مقالات کشاورزی
-
پرورش اسب اصیل ترکمن
آشنایی با سیستم HACCP در استفاده از فرآورده های شیری
پروژه آمیخته گری کنترل شده گاو
مهندس باقری ، کارشناس معاونت بهبود تولیدات دامی
تعریف : آمیخته گری یعنی آمیزش حیوانات دو یا چند نژاد مختلف برای تولید یک نژاد جدید یا افزایش بهره وری در اثر ورود ژن های جدید به گله
مقدمه و تاریخچه : آمیخته گری که به شکلی گسترده توسط تولید کنندگان شیر و گوشت دنیا مورد استفاده قرار می گیرد بعنوان روشی برای افزایش قابلیت تولید در دام ها و برای تولید گوشت ، شیر و اهداف دوگانه با راندمان بالاتر در گله های بومی در منطقه انجام می گیرد . استفاده از دام های برتر همزمان با شروع فعالیت های تلقیح مصنوعی در کشور گسترش یافت و کاربرد اسپرم نژادهای اصیل در مناطق روستایی کشور و حتی استفاده از گاوهای نر اصیل در مناطق پراکنش دام های بومی ، موجب ادامه روند آمیخته گری در کشور گردیده است .
اهداف اجرای پروژه آمیخته گری
۱- بهره برداری ژنتیکی از پتانسیل موجود در توده گاوهای آمیخته کشور.
۲- حفظ ذخایر ژنتیکی گاوهای بومی بصورت نسبتی از سهم نژادی گاوهای آمیخته و جلوگیری از انقراض این سرمایه ملی .
۳- جلوگیری از عوارض احتمالی ناشی از استفاده بی رویه نژادهای خارجی .
۴- اعمال روش های ثبت مشخصات و رکوردگیری متناسب با شرایط روستایی در کشور .
۵- تعیین نوع نژاد و تخمین سهم نژادی در گاوهای آمیخته موجود در کشور و آماده نمودن مقدمات.
۶- آشنایی دامدار نسبت به عوامل موثر در بازده تولید از جمله نقش موثر اصلاح نژاد ، چگونگی نگهداری و تغذیه با توجه به شرایط اقتصادی .
۷- ارتباط و شناخت وضعیت گاوداری های سنتی و نیمه صنعتی و ارائه راهنمائیها و پیشنهادات در مورد مشکلات این واحدها .
۸- ایجاد اشتغال و جلوگیری از مهاجرت بی رویه روستاییان به شهرها .
۹- افزایش راندمان تولید شیر و گوشت گاوهای بومی از طریق بالا بردن پتانسیل ژنتیکی آنها در راستای پروژه های ملی .
۱۰- از جنبه اقتصادی ، کمک به افزایش درآمد دامداران و بالارفتن سطح آگاهی آنها با انجام فعالیتهای ترویجی مناسب .
شرایط پذیرش دامداران متقاضی :
۱- هر واحد باید دارای ۵ راس گاو مولد آمیخته بوده که حداقل ۵۰% آنها دارای خلوص خونی مساوی یا بالای ۲۵% باشد و در روستاهائیکه تعداد دام بیشتری وجود دارد و دامداران علاقمند به همکاری باشند بنابر صلاحدید کارشناس معاونت امور دام استان تعداد راس دام تقلیل می یابد .
۲- واحدها دارای شرایط نسبتاً مناسب بهداشتی باشند .
۳- واحدهای دامداری دارای تاسیسات و جایگاه های نگهداری دام مناسبی باشند .
۴- دام های مولد تحت پوشش فاقد نواقص ظاهری باشند .
۵- واحدهایی که دارای تعداد بیشتر گاوهای مولد آمیخته هستند دارای اولویت می باشند .
۶- با سواد بودن گاودار ، داشتن تجربه و علاقه کافی به امر دامپروری .
۷- واحدهای دارای کارت شناسائی آمیخته و مایل به همکاری دارای اولویت می باشند .
۸- واحدهای احداثی و آماده سازی شده در راستای طرح بهسازی و نوسازی جایگاه ها توسط جهاد کشاورزی دارای اولویت می باشند .
۹- واحدهایی که دارای شیردوش سیار بوده و دامدار قادر به تامین علوفه مورد نیاز باشد دارای اولویت می باشند .
۱۰- واحدهایی که دارای فضای مسقف و غیر مسقف و همچنین اماکن دامی مناسب بوده دارای اولویت می باشند .
تذکر : در بند ۱ با توجه به اینکه رنگ و مشخصات و تیپ خاصی را نمی توان در این خصوص ملاک عمل قرارداد اطلاعات محلی و نیز نظریه کارشناس معاونت امور دام استان در این خصوص ملاک عمل قرار می گیرد .
نحوه حمایت و تشویق گاوداران تحت پوشش
از آنجائیکه بدست آوردن اطلاعات مربوط به این پروژه برای برای برنامه ریزی ها و سیاست گذاری های بعدی بسیار ضروری است لذا برای تشویق گاوداران جهت همکاری در اجرای پروژه باید یکسری سیاست های حمایتی به شرح ذیل پیش بینی گردد :
۱- ارائه خدماتی نظیر نصب شماره گوش و یا بدن ، سطل مدرج و ... برای ثبت و رکوردگیری بصورت رایگان .
۲- تهیه فرم های ثبت مشخصات و رکوردگیری .
۳- در اولویت قراردادن دامداران جهت دریافت و امکانات دولتی و همچنین معرفی به بانک ها به منظور دریافت وام های کم بهره .
۴- اولویت و معرفی دامدار همکار با هماهنگی ادرات ذیربط جهت انجام طرح های بهسازی و نوسازی و... بطوریکه در هر روستا سالیانه چند نفر از دامداران ، تحت پوشش پروژه بهسازی و نوسازی اماکن دامی قرار گیرند .
۵- برگزاری دوره های آموزشی و ترویجی جهت ارتقاء سطح دانش فنی دامداران توسط معاونت امور دام و هماهنگی مدیریت آموزش و ترویج سازمان جهاد کشاورزی استان در کلیه روستاهای تحت پوشش با سرفصل و مدت زمان مشخص .
۶- انتخاب بهترین دامداران همکار با پروژه بر حسب نظر معاونت امور دام استان از نحوه همکاری و اجرای فنی و راهنمائی های ارائه شده و از نفرات اول ، دوم و سوم تشویق لازم به عمل آید .
۷- به دامداران همکار برای تحت پوشش بردن گاو مولد آمیخته جهت انجام عملیات ثبت مشخصات و رکوردگیری کنسانتره یارانه دار به ازاء هر راس به عنوان حق الزحمه در پایان سال پرداخت می گردد . قرارداد همکاری فی مابین معاونت امور دام استان و گاوداران تنظیم خواهد شد .نعنا فلفلی
نعناع فلفلی یک گیاه دارویی با ارزش (Mentha piperita )- مهندس فاطمه حیدری ، کارشناس ارشد زراعت
نعناع فلفلی با نام علمی Mentha piperita L و با نام عمومی Peppermint یک گیاه علفی چند ساله است که در رده بندی گیاهی از تیره Lamiaceae راسته Lamialse و رده Rosidae می باشد برگهای آن بیضوی ، متقابل ، نوک تیز ، دندانه دار کمی پوشیده از کرک به درازای ۷-۴ سانتی متر و به عرض ۳-۲ سانتی متر است گل ها کامل ، نامنظم ، اکثراً دوجنس یا هر مافرودیت و مجتمع به صورت گروهی در روی ساقه و در انتهای ساقه ظاهر می شوند گلها در ماههای مرداد و شهریور ظاهر می شوند . رنگ آنها گلی روشن یا کم و بیش ارغوانی مایل به بنفش می باشد و به تعداد زیاد نیز در مجاورت یکدیگر به نحوی مجتمع می شوند که مجموعاً در قسمت انتهای ساقه ها ، به صورت سنبله هایی با شکل ظاهری ، بیضوی و نوک تیز جلوه می کند . برخی از شاخه های این گیاه عقیم و آری از گل باقی می ماند . عمر گلها بسیار کوتاه و مدت کمی پس از تشکیل از گیاه جدا می شود ، میوه کپسول ، کوچک و به رنگ قرمز تیره است . از جمله ویژگی های تشریحی نعناع فلفلی ، کرک های ترشحی اسانس در آنها دارای پایه یک یا چند سلولی منتهی به یک برجستگی ۴ تا ۸ سلولی و حتی بیشتر است . اسانس ترشح شده نیز معمولاً خارج از جدار سلولزی ، در زیر کوتیکول جمع می گردد و این خود باعث می شود که بشره در همان ناحیه کمی متورم جلوه نماید . اسانس گیاه نعناع فلفلی در ابتدای رویش گیاه در غده های پیکررویشی گیاه ساخته و ذخیره می شود . تعداد کل غده از حدود ۱۰۰ غده برای برگهای به طول ۲ میلی متر تا حدود ۷۵۰۰ غده برای برگ های ۲۵ میلیمتری نعناع فلفلی متغیر است . برگ ها ۲ تا ۷/۲ درصد و گلها ۴ تا ۶ درصد اسانس دارند . ساقه ها معمولاً فاقد اسانس می باشند . به طور متوسط مقداراسانس در اندام های هوایی گیاه ۱ تا ۵/۱ درصد گزارش شده است .
خاستگاه و پراکنش نعناع فلفلی
گیاهان تیره نعناع طوری در کره زمین پراکنده شده اند که در اغلب نواحی یافت می شوند ، ولی بیشینه انتشار آنها در منطقه مدیترانه است . امروزه در کشورهای مختلف جهان ، متجاوز از یک هزار تن اسانس در سال ، از این گیاهان تهیه می شود و این خود درجه اهمیت و توسعه کشت آنها را در نقاط مختلف کره زمین نشان می دهد . اسانس مانت کشور انگلستان که به اسانس میچام موسوم است ، بهترین نوع آن به حساب می آید . در مورد منشاء این گیاه اختلاف نظرهایی وجود دارد . عده ای از گیاه شناسان آسیا را منشاء نعناع می دانند . در حالیکه عده ای دیگر از محققان منشاء آن را انگلیس دانسته و معتقدند که این گیاه در قرن هفدهم ، در انگلیس به وجود آمده است .
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی اسانس نعناع فلفلی
اسانس نعناع این گونه (M.piperita ) از سرشاخه های گلدار آن توسط تقطیر با آب یا بخار آب استخراج می گردد . در حالت تازه بی رنگ است و طعم تندی دارد ، ولی به مرور زمان رنگ زرد مایل به سبز پیدا می کند و طعم آن در صورت رقیق شدن مطبوع می گردد . در آب به مقدار بسیار کم حل می شود به طوریکه آن را معطر می سازد . وزن مخصوص ( دانسیته ) آن در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد نسبت به آب ۲۰ درجه سانتیگراد از ۹۰۳/. تا ۹۱۲/. گرم بر سانتی متر مکعب تغییر می کند . برای تهیه اسانس معمولاً گیاه دو ساله که حاوی اسانس بیشتری است مورد استفاده قرار می دهند . از جمله ترکیبات موجود در اسانس نعناع فلفلی می توان : منتول ، سینئول ، اوسمین ، کاریوفیلن ، پیپرتون ، ایزومنتول ، فیتول ، توکرفولها ، بتائین ، تانن و کارون و... اشاره نمود . به اسانس نعناع به طور تقلبی اسانس های مختلفی مانند اسانس چوب سدر ، اسانس هاس کم ارزش دیگر ، تربانتین الکیزه ، روغن های چرب و غیره افزوده می گردد .
استفاده های دارویی
در حال حاضر در ایران از اسانس نعناع گونه piperita همراه دیگر گونه های گیاهی در ساخت داروهای گیاهی زیر که در کشور ایران به ثبت رسیده است ، استفاده می شود . برای مثال قرص مکیدنی آلتادین (موارد مصرف : التهاب های مخاط گلو و دهان ) ، قرص های روکش دار آلیکوم ( موارد مصرف : پایین آورنده فشار و چربی خون ، ضد تصلب شرایین ، ضد نفخ ، اشتها آور ) ، گرانول پلانتاژل (موارد مصرف : اسهالهای ساده ) ، قرص درگلیس ( موارد مصرف : درمان زخم معده و زخم اثنی عشر ، گاستریت و نفخ معده ) ، پودر کارامین ( موارد مصرف : اختلالهای هضم همراه نفخ ) ، شربت کاراوی میکسچر( موارد مصرف : دل درد نوزادان و اختلالات گوارشی در کودکان ) ، قرص مکیدنی ماسومنت ( موارد مصرف : التهاب گلو در سرماخوردگیها و سرفه ) ، قرص جویدنی مانت ( موارد مصرف : اسپاسمهای دستگاه گوارش ، نفخ معده و به عنوان خوشبو کننده دهان ) ، ژل منتاژل ( موارد مصرف : قارچ کچلی لای انگشتان پا و کشاله ران ، ضد خارش و سوزش ، گزیدگیها و سوختگیهای سطحی ).
استفاده های غذایی
اسانس نعناع در صنایع غذایی ، بهداشتی و آرایشی ، شیرینی پزی ، نوشابه سازی و تولید ادویه مورد استفاده قرار می گیرد . نعناع فلفلی به دلیل خواص چاشنی و بادشکنی آن با دیگر گیاهانی که برای تولید چای استفاده می شوند در ارتباط است . از اسانس نعناع فلفلی برای تهیه آب های معطر یا محلول های الکلی نیز استفاده می شود . در اهواز کنار بسته های خرما شاخه ای از نعناع قرار می دهند که از کرم زدگی آن جلوگیری نماید . اسانس نعناع را در شیرینی پزی جهت ساخت و تهیه قرص نعناع به کار می برند که بسیار مطبوع و در عین حال ضد کرم روده است .
نیازهای اکولوژیکی نعناع فلفلی
وقتی در مورد گونه M.piperita در کشورهای نیمکره شمالی مطالعه می شود ، مشخص می گردد که درصد منتول در این گونه از ۳۵ تا ۵۵ درصد ومنتون از ۱۰ تا ۴۰ درصد در سنین مختلف گیاه متغیر است و همچنین مقدار استر های آن نیز از ۴ تا ۱۰ درصد متفاوت بوده است . اگر برگهای نعناع ۱۰ الی ۱۵ روز زودتر یا دیرتر از موعد مقرر جدا شوند ، مقدار منتول آنها تا۳۰ درصد تغییر می یابد . در ضمن مطالعاتی که روی همین گونه در کشور هایی که آب و هوای گرم و خشک دارند ، نشان می دهد که ترکیب اسانس تغییر کرده به مواد دیگر تبدیل شده است . به عنوان مثال ، در همین گونه ، منتول به نئومنتول (۶۲/۴۲ درصد ) و منتون به پیپریتون (۲۵/۱۲ درصد ) تبدیل شده است . این پدیده نشان می دهد که دما باعث ناپایداری ترکیب های مونوترپنوئیدی در گیاه می شود . با بررسی مقاله های ارائه شده نشان داده شده است که وقتی هوا گرم است درصد منتون در گیاه زیاد است و وقتی هوا سرد می شود ، درصد آن پائین می آید و در مورد منتول برعکس می شود . همچنین نتایج بدست آمده از دوره شروع رشد گیاه نشان می دهد که ترکیبهای مونوترپنوئیدی در اسانس مختلف هستند . برگهای جوان ترکیب های منتو فوران ، پولگون و منتون دارند ، بعد از مدتی منتون ترکیب اصلی می شود و ترکیب اول در برگ از بین می رود . بعدها در اثر سرما منتول افزایش و منتون کاهش پیدا می کند . در اروپا با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه رشد خوبی دارد و در مورد کشت این گونه در ایران باید مناطقی را که از نظر شرایط آب و هوایی مشابه اروپا است برای کشت اینگونه در نظر گرفت ، مانند مناطق کوهستانی و مناطق سردسیر تا منتول آن در اثر گرما تغییر نکند .
کشت و تکثیر نعناع فلفلی
تکثیر این گیاه منحصراً از راه ساقه های خزنده که ایجاد جوانه و ریشه های نابجا می کنند ، صورت می گیرد . پرورش این گیاه در هر زمینی میسر است ، مشروط بر آنکه زیاد رسی نبوده و کمی آهک نیز همراه داشته باشد و لذا زمین مورد نظر باید نسبتاً مرطوب ، سست و نرم بوده ودر محلی آفتابگیر یا نیمه سایه ، گرم و محفوظ در برابر باد قرار داشته باشد . برای کشت نعناع از نشاء بوته هایی که ۱۰-۱۵ سانتیمتر طول و ۳ تا ۵ برگ دارند ویا ریشه های جانبی که ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر طول و ۳ تا ۴ جوانه دارند . گونه Mentha piperita نتیجه تلفیق بین دو گونه Mentha aquatica و گونه Mentha viridis است ولی تفاوت این دو گونه در این است که بذر آنها بارور نیست بنابراین دو گونه نعناع فاقد تکثیرجنسی هستند و بقا یا پایایی آن به کمک تکثیر رویشی ، یعنی نمو ساقه خزنده انجام می گیرد . نعناع فلفلی گیاه مقاوم و سازگار بوده ، می تواند در آب و هوای مرطوب رشد نماید و خود را با آب و هوا و تغییرات آن به خوبی سازگار کند . از نظر شرایط خاک ریشه های نابجا نعناع در خاک های مرطوب و حاصلخیز هوموسی بهتر تشکیل شده و گیاه در چنین شرایطی بهتر می روید و برگهای آن لطیف تر می شود . در نقاطی که آب و هوای خشک دارند عطر و طعم گیاه تندتر می شود .
نقش عناصر غذایی بر کمیت و کیفیت نعناع فلفلی
نعناع در طول رویش و تولید مواد موثره به مقدار زیادی مواد و عناصر غذایی نیاز دارد . تحقیقات نشان می دهد که مقادیر مناسب نیتروژن به میزان قابل توجهی سبب افزایش اسانس نعناع می شود . گیاهان برای تولید یک تن از پیکر رویشی تازه ( تا مرحله گلدهی ) ۲۵ کیلوگرم نیتروژن ، ۸ کیلوگرم اکسید فسفر و ۱۰ کیلوگرم اکسید پتاس از خاک جذب می کنند . از اینرو نیاز غذایی نعناع تا مرحله گلدهی بسیار زیاد است . مواد غذایی را می توان به صورت کود شیمیایی یا حیوانی به خاک اضافه نمود . اضافه کردن ۲ تا ۳ تن در هکتار کودهای کاملاً پوسیده حیوانی در فصل پائیز و قبل از کشت گیاهان ، به زمین هایی که نعناع در آنها کشت می شود ، نتایج خوبی به همراه خواهد داشت .
