهگیری شد (27). لازم به یادآوری است که میزان رسوب پروتئین که با مقدار گلوتن نسبت مستقیم دارد، اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارایه مینماید (13).
ج ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین
نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری آب آبیاری بر مقدار پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین ارقام گندم در جدول (3) ارائه شده است. بر طبق نتایج به دست آمده در حالت تلقیح نشده، افزایش شوری آب آبیاری از 2 به dSm-18 موجب افزایش درصد پروتئین و میزان رسوب آن در ارقام مختلف شده است. ولی افزایش مقدار پروتئین برای رقم قدس بیشترین مقدار ( 35 درصد) و در ارقام روشن و امید کمتر و به ترتیب برابر با 7/25 و 5/10 در صد محاسبه گردید. افزایش مقدار رسوب پروتئین نیز در شرایط فوق الذکر روند مشابهی را داشته بنحوی که برای رقم قدس 7/24% (بیشترین) و برای ارقام روشن و امید به ترتیب 8/18 و 1/15% افزایش محاسبه شد.
در مورد اثر شوری بر میزان پروتئین دانه گندم گزارشات متناقضی وجود دارد به طور مثال کلمان و همکاران (26) اعلام داشته اند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شورکاهش نمییابد. یزدانی (11) گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنیداری را بر میزان پروتئینهای دانه گندم نداشته است. بر عکس شاهسوند حسنی و همکاران (4) گزارش کردند که شوری آب موجب افزایش ارزش نانوایی گندم در اثر افزایش مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر میشود.
نکته قابل ذکر آن است که با ازدیاد شوری آب آبیاری میزان عملکرد دانه ارقام گندم کاهش یافته است اما مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه افزایش یافته است. یعنی بین عملکرد و میزان پروتئین دانه یک
شکل 1- رابطه بین مقدار محصول گندم، مقدار پروتئین(%) و میزان رسوب پروتئین(میلیمتر) دانه گندم تحت تاثیر سطوح شوری آب آبیاری در شرایط تلقیح (خطوط متصل) و بدون تلقیح با آزوسپیریلوم (خطوط منقطع)
همبستگی منفی (شکل 1) وجود دارد. لذا میتوان نتیجه گرفت که شوری خاک و یا آب آبیاری سبب میشود تا شاخصهای کمی رشد نظیر عملکرد دانه کاهش یابد اما در مقابل با تاثیر بر کیفیت و کمیت پروتئین دانه موجب افزایش مقدار پروتئین و رسوب پروتئین شود. این امر موجب میگردد تا قابلیت طبخ و ارزش غذائی دانه گندم بهبود یابد.نتایج حاصل از اثر تلقیح با باکتری نشان داد که تلقیح بذور با آزوسپیریلوم اثر مثبت و معنی داری بر میزان پروتئین خام و رسوب پروتئین گندم داشت (جدول 3)، بنحوی که میزان پروتئین به طور متوسط 12% و مقدار رسوب پروتئین نیز 7/11 میلیمتر افزایش یافت. ازدیاد درصد پروتئین خام در گندم قدس با 9/18% افزایش بیش از دو رقم دیگر و رقم امید با کمترین مقدار یعنی 3/7% اندازه گیری شد. اثر متقابل سویه، رقم و شوری بر میزان رسوب پروتئین از لحاظ آماری معنی دار نیست و لی اثر هر یک از فاکتورها نظیر رقم و سویه و شوری روی میزان رسوب پروتئین در سطح 1% معنی دار میباشد. در مقابل اثر متقابل سویه، رقم و شوری روی مقدار پروتئین دانه در سطح 1% معنی دار است (جدول 4).