افزودن کود های شیمیایی بستگی به شرایط خاک دارد . به طور کلی در سال اول قبل از کشت ۵۰ تا ۹۰ کیلوگرم در هکتار اکسید فسفر و ۶۰ تا ۹۰ کیلوگرم در هکتار کود های نیتروژن باید به زمینهایی که برای کشت نعناع اختصاص می یابد ، اضافه شود . هر ساله اضافه کردن ۹۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن ( چنانچه خاک خشک و نیاز به آبیاری باشد مقدار ازت بیشتر از رقم ذکر شده خواهد بود ) به زمین های زیر کشت نعناع توصیه می شود از این مقدار دو سوم در فصل بهار ، قبل از رویش گیاه و یک سوم بقیه پس از اولین برداشت به خاک اضافه گردد . از سال دوم رویش هر ساله در فصل پائیز افزودن ۵۰ تا ۸۰ کیلوگرم در هکتار اکسید فسفر و ۶۰ تا ۸۰ کیلوگرم در هکتار اکسید پتاس به خاک سبب افزایش عملکرد و بهبود کیفیت مواد موثره می شود . نتایج حاصل از تحقیقات مردانی نژاد و همکاران نشان داده است هرچند که ترکیبات دارویی اسطوخودوس عاری از نیتروژن می باشد ، اما چون نیتروژن جزء مهمی از ملکول کلروفیل است لذا هر چه عرضه آن بیشتر گردد برگ ها بزرگتر شده و سطح کربن گیری افزایش می یابد . با ساخته شدن مواد هیدروکربنه به دنبال آن منجر به افزایش محصولات این گیاه می شود . از طرفی با افزایش سطح برگ تعداد کرک های ترشح کننده اسانس این گیاه زیادتر می شود . که متعاقب آن مقدار اسانس استخراجی نیز زیادتر می گردد . البته مقدار نیتروژن مصرفی حد آستانه ای دارد و افزایش بیش از حد کود های نیتروژنه منجر به کاهش اسانس خواهد شد . همانطور که اشاره شد تامین عناصر غذایی در گیاهان دارویی می تواند نقش مهمی در افزایش کمیت و کیفیت ماده موثره آنها داشته باشد . در این میان اهمیت عناصر پر مصرف از قبل مشخص بوده و اغلب این ترکیبات هر ساله به خاک مزارع اضافه می گردند . اما نقش عناصر کم مصرف تا حدی ناشناخته بوده و کاربرد آنها کمتر مورد توجه قرار گرفته است .
عناصر ریز مغذی در گیاهان به مقدار کم مورد استفاده قرار می گیرند ولی اثرات مهمی بر جای می گذارند . این عناصر در صورت کمبود گاهی به عنوان محدود کننده جذب سایر عناصر غذایی و رشد می توانند عمل کنند و همین امر لزوم توجه بیشتر به کاربرد آنها را مشخص می سازد . بکارگیری کود های حاوی عناصر کم مصرف در صورت مصرف متعادل کودهای عناصر پرمصرف شامل نیتروژن ، فسفر و پتاسیم ، اهداف زیر را تحقق می بخشد .
۱- عملکرد محصول را افزایش می دهد .
۲- غلظت عناصر کم مصرف را که برای بهبود سلامت جامعه مورد نیاز هستند ، در گباهان دارویی ارتقا می دهد .
۳- در صورت استفاده از بذر های غنی شده توسط عناصر کم مصرف جهت کشت ، گیاهان از ریشه دهی و رشد اولیه بیشتری برخوردار خواهند بود .
۴- محلول پاشی عناصر کم مصرف می تواند کمیت و کیفیت مواد موثره گیاهان دارویی را افزایش می دهد .
برداشت نعناع فلفلی
وقتی از اندام های مورد نظر یک گیاه دارویی بیشترین مقدار ممکن مواد موثره استخراج گردد در واقع محصول دلخواه به بهترین وجه بدست آمده است . از اینرو زمانی باید اقدام به جمع آوری گیاه دارویی نمود که اندام های مورد نظر محتوی حداکثر مقدار مواد موثره باشد . مواد موثره موجود در پیکر رویشی در مرحله گل زایی از مناسب ترین کیفیت برخوردار خواهد شد . گلهای حاوی مواد دارویی هنگامی که کاملاً باز می شوند از بیشترین مقدار ماده موثره برخوردار هستند . میوه ها و دانه گیاهان دارویی وقتی کاملاً رسیده باشند از مقادیر فراوانی ماده موثره برخوردار هستند . مواد موثره موجود در اندام های زیر زمینی گیاهان ( ریشه ، ریزوم و ...) در اواخر دوره رویشی به حداکثر مقدار می رسند .
در سال ۲ تا ۳ بار محصول نعناع را می توان برداشت کرد . روش و زمان برداشت بستگی به چگونگی استفاده از اندام های جمع آوری شده ( استفاده از گیاه به عنوان سبزی یا برای استخراج اسانس ) دارد . در اکثر کشورها نعناع را برای استخراج اسانس آن کشت می نمایند . از اینرو مرحله گلدهی زمان مناسبی برای برداشت محصول ( که دارای حداکثر مقدار اسانس است ) می باشد . در صورتی که نعناع در سطوح وسیعی زیر کشت رفته باشد ، برداشت اندام های مورد نظر توسط ماشین انجام می گردد . در این صورت گیاهان از فاصله ۴ تا ۵ سانتیمتری از سطح زمین بریده می شود سپس برای مدتی روی زمین می مانند تا حدود ۲۵ تا ۴۰ درصد رطوبت آن تبخیر شود . در صورتی که گیاهان در پائیز برداشته شوند ، گذاشتن آنها بر روی زمین امکان پذیر نیست و باید مستقیما ً به کارخانه مورد نظر برای استخراج اسانس منتقل گردد . باقی گذاشتن گیاهان بر روی زمین به منظور تبخیر آب آنها بر اسانس این گیاهان تاثیر منفی دارد و سبب کاهش آن می شود . ولی از آنجائیکه ۲۵ تا ۴۰ درصد از رطوبت آنها کاسته می شود و حجم آنها نیز به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد ، این امر سبب صرفه جویی در امر حمل و نقل خواهد بود . زیرا حجم بیشتری از گیاه را می توان انتقال داد به همین علت این شیوه در بعضی از کشورها مورد استفاده قرار می گیرد .
در روش جدید ، پس از برداشت ، ابتدا گیاه را داخل جعبه هایی مخصوص ( بانکه های بزرگ ) می ریزند . سپس مستقیماً به خشک کنها ( که از محل مزرعه ها خیلی دور نیستند ) انتقال یافته و خشک می گردند . محققان اظهار می دارند که تا قبل از خرداد نباید محصول را برداشت کرد زیرا ، اسانس در این مرحله کیفیت چندان مطلوبی ندارد و حاوی مقدار خیلی زیادی منتون است . محققان همچنین معتقدند که زمان مناسب برای اولین برداشت آخر خرداد تا ۲۵ تیر ، دومین مرحله ۱۰ مرداد تا ۱۵ مهر، سومین و آخرین مرحله برداشت تا ۱۵ آذر می باشد . در این صورت ، سالانه ۵۵ تا ۵۸ کیلوگرم اسانس از هر هکتار زمین استحصال می شود که ۶۶ درصد آن در اولین مرحله برداشت بدست می آید . عملکرد سالانه وزن تر گیاه ۱۲ تا ۲۰ تن در هکتار می باشد که از آن ۳۰ تا ۶۰ کیلوگرم اسانس استحصال می شود . در اولین برداشت مقدار محصول ۸ تا ۱۴ تن در هکتار وزن تر است که مقدار اسانس ۲ تا ۴ کیلوگرم به ازای هر تن می باشد . در دومین برداشت بازده پیکر رویشی و اسانس آن بسیار کمتر از مرحله اول می باشد . یعنی عملکرد وزن تازه گیاه ۴ تا ۸ تن در هکتار می باشد که به ازای هر تن ۱ تا ۲ کیلوگرم اسانس استحصال می شود . چنانچه گیاهان را به منظور استفاده از پیکر رویش آن و به عنوان استفاده از سبزی یا ادویه کشت کنند ، می توان ۳ تا ۴ بار در سال محصول را برداشت نمود . اولین برداشت قبل از گلدهی انجام می گیرد و ۵/۲ تا ۳ تن در هکتار وزن خشک گیاه ( برگ و ساقه ) می شود .
اصول و نحوه کاربرد سموم در خاک
اصول و نحوه کاربرد سموم در خاک
محمدرضا نعمت اللهی ، عضو هیات علمی بخش تحقیقات آفات و بیماریهای گیاهی
صادق جلالی ، عضو هیات علمی بخش تحقیقات آفات و بیماری های گیاهی
شکل ۱ - اهداف کاربرد سموم در خاک : (A ) کنترل علف های هرز ، آفات و بیماری های خاکزی (B ) حفاظت گیاه در برابر آفات و بیماریهای هوازاد
مقدمه
کاربرد مواد شیمیایی مختلف ، از جمله سموم یا آفتکش ها (pesticides ) در خاک مزایای زیادی دارد . از جمله این مزایا می توان به دوام بیشتر ، حفاظت در برابر اشعه ماوراء بنفش ، کاربرد سریع ، هزینه کارگری کم ، تاثیر زیست محیطی مناسب و امکان هدف قرار دادن یک منطقه خاص اشاره کرد . در مقابل ، کاربرد سموم در خاک مستلزم این است که آن ماده دارای خواص فیزیکی شیمیایی خاصی باشد ، بنابراین تعداد معدودی از سموم برای مصرف در خاک مناسب هستند . علاوه بر این ، کاربرد سموم در خاک به تکنیک خاص و زمانبندی مصرف نیاز دارد . این موارد تحت تاثیر روابط خاک و آب ( Soil-water relation ) ، مجموعه خاک - گیاه - هوا ( Soil-plant-atmosphere continuum ) و نحوه حرکت سموم همراه آب موجود در خاک قرار دارند . مقدار مورد نیاز سم بستگی به هدف کاربرد آن دارد .
به طور کلی سموم به دو منظور در خاک مصرف می شوند :
الف ) تیمار خاک ، که جهت کنترل علف های هرز ، آفات و بیماریهای خاکزاد انجام می گیرد .
ب ) تیمار محصول ، که سم جذب ریشه ها می شود و این مواد به طور سیستمیک گیاهان را در برابر آفات و بیماریهای هوازاد ( روی اندام های هوایی ) حفاظت می نماید .
این دو رهیافت دارای خواص مشترک و اختلافاتی می باشند . تجهیزات لازم در هر دو مشابه است ، اما زمانبندی مصرف سم در آنها متفاوت است . غالباً کاربرد سموم در خاک یک تیمار پیشگیری است که عملاً محصول را از خطرات بالقوه ، یعنی آفات و بیماریهای که ممکن است محصول را تهدید نماید ، حفاظت می کند . در این مورد شرایط اقلیمی و عوامل کنترل کننده رشد و نمو آفت ، بیماری و یا علف هرز با کارایی سم مورد استفاده تداخل پیدا می کند . بنابراین شناخت عوامل موثر بر کاربرد سموم در خاک در خصوص تصمیم گیری برای مصرف این مواد ضروری است . در اینجا به اختصار در مورد روابط خاک - آب - گیاه بحث می شود .
روابط بین خاک ، آب و گیاه
خاک از ذرات جامد سنگ های کوچک ، ذرات معدنی و مواد آلی تشکیل شده است . نسبت ذرات با اندازه های مختلف بافت ( Texture ) خاک را تعیین می نماید . فضای خالی بین ذرات خاک تخلخل یا خلل و فرج خاک ( Soil voids ) نامیده می شود که اساساً شامل حفرات (Pores ) می باشد . وقتی خاک به نقطه اشباع (Saturation point ) می رسد همه خلل و فرج خاک با آب پر می شوند . این حالت پس از بارندگی سنگین یا بارندگی طولانی و یا آبیاری اضافی (Overirrigation ) مزارع رخ می دهد . گیاهان می توانند آب موجود در حفرات کوچک با اندازه قطر بین ۶۰ تا ۲/. میکرومتر را جذب نمایند . آب موجود در این حفرات را در اصطلاح آب در دسترس گیاه (Plant available ) می نامند . زمانی که همراه این حفرات از آب تخلیه شوند ، خاک به نقطه پژمردگی دائم (Permanent wilting point )رسیده است . مقدار آب در دسترس گیاه اساساً به بافت خاک بستگی دارد . خاک های شنی که نسبت بالایی از ذرات درشت دارند اساساً حفرات بزرگی را می سازند ، درحالیکه خاک های رسی با داشتن نسبت بالایی از ذرات کوچک اساساً حفرات کوچک و ریز را می سازند . نتیجه اینکه خاک های شنی اشباع مقدار زیادی از آب را به واسطه زهکشی از دست می دهند ، زیرا که بالغ بر ۲۹ درصد حجم کل این خاک از حفرات درشت تشکیل شده است ( شکل ۲ ) .
شکل ۲ - میزان تخلخل در سه نوع خاک و ظرفیت نگهداری آب در هر کدام
در مقابل در خاک های رسی فقط ۶ درصد حجم کل خاک از حفرات درشت تشکیل شده است اما ۲۲ درصد آن از حفرات ریز درست شده است . در مجموع بهترین شرایط برای رشد گیاه در خاک های لومی که ۲۹ درصد آن را حفرات کوچک تشکیل می دهد وجود دارد .
به هر حال در خاک خشک امکان ندارد تمام آب در دسترس گیاه ، بدون آنکه گیاه دچار تنش خشکی شود ، جذب گیاه گردد . در این حالت وقتی رطوبت خاک به نقطه پژمردگی دائم برسد ممکن است باعث مرگ گیاه گردد . مقداری از آب در دسترس گیاه که می تواند بدون ایجاد هر نوع تنش خشکی توسط گیاه جذب شود در اصطلاح آب در دسترس سهل الوصول (Read- ily available water ) نامیده می شود . این آب با حفرات با قطر بین ۶۰ تا ۵/۱ میکرومتر جای دارد .
شکل ۳ - نحوه آزاد سازی آب در سه نوع مختلف خاک (FC = ظرفیت مزرعه ، PWP = نقطه پژمردگی دائم ،AW = آب در دسترس ، RAW = آب در دسترس سهل الوصول )
زمانبندی کاربرد سموم در خاک
بر اساس روابط بین خاک ، آب و گیاه ، سموم را بایستی زمانی در خاک مصرف نمود که رطوبت خاک در محدوده آب در دسترس سهل الوصول باشد . در واقع در خاک های اشباع ممکن است سم شسته شده و از دست برود و در خاک های خشک هم ممکن است سم به حالت محلول در نیاید . البته در محدوده آب در دسترس سهل الوصول زمانبندی کاربرد سم به حلالیت آن در آب و همچنین به هدف مورد نظر بستگی دارد .بنابراین : موادی که حلالیت در آب بیشتری دارند ، در محدوده رطوبتی پایین و موادی که حلالیت در آب کمتری دارند در محدوده رطوبتی بالا تاثیر بهتری می گذارند . البته به طور کلی مواد دارای حلالیت بالا در طیف وسیعی از رطوبت می توانند تاثیر مناسب داشته باشند .
زمانبندی کاربرد سموم در طی روز ، در صورتی که سم قبل از کاشت یا در زمان کاشت مصرف شود ، تاثیری ندارد .در صورتی که سم پس از کاشت مصرف شود دو حالت وجود دارد :
در صورتی که کاربرد سم در خاک علیه آفات و بیماریهای هوازاد گیاه باشد ، کاربرد آن بایستی در زمان صبح انجام شود . این امر جذب موثر سم توسط گیاه را تضمین می کند ، زیرا که نرخ فتوسنتز در اواخر صبح و ابتدای بعدازظهر بالا است و این به تبخیر زیاد و جریان آب در گیاه به خاطر باز بودن روزنه ها منجر می شود .
در صورتی که کاربرد سم در خاک علیه آفات و بیماریهای خاکزاد باشد یا جهت کنترل علف های هرز در مزرعه باشد ، کاربرد آن بایستی در عصر انجام شود . کاربرد سم در هنگام عصر اجازه می دهد در طی شب و قبل از اینکه جریان مستقیم مواد به سمت ریشه ها در صبح آغاز شود ، تا حدودی رسوب غیرمستقیم آن در خاک رخ می دهد .
نحوه کاربرد سموم در خاک
کاربرد سموم در خاک به روش های مختلفی انجام می گیرد :
الف ) قبل از کاشت (Pre- plant ) : که به دو صورت تیمار پخش گسترده (Broadcast ) و یا تیمار نواری (Banded ) استفاده می شود .
ب) در زمان گیاهچه ای قبل از نشاء کاری (Seedling pre- transplanting ) : که به دو صورت فروبردن سینی نشاء در محلول سم (Seedling tray dip ) و یا سمپاشی روی نشاءها (Seedling spary ) انجام می گیرد .
ج) در هنگام کاشت بذر(At seeding ) : که به صورت تیمار نواری در شیار بذر(Into seed - furrow ) اعمال می گردد .
د) در زمان نشاءکاری (Transplanting ) یا پس از کاشت (Post - planting ) : که به دو صورت تیمار تک تک گیاهان (Individual plant ) و یا مصرف سم همراه با آب آبیاری است که اصطلاحاً سم آبیاری یا Chemigation نامیده می شود .
تیمار تک تک گیاهان به دو روش مصرف یا پاشیدن گرانول (Granule ) و یا ریختن محلول سم در پای گیاه (Drench ) انجام می گیرد .
در این قسمت به تفضیل در مورد هر یک از روش های کاربرد سموم در خاک بحث می شود .
الف ) تیمار خاک قبل از کاشت
تیمارهای قبل از کاشت علیه آفات و بیماریهای خاکزاد از جمله قارچ ها ، نماتدها و همچنین علف های هرز انجام می گیرد .این کار معمولاً به صورت ضدعفونی با تدخین ( ( Fumigationخاک انجام می گیرد . ترکیبات تدخین کننده خاک (Soil fumigant ) معمولاً فرار هستند و خواص ترکیبات مدرن را ندارند ، اما انتظار می رود که در آینده ترکیبات تدخین کننده جدیدی ارائه شوند که غیر فرار باشند .ترکیبات تدخین کننده خاک بسته به هدف کاربرد و خواص فیزیکی شیمیایی آنها ، به صورت مایع یا گرانول فرموله (بسته بندی ) می شوند . روش پخش گسترده و یا نواری سم : تیمارخاک قبل از کاشت به دو صورت انجام می گیرد : پخش گسترده سم ، که کل سطح مزرعه تیمار می گردد و یا پخش نواری سم ، که بستر کاشت یا منطقه ریشه (Rhizospher ) گیاهی که در آینده قرار است کاشته شود تیمار می گردد .