بین مقدار پروتئین دانه و میزان رسوب پروتئین همبستگی مثبت و معنی داری (99/0 (r2 = بر قرار است (شکل 2). این مطلب بیانگراین است که با افزایش مقدار پروتئین دانه میتوان انتظار افزایش رسوب پروتئین دانه را داشت. این شرایط را میتوان با وجود و یا عدم وجود آزوسپیریلوم بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین شاهد بود. اثر آزوسپیریلوم در این آزمایش عبارت از افزایش مقادیر پروتئین و میزان رسوب پروتئین با حفظ همبستگی بین این دو میباشد هر چند در شرایط
شکل 2- رابطه بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین در دانه گندم تحت شرایط تلقیح و عدم تلقیح بذور با آزوسپیریلوم (اعداد حاصل، میانگین تیمارهای شوری و ارقام میباشند)
عدم استفاده از آزوسپیریلوم رابطه خطی با ضریب همبستگی کمی بالاتر (99/0 (r2 = در مقایسه با حالت تلقیح با آزوسپیریلوم را که حالت غیر خطی بود شاهد بودیم.
افزایش محتوای نیتروژن ساقه، نیتروژن کل گیاه، درصد نیتروژن دانه و یا پروتئین خام دانه در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم توسط محققین دیگر نیز گزارش شده است (4، 11، 15، 16، 18 و 27). بهاتاری و هس (20) اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم مقدار پروتئین خام دانه را تا 5/39% در برخی از ارقام گندم افزایش داده اند. ونیجر و همکاران (38) اعلام کردند که تلقیح با باکتری مذکور در سطح نیتروژن کم در خاک، اثر مثبت و قابل توجهی بر درصد نیتروژن دانه های گندم در شرایط آزمایشی داشته است. نه فقط آزوسپیریلوم بر مقادیر نیتروژن دانه تاثیر داشته بلکه گیاهان تلقیح شده با باکتری مذکور دارای گلوتامین کمتر ولی گلوتامات بیشتری نسبت به گیاهان تغذیه شده با کود ازته بودند ( 27 و 32). سوبیدت و بارنیکس (36 ) اعلام کردند که سویه های مختلف آزوسپیریلوم در ارقام همولگ تاثیر به سزائی در تحریک رشد و تامین نیتروژن دانه ارقام گندم دارند. لذا با توجه به یافته های دیگران و نتایج این پژوهش میتوان اعلام نمود که آزوسپیریلوم میتواند کمیت و کیفیت پروتئین را در گیاه میزبان تحت تأثیر قرار دهد که نتیجه این اثر گذاری بهبود کیفیت دانه گندم و در نتیجه پخت نان میباشد.
اطلاعات جدول 3 همچنین بیانگر آن است که سیستم همیاری گندم وآزوسپیریلوم نه فقط در شرایط معمولی سبب تامین نیتروژن اضافی و بهبود کیفیت وکمیت پروتئین های دانه شده است، بلکه برای بهبود این شاخصها در محیط های شور نیز مفید و حتی در برخی از ارقام سبب تعدیل اثر شوری شده است . نکته جالب همسویی اثر سویه و شوری در افزایش میزان پروتئین و رسوب پروتئین میباشد. مقایسه نتایج تیمار تلقیح نشده و شوری 2 با حالت تلقیح شده و شوری شکل 3- رابطه بین مقدار محصول گندم، درصد پروتئین و رسوب پروتئین در شرایط تلقیح شده و تلقیح نشده بذور گندم با آزوسپیریلوم dSm-1 8 (جدول 3) نشان میدهد که هر دو فاکتورسبب افزایش شاخصهای پروتئین دانه شده اند. میزان تاثیر بر رقم قدس قابل ملاحظه است بنحوی که 51 درصد افزایش مقدار پروتئین و 7/41 درصد افزایش رسوب پروتئین را سبب شده اند. حتی در رقم امید که کمترین تاثیر پذیری از این دو فاکتور دیده میشود توانسته اند 8/15 درصد مقدار پروتئین و 7/17 درصد رسوب پروتئین را افزایش دهند.
در زمان برداشت محصول گندم، افزایش میزان محصول به عنوان بهبود کمی و افزایش میزان پروتئین و نوع پروتئین به عنوان بهبود کیفی گندم مطرح میباشد. به طور کلی تمایل بر این است که با افزایش مقدار عملکرد دانه (بهبود کمی)، کیفیت محصول یعنی میزان رسوب پروتئین و مقدار پروتئین (بهبود کیفی) نیز بهبود یابد. این اتفاق در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم حاصل میشود. در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم نه فقط میزان پروتئین و رسوب پروتئین افزایش یافته بلکه رابطه منفی بین عملکرد (کمی و کیفی) نیز تعدیل یافته است (شکل3). با توجه به این که میزان رسوب پروتئین و مقدار کل پروتئین دانه میتواند اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارائه نماید (1، 13 و 27) بنابراین شوری و تلقیح بذور ارقام گندم با آزوسپیریلوم در هنگام کشت میتوانند نقش مثبتی را در بهبود ارزش نانوایی گندم ایفا نمایند. این توصیه توسط سایر محققین نیز برای بذور گندم در زمان کاشت صورت گرفته است بنحوی که در بسیاری از موارد از کودهای بیولوژیک حاوی آزوسپیریلوم استفاده میشود (30 و 31).
بحث و نتایج
الف ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین
نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری آب آبیاری بر مقدار پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین ارقام گندم در جدول (3) ارائه شده است. بر طبق نتایج به دست آمده در حالت تلقیح نشده، افزایش شوری آب آبیاری از 2 به dSm-18 موجب افزایش درصد پروتئین و میزان رسوب آن در ارقام مختلف شده است. ولی افزایش مقدار پروتئین برای رقم قدس بیشترین مقدار ( 35 درصد) و در ارقام روشن و امید کمتر و به ترتیب برابر با 7/25 و 5/10 در صد محاسبه گردید. افزایش مقدار رسوب پروتئین نیز در شرایط فوق الذکر روند مشابهی را داشته بنحوی که برای رقم قدس 7/24% (بیشترین) و برای ارقام روشن و امید به ترتیب 8/18 و 1/15% افزایش محاسبه شد.
در مورد اثر شوری بر میزان پروتئین دانه گندم گزارشات متناقضی وجود دارد به طور مثال کلمان و همکاران (26) اعلام داشته اند که درصد پروتئین خام و میزان رسوب پروتئین دانه در شرایط شورکاهش نمییابد. یزدانی (11) گزارش نمود که آبیاری با تلفیق آب زهکش اثر معنیداری را بر میزان پروتئینهای دانه گندم نداشته است. بر عکس شاهسوند حسنی و همکاران (4) گزارش کردند که شوری آب موجب افزایش ارزش نانوایی گندم در اثر افزایش مقدار پروتئین دانه، عدد زلنی (رسوب پروتئین) و قدرت جذب آب توسط خمیر میشود.
نکته قابل ذکر آن است که با ازدیاد شوری آب آبیاری میزان عملکرد دانه ارقام گندم کاهش یافته است اما مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه افزایش یافته است. یعنی بین عملکرد و میزان پروتئین دانه یک
شکل 1- رابطه بین مقدار محصول گندم، مقدار پروتئین(%) و میزان رسوب پروتئین(میلیمتر) دانه گندم تحت تاثیر سطوح شوری آب آبیاری در شرایط تلقیح (خطوط متصل) و بدون تلقیح با آزوسپیریلوم (خطوط منقطع)
همبستگی منفی (شکل 1) وجود دارد. لذا میتوان نتیجه گرفت که شوری خاک و یا آب آبیاری سبب میشود تا شاخصهای کمی رشد نظیر عملکرد دانه کاهش یابد اما در مقابل با تاثیر بر کیفیت و کمیت پروتئین دانه موجب افزایش مقدار پروتئین و رسوب پروتئین شود. این امر موجب میگردد تا قابلیت طبخ و ارزش غذائی دانه گندم بهبود یابد.نتایج حاصل از اثر تلقیح با باکتری نشان داد که تلقیح بذور با آزوسپیریلوم اثر مثبت و معنی داری بر میزان پروتئین خام و رسوب پروتئین گندم داشت (جدول 3)، بنحوی که میزان پروتئین به طور متوسط 12% و مقدار رسوب پروتئین نیز 7/11 میلیمتر افزایش یافت. ازدیاد درصد پروتئین خام در گندم قدس با 9/18% افزایش بیش از دو رقم دیگر و رقم امید با کمترین مقدار یعنی 3/7% اندازه گیری شد. اثر متقابل سویه، رقم و شوری بر میزان رسوب پروتئین از لحاظ آماری معنی دار نیست و لی اثر هر یک از فاکتورها نظیر رقم و سویه و شوری روی میزان رسوب پروتئین در سطح 1% معنی دار میباشد. در مقابل اثر متقابل سویه، رقم و شوری روی مقدار پروتئین دانه در سطح 1% معنی دار است (جدول 4).