سمومی که فرمولاسیون مایع دارند را می توان به هر دو صورت پخش گسترده و یا پخش نواری استفاده کرد ، اما سموم گرانول را می توان در مزارع بزرگ به وسیله دستگاههای پخش گرانول (Spreader ) یا در مزارع کوچک با دست پخش کرد . به منظور توزیع یکنواخت گرانول ، باید در هر متر مربع بیش از ۳ تا ۵ گرم آن مصرف شود . چنانچه لازم است دز مصرف (Dose ) گرانول کمتر باشد ، بایستی گرانول ها را با یک ماده مناسب خنثی مخلوط کرد تا به تراکم مطلوب برسد . معمولاً گرانول ها را در منطقه ریشه گیاهی که قرار است کشت شود ، یعنی عمق ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتری خاک قرار می دهند و سپس آنها را با استفاده از روتیواتور و یا دیسک با خاک مخلوط می نمایند .
برای تاثیر بهتر سم ، رطوبت خاک در زمان مصرف سم باید در حد ظرفیت مزرعه باشد . کاربرد سموم در خاک خشک چندان موثر نیست ، زیرا که مقادیر زیادی از سم حل نشده باقی مانده و همچنین تاثیر یا کارایی آنها کم خواهد شد . از سوی دیگر کاربرد آنها در خاک اشباع ممکن است باعث شود سم از منطقه ریشه خارج و احتمالاً آبشویی گردد . بدین ترتیب بهتر است در خاک های خیس ، قبل از کاربرد سم ۲ تا ۳ روز فرصت داده شود تا خاک خشک شود . همچنین در خاک های خشک قبل از کاربرد سم بهتر است آبیاری انجام شود .
در گذشته ضدعفونی خاک با استفاده از ترکیبات زنده کش (Biocides ) انجام می گرفت که به دلیل گیاهسوزی باعث خسارت محصول می گردید . به منظور اجتناب از گیاهسوزی باید این نوع ترکیبات قبل از کاشت گیاه استفاده شوند . در حال حاضر ترکیبات جدید تری به بازار ارائه شده اند که اختصاصی تر می باشند و مشکل گیاهسوزی کمتری دارند ، هر چند هنوز برخی از علف کش ها مشکل گیاهسوزی دارند . بنابراین می توان این نوع ترکیبات جدید را قبل از کاشت ، در زمان کاشت یا در صورت لزوم حتی پس از کاشت نیز مصرف نمود .
ب) تیمار خاک قبل از نشاءکاری
تیمار خاک قبل از نشاءکاری به دو صورت انجام می گیرد : فرو بردن سینی نشاء در محلول سم و سمپاشی روی گیاهچه ها.
فروبردن سینی نشاء در محلول سم : در این حالت گیاهچه های موجود در سینی نشاء را یک تا دو روز قبل از نشاء کاری در محلول سم فرو می برند . جهت حصول اطمینان از اینکه محلول سم در حد مناسب جذب گیاه خواهد شود ، بایستی خاک بستر نشاء ها خشک باشد و سینی ها باید حداقل ۱۰ تا ۲۰ ثانیه در محلول قرار داشته باشند . در این روش می توان از ترکیبات سیستمیک برای حفاظت اندامهای هوایی گیاه در برابر آفات و بیماریها استفاده نمود . همچنین از این روش می توان برای حفاظت ریشه گیاه در مقابل آفات خاکزی مانند نماتدها استفاده نمود .
مثال : ضدعفونی گیاهچه های طالبی
برای نشاء محصول با تراکم حدود ۲۲۰۰۰ بوته در هکتار ، ۱۳۶ سینی نشاء (۱۶۲ گیاهچه در هر سینی ) لازم است . مراحل کالیبراسیون و مصرف سم به شرح زیر می باشد .
ابتدا یک فویل پلاستیکی را در یک چارچوب با ارتفاع در زیر سینی قرار دهید به طوریکه ابعاد فویل کمی بزرگتر از اندازه سینی باشد .
برای اندازه گیری مقدار جذب محلول سم ۱۰۰۰ میلی لیتر آب را روی فویل پلاستیکی درون چارچوب بریزید . سپس سینی نشاء را برای ۱۰ تا ۲۰ ثانیه در آن فرو ببرید . مقدار حجم آب باقی مانده روی فویل را محاسبه کنید . اگر ۴۰۰ میلی لیتر آب روی فویل باقی مانده باشد حجم آب جذب شده برای هر سینی ۶۰۰ میلی لیتر خواهد بود .
مقدار مورد نیاز سم برای هر سینی را محاسبه کنید : مثلاً اگر دز توصیه شده سم ۴۰۰ گرم در هکتار باشد . معادل ۴۰۰ گرم برای ۱۳۶ سینی خواهد بود و بنابراین برای هر سینی ۳ گرم سم لازم است .
محلول سم را آماده نمایید : مثلاً وقتی برای هر سینی ۶۰۰ میلی لیتر محلول سم لازم باشد ، پس برای ۱۳۶ سینی ۸۱۶۰۰ میلی لیتر محلول سم یا آب همراه با ۴۰۰ گرم سم لازم است .
هر سینی را برای ۱۰ تا ۲۰ ثانیه ، یک روز قبل از نشاء کاری در محلول سم فرو ببرید .
روش سمپاشی گیاهچه ها : در این روش به منظور اطمینان از سرریز شدن سم در خاک ، بایستی سم در آب کافی حل شده باشد . محلول سم را ۱ تا ۲ روز قبل از نشاء کاری روی گیاهچه های موجود در خاک یا موجود در سینی نشاء بپاشید .
مثال : سمپاشی سینی های کاهو
برای کاشت کاهو با تراکم ۱۶۰۰ بوته در هکتار معادل ۱۶۷ سینی در هکتار ( ۹۶ گیاهچه در هر سینی ) لازم است .
مراحل کالیبراسیون و مصرف سم به قرار زیر است :
دز سم را محاسبه کنید : مثلاً اگر دز توصیه شده ۸۰۰ گرم در هکتار باشد ، معادل ۸۰۰ گرم در ۱۶۷ سینی خواهد بود که برای هر سینی ۸/۴ گرم سم لازم است .
محلول سم را آماده کنید : مثلاً وقتی برای خیس کردن بوته های هر سینی ۶۰۰ میلی لیتر آب لازم باشد ، برای ۱۶۷ سینی حدود ۱۰۰ لیتر آب همراه با ۸۰۰ گرم سم لازم است .
سینی ها را در یک یا دو ردیف کنار هم قرار دهید .
با حرکت عقب و جلو محلول سم را به طور مساوی روی سینی ها توزیع نمایید .
بهترین نتیجه زمانی به دست می آید که خاک بستر گیاهچه ها خشک باشد و پس از نشاء کاری آن را آبیاری نمایند . در هر حال ، در این روش میزان رطوبت خاک پس از نشاء کاری نسبت به سایر روش های کاربرد سم در خاک اهمیت کمتری دارد ، زیرا که در این روش سم قبلاً در منطقه ریشه قرار گرفته است .
ج) تیمار خاک در زمان کاشت بذر
در این روش سم را می توان به صورت نواری در شیار بذر قرار داد . به این منظور در مزارع بزرگ معمولاً از ماشین های مخصوص استفاده می شود . در مزارع کوچک می توان سمومی با فرمولاسیون مایع را با استفاده از یک سمپاش پشتی (Knapsack sprayer ) و سموم با فرمولاسیون جامد را با دست به صورت نواری پخش نمود . در این روش نیازی به تنظیم رطوبت خاک نیست زیرا که اصولا در زمان کاشت بذر معمولاً رطوبت خاک هم برای جوانه زنی و هم برای مصرف سم در خاک مناسب است .
تیمار خاک به صورت سمپاشی نواری در شیار بذر : در این روش بلافاصله قبل از کاشت یا در زمان بذر کاری و قبل از پر کردن شیار بذر سم در شیار بذر و روی بذر قرار داده می شود . به این منظور از محلول سم که با حجم کم آب مثلاً ۲۰۰ تا ۴۰۰ لیتر در هکتار تهیه شده باشد ، استفاده می شود ( به قسمت تیمار خاک قبل از کاشت مراجعه شود ). درصورت استفاده از گرانول ، بایستی آنها را به طور دستی در شیار بذر قرار داد . در صورتی که دستگاه خاص برای سمپاشی نواری در دسترس نباشد ، می توان از یک سمپاش گاز فشرده (Compressed gas sprayer ) که دارای یک تفنگ پاشش (Spray gun ) باشد استفاده کرد .
کاربرد سم در شیار بذر می تواند بذور را طی دوره جوانه زنی و مراحل اولیه رشد حفاظت کند . در صورتی که حجم محلول سم مورد استفاده کم باشد ، رطوبت موجود در خاک که برای جوانه زدن بذور تامین شده است ، محیط مناسبی را تاثیر سم فراهم می نماید . طی دوره جوانه زنی بذر ، سم در منطقه ریشه خواهد ماند و بنابراین سموم سیستمیک فرصت جذب شدن توسط گیاه را خواهند شد . در مقابل ، چنانچه حجم آب در محلول سم زیاد باشد یا خاک خیس باشد ، ممکن است سم به عمق پایینتر خاک حرکت کرده و به لایه های زیر بستر بذر برسد و بدین ترتیب تاثیر آن کاهش یابد .
د) تیمار خاک در زمان نشاء کاری یا پس از کاشت
تیمار خاک پس از کاشت یا انتقال نشاء به دو صورت می باشد .
تیمار تک تک گیاهان : این روش به دو صورت ریختن محلول سم در پای گیاه و یا پاشیدن گرانول تقسیم می گردد .
روش ریختن محلول سم : در این روش محلول سم به طور مستقیم پای بوته یا گیاه ریخته می شود به طوری که خاک پای گیاه خیس شود . این کار در دو زمان امکانپذیر است . یکی در زمان نشاء کاری و در سوراخ کاشت بلافاصله قبل از نشاء کاری ، که به صورت ریختن محلول سم پای گیاه یا پاشیدن سم روی گیاهچه ها انجام می شود ، و دوم چند روز یا چند هفته پس از نشاء کاری ، که به صورت ریختن محلول سم در قاعده ساقه گیاه اعمال می گردد .
حجم محلول سم لازم ، به بافت و رطوبت واقعی خاک بستگی دارد . بدین ترتیب که در خاک های رسی خشک حجم لازم بالغ بر ۱۵۰-۲۰۰ میلی لیتر به ازاء گیاه می باشد ، اما در خاک های شنی یا خاک های با رطوبت بالا حجم لازم به حدود ۴۰-۵۰ میلی لیتر می رسد . در مورد محصولات آبی می توان این روش را با حجم محلول کمتر (۲۰-۴۰ میلی لیتر ) به شرح زیر اجرا کرد :
در صورتی که مزرعه آبیاری اضافی شده باشد : سم یک تا دو روز پس از آخرین آبیاری مصرف شود ، به طوری که رطوبت خاک در آن زمان در حد ظرفیت مزرعه باشد . و در صورت امکان فاصله زمانی تا آبیاری بعدی طولانیتر شود .
در صورتی که آبیاری به نحو مطلوب انجام شده باشد : ترجیحاً سم در خاک خشک مصرف شود و آبیاری پس از کاربرد سم انجام گیرد . ضمناً فاصله زمانی تا آبیاری بعدی طولانیتر گردد .
روش ریختن محلول سم را می توان با وسایل مختلف انجام داد . یکی به وسیله ماشین مخصوصاً در زمان نشاء کاری ، با استفاده از سمپاش پشتی ، و یا پاشش دستی با استفاده از یک فنجان ، در خصوص سمپاش پشتی ، تنظیم دز سم را می توان با استفاده از تنظیم کننده روی دسته سمپاش (Stroke adjuster ) یا با استفاده از دزسنج (Dosimeter ) روی تفنگ پاشش انجام داد . در صورت در اختیار نداشتن سیستم تنظیم دز ، می توان با ثابت نگه داشتن فشار پاشش و پاشیدن برای یک دوره زمانی معین مثلاً ۲ ثانیه دز مصرف را تعیین نمود . به علاوه می توان از نازل ها (Nozzles ) و شیرهای کنترل فشار نیز استفاده نمود .به هر حال برای هر نوع سمپاشی ، با یا بدون سیستم تنظیم دز ، بایستی قبل از هر دوره سمپاشی عملیات کالیبراسیون به شرح زیر انجام گیرد .
سمپاش را با آب پر کرده و آن را تحت فشار قرار دهید .
سمپاشی ۲۰ گیاه را با ریختن سم در یک ظرف شبیه سازی کنید .
حجم آب مصرف شده را بر ۲۰ تقسیم کرده تا حجم محلول مورد نیاز برای خیس کردن هر گیاه بدست آید .
با دانستن تعداد بوته در هکتار و میزان سمپاشی ، غلظت مورد نیاز را تعیین نمایید .
مقدار سم لازم برای یک سمپاش پشتی را محاسبه کنید .
مثال : کالیبراسیون سمپاش پشتی بدون سیستم تنظیم دز
سمپاش را با آب پر کرده و آن را تحت فشار قرار دهید .
برای مدت ۲ ثانیه دسته سمپاش را کشیده و این عمل را ۲۰ بار تکرار کنید . اگر حجم کل محلول برابر با ۷۹۰ میلی لیتر باشد ، ۴۰ میلی لیتر محلول در هر بار کشیدن دسته سمپاش آزاد خواهد شد .
اگر تراکم بوته در یک هکتار ۱۶۰۰۰ باشد ، محلول سم مورد نیاز برای هر هکتار ۴./. لیتر * ۱۶۰۰۰ یعنی معادل ۶۴۰ لیتر خواهد بود .
اگر دز مصرف سم ۴۰۰ گرم در هکتار باشد ، این مقدار سم با ۶۴۰ لیتر آب استفاده می گردد .
اگر حجم سمپاش ۱۶ لیتر باشد ، برای هر سمپاشی ۱۰ گرم از سم لازم خواهد بود .
روش پاشیدن گرانول : از فرمولاسیون گرانول نیز می توان برای سمپاشی تک تک گیاهان استفاده کرد . رطوبت لازم در خاک برای این روش شبیه روش ریختن محلول سم با حجم کم است . دز مصرف سم برای هر گیاه را می توان از تقسیم میزان مصرف سم در هکتار بر تعداد بوته در هکتار محاسبه کرد . حجم گرانول لازم را می توان با وزن کردن مقدار کل سم مورد نیاز ، مثلاً برای ۱۰۰۰ گیاه ، در یک بشکه و سپس تقسیم آن بر ۱۰۰۰ تخمین زد . اگر حجم مورد استفاده برای هر گیاه خیلی کم باشد بایستی گرانول با یک ماده خنثی که دارای وزن حجمی شبیه سم مورد نظر باشد ، مخلوط شود تا به حجم مناسب برای پاشیدن برسد .
مثال : پاشیدن گرانول در یک مزرعه گوجه فرنگی
با تراکم ۱۶۰۰۰ بوته در هکتار و با دز مصرف یک کیلوگرم گرانول در هکتار ، مراحل کالیبراسیون و مصرف به شرح زیر است :
ابتدا دز مصرف را تعیین نماید : با احتساب ۱۰۰۰ گرم گرانول برای ۱۶۰۰۰ بوته ، معادل ۶۲۵./. گرم گرانول برای هر گیاه خواهد شد .
حجم مصرف سم را با استفاده از یک استوانه مدرج تعیین نمائید : برای ۱۰۰۰ بوته ۵/۶۲ گرم گرانول لازم است ، که حجم آن معادل ۱۲۰ میلی لیتر است . بنابراین حجم گرانول لازم برای هر بوته ۱۲/. میلی لیتر می باشد .
حجمی که عملاً برای هر گیاه لازم است را تعیین کنید : در عمل مقداری از سم که همراه با حامل مناسب باید مصرف گردد برای هر گیاه یک میلی لیتر می باشد که معادل حجم درب یک شیشه کوچک می باشد .
حامل مناسب با تراکم مناسب رابه ترکیب سم اضافه کنید : به این منظور ابتدا ۵/۶۲ گرم از گرانول ( که برای ۱۰۰۰ بوته می باشد ) را در یک استوانه مدرج ریخته و سپس حامل مناسب مثلاً شن را تا رسیدن به حجم ۱۲۰ میلی لیتر به آن اضافه کنید .
برای ایجاد حالت معلق همگن از گرانول ها در شن ، آن را کاملاً مخلوط نمایید .
به ازاء هر گیاه یک میلی لیتر از ترکیب آماده شده را با استفاده از درب یک شیشه کوچک مصرف کنید .
سم آبیاری
مصرف انواع مختلف سموم اعم از قارچ کش ، علف کش ، حشره کش ، نماتد کش و ... در آب و از طریق سیستم آبیاری را در اصطلاح سم آبیاری گویند . البته واژه Chemigation به طور کلی شامل کاربرد هر نوع ماده شیمیایی کشاورزی (Agricultural chemicals ) درآب از طریق سیستم آبیاری است . این مواد شیمیایی شامل انواع مختلف سموم ، کودها ، تنظیم کننده های خاک ، مواد شیمیایی بیولوژیک ، و غیره می باشند .
برای عملیات سم آبیاری باید کیفیت سیستم آبیاری و مدیریت آن مناسب باشد . این شرایط ، توزیع یکنواخت مواد شیمیایی در سطح مزرعه یا محصول و انتقال موثر آن به منطقه ریشه ، یعنی جائی که باید سم مورد استفاده جذب گیاه شود تا بتواند گیاه را در برابر آفات و بیماریهای خاکزی محافظت کند ، تضمین می نماید . اگر کیفیت سیستم آبیاری و مدیریت آن ضعیف باشد ، بایستی از مصرف سموم همراه آب آبیاری خودداری شود و در عوض از روش های دیگر که در بالا توضیح داده شد استفاده شود .