بین مقدار پروتئین دانه و میزان رسوب پروتئین همبستگی مثبت و معنی داری (99/0 (r2 = بر قرار است (شکل 2). این مطلب بیانگراین است که با افزایش مقدار پروتئین دانه میتوان انتظار افزایش رسوب پروتئین دانه را داشت. این شرایط را میتوان با وجود و یا عدم وجود آزوسپیریلوم بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین شاهد بود. اثر آزوسپیریلوم در این آزمایش عبارت از افزایش مقادیر پروتئین و میزان رسوب پروتئین با حفظ همبستگی بین این دو میباشد هر چند در شرایط
شکل 2- رابطه بین مقدار پروتئین و میزان رسوب پروتئین در دانه گندم تحت شرایط تلقیح و عدم تلقیح بذور با آزوسپیریلوم (اعداد حاصل، میانگین تیمارهای شوری و ارقام میباشند)
عدم استفاده از آزوسپیریلوم رابطه خطی با ضریب همبستگی کمی بالاتر (99/0 (r2 = در مقایسه با حالت تلقیح با آزوسپیریلوم را که حالت غیر خطی بود شاهد بودیم.
افزایش محتوای نیتروژن ساقه، نیتروژن کل گیاه، درصد نیتروژن دانه و یا پروتئین خام دانه در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم توسط محققین دیگر نیز گزارش شده است (4، 11، 15، 16، 18 و 27). بهاتاری و هس (20) اظهار کردند که برخی از سویه های آزوسپیریلوم مقدار پروتئین خام دانه را تا 5/39% در برخی از ارقام گندم افزایش داده اند. ونیجر و همکاران (38) اعلام کردند که تلقیح با باکتری مذکور در سطح نیتروژن کم در خاک، اثر مثبت و قابل توجهی بر درصد نیتروژن دانه های گندم در شرایط آزمایشی داشته است. نه فقط آزوسپیریلوم بر مقادیر نیتروژن دانه تاثیر داشته بلکه گیاهان تلقیح شده با باکتری مذکور دارای گلوتامین کمتر ولی گلوتامات بیشتری نسبت به گیاهان تغذیه شده با کود ازته بودند ( 27 و 32). سوبیدت و بارنیکس (36 ) اعلام کردند که سویه های مختلف آزوسپیریلوم در ارقام همولگ تاثیر به سزائی در تحریک رشد و تامین نیتروژن دانه ارقام گندم دارند. لذا با توجه به یافته های دیگران و نتایج این پژوهش میتوان اعلام نمود که آزوسپیریلوم میتواند کمیت و کیفیت پروتئین را در گیاه میزبان تحت تأثیر قرار دهد که نتیجه این اثر گذاری بهبود کیفیت دانه گندم و در نتیجه پخت نان میباشد.
اطلاعات جدول 3 همچنین بیانگر آن است که سیستم همیاری گندم وآزوسپیریلوم نه فقط در شرایط معمولی سبب تامین نیتروژن اضافی و بهبود کیفیت وکمیت پروتئین های دانه شده است، بلکه برای بهبود این شاخصها در محیط های شور نیز مفید و حتی در برخی از ارقام سبب تعدیل اثر شوری شده است . نکته جالب همسویی اثر سویه و شوری در افزایش میزان پروتئین و رسوب پروتئین میباشد. مقایسه نتایج تیمار تلقیح نشده و شوری 2 با حالت تلقیح شده و شوری شکل 3- رابطه بین مقدار محصول گندم، درصد پروتئین و رسوب پروتئین در شرایط تلقیح شده و تلقیح نشده بذور گندم با آزوسپیریلوم dSm-1 8 (جدول 3) نشان میدهد که هر دو فاکتورسبب افزایش شاخصهای پروتئین دانه شده اند. میزان تاثیر بر رقم قدس قابل ملاحظه است بنحوی که 51 درصد افزایش مقدار پروتئین و 7/41 درصد افزایش رسوب پروتئین را سبب شده اند. حتی در رقم امید که کمترین تاثیر پذیری از این دو فاکتور دیده میشود توانسته اند 8/15 درصد مقدار پروتئین و 7/17 درصد رسوب پروتئین را افزایش دهند.