امکان و نحوه انجام عملیات سم آبیاری بسته به نوع سیستم آبیاری متفاوت است . در عمل مناسبترین سیستم های آبیاری برای عملیات سم آبیاری ، آبیاری بارانی ( Sprimkle irrigation ) و آبیاری قطره ای (Drip irrigation ) می باشند . در بین روش های مختلف آبیاری بارانی ، سیستم آبیاری بارانی دورانی (Center pivot ) مناسبتر از بقیه می باشد . در واقع در سیستم آبیاری بارانی دورانی خطر بادبردگی (Drift ) سم به محیط اطراف کمتر است و همچنین یکنواختی توزیع سم در این سیستم بیشتر است . بنابراین این سیستم برای عملیات سم آبیاری بسیار مناسب می باشد . با توجه به گسترش کاربرد و اهمیت سیستم آبیاری قطره ای در اینجا عملیات سم آبیاری در این سیستم بحث می شود .
سم آبیاری در سیستم آبیاری قطره ای
در سیستم آبیاری قطره ای ، آبیاری با استفاده از قطره چکان های با دبی ثابت از کیفیت بالایی برخوردار است ، زیرا که این نوع سیستم مستقل از پستی و بلندی زمین می باشد . در مقابل قطره چکان های با دبی متغیر بایستی فقط در زمین های بدون شیب استفاده شوند . بنابراین سیستم با دبی ثابت را می توان مستقل از وضعیت پستی و بلندی زمین برای عملیات سم ابیاری استفاده نمود ، ولی سیستم با دبی متغیر را فقط در صورتی می توان برای عملیات سم آبیاری استفاده نمود که قبلاً از نظر توزیع یکنواخت سم در سطح مزرعه تست شده باشد .
نحوه کالیبراسیون در سیستم آبیاری قطره ای
قبل از اینکه کالبراسیون را شروع کنید ، سیستم آبیاری را راه اندازی نمائید تا همه قطره چکان ها میزان آب یکسانی را دریافت کنند و سیستم در حالت فشار کامل اجرا شود .
یک ماده شوینده غلیظ را به جای محلول سم مورد نظر در تانک تزریق ( مخزن ) بریزید . نکته مهم این است که حجم محلول شوینده با حجم محلول سم که قرار است استفاده شود برابر باشد .
یک لوله ۳۰ سانتی متری قابل انعطاف را به نزدیکترین قطره چکان به مرکز تزریق ، متصل کنید و یک لوله ۳۰ سانتی متری دیگر را به دورترین قطره چکان به مرکز تزریق متصل نمایید . با خروج محلول شوینده از قطره چکان ها ، کف تولید خواهد شد . هر دو این قطره چکان ها را باید زیر نظر گرفته و فواصل زمانی که محلول شاخص از آنها خارج می شود را تعیین نمود .
به تزریق محلول شاخص ادامه داده و جریان محلول را از لوله های قابل انعطاف به یک محفظه متصل نمایید . سپس زمانی را که محلول شاخص برای اولین بار در محفظه دیده می شود و زمانی که محلول شاخص دیگر در محفظه دیده نمی شود تعیین کنید .
در صورتی که دوره تشخیص محلول شاخص بین نزدیکترین و دورترین قطره چکان ها در محدوده ۲ دقیقه باشد ، پوشش محلول سم مطلوب در خاک مطلوب خواهد بود . در غیر این صورت باید تنظیماتی انجام شود . به این منظور بایستی از آب بیشتری استفاده شود تا محلول سم رقیقتر گردد که سرعت جریان اب در سیستم کندتر شود .
عملیات سم آبیاری در سیستم آبیاری قطره ای
ابتدا عملیات سم آبیاری را با آب شروع نمایید به طوری که لوله ها با آب پر شده و خاک خیس شود . برای ایجاد یک توزیع یکنواخت لازم است تزریق های متوالی هر کدام حداقل ۱۵ دقیقه طول بکشد . زمانی که تزریق خاتمه یافت ، سیستم را یک یا دو بار با آب با مدت زمان معادل با مدت زمان تزریق شستشو دهید تا سیستم آبیاری تمیز شده و سم مورد استفاده وارد خاک شود .
زمانبندی تزریق به حلالیت سم در آب و بافت خاک بستگی دارد . بدین ترتیب که با افزایش میزان حلالیت سم در آب و با افزایش مقدار شن ، تزریق سم بایستی بیشتر در انتهای چرخه آبیاری (Irrigation cycle ) انجام گیرد . اصولاً در سیستم ابیاری قطره ای فاصله بین قطره چکان ها ، نحوه حرکت آب در خاک ، و زمانبندی کاربرد سم به بافت خاک بستگی دارد . برای اینکه سم در منطقه ریشه قرار بگیرد ، در خاک های رسی سم بایستی در اواسط چرخه آبیاری تزریق گردد ، در حالیکه در خاک های شنی تزریق بایستی در اواخر چرخه آبیاری انجام شود . علاوه بر این ، فاصله بین قطره چکان ها در خاک رسی نسبت به خاک شنی بایستی بیشتر باشد .
در مواردی که در طی یک روز چندین چرخه آبیاری کوتاه انجام می گیرد ، تزریق سم بایستی طی اولین یا دومین چرخه آبیاری و در صبح انجام شود . برای اطمینان از اینکه سم جذب محصول شده است ، بایستی فاصله زمانی تا آبیاری بعدی را طولانیتر کنید . آبیاری قطره ای برای آبیاری کرتهای کوچک مناسب است . کوتاهترین واحد آبیاری یک ردیف محصول است که به اندازه طول یک بازوی جانبی سیستم آبیاری باشد که روی آن قطره چکان ها مستقر شده اند .
به طور آزمایشی می توان عملیات سم آبیاری را با استفاده از یک سمپاش پشتی شبیه سازی نمود . به این منظور تفنگ سمپاش را به بازوی جانبی سیستم آبیاری متصل نمایید . ابتدا سمپاش را با آب پر کرده و با فشار آب را وارد بازوی جانبی سیستم آبیاری نمایید . سپس محلول سم را در سمپاش وارد کرده و در نهایت دو بار آن را با آب شستشو دهید .
کنترل آفات انباری توسط خاک های دیاتومه
مهندس معصومه ضیائی ، دانشگاه ارومیه ، دانشکده کشاورزی ، گروه حشره شناسی
مقدمه
با توجه به اهمیت اقتصادی آفات انباری و مقاومت آنها نسبت به حشره کش های متداول شیمیایی ، یافتن یک روش ایمن ، مناسب ، اقتصادی و پایدارجهت کنترل و کاهش خسارت این افات ضروری بنظر می رسد . روش های متعددی جهت این منظور وجود دارد .
بکارگیری سموم تدخینی به دلیل انتشار و نفوذ آنها به درون توده محصول در میان روش های متعدد مبارزه با آفات انباری ، مهمترین روش بوده است . در چند سال اخیر بکارگیری تعداد زیادی از سموم تدخینی کنار گذاشته شده است . متیل بروماید از جمله سموم تدخینی می باشد که سبب تخریب لایه استراتوسفری ازون گردیده و توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایالت متحده آمریکا به عنوان دسته اول تخریب کننده های لایه ازون طبقه بندی شده است . طبق برنامه ریزی جهانی در کشورهای توسعه یافته تا سال ۲۰۰۵ و در کشورهای در حال توسعه تا سال ۲۰۱۵ باید مصرف این سم متوقف شود (۲۰۰۶ ،EPA ) . پس از آنکه متیل بروماید عامل تخریبی لایه ازون شناخته شد ، استفاده از فسفین زیاد تر شد و عدم توجه به استانداردهای تدخین باعث بروز مقاومت های بیشتری در آفات نسبت به فسفین گردید به طوری که در ۴۵ کشور جهان گزارشاتی از مقاومت آفات انباری در برابر سم فسفین وجود دارد و از این رو جستجو جهت جایگزینی مناسب برای سموم فوق اجتناب ناپذیر است (۱۹۹۸ ، Fields ) .
استفاده از حشره کش های تماسی مصنوعی امروزه یکی از استراتژی های متداول برای جلوگیری از تغذیه و خسارت آفات انباری می باشد (۱۹۹۶ ، Arthur ) . خاک های دیاتومه از جمله این ترکیبات می باشد که جهت حفاظت غلات ، بقولات و دانه های روغنی در انبارها به کار گرفته می شود . دسترسی به اولین فرمولاسیون تجارتی خاک دیاتومه در حدود سال ۱۹۶۰ امکان پذیر گردید . هم اکنون فرمولاسیون های تجارتی خاک دیاتومه بیش از ۴۰ سال است که در ایالت متحده آمریکا بکار گرفته می شوند و علاوه بر آن در کانادا ، استرالیا ، ژاپن ، اندونزی و عربستان نیز برای کنترل آفات انباری ثبت شده اند (۱۹۹۸ ، Armitage et al ) .
معرفی خاک دیاتومه
خاک دیاتومه (Diatomaceous earth ) از بقایای فسیلی جلبک های تک سلولی تحت عنوان دیاتوم بوجود آمده است .
خاک های دیاتومه با توجه به مواد تشکیل دهنده به رنگ های مختلف از سفید تا خاکستری یا زرد و قرمز دیده می شوند و دانه های خاک در اشکال متفاوت گرد ، پهن و مسطح وجود دارند . فرم پهن دانه های خاک های دیاتومه سطح فعال بیشتری داشته لذا توانایی حشره کشی بالایی دارند (۱۹۹۷ ، korunic ) .
خاک های دیاتومه از دیاتوم هایی با منابع متفاوت بوجود آمده اند . مقدار کریستال سیلیکای موجود در خاک دیاتومه نقش موثری در قدرت حشره کشی آنها ایفا می کند (۲۰۰۰ ، Fields and korunic ). به طور کلی خاک های دیاتومه ای که از دیاتوم های آب های دریا بوجود آمده اند ۲ تا ۷ درصد کریستال سیلیکا دارند و خاک های دیاتومه ای که از دیاتوم های آب های شیرین ( برکه ، دریاچه ، مرداب ) ایجاد شده اند محتوی کمتر از ۱ درصد کریستال سیلیکا می باشند . فرمولاسیون های دریایی خاک دیاتومه به دلیل داشتن مقدار کریستال سیلیکای زیاد قدرت حشره کشی بالاتری داشته ، حدود ۱/. درصد وزنی از آنها برای کنترل آفات انباری کافی است (۱۹۹۷ ، Golob ) .
علاوه بر این اندازه ذرات خاک های دیاتومه نیز در توانایی حشره کشی آنها موثر است . میانگین اندازه ذرات تشکیل دهنده خاک های دیاتومه در صورتی که برابر و کوچکتر از ۱۵ میکرومتر باشد مناسب است . مقدار اکسید سیلیسیم (sio۲ ) موجود در خاک دیاتومه نیز در عملکرد آن موثر است . فرمولاسیون هایی که مقدار اکسید سیلیسیم آنها بیشتراز ۸۰ درصد باشد توانایی حشره کشی بالاتری دارند (؛۱۹۹۷ ،Korunic ۱۹۹۸ ، korunic and Ormesher ).
طرز عمل خاک دیاتومه
ذرات خاک دیاتومه حاوی حفرات ریزی می باشند که توانایی جذب مولکول های موم اپی کوتیکول حشره را دارند . لذا هنگام تماس با کوتیکول حشرات لایه مومی کوتیکول را جذب کرده ، به مقدار کمی باعث ایجاد خراش بر روی سطح کوتیکول می گردد و سبب از دست رفتن آب بدن و مرگ حشره می شود ۱۹۷۱ ،Ebeling )
نحوه کاربرد خاک دیاتومه
خاک های دیاتومه به دو صورت مورد استفاده قرار می گیرند :
۱- تیمار کردن انبار با خاک دیاتومه قبل از ذخیره سازی مواد غذایی
خاک های دیاتومه به صورت گرد و یا اسپری و تابل جهت تیمار انبارهای خالی و وسایل نقلیه ای که برای حمل و نقل مواد غذایی به انبارها مورد استفاده قرار می گیرد ، بعد از انجام اقدامات بهداشتی برای جلوگیری از ورود آفات به انبارها و ایجاد آلودگی های ثانویه بکار گرفته می شوند (۱۹۹۷،korunic et al. ) .
روش گردپاشی متداول تر بوده و با توجه به تحقیقات انجام گرفته استفاده از گرد موثرتر از روش اسپری پاشی وتابل در کنترل آفات انباری می باشد . به این دلیل در حالت اسپری پاشی برای بالا بردن عملکرد خاک دیاتومه مقدار بیشتری از آن بکار گرفته می شود ( Fields and ۲۰۰۰ ، korunic ) . به طوری که در مورد فرمولاسیون Dryacide خاک دیاتومه فرم گرد در حالت استاندارد به مقدار ۲ گرم بر متر مربع مورد استفاده قرار می گیرد و فرم وتابل آن به مقدار ۶ گرم بر متر مربع کاربرد دارد (۲۰۰۲ ، Anonymous ).
۲- تیمار مواد غذایی با خاک دیاتومه قبل و در زمان ذخیره سازی آن :
۲-۱ تیمار کل ماده غذایی با خاک دیاتومه
اگر مقدار ماده غذایی انبار شده زیاد باشد چون مقدار خاک دیاتومه مصرف شده در مخلوط با کل توده استفاده می شود (۱۹۹۸ ، Bridgeman ) .
در صورتی که مقدار ماده غذایی انبار شده زیاد باشد چون مقدار خاک دیاتومه مصرف شده در مخلوط با کل توده زیاد خواهد بود لذا خاک دیاتومه به دو روش مورد استفاده قرار می گیرد :
۲-۲ تیمار سطح رویی ماده غذایی با خاک دیاتومه :
خاک دیاتومه فقط بر روی سطح ماده غذایی به مقدار ۱۰۰ گرم در متر مربع استفاده می شود (،Mclaughlin ۱۹۹۴ ).
۳-۲تیمار عمق بالایی ماده غذایی با خاک دیاتومه :
فرمولاسیون خاک دیاتومه به طور استاندارد برای تیمار ۳۰ سانتی متر عمق بالایی مواد غذایی انبار شده بکار می روند (Nickson et ۱۹۹۸ ، Birdgeman ؛ ۱۹۹۴al. ) .
بکارگیری این دو روش تیمار در انبارها و سیلوها باعث می شود که مقدار مصرف شده خاک دیاتومه کاهش یابد و بنابراین تاثیر نامطلوبی روی خصوصیات فیزیکی دانه برجا نگذارد (۲۰۰۲ ،Anonymous ) .
۴-۲ مزایای خاک دیاتومه
خاک های دیاتومه مزایای زیادی دارند که عبارتند از :
۱- کاربرد خاک های دیاتومه راحت و آسان است (۱۹۹۷ ،Golob ).
۲- خاک های دیاتومه روی طیف وسیعی از آفات انباری موثر هستند (۱۹۹۹ ،Anonymous ).
۳- عمر انبار دارای خاک های دیاتومه نامحدود است و تا زمانی که سطح دانه و انبار خشک باقی بماند باعث حفاظت طولانی مدت مواد غذایی انبار شده بخصوص غلات می گردند (۱۹۹۸ ،Fields ).
۴- خاک های دیاتومه پایدار بوده و بر خلاف ارگانوفسفات ها ، در اثر گرما تجزیه نشده و موثر باقی می مانند . بنابراین بقایای شیمیایی سمی روی مواد غذایی بر جا نمی گذارند و با مواد موجود در محیط زیست واکنش نشان نمی دهند (۱۹۹۲ ،Quarles ).
۵- گزارشات متعددی در رابطه با مقاومت آفات انباری به برخی نگهدارنده های غلات نظیر پیرتروئیدها ،ارگانوفسفات ها ، کاربامات ها ، هیدروکربن های کلرهبررسی صفات موثر در مقاومت به تنش خشکی در گندم
مهندس عبدالرئوف آهنگری ، کارشناس ارشد زراعت
چکیده
رشد و نمو گیاهان تحت تاثیر خصوصیات ژنتیکی و شرایط محیط می باشد . عواملی نظیر دما ، رطوبت ، تشعشع ، مواد غذایی و گازها می توانند رشد و نمو گیاهان را تحت تاثیر قرار داده و باعث کاهش و یا افزایش عملکرد آنان شوند . برای هر یک از عوامل محیطی ، یک دامنه شرایط مطلوب رشد گیاه ، تعریف شده است . در خارج از این محدوده به دلیل فشار عوامل مذکور ، رشد و نمو دچار اختلال گشته و عملکرد کاهش می یابد . از نظر فیزیو لوژیکی به شرایط مذکور ، تنش اطلاق می شود . یکی از مهمترین تنش های محیطی ، تنش خشکی است که ممکن است تحت شرایط بارندگی کم ، دمای بالا و وزش باد حادث شود و واکنش گیاه نسبت به آن بستگی به مرحله ای از رشد دارد که خشکی در آن رخ می دهد . مقاومت به خشکی یک واژه عمومی است که دربرگیرنده دامنه ای از مکانیزم های مختلف است و به وسیله آنها ، گیاهان می توانند شرایط خشکی را تحمل کنند . این مکانیزم ها عبارتند از : فرار از خشکی - اجتناب از خشکی - تحمل خشکی و بهبود پس از خشکی . هر کدام از این مکانیزم ها تحت تاثیر تعدادی صفت قرار می گیرند و محققان می توانند با استفاده از آنها نسبت به ایجاد ارقام مناسب اقدام کنند . صفات عمده موثر در مقاومت به تنش خشکی در گندم عبارتند از : زودرسی - حساسیت به طول روز - سیستم ریشه ای کارآمد - افزایش نسبت ریشه به شاخ و برگ - کنترل پنجه دهی - ضخامت کوتیکول و قشر مومی روی برگ - تنظیم فشار اسمزی - ارتفاع بوته - ریشک دار بودن - قدرت جوانه زنی بذر و رشد گیاهچه - بزرگی اندازه بذر - طویل بودن کلئوپتیل - پوشش سریع سطح زمین - داشتن بیوماس بالا قبل از گرده افشانی - داشتن ظرفیت خوب برای ذخیره انتقال مجدد در ساقه - ظرفیت فتوسنتزی بالا در سنبله - داشتن میزان رطوبت نسبی برگ بالا - تجمع اسید آبسیسیک - تحمل گرما آناتومی برگ - بقای بالای پنجه - دوام سبزینگی - پایین بودن هدایت روزانه ای و کارایی تعرق بالا .
مقدمه
خشکی مهمترین عامل محدود کننده تولید موفقیت آمیز محصولات زراعی در سراسر جهان به حساب می آید و این عامل هنگامی ایجاد می شود که ترکیبی از عوامل فیزیکی و محیطی باعث تنش در داخل گیاه شده و در نتیجه تولید را کاهش می دهند . این کاهش در نتیجه تاخیر یا عدم استقرار گیاه ، تضعیف یا از بین رفتن گیاهان استقرار یافته ، مستعد شدن گیاه نسبت به حمله بیماری ها و آفات گیاهی و تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در سوخت و ساز گیاهان به وجود می آید .
خشکی همچنین یک عامل کاهش دهنده عملکرد می باشد که این حالت حتی در مواردی که صدمه وارده مشهود نباشد ، صادق است .
ایران در کمربند بیابانی جهان قرار دارد و به عنوان منطقه ای خشک منظور می شود . متوسط بارندگی در کشور حدود ۲۵۰ میلی متر است که این میزان یک سوم بارندگی در جهان می باشد . از سوی دیگر از حدود ۵/۱۸ میلیون هکتار اراضی کشاورزی ، ۲/۶ میلیون هکتار ( ۵/۳۳ درصد ) به کشت دیم اختصاص دارد . در حدود ۲/۱ میلیون هکتار از اراضی زیر کشت دیم بارندگی بیش از ۴۰۰ میلی متردریافت می نمایند . از مجموع حدود ۴۰۰ میلیارد متر مکعب نزولات جوی سالیانه در ایران ، رقمی در حدود ۲۸۰ میلیارد متر مکعب آن از طریق تبخیر از سطح آزاد و تعرق گیاهی به هوا برمی گردد و بقیه آن مقدار آبی است که در رودخانه ها جاری و در منابع زیرزمینی ذخیره می شوند و در واقع بخش اعظم آبهای ایران به دلایلی مورد بهره برداری در کشاورزی قرار نمی گیرند .
با توجه به اینکه خشکی از ویژگی های بارز جغرافیایی کشور ماست و از این پدیده طبیعی و غیرقابل تغییر راه فراری نیست و از طرفی مصرف منابع انرژی ، آب و مواد غذایی به طور روزافزونی در جامعه افزایش می یابد ، لذا بایستی به جای تاکید بر معایب ناشی از آن درصدد مقابله با آن کمر همت بسته و به چاره اندیشی بپردازیم . اتخاذ روش هایی چون بهره برداری صحیح از آب موجود با استفاده از شیوه های صحیح زراعی شامل : کشت گیاهان مقاوم ، شناخت ارتباط کمبود آب ، خاک و رشد محصولات در هر مرحله ، بررسی واکنش های فیزیولوژیکی و روابط مفید داخلی گیاه در مقابله با تنش ، انتقال صفات مطلوب به ارقام پر محصول و سایر مواردی که امکان توسعه هر چه بیشتر کشت گیاهان در مناطق خشک را فراهم می کند در این رابطه مثمر و مطلوب خواهد بود .
ب - تنش و انواع آن
تنش یا استرس واژه ای است که اولین بار توسط دانشمندان علوم بیولوژیک در مورد موجودات زنده به کار برده شد . بعدها این واژه از علم فیزیک گرفته شد و آن را به عنوان هر عاملی که امکان بالقوه وارد آوردن صدمه به موجودات زنده را دارد تعریف نمودند . تنش نتیجه روند غیرعادی فرآیندهای فیزیولوژیکی است که از تاثیر یک یا ترکیبی از عوامل زیستی و محیطی حاصل می شود . همانطوریکه در تعریف آمده تنش دارای توان آسیب رسانی می باشد که به صورت نتیجه یک متابولیسم غیر عادی روی داده و ممکن است به صورت افت رشد ، مرگ گیاه و یا مرگ بخشی از گیاه بروز کند .
تنش های محیطی را معمولاً به دو دسته تقسیم کرده اند : تنش های بیولوژیکی و تنش های فیزیکوشیمیایی .
تنش های بیولوژیکی شامل حمله آفات و امراض به گیاهان می باشد که در محدوده بحث این تحقیق نیست . تنش های فیزیکوشیمیایی به پنج گروه تقسیم می شوند که از بین آنها ، خسارت وارده به گیاهان زراعی در اثر تنش های کمبود آب ، شوری و دما در سطح جهان گسترده تر بوده و به همین جهت بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند .
ج - تنش خشکی و مکانیزم های مقاومت به آن
از بین عوامل محیطی تنش زا خشکی دومین عامل اصلی کاهش عملکرد بعد از عوامل بیماری زا می باشد . خشکی در نتیجه بارندگی کم ، دمای بالا و وزش باد حادث می شود و واکنش گیاه نسبت به آن بستگی به مرحله ای از رشد دارد که خشکی در آن رخ می دهد . به عبارت دیگر واژه خشکی یک اصطلاح هواشناسی بوده و بیانگر دوره ای است که در آن مقدار بارندگی کمتر از مقدار تبخیر و تعرق بالقوه شود . چون کمبود باران باعث تنش در اثر عدم وقوع بارندگی مفید ایجاد شده است به کار می رود و به عبارت دیگر در این حالت تنش کمبود آب به طور طبیعی مد نظر است . اگر گیاه به طور مصنوعی تحت شرایط تنش رطوبتی قرار گیرد در این صورت واژه تنش کمبود آب به کار برده می شود . چنانچه در اثر خشکی هوا رطوبت داخلی گیاه به کمتر از ۵۰ درصد مقدار عادی خود برسد در این صورت گیاه دچار آبکشیدگی شده و چنانچه رطوبت داخلی گیاه کمتر از مقدار عادی ولی بالاتر از ۵۰ درصد باشد به آن پسآبیدگی گویند . میزان خسارت وارده به گیاه در اثر خشکی ، زمان وقوع تنش ، فراوانی وقوع تنش ، نوع گیاه و خصوصیات ذاتی خاک متفاوت است .
مقاومت به خشکی یک واژه عمومی است که دربرگیرنده دامنه ای از مکانیزم های مختلف می باشد و به وسیله آنها گیاهان می توانند شرایط خشکی را تحمل کنند . لویت مقاومت به خشکی را توانایی زیست در خشکی بدون آسیب دیده تعریف نموده و مقاومت به خشکی را به اجتناب از خشکی و تحمل خشکی تقسیم کرده است . کویزنبری ، مقاومت به خشکی را توانایی یک ژنوتیپ در تولید بیشتر عملکرد نسبت به دیگر ژنوتیپها در شرایط رطوبتی یکسان تعریف نمود . اکثر اصلاحگران نباتات ، از پنج اصطلاح زیر برای بررسی مقاومت به خشکی استفاده می نمایند :
الف - مقاومت به خشکی : توانایی یک گیاه برای زندگی ، رشد و عملکرد رضایت بخش ، هنگامی که در معرض دوره های تنش خشکی قرارگیرد .
ب - فرار از خشکی : توانایی گیاه در کامل کردن چرخه زندگی خود قبل از اینکه با شرایط کمبود رطوبتی شدید روبه رو گردد .
ج - اجتناب از خشکی ( تحمل خشکی با پتانسیل آب بافتی بالا ) : توانایی یک گیاه برای تحمل دوره های کمبود بارندگی ، در حالیکه پتانسیل آب بافتی بالایی را در خود ابقاء می کند .
د- تحمل خشکی ( تحمل خشکی با پتانسیل آب بافتی پایین ) : توانایی گیاه برای مقاومت در مقابل کمبود آب که بر مبنای مقدار و دوام پتانسیل آبی پایین در گیاه اندازه گیری می شود .
ه - التیام ( بهبود پس از خشکی ) : توانایی گیاه برای از سر گرفتن رشد و تولید ، پس از برطرف شدن تنش خشکی ، با حداقل کاهش غیر قابل جبران در عملکرد .
در نهایت مقاومت به خشکی برای گیاه به وسیله یک یا ترکیبی از چهار مکانیزم فرار ، اجتناب ، تحمل و بهبود به دست می آید که هر کدام از این مکانیزم ها تحت تاثیر تعدادی صفت قرار می گیرند و اصلاح کنندگان می توانند با استفاده از آنها نسبت به ایجاد ارقام مناسب اقدام کنند .
فرار از خشکی
ساده ترین راه سازگاری گیاه به شرایط خشکی ، فرار از خشکی است . در این رویه از تطابق پذیری ، گیاه دوران رشد و نمو خود را سریعتر انجام می دهد تا به دوران بحران کم آبی گرفتار نیاید . در طبیعت فرار از خشکی به وسیله نمو فنولوژیکی سریع بهد از باران و توسعه فاز زایشی در شرایطی که رطوبت مطلوب است اتفاق می افتد . در استراتژی فرار ، دانه ها به سرعت بعد از بارندگی جوانه زده ، رشد و نمو کرده ، به گل می روند و قبل از آنکه تهیه آب محدود شود ، تولید دانه می نمایند . گیاهانی که دارای مکانیزم فرار از خشکی هستند ، دارای هیچگونه راهکاری جهت غلبه بر تنش رطوبت نبوده و متحمل به خشکی نیستند . وجود مواد بازدارنده جوانه زنی در این گیاهان به عنوان یک دستگاه باران سنج داخلی عمل نموده که پس از آنکه نزولات آسمانی به مقدار کافی جهت شسته شدن این مواد بارید ، به بذور اجازه جوانه زدن را می دهد . از جمله صفات عمده ای که می توانند باعث مکانیزم فرار گیاهان زراعی شوند عبارتند از :
الف - زودرسی : این صفت به گیاه توانایی تولید محصول را قبل از بروز خشکی می دهد . مطالعات انجام شده حاکی از آن است که ژنوتیپ های دیررس معمولاً به شرایط مطلوب و ژنوتیپ های زودرس به شرایط خشک سازگارتر می باشند .
ب - حساسیتبه طول روز : به اعتقاد آرودیو ، حساسیت نسبت به طول روز در یک گیاه هنگامی مفید خواهد بود که فاز زایشی تولید مثل گیاه ، منطبق با احتمال بارندگی باشد . این صفت همچون زودرسی ، وراثت پذیری بالایی داشته و به راحتی می تواند مورد گزینش قرار گیرد .
اجتناب از خشکی
این مکانیزم عموماً به واسطه خصوصیات مورفوژیکی و آناتومیکی گیاه می باشد و این خصوصیات به نوبه خود نتیجه فرآیندهای فیزیولوژیکی است که در اثر خشکی به وجود آمده اند . مکانیزم های اجتناب را می توان در دو گروه عمده دسته بندی کرد :
الف - تداوم جذب آب توسط گیاه جهت تامین آب از دست رفته
الف - با استفاده از سیستم های کارآمد ریشه
ب - با افزایش نسبت ریشه به شاخ و برگ
ب - ذخیره آب از طریق کاهش تبخیر و تعرق قبل از تنش یا به محض بروز آن
الف - با تغییر در هدایت اپیدرمی
ب - با تغییر در جذب تشعشعات
ج - با تغییر در سطح تعرق کننده
تحمل خشکی
هنگامی که گیاه واقعاً در معرض پتانسیل آب کم قرار گیرد ، می تواند از طریق تخفیف تنش های واقعی که توسط کمبود آب ایجاد شده و یا تحمل زیاد این تنش ها ، خشکی را تحمل نماید . بلوم ، اصطلاح تحمل خشکی را در مواردی به کار می برد که در آن بین پتانسیل های مختلف آبی در گیاه تعادل برقرار شده ، به نحوی که باعث مرگ حداکثر ۵۰ درصد از سلول ها گردد . مکانیزم های عمده تحمل عبارتند از :
نگهداری آماس سلولی
تحمل آبکشیدگی
التیام
مطالعات چندانی برای درک طبیعت و فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه برای التیام پس از رفع تنش شدید ، صورت نگرفته است . آرودیو ، وجود ریشه های سطحی و کم عمق را یکی از مکانیزم های التیام می داند بطوریکه در شرایط نزول بارندگی ، پس از تنش خشکی موقت ، این ریشه ها باعث جذب سریع آب شده و به التیام گیاه کمک می کنند . در ضمن وی معتقد است که حساسیت فوق العاده برخی از بافت های گیاهی سبب می شود که به محض اینکه کمبود آب اتفاق می افتد ، این بافت ها عکس العمل نشان داده و وارد یک مرحله نهفته و خواب گشته و بلافاصله پس از اینکه مجددا آب در دسترس آنها قرار می گیرد فعالیت رشدی خود را از سر می گیرند .
اهمیت کشت گندم
کشت گندم با سابقه دیرینه هزاران ساله و انتخاب ژنوتیپ های سازگار به شرایط محیطی خاص در طی ادوار گذشته از یک سو ، و جنبه های مختلف تغذیه آن از سوی دیگر باعث شده است که زراعت این گیاه محور اصلی سیستم های زراعی در دنیا ارزیابی گردد به طوریکه بیشترین اراضی زیر کشت در جهان مربوط به گندم می باشد چرا که غذای اصلی انسان بوده که به طور مستقیم مورد مصرف قرار می گیرد . سطح زیر کشت گندم در ایران در سال ۱۳۸۰ ، شش میلیون و دو هزار هکتار بوده که از این مقدار گندم آبی حدود ۲۱۷۷۹۰۱ هکتار و گندم دیم حدود ۳۳۷۵۲۳۱ هکتار به خود اختصاص داده بود . متوسط عملکرد گندم آبی و دیم به ترتیب ۲۷۷۷ و ۹۴۷ کیلوگرم در هکتار بوده است . بر اساس اطلاعات منتشره از طرف سازمان خوار و بار و کشاورزی جهان ( فائو ) در سال ۲۰۰۱ سطح زیر کشت گندم جهان ۲۱۷ تا ۲۳۱ میلیون هکتار و میزان تولید آن ۵۹۰ میلیون تن بوده است .
این محصول حدود یک هفتم کل کشت دنیا را در بر می گیرد و با وجود اینکه طی پنجاه سال اخیر تولید گندم در جهان بیش از سه برابر شده است ولی با توجه به رشد روزافزون جمعیت ، اکثر کشورهای جهان و همچنین کشور ما وارد کننده این محصول می باشند و لذا ایجاب می نماید که بیشترین توجه به مطالعه و پژوهش در مورد این محصول استراتژیک به عمل آید تا با توجه به استعداد سرشاری که کشور وسیع ما در خصوص تنوع آب و هوا دارا می باشد بتوانیم نسبت به افزایش تولید و نیل به خودکفایی پایدار قدم های موثری برداریم .
صفات مرتبط با مقاومت به تنش خشکی در گندم
موسسه تحقیقات CIMMYT اصلاح گندم را جهت کشت تحت شرایط تنش خشکی با تکیه بر تجربیات زیادی شروع کرده است . اما مسئله ای که اکنون بیشتر روی آن تاکید شده و مجموعه ای را نیز برای انجام آن بسیج نموده ، اصلاح گندم برای کشت در مناطق کم بازده و مناطق خشک است .
خصوصیاتی که موسسه تحقیقات CIMMYT جهت انتخاب ارقام محتمل به تنش خشکی در گندم ارائه کرده ، شامل موارد زیر بوده است :
بزرگی اندازه بذر : این خصوصیت سبب ظهور سریع پوشش گیاهی محصول در سطح زمین و افزایش بیوماس اولیه می گردد .
طویل بودن کلئوپتیل : این صفت برای بالا آمدن سریع ساقه چه از عمق خاک موثر است .
پوشش سریع سطح زمین : ضخامت ، گستردگی برگها ، داشتن یک مرحله رشد طولی به طور خوابیده که سبب افزایش پوشش سطح خاک شده ، و نیز از تبخیر سطح خاک جلوگیری نموده و کارایی استفاده از تشعشع را افزایش می دهد ، یک عامل موثر در تحمل به خشکی است . این صفت برای مناطقی که قسمت زیادی از باران در آنجا ممکن است در ابتدای فصل صورت گیرد ، می تواند بسیار مفید واقع شود .
داشتن بیوماس بالا قبل از گرده افشانی : داشتن پتانسیل بالای رشد اولیه تا زمان گلدهی فرصت خوبی را جهت استفاده از حرارت و رطوبت موجود در ابتدای فصل رشد فراهم می کند .
داشتن ظرفیت خوب برای ذخیره انتقال مجدد در ساقه : ذخیره قندها در ساقه به ویژه وقتی که از فتوسنتز پوشش گیاهی به علت تنش خشکی جلوگیری می شود ، عامل مهمی در پایداری تشکیل دانه و پر کردن آن می باشد .
ظرفیت فتوسنتزی بالا در سنبله : سنبله ها دارای کارایی مصرف آب بالاتری نسبت به برگ ها هستند و در شرایط تنش رطوبتی در تثبیت بیش از ۴۰ درصد کربن نقش دارند .
داشتن میزان رطوبت نسبی آب برگ بالا ، هدایت روزنه ای و درجه حرارت پایین تاج پوشش در طی تشکیل دانه : از این صفات جهت اندازه گیری مقدار آب گیاه می توان استفاده کرد .
تنظیم اسمزی : این صفت به متابولیسم برگ کمک کرده و رشد ریشه در پتانسیل های پایین آب برگ به وسیله نگهداری فشار آماس سلول ها حفظ می شود .
تجمع اسید آبسیسیک : سودمندی تجمع اسید آبسیسیک تحت شرایط تنش خشکی از زمان های قبل مشخص شده است .
تحمل گرما : رونالد و همکاران اعلام کردند که بین دو صفت تحمل به خشکی و تحمل به گرما همبستگی مثبتی بین ژنوتیپ ها وجود دارد .
آناتومی برگ : مومی بودن برگ ، کرک و مو ، پیچش ، ضخامت برگ ها و طرز قرار گرفتن آنها سبب انعکاس نور از سطح برگ می شود که فایده ناشی از برگ نور می باشد .
بقای بالای پنجه : پنجه ها می توانند تولید محصول نمایند .
دوام سبزینگی : اگر قابلیت انتقال مجدد در ساقه پایین یا ضعیف باشد ، این خصوصیت اهمیت زیادی خواهد داشت .