در زمان برداشت محصول گندم، افزایش میزان محصول به عنوان بهبود کمی و افزایش میزان پروتئین و نوع پروتئین به عنوان بهبود کیفی گندم مطرح میباشد. به طور کلی تمایل بر این است که با افزایش مقدار عملکرد دانه (بهبود کمی)، کیفیت محصول یعنی میزان رسوب پروتئین و مقدار پروتئین (بهبود کیفی) نیز بهبود یابد. این اتفاق در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم حاصل میشود. در شرایط استفاده از آزوسپیریلوم نه فقط میزان پروتئین و رسوب پروتئین افزایش یافته بلکه رابطه منفی بین عملکرد (کمی و کیفی) نیز تعدیل یافته است (شکل3). با توجه به این که میزان رسوب پروتئین و مقدار کل پروتئین دانه میتواند اطلاعاتی را در مورد قابلیت آبگیری و مقاومت خمیر که بیانگر کیفیت غذایی و ارزش نانوایی گندم است ارائه نماید (1، 13 و 27) بنابراین شوری و تلقیح بذور ارقام گندم با آزوسپیریلوم در هنگام کشت میتوانند نقش مثبتی را در بهبود ارزش نانوایی گندم ایفا نمایند. این توصیه توسط سایر محققین نیز برای بذور گندم در زمان کاشت صورت گرفته است بنحوی که در بسیاری از موارد از کودهای بیولوژیک حاوی آزوسپیریلوم استفاده میشود (30 و 31).
ب ) اثر آزوسپیریلوم و شوری بر عملکرد دانه در ارقام گندم نتایج حاصل از اثر آزوسپیریلوم و شوری بر عملکرد دانه در جدول 2 ارائه شده است . بر طبق اطلاعات این جدول تیمار شوری اثر منفی و معنی داری بر میزان عملکرد ارقام گندم دارد. در شرایط تلقیح نشده و در شوری dSm-1 2 آب آبیاری (شاهد) اختلاف معنیداری بین عملکرد ارقام مختلف وجود ندارد ولی با ازدیاد شوری آب آبیاری، اختلاف در میانگین عملکرد دانه در ارقام مختلف چشمگیر میباشد. در این راستا رقم امید با 9/72% کاهش نسبت به ارقام قدس و روشن (به ترتیب 4/57% و 7/52%) کاهش چشمگیری داشته که نشان دهنده حساسیت بیشتر رقم امید نسبت به شوری است. میزان تحمل ارقام گندم به شوری به عوامل مختلفی بستگی دارد که عمده ترین آنها ژنوتیپ گیاهی و سطح پلوئیدی آنهاست (9 و 24). کلمان و همکاران (26) تنوع ژنتیکی در بین ارقام زراعی گندم را دلیل تفاوت به تنش شوری اعلام نمودهاند. تفاوت در تحمل به شوری و تاثیر آن بر کاهش عملکرد ارقام گندم حتی در شرایط رشد رویشی نیز توسط شاهسوند حسنی و همکاران (3) عنوان گردیده است.
مقدار عملکرد دانه در ارقام تلقیح شده با آزوسپیریلوم به طور متوسط حدود 9/14 درصد بیشتر از شرایط تلقیح نشده میباشد. این نتیجه بیانگر اثر مثبت و معنیدار آزوسپیریلوم بر عملکرد دانه در ارقام گندم است. بررسی اثر متقابل سویه و رقم بر میزان عملکرد دانه (جدول 2) نشان میدهد که در حالت عادی (شوری 2 و تلقیح نشده) اختلاف معنی داری در عملکرد ارقام وجود ندارد ولی با تلقیح با آزوسپیریلوم اختلاف عملکرد ارقام چشمگیر و متفاوت است. به طور مثال در شوری dSm-1 2 (شاهد) رقم قدس با افزایش عملکرد 2/24% بیشترین و رقم امید با3/8% افزایش، کمترین تاثیر پذیری را از باکتری داشتهاند. برتری عملکرد رقم قدس در تلقیح با آزوسپیریلوم را میتوان به سازگاری بیشتر سویه دولت آباد با این رقم نسبت داد که این سازگاری شاید تحت تأثیر رابطه متقابل ژنوتیپ سویه و رقم میباشد. بهاتارای و هس (20) نیز اعلام کرده اند که هر نوع سویه با رقم خاصی از گندم سازگاری بیشتری را نشان میدهد و تعبیر سویه و رقم همولگ را برای بیان این حالت به کار برده اند.