نتیجه گیری
اولین اقدامی که بایستی در شناسایی و انتخاب ارقام صورت گیرد ، آگاهی از صفات مرتبط با ایجاد مقاومت در برابر تنش و بررسی میزان همبستگی آنها با عملکرد که بهترین معیار برای مقاومت است می باشد . در واقع بایستی صفاتی که باعث ایجاد مانعی برای خسارت تنش به گیاه می شوند را شناسایی و نقش و اثر هر کدام را بر روی میزان مقاومت بررسی کرد . پس از مشخص کردن صفاتی که همبستگی بالایی با عملکرد دارند از آنها به عنوان علائمی جهت انتخاب گیاهان مقاوم به تنش استفاده می نمایند .امتزاج پروتوپلاست و کاربرد آن در اصلاح نباتات
- مهندس ایمان ویسی مال امیری ، کارشناس ارشد اصلاح نباتات ، عضو باشگاه پژوهشگران جوان
- مهندس نوشین ارشادی ، کارشناس زراعت و اصلاح نباتات
چکیده
دورگ گیری رویشی ( Somatic hybridization ) و امتزاج پروتوپلاست ( Protoplast Fusion ) در جنس ها و گونه هایی انجام می شود که تلاقی پذیری ندارند . این روش به منظور دست ورزی گونه هایی گیاهی و در جهت افزایش تنوع ژنتیکی و ایجاد صفات و یا گیاهان جدید و تولید سیبرید ها استفاده می شود . این فنون با رفع محدودیت تلاقی های بین گونه ای و بین جنسی از طریق کشت تخمک نارس یا بالغ ( Invitro pollination ) و با بکارگیری فنون نجات ( embrio rescue ) به عنوان مکمل روش های اصلاح سنتی عمل نمایند . دورگ گیری سلول های سوماتیکی یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل جداسازی پروتوپلاست های هیبرید مخلوط شده و تجدید نسل گیاهان هیبرید بارور حاصل از پروتوپلاست های آمیخته است . از جمله صفاتی که در این روش برای انتقال مورد توجه هستند می توان تحمل به تنش های محیطی از قبیل سرما ، شوری ، خشکی ، و مقاومت به آفات و بیماری ها را نام برد . ایجاد دورگ گیری سوماتیکی به روش امتزاج پروتوپلاست دربیش از ۳۰ گونه و ۱۲ جنس انجام شده است . پومیتو ( Pomato ) تنها گیاه جدیدی است که از طریق امتزاج پروتوپلاست گوجه فرنگی و سیب زمینی تولید شده است ولی هنوز بهره برداری کشاورزی ندارد .
واژه های کلیدی : دورگ گیری سوماتیکی ، امتزاج پروتوپلاست ، سیبرید ، نجات جنین ، پومیتو
مقدمه
پروتوپلاست سلولی است که دیواره آن به طور کامل حذف شده است . امتزاج پروتوپلاست عبارت است از اخطلاط پروتوپلاست های گیاهی ( سلول های عاری از دیواره سلولی ) از سلول های سوماتیکی گونه های متفاوت و تجدید نسل گیاهان هیبرید حاصل از پروتوپلاست های مخلوط شده می باشد .
اولین تلاش موفقیت آمیز در امتزاج پروتوپلاست گل اطلسی توسط پاور و همکارانش ( Power . ۱۹۷۶ ) در انگلیس و نیز کارلسون و همکارانش ( Carlson . ۱۹۷۵ ) در آمریکا در تنباکو بود . بعد از جداسازی پروتوپلاست تنها مانع بین سیتوپلاسم و محیط خارجی غشاء پلاسما می باشد . فقدان دیواره سلولی باعث برقرار شدن تماس نزدیک غشاء پلاسمایی دو یا چند پروتوپلاست می شود که این امکان تحت شرایط طبیعی وجود ندارد وقتی غشاء پلاسمایی دو پروتوپلاست با هم تماس می یابند ، تحت بعضی شرایط آنها همانند دو حباب صابون به همدیگر خواهند چسبید . بعدا ً اگر محرک مناسبی بر روی آنها اعمال شود بار دیگر مثل دو حباب صابون با یکدیگر امتزاج یافته و به صورت یک گوی احاطه شده با یک غشاء درمی آیند . امروزه توجه زیادی برای امتزاج پروتوپلاست به عنوان یک وسیله بهنژادی گیاهان صورت می گیرد . اگرچه نتایج مثبت در این زمینه جهت تولید گیاهان زراعی اصلاح شده خیلی نادراست ولی اشخاص زیادی امتزاج پروتوپلاست را یک وسیله مفید برای اصلاح گران می دانند که آنها می توانند با استفاده ازاین روش گونه های ناسازگار جنسی را باهم تلاقی داده و صفات هسته ای و سیتوپلاسمی را منتقل نمایند . امتزاج پروتوپلاست را می توان برای تلاقی درون گونه ای ، درون جنسی و بین جنسی به کار برد . امتزاج پروتوپلاست ابزاری در جهت نیل به توارث فراجنسی ژنوم های اندامکی هر دو والد به شمار می رود . در فراورده های الحاقی که هسته ها ، پلاست ها و میتوکندری های هر دو والد در یک سلول حضور دارند ، اجتماع تازه ای از هسته یک گونه و اندامک های یک گونه دور پدید می آید . از طرفی نیز اثرات متقابل در سطح DNA بین ژنوم های اندامکی موجبات خلق ژنوم های مورد علاقه در اصلاح نباتات می شود . امتزاج پروتوپلاست و دوروگ گیری سوماتیکی در جنس ها و گونه هایی انجام می شود که تلاقی پذیری ندارد . این کار به منظور دست کاری گونه های گیاهی و در جهت افزایش تنوع ژنتیکی و ایجاد صفات و یا گیاهان جدید و تولید سیبریدها ( دورگ های سیتوپلاسمی ) استفاده می شود . با توجه به اینکه امتزاج پروتوپلاست برای آمیزش گونه هایی که نمی توان به صورت جنسی تلاقی یابند استفاده می شود ، لذا امتزاج پروتوپلاست را دورگ گیری شبه جنسی ( parasexual hybridization ) نیز نام گذاری کرده اند ، این فنون با رفع محدودیت تلاقی های بین گونه ای و بین جنسی از طریق کشت تخمک نارس یا بالغ ( Invitrro pollination ) و با بکارگیری فنون نجات ( یا کشت ) جنین ( embrio rescue ) به عنوان مکمل روش های اصلاح سنتی عمل نمایند . پومیتو ( Pomato ) تنها گیاه جدیدی است که از طریق امتزاج پروتوپلاست گوجه فرنگی و سیب زمینی تولید شده است ولی هنوز بهره برداری کشاورزی ندارد .
امتزاج پروتوپلاست و تبادل سیتوپلاسم ها
در صورتیکه هدف ادغام هسته یک والد با سیتوپلاسم کامل والد دیگر است و درصورتیکه فراوانی دورگ های هسته ای بالا باشد می توان سیتوپلاسم بخشنده را به وسیله اشعه ایکس یا گاما در زمان قبل از امتزاج پرتو تابی کرد . این تیمارهیچ گونه اثر زیان آور بر روی ژنوم اندامک های نتایجی که پروتوپلاست آنها تابش دیده ندارد ، زیرا ژنوم ها تکرار زیادی دارند . برای اینکه صرفا ً اندامک های سیتوپلاسمی والدپرتو دیده نگهداری شود . مجیسی و همکاران ( ۱۹۸۰ ) برای حذف اندامک های والد دیگر ، استفاده از روش بازدارندگی متابولیکی که برای اولین بار در ژنتیک سلولی پستانداران مطرح شد پیشنهاد کردند ( Medgyesy ، ۱۹۸۰ ) . موادی مانند استات ید و استامیدید که بدین منظور و در این روش استفاده می شود ، پرتوتابی سیتوپلاسم والد بخشنده و عدم فعالیت متابولیکی هسته ای والد گیرنده را در هم ادغام می کند ( روش بخشنده - گیرنده ) و در حال حاضر به طور معمول استفاده می شود .
امتزاج پروتوپلاست و نوترکیبی ژنوم های پلاست
تفرق تصادفی تیپ های والدی در نسل های متوالی سلولی ، فراوانترین الگوی رفتاری توده مخلوط پلاست ها در یک فرآورده امتزاج به شمار می رود . اینگونه موارد در گزارش های متعدد هیبریدهای رویشی ( با هسته های هیبرید ) و هیبریدهای سیتوپلاسمی ( سایبریدها ) به تایید رسیده است . تحقیقات انجام شده حاکی از وقوع نوترکیب ژنوم پلاست در گیاهان عالی پس از دورگ گیری رویشی است ( بین N.plumbaginifolia و N.tabacum ) . در هر دو مورد ، از جهش یافته های پلاست که مشخصه آنها مقاومت به آنتی بیوتیک یا توکسین و آلبینیسم می باشد استفاده شده است . کمبود نوترکیبی پلاستی مانع انجام هرگونه تخمین دقیق از فراوانی این نوترکیبی ها در سلول های هتروپلاست حاصل از الحاق می شود . معلوم شده است کلید این موفقیت ها که استفاده از فشار گزینشی شدید بوده فقط زمانی امکان دارد که پلاست های جهش یافته به کار گرفته شوند . تجزیه و تحلیل مولکولی ژنوم های پلاست به دست آمده در نوترکیب های نیکوتیانا نشان داده است که از تعداد زیادی کراسینگ اور ناشی شده اند .
امتزاج پروتوپلاست و نو ترکیبی ژنوم های میتوکندریابی
نر عقیمی سیتوپلاسمی که در طیف وسیعی از گونه ها پیدا می شود تنها نشانگر ژنتیکی است که توسط ژنوم میتوکندری هدایت می شود . از این پدیده برای پیگیری سرنوشت ژنوم های میتوکندری در امتزاج پروتوپلاست استفاده می کنند . فقدان فشار گزینشی در سطح سلولی مانعی در سر راه بدست آوردن نوترکیبهای میتوکندریابی محسوب نمی شود . وقوع نوترکیبی معمولاً با یک فراوانی بالا رخ می دهد . مطالعات مولکولی قطعات محدود شده جدید میتوکندریابی در هیبریدهای رویشی یا سایبریدهای اطلسی و براسیکا تبادل DNA والدین را به خوبی به اثبات رسانده است . در نتیجه ژنوم میتوکندریابی با ترکیبی جدید نوترکیبی جدید و ترکیبی منحصر به فرد از توالی های والدی درهر سایبرید باززایی شده است . مطالعات امتزاج ، گیاهان نر عقیم سیتوپلاسمی را نیز شامل می شود . فنوتیپ سیتوپلاسمی در طول در طول مرحله گلدهی مشخص می گردد . در نیکوتیانا ، نرعقیمی ها بوسیله سیتوپلاسم گونه های مختلف القاء می شود . در این ترکیبات آلوپلاسمی ، پرچم ها به طور کلی حذف و یا اینکه به ساختارهای شبه ماده و یا گلبرگ مانند تغییر می یابند . هر سیتوپلاسمی را می توان از طریق ظاهر خاص گل شناسایی کرد . جنبه جالب توجه نوترکیبی میتوکندریابی حاصل از نیکوتیانای طبیعی و عقیم ، پیدایش ظواهری جدید در گلی است که با هر دو والد متفاوت است . این گونه نوترکیبات که در بین ژنوم های میتوکندریابی را در بین گونه ها نوید می دهد .
کاربرد امتزاج رویشی در دست ورزی گونه های زراعی
ژنوم های پلاستی که با یکدیگر در یک سلول منفرد ادغام می شوند . در مواقعی که یکی از والدین فاقد رقابت و یا از رقابت کمتری در مقایسه با دیگری برخوردار است این امر خیلی سریعتر به وقوع می پیوندد . بالعکس ، ژنوم های میتوکندریابی نوترکیب همراه با ژنوم پلاست یکی از والدین را دارا هستند .
انتقال سیتوپلاسم های نر عقیم به ارقام مختلف
امتزاج پروتوپلاست ابزاری برای انتقال تک مرحله ای یک سیتوپلاسم نر عقیم به واریته های مختلف بارور است . بدین ترتیب چرخه های متعدد تلاقی برگشتی مورد نیاز در روش های معمول تلاقی جنسی منتفی می گردد . در برنج گیاهان سایبرید حاوی هسته واریته بارور و میتوکندری های نوترکیب هر دو والد ، نر عقیمی والد نر عقیم را با خود حفظ کرده است .
این موفقیت بر اساس روش بخشنده - گیرنده صورت گرفته است ( Sidorov ، ۱۹۸۱ ) در هویج نیز بر مبنای همین روش ، نرعقیمی سیتوپلاسمی ( بساک قهوه ای ) به یک رقم بارور منتقل شده است . در براسیکا ، به ارقام مختلف منداب روغنی ، نر عقیمی سیتوپلاسمی انتقال یافته است . همچنین یک سیتوپلاسم سایبرید نرم عقیم اصلاح شده را که قبلاً از طریق دو رگ گیری رویشی به دست آمده بود به منداب روغنی زمستانه انتقال داده اند . در چغندرقند باززایی گیاه کامل از پروتوپلاست ها ، امکان انتقال سیتوپلاسم از منابع مختلف نر عقیم سیتوپلاسمی را به زمینه های مختلف هسته ای فراهم ساخته است . این روش در گونه مذکور از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا چغندرقند دو ساله بوده و تولید هیبرید در جهان صرفاً بر مبنای نر عقیمی اون ( Owen CMS source ) (۱۹۴۵) است به طوری که این محصول به طور بالقوه در برابر نژادهای جدید پاتوژن ها آسیب پذیر می گردد . در توتون بر مبنای ادغام پروتوپلاست N.plumbaginifolia با N .tabacum ( حاوی پروتوپلاست پرتو دیده ) تیپ جدیدی از نر عقیمی سیتوپلاسمی خلق شده است . ترکیب مذکور به خصوص در موقعی که گونه دوم به عنوان والد مادری در نظر گرفته می شود به طور جنسی ناسازگار است .
اصلاح سیستم های نر عقیمی سیتوپلاسمی در چلیپاییان
دارند ، ( B.napus,... ) و روغن ( B.oleracea ,... ) محصولات کلمیان اهمیت اقتصادی مهمی از نظر سبزی برای مصارف انسانی و صنعتی پس از سویا و نخل سومین منبع مهم روغن به شمار می روند . با اینکه واریته های هیبرید در این گونه ها بر مبنای سیستم های خود ناسازگاری تولید شده اند . نر عقیمی سیتوپلاسمی پیدا شده در تربچه به براسیکا اولراسیا و براسیکا ناپوس از طریق تلاقی بین گونه ای منتقل گردید ولی گیاهان حاصله ضمن اینکه به طور کامل نر عقیم بودند به خاطر نقص کلروفیلی در دماهای پایین و ناهنجاری های گل ( تولید ناقص شهد و کاهش باروری ماده ) عملا ً قابل استفاده نبودند . در بررسی پلتیرو همکاران به منظور تبادل کلروپلاست های تربچه با کلروپلاست های براسیکاونیل به سنتز طبیعی کلروفیل ، امتزاج رویشی بین پروپلاست های براسیکای حاوی اندامک های تربچه و پروتوپلاست های دارای اندامک های براسیکا صورت گرفت و از بین گیاهان باززایی شده گیاهان سبز طبیعی و نر عقیم جدا شدند ( Pelletier ، ۱۹۸۳ ) آنها نشان دادند که حاوی ژنوم های نو ترکیب میتوکندریابی هستند . در بین این سایبریدها ، بعضی توسط متخصصین انتخاب شدند ، زیرا در آزمایش های مزرعه با نتاجشان ثابت کردند که سایر نقایص مربوط به مرفولوژی گل در آنها رفع شده است .
تولید شهد در این گیاه آنقدر کافی بود که همانند گیاه بارور زنبورها را جلب و تشکیل بذر طبیعی گشت . این ویژگی ها با وقایع نوترکیبی بین ژنوم های میتوکندریابی دو والد همبستگی داشت . بر اساس نتایج بدست آمده از سایبرید های براسیکا این نکته به اثبات رسید که از جنبه اصلاحی فقط بایستی بخش کوچکی از ژنوم بیگانه به درون گونه زراعی وارد گردد . زمانی که یک ژنوم صفت مطلوبی مانند نر عقیمی سیتوپلاسمی را با خود دارد و ژنوم کامل اندامک منتقل می گردد . به خاطر اثر متقابل بقیه ژن ها با هسته گونه زراعی ، معایب زراعی احتمال ظهورشان بالاست . این نتایج اهمیت عملی نوترکیبی میتوکندریابی که مجال حذف این صفات نامطلوب را فراهم می کند به اثبات می رساند . از این سیتوپلاسم ها در حال حاضر توسط متخصصین اصلاح نباتات استفاده میشود .
هیبریداسیون سلول سوماتیکی
هیبریداسیون سلول سوماتیکی که لقاح سلول سوماتیکی یا لقاح پروتوپلاست نامیده می شود دلالت بر اتحاد پروتوپلاست گیاهی سلول های سوماتیک گونه های مختلف و متعاقباً باززایی گیاهان هیبرید حاصل از پروتوپلاست های لقاح شده دارد . این روش برای استفاده در به نژادی گیاهی برای ایجاد هیبرید با اتحاد سلول های سوماتیک که در آن گیاه به طریقه دو رگ گیری جنسی تلاقی های بین گونه ای تهیه بذر امکان پذیر نباشد ، توصیه شده است . هیبریداسیون سلول سوماتیکی فرآیندی چند مرحله ای شامل ایزوله نمودن پروتوپلاست های گونه های مختلف ، امتزاج پروتوپلاست های دو گونه مختلف ، شناسایی نمودن پروتوپلاست های لقاح یافته هیبرید و باززایی گیاهان هیبرید دور از پروتوپلاست های لقاح شده می شود . قبل از اتحاد سلول های گیاهی ، حذف دیواره سلولی جهت تولید پروتوپلاست های بدون دیواره ضروری است . سلول های مزوفیل برگ یا سایر بافت های گیاهی ، کالوس یا کشت های سوسپانسون سلولی با آنزیم های هضم کننده دیواره سلولی برای بدست آوردن سوسپانسیون پروتوپلاست ها ، تیمار می گردند . برای دو رگ نمودن پروتوپلاست های خالص گونه ها آنها را مخلوط نموده و به همراه یک عامل آمیخته کننده غالباً پلی اتیلن گلایکول سانتریفوژ می نمایند . تا آنجا مخلوطی از پروتوپلاست های والدی ، پروتوپلاست های آمیخته شده هیبرید بوجود می آید . پروتوپلاست های هیبرید به سلول های دارای دیواره و ادامه تقسیم سلولس وادار شده و در نهایت گیاهچه های دارای ریشه و ساقه تولید می گردند . هیبریداسیون سلول سوماتیکی هنگامی به عنوان روشی برای اصلاح کننده نبات مورد استفاده می باشد که تکنیک های متداولی برای کشت پروتوپلاست گونه والدین ایجاد گردد .
باززایی گیاه از پروتوپلاست های بعضی از گونه ها مثل سیب زمینی ، توتون ، یونجه و تعداد اندکی از گونه های دیگر به راحتی امکان پذیر است در حالی که در غلات و حبوبات به سختی قابل اجرا می باشد . سلول های بین گونه های خویشاوند دور اغلب آنیوپلوئید بوده و به ندرت باززایی شده و در صورت باززایی شدن گیاهانی عقیم بدست می آید .
روش های القاء امتزاج :
امتزاج خود بخودی
همانطور که از اسم این روش مشخص است روشی است که در آن امتزاج پروتوپلاستی بدون دخالت دادن هر نوع ماده امتزاج دهنده یا استفاده از محرک صورت می گیرد . امتزاج خود بخودی برای اولین بارتوسط کاستر در سال ۱۹۰۲ تشریح شد . عیب عمده این روش این است که امتزاج به ندرت اتفاق می افتد . به کاربردن امتزاج خود بخودی تولید پروتوپلاست های چند هسته ای در سویا را که هسته های آنها به طور همزمان تقسیم می شوند امکان پذیر ساخته است . فراوانی اندک امتزاج با این روش مانع از توسعه آن گردیده و لذا تاکید بیشتر بر روش های آزمایشی امتزاج که ذیلاً تشریح می شود صورت می گیرد .
روش القاء امتزاج با پلی اتیلن گلیکول ( PEG )
روش استفاده از پلی اتیلن گلیکول به عنوان یک ماده القاء کننده امتزاج ، برای اولین بار توسط کائو در میکالوگ و والین و همکاران (۱۹۷۴) تشریح شده است .
PEG یک پلیمر آلی است که با وزن های مولکولی متفاوت قابل دسترس می باشد . موثرترین دامنه ۱۵۴۰ PEG ، ۴۰۰۰ PEG و ۶۰۰۰ PEG می باشد . برای القاء امتراج با PEG آن را به محیط کشت اضافه می نمایند و در این ماده مخلوط پروتوپلاست های قابل امتزاج را به حالت سوسپانسیون در می آورند . معمولا ً از PEG ۳۳- ۲۵ درصد ( حجمی / وزنی ) استفاده می شود . باید دقت کرد از مقدار درست و اندازه و اندازه مولکولی صحیح PEG استفاده کرد . افزودن مقدار زیادی از این ماده باعث انعقاد توده های پروتوپلاست می گردد و اضافه کردن مقدار خیلی کم آن موجب چسبیدن پروتوپلاست ها به جای امتزاج می شود . کار با PEG بایستی به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد ، زیرا این ماده در سلول ها باعث مسمومیت می گردد . به طور معمول ، مخلوط پروتوپلاست را با PEG به مدت ۱۰ تا ۳۰ دقیقه در انکاباتور قرار می دهند . بعد از این مدت PEG را می شویند تا از مخلوط حذف گردد . اکثر امتزاج ها در مرحله شستشو قرار می گیرد .
بکار بردن PEG به عنوان یک ماده القاء کننده امتزاج امروزه بطور وسیع مورد استفاده قرار می گیرد .
روش استفاده از کلسیم و PH بالا
این روش شامل قرار دادن مخلوط پروتوپلاست در ۵./. مول کلروکلسیم با PH برابر ۵/۱۰ در ۴/. مول مانیتول درون انکوباتور می باشد ( Keller and Melchers ۱۹۷۳ ) پروتوپلاست ها را بعد از آن به مدت ۳ دقیقه در سرعت پایین سانتریفوژ ( g ×۵۰ ) در درون مخلوط قرار می دهند . کلروملچر موفقیت درامتزاج ۲۵ درصد پروتوپلاست ها را گزارش کرده اند . این روش برای امتزاج پروتوپلاست های مزوفیل برگ و پروتوپلاست های بدست آمده از سلول های کشت شده مورد استفاده قرار گرفت . پروتوپلاست های امتزاج یافته با مشاهدات چشمی قابل تشخیص هستند .
استفاده از نیتریت سدیم
اضافه کردن نیتریت سدیم ( No Na۵ ) به مخلوط پروتوپلاست ها به امتزاج آنها کمک می کند . استفاده از این روش توسط پارو و همکاران ( ۱۹۷۰ ) در موقع امتزاج درون گونه ای و بین گونه ای در پروتوپلاستهای یولاف و ذرت توسعه یافت . نیتریت سدیم امتزاج بین پروتوپلاست های با سیتوپلاسم زیاد ، پروتوپلاست های با واکوئل کم و پروتوپلاست های ریشه را القاء می کند . به طوری که هر چه پروتوپلاست ها متمایزتر باشند به همان میزان القاء امتزاج آسان تر خواهد شد .
روش های مصون سازی
هارتمن و همکاران ( ۱۹۷۳ ) روش مصون سازی القاء امتزاج پروتوپلاست را تشریح کردند . آنها پادتنی را با تزریق عصاره های گیاهی به بدن خرگوش تولید کردند . خرگوش دامنه وسیعی از آنتی بادی را بر ضد پروتئین های مختلف گیاهی تولید کرد . سپس اثر این پادتن را در امتزاج پروتوپلاست های به دست آمده از Bromus ، سویا و باقلا مورد مطالعه قرار دادند . این پادتن پس از امتزاج پروتوپلاست ها باعث آخته شدن گردید . پروتوپلاست های امتزاج یافته قوه نامیه خود را حفظ کرده و حتی تقسیمات سلولی هم در آنها مشاهده گردید .
امتزاج مکانیکی
میشل و اسچریک ( ۱۹۷۱ ) از روش های فیزیکی نظیر فشارهای مکانیکی القاء امتزاج پروتوپلاست استفاده می کردند . این روش ها به لحاظ راندمان کم آنها در تولید دورگ ها کمتر مورد توجه قرار گرفتند . ولی یکی از محاسن این روش این است که هیچ ماده شیمیایی که ممکن است عوارض جانبی داشته باشد ، مثل ایجاد موتاسیون در سلول های کشت شده ، در اینجا به کار نمی رود .
امتزاج الکتریکی
اگر پروتوپلاست را در یک محیط کشت سلولی حاوی الکترود قرار دهند و به آنها انرژی های پتانسیل مختلف وارد نمایند پروتوپلاست ها بین دو الکترود در یک خط قرار می گیرند . ( Zimmer , man ۱۹۸۲ ) . اگر شخص در این موقع شوک های الکتریکی با موج های مربعی کوتاه وارد نماید می تواند القاء پروتوپلاست را فراهم سازند . این روش به خاطر قابلیت کنترل بالای ذاتی از معروفیت زیادی برخوردار است . در حقیقت امتزاج دو پروتوپلاست با این روش امکان پذیر است .
روش های دیگر
کامیا ( Kameya ) استفاده از ژلاتین با غلظت ۲ تا ۵ درصد را به یک ماده امتزاج دهنده گزارش نموده است . او همچنین نشان داده است که ( PotassiumDextranSulphate ) ماده امتزاج دهنده خوبی است . از مواد شیمیایی دیگر که به عنوان مواد امتزاج دهنده با درجات مختلف استفاده شده است . کانکانوالین آ ( AConcanvalin ) پلی - ال - ارنیتین ، سیتوچلازین بی ، پلی - ال - لایزین ، گلیسرول و دی متیل سولفوکسید را می توان نام برد . ظاهراً روش های مختلف و زیادی برای القاء پروتوپلاست موجود است . در اکثریت این روش ها ، دو نوع پروتوپلاست با منشا مختلف در حضور ماده امتزاج دهنده با هم مخلوط می کنند و اجازه می دهند آنها به طور تصادفی با هم امتزاج یابند . مشکل این روش این است که پروتوپلاست نه تنها با سلول های هم نوع خود امتزاج می یابد بلکه با انواع دیگر هم می تواند ترکیب شود . روش هایی جهت شناسایی امتزاج های مطلوب که بطور طبیعی از امتزاج پروتوپلاست های نوع A با پروتوپلاست های نوع B حاصل می شود وجود دارد . در زیر به چند روش که برای غربالگری دورگ های سماتیکی استفاده شده است اشاره می کنیم .
الف - غربالگری مشاهده ای : از این روش برای غربالکری گیاهان حاصل از پروتوپلاست هایی که دارای صفات فیزیکی مشخصی هستند استفاده می شود . نتیجه این امتزاج تولید دورگی است که دارای واکوئل های حاوی کلروپلاست و آنتوسیانین با دو هسته می باشد . همچنین این روش می تواند برای امتزاج پروتوپلاست های بدست آمده از مزوفیل برگ و پروتوپلاست های سلول های کشت شده فاقد کلروفیل نیز مورد استفاده قرار گیرند . تکنیک ارزیابی مشاهده ای گاهی با روش کشت قطرات ریز ( Microdrop ) با هم به کار برده می شود . این قطرات ریز به طریق میکروسکوپی مورد آزمایش قرار گرفته است ، آن قطراتی که در آنها امتزاج انجام شده است نشان دار می کنند تا نمود بعدی آن را دنبال کنند . عیب عمده این روش آن است که خیلی پر زحمت بوده و تعداد محدودی از محصول امتزاج یافته را می توان غربالگری کرد .
ب - نشان های فلورسانس : استفاده از روش های رنگی فلورسنت برای اولین بار توسط کلر ( ۱۹۷۷ ) برای مطالعه امتزاج در سلول های گیاهی تشریح گردید . بعد ها از این روش برای امتزاج پروتوپلاست گیاهی جدا شده قابل استفاده شد . این روش بر این پایه برنامه ریزی شده است که اگر از دو پروتوپلاست اصلی کشت شده یکی را در sceininofluorece Octadecony و دیگری را در Palamine B Octadecy به مدت ۱۲ تا ۱۵ ساعت درون انکوباتور قرار دهند ، هر گروه از این پروتوپلاست ها توسط یک رنگ ویژه فلورسانس رنگ آمیزی خواهند شد . این مواد رنگی برای پروتوپلاست ها ایجاد مسمومیت نکرده و صدمه ای به قوه نامیه ، بازآفرینی دیواره و رشدشان وارد نمی سازند . پس از ایجاد امتزاج و تولید محصول امتزاج یافته ، شناسایی این دو رگ ها با مشخصات فلورسانس مربوطه زیر میکروسکوپ فلورسانس امکان پذیر خواهد بود و با استفاده از یک میکرومانیپولار هنوز یک روش وقت گیر بوده و نیاز به مهارت دارد .
ج - استفاده از دستگاه غربالگر سلولی فعال شده با فلورسانس : پروتوپلاست را با فلورسانس نشان دار می کنند که در بخش ( ب ) بیان گردید . پس از امتزاج سه نوع فلورسانس می توان مشاهده کرد : دو نوع از آنها فلورسانس های اصلی از جمعیت والدین می باشند و نوع سوم فلورسانس دورگ های حاصل از امتزاج است . این روش هنوز در مرحله آزمایشی است ولی با این روش می توان هزاران محصول امتزاج را جدا نمود . عیب عمده این تکنیک ظاهر فریبی و هزینه آن می باشد .
چ - غربالگری با توجه به مواد غذایی : در حالت های ویژه ، کارلسون و همکاران توانستند محصول دو رگ ( امتزاج یافته ) را با امکان کشت آنها در روی ماده غذایی که در آن امکان رشد برای لاین های والدین پروتوپلاست وجود ندارد جدا نمایند . کارلسون توانست پروتوپلاست های والدین و محصول امتزاج یافته را در محیط کشت فاقد اکسین کشت نماید . در این محیط دو لاین سلولی مربوط به والدین به خاطر فقدان اکسین در محیط کشت نتوانستند رشد کنند . ولی سلول های دو رگ تولید کننده اکسین توانستند رشد کرده و به کالوس تبدیل شوند . کارلسون توانست این گیاهان دورگه سوماتیکی را با گیاهان تولید شده با تلاقی جنسی متداول مقایسه نماید .
ح - حساسیت به نور : ملچرولبیب ( ۱۹۷۴ ) یک روش برای غربالگری دو رگ ها بر اساس مکمل ژنتیکی تشریح نمودند . آنها دو موتانت توتون را یکی با کلروفیل ناقص و دیگری حساس به نور را از توتون ( Tobacum N ) در آزمایش های خود بدست آوردند . وقتی پروتوپلاست های این دو گیاه را با هم امتزاج دادند ، نتیجه دستیابی به یک گیاه سبز نرمال بود . به این جهت در موقع بازآفرینی گیاهچه از مخروط پروتوپلاست دو کلون والدین به نور حساس بودند . ولی گیاهچه دو رگ یک گیاه سبز نرمال بود . این یک روش دقیق برای غربالگری دورگ های سوماتیکی است .
نیاز برای تولید تعداد بیشماری موتاسیون های قابل غربالگری یعنی گیاهچه حساس به نور و دارای کلروفیل ناقص برای این نوع مطالعات زیاد است .
د - حساسیت به دارو و مقاومت : پاور و همکاران ( ۱۹۷۶ ) از حساسیت گیاهان بر اکتینومایسین دی برای غربالگری محصولات امتزاج حاصل از اطلسی nia hybrida , P.parodii استفاده کردند . دو گیاه والدینی به اکتینومایسین - دی حساس ولی گیاه دو رگ مقاوم به آن می باشد . پاور توانست دو رگ های سوماتیکی را در حضور اکتینومایسین - دی در ماده غذایی بازآفرینی نماید . بعضی از محققین حالا به دنبال تولید موتانت های بسیار مقاوم هستند تا در مطالعات امتزاج پروتوپلاست از آنها استفاده شود .
چه گیاهانی را باید دورگ گیری کرد ؟
در اوایل سال ۱۹۶۰ بیولوژیست های گیاهی می خواستند بین علم و افسانه علمی تلاقی انجام دهند و امتزاج پروتوپلاست تا حدودی مطرح شد که بیشتر خیالی بود .
به عنوان مثال می خواستند بین هویج و کلم پیچ دورگ گیری انجام دهند به طوری که در قسمت هوایی تولید کلم و در زیر خاک ریشه هویج بدست آورند . نظیر آرزوی بشر در تولید پومیتو ( Pomato ) ( در قسمت هوایی گوجه فرنگی و در قسمت زیرین سیب زمینی ) دورگ گیری به عنوان یک سیستم مدل برای مطالعه گوجه فرنگی و سیب زمینی موفق بود گرچه این روش دورگ های سوماتیکی را تولید کرده و برای مطالعات پایه مفید است ولی تا بحال گیاه زراعی با ارزش از این روش به دست نیامده است . اخیراً امتزاج پروتوپلاست سیب زمینی های دارای ناسازگار جنسی S.brevidens . S.tuberosum انجام شده است . دورگ های ایجاد شده با روش امتزاج سماتیکی بارور بود و حاوی ژن های مهم مقاومت والد S.brevidens مثلاً مقاومت به ویروس پیچیدگی برگ ( PLRV ) می باشد . این روش با اینکه قابل استفاده است ولی از آن نمی توان مستقیماً برای تولید گیاهان زراعی مفید بهره برداری کرد اما یک وسیله خوب برای وارد کردن ژن ها به داخل برنامه های به نژادی سنتی است .
تشکیل سایبرید ( Cybrid )
وقتی دو پروتوپلاست با هم امتزاج می یابند حالات مختلفی ممکن است حاصل شود اگر دو هسته با هم امتزاج یابند یک دو رگ حقیقی تشکیل می شود . ولی اغلب دو هسته به طور مستقل از هم در سیتوپلاسم مخلوط به دست می آیند و تشکیل هتروکاریون را می دهند . تلفات کروموزومی می تواند در یک یا هر دو هسته ایجاد شود . اگر تمام هسته یکی از والدین از بین برود تنها یک هسته در مخلوط دو سیتوپلاسم باقی می ماند که این دو رگ را سیتوپلاست یا سایبرید می گویند . سایبریدها را همچنین می توان با امتزاج یک پروتوپلاست طبیعی ( نرمال ) با یک پروتوپلاست بدون هسته ( enucleated ) تولید کرد . پروتوپلاست بدون هسته رابا پرتو تابی یا حذف فیزیکی هسته می توان به دست آورد . در تولید طبیعی دورگ از راه تکثیر جنسی دوگامت با هم امتزاج یافته و تولید جنین زیگوت می نمایند . در این فرآیند سیتوپلاسم والد به طور طبیعی خارج شده و تنها صفات سیتوپلاسمی والد مادری باقی می ماند . بنابراین تولید سایبرید یک روش مفید برای انتقال اطلاعات توارثی سیتوپلاسمی می باشد . در حال حاضر محققین در مورد استفاده از سایبریدها برای انتقال قدرت مقاومت در برابر بعضی علف کش ها مطالعه می کنند . این صفت مقاومت در روی ژنوم کلروپلاست حمل می شود . انتقال نر عقیمی سیتوپلاسمی می تواند با انتقال ژن میتوکندری کنترل شود . مطالعه در روی سایبریدها همچنین برای تحقیق در امکان نوترکیبی در ژنوم های برون کروموزومی از اهمیت زیادی برخوردار است .