ج) بررسی وضعیت شیمیایی خاک و تعداد آزوسپیریلوم
نتایج تجزیه شیمیایی خاک قبل از کاشت و پس از برداشت در تیمارهای شوری در جدول 1 ارائه شده است. نتایج حاصل بیانگر این است که هدایت الکتریکی (EC) عصاره 2:1 خاک در ابتدا 6/4 dSm-1 بود و در انتهای فصل برداشت به دلیل آبیاری با سطوح شوری 2، 5 و 8 مقدار آن به ترتیب به مقادیر 5/3، 7 و 10 dSm-1 رسید که افزایش برای تیمارهای 5 و dSm-1 8 به دلیل تجمع نمک در اثر آبیاری با آب شور است. این مطلب بیانگر یک رابطه خطی(999/0 = r2) بین مقدار EC آب آبیاری و EC خاک در خاتمه آزمایش میباشد. با مقایسه میانگین مقادیر کربنات و بیکربنات، نسبت جذب سدیم (SAR) و pH خاک در قبل و بعد از آزمایش ملاحظه میشود که اختلاف قابل توجهی بین این ارقام مشاهده نمیشود.
با شمارش تعداد باکتری در خاک گلدانها مشخص گردید که تعداد باکتری در خاک گلدانهای تلقیح شده بین 106 و cfu g-1 108 بود. نقطه شروع آلودگی برای باکتری آزوسپیریلوم cfu g-1105 و بهترین تعداد برای آلودگی 106 میباشد که در خاک گلدانهای تلقیح شده تعداد باکتری در حد مطلوب وجود داشت (5، 16 و 21) ولی در خاک مورد آزمایش قبل از استریل کردن، تعداد باکتری بسیار کمتر از cfu g-1105 بود.
جدول 2- میانگین عملکرد دانه ارقام گندم (g plant-1) تحت تأثیر تلقیح بذر با آزوسپیریلیوم و شوری آب آبیاری
| آزوسپیریلوم | ارقام گندم | سطوح شوری آب آبیاری dSm-1 | درصد کاهش شوری 2 به 8 | ||
| 2 (شاهد) | 5 | 8 | |||
| تلقیح نشده | روشن | d19/3 | f85/2 | k15/1 | 7/52 |
| قدس | d21/3 | g41/2 | j37/1 | 4/57 | |
| امید | d20/3 | h89/1 | l87/0 | 9/72 | |
| میانگین | 20/3 | 38/2 | 25/1 | 9/60 | |
| تلقیح شده | روشن | c36/3 | d15/3 | i73/1 | 3/52 |
| قدس | a89/3 | e04/3 | i66/1 | 4/58 | |
| امید | b46/3 | h01/2 | l91/0 | 8/73 | |
| میانگین | 69/3 | 73/2 | 43/1 | 2/61 | |
| میانگین کل | 45/3 | 6 5/2 | 34/1 | 1/60 | |
مقایسه میانگینها طبق آزمون دانکن برای عملکرد ارقام در سطوح شوری و تلقیح با آزوسپیریلوم برای ارقام مختلف گندم انجام گرفته است. حروف مختلف روی مقادیر میانگین بیانگر اختلاف معنی دار در سطح 5% میباشد.
افزایش شوری در شرایط تلقیح بذور نیز مشابه با حالت تلقیح نشده سبب کاهش محصول گردید به طوری که با افزایش شوری از 2 به dSm-1 8 میزان محصول بیش از 60 درصد کاهش داشت ولی تلقیح با آزوسپیریلوم میزان محصول را به طور متوسط حدود 15% افزایش داد. رائو و وارلا (34) معتقدند که سویه های مقاوم به شوری با استفاده از محافظهای اسمزی مناسب نظیر پرولین و گلیسین بتائین مقاومت خود را نسبت به شرایط شور افزایش میدهند. تری پتی و همکاران (36) معتقدند که آزوسپیریلوم سویه Sp7 توانایی بیشتری به سنتز گلسین بتائین نسبت به سویه cd دارد. در هر صورت این سویهها در شرایط شور با تجمع مواد تنظیم کننده اسمتیک احتمالا در ایجاد شرایط مناسب برای میزان در تحمل به شوری کمک میکنند
نتایج تحقیقات محققین دیگر نیز نشان میدهد که در اثر تلقیح با آزوسپیریلوم مقاومت گیاهان نسبت به خشکی و شوری افزایش مییابد. ساریج و همکاران (35) گزارش کرده اند که گیاهان سورگم تلقیح شده با آزوسپیریلوم ، تنش خشکی را بهتر تحمل نموده و در شرایط کمبود رطوبت ، پتانسیل آب برگ و هدایت روزنهای بالاتری دارند . گزارش رایی (33) نشان میدهد که مجاورت گیاه ارزن با آزوسپیریلوم در خاکهای شور قلیایی موجب میشود تا بیوماس تولیدی و محتوای نیتروژن گیاهان تلقیح شده در مقایسه با نمونه های شاهد افزایش قابل ملاحظه ای پیدا کند. الورز و همکاران (14) نیز اعلام کرده اند که تلقیح با آزوسپیریلوم موجب بهبود رشد و استقرار بهتر گیاهچه های گندم رشد یافته تحت شرایط تنش اسمزی میشود و گیاهان تلقیح شده در مقایسه با گیاهان تلقیح نشده محتوای آب اپوپلاستی بالاتری دارند که این امر احتمالا به دلیل توسعه ریشه و جذب بهینه آب در ریشه های گیاهان تلقیح شده در شرایط تنش اسمزی بوده است.
جدول 3- میانگین درصد پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه ارقام گندم تحت تأثیر تلقیح با آزوسپیریلوم و شوری
آب آبیاری
| ارقام | سطوح شوری dSm-1 | پروتئین خام (%) | رسوب پروتئین (mm) | ||||
| تلقیح نشده | تلقیح شده | افزایش (%) | تلقیح نشده | تلقیح شده | افزایش (%) | ||
| روشن | 2 | fg9/10 | e6/12 | 59/15 | g5/67 | def8/74 | 81/10 |
| 5 | de8/12 | bc9/13 | 59/8 | de5/77 | bc7/82 | 80/6 | |
| 8 | bc7/13 | ab3/14 | 37/4 | cd2/80 | bc8/83 | 48/4 | |
| میانگین | 46/12 | 6/13 | 14/9 | 06/75 | 43/80 | 15/7 | |
| قدس | 2 | gh0/10 | cd1/13 | 0/31 | h2/60 | ef2/75 | 91/24 |
| 5 | e4/12 | ab5/14 | 93/16 | fg5/71 | a7/89 | 45/25 | |
| 8 | c5/13 | a1/15 | 85/11 | ef1/75 | ab3/85 | 58/13 | |
| میانگین | 96/11 | 23/14 | 97/18 | 93/68 | 4/83 | 99/20 | |
| امید | 2 | h5/9 | fgh4/10 | 47/9 | k4/47 | m2/52 | 12/10 |
| 5 | gh0/10 | fg8/10 | 0/8 | mk2/50 | m0/53 | 57/5 | |
| 8 | fg5/10 | f0/11 | 76/4 | m6/54 | m8/55 | 19/2 | |
| میانگین | 0/10 | 73/10 | 3/7 | 73/50 | 66/53 | 77/5 | |
رابطه متقابل بین سویه و رقم نیز در تعدیل شدت شوری در سیستم همیاری آزوسپیریلوم-گیاه بسیار مهم است. مقایسه عملکرد دانه ارقام در سطح شوری dSm-1 8 در حالت تلقیح شده نسبت به تلقیح نشده (جدول 2) نشان میدهد که افزایش عملکرد برای رقم قدس تلقیح شده، حدود 1/21 درصد ولی برای ارقام روشن و امید به ترتیب معادل 5/14و 5/4 درصد بوده است. این امر بیانگر آن است که برقراری یک سیستم همیاری متجانس و موفق بین گیاه و سویه باکتری میتواند در شرایط شور نیز به جریان رشد و نمو گیاه کمک نماید و در ازدیاد عملکرد دانه مؤثر باشد.