چشم اندازهای تکنولوژی پروتوپلاست
پیشرفت های قابل توجهی در دو دهه اخیر در تکنولوژی پروتوپلاست ( جدا کردن ، امتزاج ، کشت و باززایی گیاه )
در محصولات مهم زراعی از جمله غلات پدیدار شده است . امتزاج رویشی از طریق تولید هیبریدهای هسته ای نا متقارن بین گونه های دور مجال فائق آمدن بر موانع تبادلات در تکثیر جنسی را فراهم کرده است . در مواردی که پلی پلوئیدی و یا فقدان اندام های جنسی بارور ( محصولاتی که از طریق رویشی تکثیر می شوند ) مانعی بر سر راه تبادلات ژنی است این تکنیک امکانات زیادی را در اختیار قرار می دهد . بعلاوه امتزاج پروتوپلاست ابزار غیرقابل جایگزینی است که موجبات دست ورزی ژنوم اندامک ها را فراهم می کند و خلق ترکیبات جدیدی از هسته و سیتوپلاسم را ممکن می سازد .مصرف نیتروژن در سبزیجات
تغذیه گیاهان همانطور که از راه ریشه ، مواد مورد نیاز را جذب می کنند از راه برگ نیز جذب کرده و نیتروژن به صورت آمونیوم ، نیترات و اوره جذب کرده در سبزیجاتی مانند تربچه که عمر کوتاهی دارند ۳۰ روز از کاشت تا برداشت طول کشیده ۱ بار مصرف نیتروژن نیاز کیاه را تامین کرده - در فلفل که هشت ماه در زمین است و مرتب محصول میدهد چند بار مصرف کود ضرورت دارد . در نواحی مرطوب بهتر است ثلث یا یا ربع کود نیتراته را قبل از کاشت و بقیه را به صورت تقسیط مصرف کنید- در سبزیهایی مانند فلفل ، بادمجان ، گوجه فرنگی و نظایر آنها که در طول فصل رشد محصول می دهند بهتر است کود سرکه ۲ یا ۳ نوبت مصرف شود . گیاهان کلسیم گریز یا گیاهانی که به خاک اسیدی سازش یافته یا آنهایی که به پایین بودن پتانسیل اکسیداسیون و احیای خاک سازش یافته ، آمونیوم را ترجیح می دهند- گیاهان کلسیم دوست یا گیاهانی که در خاک قلیایی با PH بهتر می رویند نیترات را بهتر مصرف می کنند - آمونیوم بر خلاف نیترات تنفس ریشه را افزایش داده - در مواقع گرم ، معمولاًزیر خاک کردن کودهای نیتروژنه ضروری است چون حرارت هوا ممکن است باعث تلفات کود شود . شیره گیاهی اخذ شده از ده برگ بهترین نمایه جهت تعیین وضعیت تغذیه ای نیتروژن گیاه است. چرا که نسبت به نوسانات تامین نیتروژن برای گیاه بسیار حساس تر از پهنک است- برای توصیه کودی نیتروژن ۲ روش تجزیه گیاه و آزمایش خاک مکمل یکدیگرند و بایستی با همدیگر استفاده شوند.
کمبود : در خیار و طالبی اولین علائم روشنی برگ و توقف رشد برگ هاست . رنگ سبز طبیعی برگها روشن یا زرد شده در موارد کمبود شدید تمام کلروفیل از بین رفته، شاخه ها باریک و سخت و فیبری شده - میوه خیاررنگ روشن داشته و در محل گل نوک آنها باریک شده - میوه طالبی کوچک شده - عموماً در سبزیجات کمبود نیتروژن اوایل بهار که بارندگی سنگین است دیده شده - زمانیکه درجه حرارت سرد شبها تجمع کربوهیدراتها را تسهیل کند اگر نیتروژن کافی باشد تولید محصول زیاد می شود. بارندگی شدید نیترات خاک را از عمق ریشه شست و شو می دهد و در اعماق پروفیل خاک تجمع می دهد پس از پایان فصل بارندگی ، نیترات خاک به صورت گاز از خاک خارج شده ، پس بعد از پایان فصل بارندگی خاک دارای شستشو میزان نیترات کمی در اختیار خواهد داشت .
مواد آلی :
زمانی که مواد آلی در خاک تجزیه شده اولین فرم معدنی نیتروژن که آزاد شده آمونیوم است و مواد آلی مثل کاه و کلش باعث کاهش فرم نیتراته در خاک شده ( نسبت N/C بالایی دارند ) مواد گیاهی مثل گراس باعث افزایش فرم معدنی نیتروژن به ویژه نیترات خاک شده ( نسبت N/C پایین دارند ۹ یکی از بزرگترین منابع استفاده از کمپوست ، کاهش مصرف آب مورد نیاز گیاه می باشد. حداکثر استفاده از مواد آلی زمانی حاصل شده که ۲ تا ۳ هفته قبل از کاشت دانه به خاک داده شده . کودهای سبز به دلیل دارا بودن رویش فوق العاده و ریشه های قوی می توانند مقدار زیادی از عناصر محلولی را که در شرایط عادی بر اثر شستشو به اعماق پایین خاک حرکت کرده اند جذب کنند . همچنین این گیاهان قادرند از فسفات های غیر محلول ، پتاسیم تثبیت شده و عناصر کم مصرف تا حد زیادی استفاده کنند - برگرداندن این گیاهان به خاک علاوه بر بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی و زیستی سبب تسهیل آزاد شدن عناصر غذایی پر مصرف و کم مصرف می شود . در فصل بهار از آنجایی که درجه حرارت هنوززیاد نشده نیتروژن به آرامی از مواد آلی آزاد شده و به تدریج که هوا گرم شده این فرایند شدت می یابد.
سبوس برنج ، ویژگی ها و کاربردها
نوشته : عین الله محبی
چکیده :
در بیش از ۷۵ کشور در جهان ، از برنج به عنوان یک ماده ی غذایی مهم یاد می شود . همراه برنج دو فراورده ی جانبی تولید می شود که یکی سبوس برنج و دیگری ساقه ی آن است . سبوس برنج که همان پوسته ی خارجی مغز برنج است کاربردهای گوناگونی دارد . چنان که آسیاب شده آن به عنوان کود برای شالیزارها مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین به عنوان خوراک دام ، سوخت آسیاب ها ، ساخت آجر و نوع ویژه ای سیمان از این فراورده استفاده می شود .
کلید واژه ها : برنج ، سبوس برنج
ترکیب و خواص فیزیکی
سبوس برنج دارای سلولوز ، لیگنین ، پنتوسان و اندکی پروتئین است که ویتامین ها به مقدار ناچیز آن را همراهی می کنند . همچنین رطوبت و خاکستر - که بیشتر ترکیب آن را سیلیس تشکیل می دهد - از جمله اجزای دیگر این فراورده به شمار می رود . درصد هر یک از اجزای یاد شده در سبوس ، به شرایط آب و هوا و نوع منطقه ی کشت برنج بستگی دارد .
معمولا ً از هر ۱۰۰ کیلوگرم برنج برداشت شده از شالیزار ، ۱۶ تا ۲۵ کیلوگرم آن را سبوس تشکیل می دهد . فضای مورد نیاز برای نگهداری سبوس ۸ برابر فضایی است که برنج آسیاب نشده اشغال می کند . طول سبوس آسیاب نشده ۲ تا ۴ برابر پهنای آن بوده ، چگالی آن حدود g / cm۳ ۷۵% است .
این ماده به راحتی فشرده می شود و چگالی آن تا حدود ۲ تا ۵ برابر افزایش می یابد . رسانایی گرمایی سبوس آسیاب نشده kcal / mh c ۰۴۸/۰ بوده ، برای سبوس آسیاب شده به حدود kcal / mh c ۰۵۸/۰ می رسد . این اندازه ها با رسانایی گرمایی مواد نارسانایی هم چون آزبست و چوب پنبه به خوبی برابری می کند .
کاربرد ها
خوراک جانوران اهلی
در بسیاری از کشورها سبوس برنج به مصرف خوراک جانوران و پرندگان می رسد . از آنجا که گوارش این ماده دشوار است ، آن را به مقدار کم به خوراک اصلی این جانداران می افزایند . به هر حال ، با استفاده از مواد قلیایی می توان مقدار لیگنین و سیلین موجود در سبوس را کاهش داد تا گوارش آن برای جانداران آسان تر باشد . همچنین مخلوط شامل ۶۵%سبوس برنج و ۳۰% ساقه ی آن که گاه ذره های ریز برنج نیز در آن موجود است ، از مواد مقوی بیشتر نسبت به سبوس تنها برخوردار است و به نظر می رسد خوراک مناسب تری برای دام ها و پرندگان باشد . به هر حال ، جهت کاربرد گسترده ی این مخلوط باید در دراز مدت اثر سبوس بر مقدار شیر و رشد دام ها بررسی شود .
کاربرد در کشاورزی
سبوس برنج در کشاورزی به عنوان کود و ماده ی افزودنی به خاک به کار می رود . مناسب بودن سبوس برای تهیه ی کود با توجه به مقدار اکسید های فسفر ، پتاسیم ، کلسیم و نیتروژن آلی موجود در آن تعیین می شود . برای تهیه کود از این فراورده آن را با سولفوریک اسید و فسفریک اسید واکنش می دهند . همچنین افزودن محلولی شامل ملاس ، گلیسرین و آهن اکسید ، خواص سبوس را به عنوان کود بهبود می بخشد . در واقع ، سبوس ، افزون بر تامین مواد آلی و ترکیب های فسفر دار مورد نیاز خاک ، به عنوان عاملی رقیق کننده نیز عمل می کند . رشد فرآورده های کشاورزی در خاک های نمک دار در حضور سبوس برنج افزایش می یابد . در واقع ، این ماده سرعت نفوذ آب در خاک را افزایش می دهد .
آماده سازی مواد غذایی
سبوس برنج از مواد غذایی کمی برخوردار است زیرا بیشتر آن را خاکستر و الیاف تشکیل می دهد و تنها مقدار ناچیزی پروتئین ، چربی های گوارش پذیر و ویتامین در آن وجود دارد . از این رو ، کاربرد سبوس در صنایع غذایی تنها به آماده سازی مواد غذایی محدود شده است . برای نمونه ، از تخمیر گلوکوز به دست آمده از سبوس ، مخمر غذایی تهیه می شود . هم چنین نوعی سلولوز خوراکی از سبوس به دست می آید که به عنوان ماده جاذب رطوبت ، بیشتر در تهیه نان و شیرینی کاربرد یافته است .
سبوس ، دارای ۱۴ تا ۲۰ درصد روغن است . در این روغن ویتامین های خانواده ب و اسیدهای چرب وجود دارد . این روغن مصرف غذایی و دارویی داشته ، نسبت به روغن زیتون و روغن به دست آمده از پنبه ترکیب بهتری دارد ، به شکل خام نیز می تواند به کار رود ، پایدار است و اکسایش نمی یابد و از افزایش کلسترول در خون جلوگیری می کند .
پس از استخراج روغن از سبوس ، آن چه به جا می ماند کنجاله نامیده می شود که غذایی مناسب برای دام ها و پرندگان است . از سبوس برنج در درمان بیماری هایی همچون بری بری ، ناشی از کمبود ویتامین های خانواده ی ب ، تقویت و رشد مو و تحریک رشد جنین در زنان باردار نیز استفاده می شود .
تولید مواد شیمیایی و آلی
حدود ۷۰ درصد سبوس برنج را مواد آلی همچون سلولوز ، لیگنین ، و گلوکوکسیلان تشکیل می دهند . از گلوکوکسیلان موادی همچون فورفورال در تهیه مواد دارویی ، تولید نایلون و به عنوان یک حلال آلی مورد استفاده قرار می گیرد . اوکسی لیتول نیز به عنوان یک ماده ی واسطه در صنایع دارویی کاربرد دارد . از این ماده در خمیردندان ها به عنوان ماده جاذب رطوبت استفاده می شود . شیرینی این ماده به مقدار ۲۵ درصد از شکر بیشتر است و افزایش قند خون را در پی ندارد . از این رو ، مصرف آن برای بیماران قندی مناسب است . به این ترتیب امکان تهیه مواد آلی از این ماده ، آن را به عنوان یک ماده خام و باارزش معرفی می کند . چنان که تولید مواد آلی از آن ، که از نفت نیز قابل تهیه هستند می تواند در حفظ و صرفه جویی منابع نفتی موثر باشد .
تهیه ی کربن
برای تهیه ی کربن فعال و دوده از سبوس برنج استفاده می شود . جهت فعال کردن کربن به دست آمده از سبوس ، سولفوریک اسید ، بوریک اسید و کلرید های روی ، کلسیم و منگنز مورد استفاده قرار می گیرند . کربن به دست آمده از این فرایند به عنوان رنگ زدا در صنعت کاربرد دارد . دوده نیز در تهیه صنعت لاستیک ، پلاستیک و رنگ مورد استفاده قرار می گیرد .
تولید مواد شیمیایی غیر آلی
حدود ۲۰% سبوس برنج را خاکستر تشکیل می دهد که همان جزء غیر آلی سبوس است . خاکستر شامل ۹۵% سیلیس و ۵% اکسیدهای کلسیم ، سدیم ، پتاسیم ، فسفر ، منگنز و آهن است و از آن در لعاب چینی و ظرف های سفالی ، در پالایش آب و ساخت سیمان ، بتون و آجرهای ویژه استفاده می شود .
هم اکنون از سیلیس به عنوان ماده ی اولیه در تولید سیلیسیم کاربید ، سیلیسیم تتراکلرید و سدیم سیلیکات استفاده می شود . همچنین در تهیه سیلیسیم های ویژه ی سلول های خورشیدی ، سدیم نیترات و زئولیت کاربرد دارد .
تهیه مواد ساینده
سبوس برنج می تواند به عنوان یک ماده ی ساینده برای صیقل کاری قطعه های آهنی ، آلومینیمی ، برنجی ، برنزی و نیز قطعه های کوچک پلاستیکی به کار رود . برای نمونه ، تمیز کردن قطعه هایی همچون سیلندر و پیستون در هواپیما ، با استفاده از موادی که سبوس برنج ۴۰ درصد آنها را تشکیل می دهد ، مناسب بوده است و در این زمینه سبب کاهش در هزینه ها شده است . سبوس برنج در اثر عنل ساییدن ، به لایه های فلزی و اندازه ی قطعه های سایش یافته ، آسیبی وارد نمی کند .
تهیه ی مواد نارسانا و دیر گداز
یکی از کاربرد های مهم سبوس ، بویژه خاکستر موجود در آن ، استفاده از آن در تهیه ی دیرگدازهاست . رسانایی گرمایی کم ، نقطه ی ذوب بالا ، چگالی پایین و تخلخل فراوان ، خاکستر را به ماده ی خام مناسبی برای این منظور تبدیل کرده است .
آجرهای تهیه شده از خاکستر سبوس تا دمای C ۱۴۵۰ ، رسانای گرمایی پایینی از خود نشان می دهند در حالی که در برابر خرد شدن پایداری زیادی دارند . این آجرها ۸۰ تا ۹۸ درصد خاکستر و ۲ تا ۲۰ درصد اکسیدهای منیزیم و کلسیم در بر دارند و در کوره ها مورد استفاده قرار می گیرند .
از جمله کاربرد های دیگر سبوس ، استفاده از آن در ساخت دیرگدازهای سبک ، رساناهای گرمایی و صوتی ، مواد دیرگداز با ضریب انبساط گرمایی و درصد انقباض پایین و آسترهای پایدار در برابر گرما برای استفاده در مبدل های گاز و لوله های سرد کننده ی موتورهای درون سوز است . درصد ترکیب اجزا در
نمونه ای از مواد دیرگداز به این قرار است : ۷۵ درصد خاکستر ، ۱۷ درصد سیلیکات و ۸ درصد مواد پیوند دهنده .
تهیه مواد ساختمانی
از سبوس و خاکستر موجود در آن در تولید بتون سبک ، سیمان ، آجر ، ورق های پایدار در برابر گرما و صوت و تهیه ی کاشی های دیواری ضد صدا استفاده می شود . این ماده ، مقاومت بتون در برابر یخ زدن را افزایش می دهد و ویژگی های گرمایی و ضد صوتی آن را بهبود می بخشد . همچنین نوعی سیمان که از مخلوط خاکستر سبوس ، آهک یا سیمان پرتلند تهیه می شود ، پایداری خوبی در محیط های اسیدی از خود نشان داده است .
کاربرد در مواد پلاستیکی
سبوس برنج در کنار رزین هایی همچون فنول - فرم آلدهید و ملامین - فنول ، به عنوان قالب به کار می رود . فراورده های به دست آمده از این فرآیند ، دارای استحکام و پایداری در برابر شکسته شدن هستند . به تازگی از سبوس و خاکستر آن در فرآورده های لاستیکی ، پلاستیکی ، چسب ها ، به عنوان پر کننده استفاده شده است .
رفع آلوده کننده ها
به کمک سبوس برنج می توان مواد روغنی را از سطح آب های آلوده به این مواد جذب و برطرف کرد . کربن فعال به دست آمده از سبوس نیز برای پالایش فاضلاب ها مورد استفاده قرار می گیرد . به تازگی استفاده از نوعی صافی که از ۸۵ درصد سبوس و ۱۵ درصد مواد شیمیایی فعال مانند مس اکسید و مس کلرید تشکیل شده است ، در کاهش آلودگی ناشی از گازهای خروجی موتورها مناسب شناخته شده است . به هر حال ، این زمینه کاربردی سبوس هنوز به طور کامل شناخته نشده است و بررسی درباره ی آن ادامه دارد .
عصاره گیری از میوه ها
در ایالات متحده ، برای عصاره گیری از میوه هایی همچون سیب ، آلو ، انگور و توت به طور گسترده از سبوس برنج استفاده می شود . برای این کار ، نخست ، سبوس شسته و سترون شده ، سپس به
مقدار ۱ درصد وزنی به میوه افزوده می شود . وجود سبوس در تولید آب میوه ی بیش تر و کاهش زمان عصاره گیری ، موثراست .
کاربرد های دیگر
سبوس برنج در صنایع گوناگون ، کاربردهایی دارد که نمونه هایی از آن به این قرار است :
دباغی کردن چرم ، کاهش حفره های ناشی از انقباض در صنعت ریخته گری و آهنگری ، کاهش ناخالصی و نقص سطحی موجود در شمش های فولاد ، ایجاد محیط کشت مصنوعی برای میکروب ها ، تهیه الیاف مصنوعی و تولید کاغذ ، تخمیر برنج ، حامل یا جاذب افزودنی های گوناگون برای نمونه در پادزیست ها ، حشره کش ها و مکمل های غذایی . همچنین وجود کربن در این ماده به عنوان یک عامل کاهنده ، آن را برای کاهش فلزها و استخراج آنها مناسب کرده است .
نتیجه
با وجود کاربردهای گوناگونی که برای سبوس برنج برشمرده شد ، از این دیدگاه که کدام یک از این کاربردها اقتصادی تر است ، نیاز است بررسی هایی انجام گیرد . این امر به عوامل گوناگونی وابسته است که از کشوری به کشور دیگر و از منطقه ای به منطقه دیگر متفاوت است . از جمله این عوامل می توان به این موارد اشاره کرد :
شرایط اجتماعی و اقتصادی ، تعداد و نوع آسیاب ها ، ظرفیت واقعی آسیاب ها ، کاربردهای کنونی سبوس برنج در منطقه ، امکان ذخیره و انتقال سبوس و فراورده های آن و توانایی های فنی در کشور. توجه به این عوامل ، در پی افزایش درآمد کشاورزان و توسعه ی روستاها ، بهبود اقتصاد ملی را در بر خواهد داشت .
--°C