اثر متقابل بین رقم، شوری و تلقیح به نحوی است که بیشترین درصد افزایش عملکرد دانه در حالت تلقیح شده در گندم روشن در شوری 8 ، در گندم قدس در شوری 5 و 2 تقریبا به طور معادل و در گندم امید در شوری dSm-1 2 ملاحظه شد (جدول 2). این تغییرات اثر وجود اثر متقابل معنی دار بین سویه، رقم و شوری آب آبیاری حاکی از الزام در دقت عمل در استفاده از این باکتری برای مناطق مختلفی است که دارای شوری متفاوت آب و خاک هستند و از ارقام مختلف نیز برای کشت استفاده میکنند.
جدول 4 - تجزیه واریانس (مقادیرF ) اثر تیمارهای مختلف بر روی عملکرد دانه، میزان رسوب و مقدار پروتئین دانه
| منابع تغییرات | درجه آزادی | عملکرد دانه | میزان پروتئین | رسوب پروتئین |
| سویه رقم سویه * رقم شوری سویه * شوری رقم * شوری سویه * رقم * شوری | 1 2 2 2 2 4 4 | **7/3588 **7/3141 **3/357 **9/25217 **6/43 **7/527 **8/16 | **3/2784 **3/2978 **2/346 **1/1446 **9/7 **4/120 **6/7 | **4/1371 **7/1953 **2/154 **4/919 *4/919 *5/33 ns5/2 |
| تذکر: ** ، * و ns به ترتیب سطح معنی دار 1% ، 5% و غیر معنی دار | ||||
متقابل شوری و آزوسپیریلوم را نشان میدهد که از لحاظ آماری نیز در سطح 01/0 معنی دار میباشد (جدول 4)
نتیجه گیری
نتایج این پژوهش بیانگر این است که استفاده از باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس برای تلقیح بذر ارقام گندم امری مفید است و سبب افزایش عملکرد دانه و همزمان سبب افزایش پروتئین و میزان رسوب پروتئین دانه میشود. این امر سبب میشود تا کیفیت نان بهبود یافته و در فرآیند پخت نان مرغوب نیز تسهیلاتی فراهم گردد. انتخاب ارقام گندم مقاوم به شوری (نظیر روشن و قدس ) و استفاده از دی ازوتروفهای مقاوم به شوری (مانند سویه دولت آباد ) از مواردی است که در مدیریت
کشاورزی در اراضی شور بایستی مورد توجه واقع شود. نتایج این پژوهش نشان داد که ارقامی که پتانسیل تولید پروتئین و عملکرد بالاتری دارند در شرایط شوری بالا نیز از نظر عملکرد و کیفیت و کمیت پروتئین دانه برتر هستند و ارقام حساس (مثل امید) در این شرایط بیشتر آسیب میبینند، لذا باید به عملیات اصلاح نژاد ژنتیکی و غربالگری ارقام مقاوم توجه بیشتری نمود. استفاده از سیستم همیاری گندم - آزوسپیریلوم با تامین نیتروژن اضافی برای گیاه در ارتقای عملکرد و وضعیت پروتئینهای دانه حتی در شرایط نامناسب نیز نقش مؤثر و مفیدی دارد اما میزان این تاثیر به کنش متقابل رقم زراعی و سویه باکتری بستگی پیدا میکند. این امر ضرورت تحقیق برای یافتن سویههای همولوگ با هر رقم زراعی و نیز سازگار با شرایط اقلیم و خاک هر منطقه را قبل از اقدام عملی برای استفاده بهتر از این باکتری در اراضی شور کشور نشان میدهد.
دیدگاه ها