اکوفيزيولوژی بذر را از دو جنبه می توان بررسی نمود.
1) زمانی که بذر در گياه در حال تشکيل شدن می باشد.
2) بعد از تشکيل بذر
شرايطی اکولوژيکی را که بذر تحت آن شرايط در گياه تشکيل می گردد دربنيه بذر و قابليت های بذر نقش اساسی دارد .
اين شرايط عبارتند از :
1) دما ( دماهای کاردینال )
2) آب
3) نور
4) مواد غذايی
5) استرس ( شامل تنشهای خشکی ، گرما ، سرما ، شوری و ...... )
6) علف های هرز
7) آفات و بيماری ها
جوانه زنی بذر
از ديدگاه فيزيولوژی : خروج ريشه چه از پوسته بذر
از ديدگاه متخصصين تجزيه بذر : ظهور و توسعه ساختمانهای ضروری جنين که برای اين بذر مورد آزمايش شاخصی از توانايی توليد يک گياه طبيعی در شرايط مناسب می باشد .
عده ای ديگر معتقدند که جوانه زنی را از سرگيری رشد فعال توسط جنين که منجر به ايجاد شکاف در پوسته و ظهور گياهچه می شود .
بعضی از بذور توانايی جوانه زنی را تنها چند روز پس از لقاح را دارند و برخی در خواب بوده و نيازمند يک دوره استراحت طولانی يا نمو اضافی هستند .
بذر برای جوانه زنی به فاکتورهای زير نيازمند است :
- آب
- اکسيژن
- نور يا تاريکی
- حرارت های مناسب
آب :
نياز اصلی برای جوانه زنی است .آب جهت فعاليت آنزيمها ، تجزيه ، انتقال و استفاده از مواد ذخيره ای لازم است . بذور در حال استراحت رطوبت کمی دارد .
رطوبت موجود در ظرفيت زراعی برای جوانه زنی بذر در خاک مطلوب می باشد . البته بعضی از گونه ها می توانند در رطوبت نزديک به نقطه پژمردگی دايم نيز جوانه بزنند .
بعنوان مثال :
ذرت 5/30 % ( بر اساس وزن تازه )
برنج 5/26 % ”
سويا 0 5% ”
چغندر قند 31 % ”
هوا ( اکسيژن و دی اکسيد کربن ) :
هوا دارای 20 درصد اکسيژن و 03/0 درصد دی اکسيد کربن است . غلظت دی اکسيد کربن بيش از 3 درصد مانع جوانه زنی می شود .
چون در طی جوانه زنی تنفس افزايش می يابد بايد اکسيژن کافی مهيا باشد و در صورتی که ميزان آن در خاک کمتر از هوا باشد ، جوانه زنی اکثر بذور کاهش می يابد .
درجه حرارت :
جوانه زنی بذر فرآيند پيچيده ای مشتمل بر بسياری از واکنشها که هر يک تحت تاثير دما می باشند . اثردرجه حرارت بر جوانه زنی را بر حسب درجه حرارت های کاردينال بيان می کنند .
دمای مناسب دمايی است که در آن بيشترين درصد جوانه زنی در کوتاه ترين دوره زمانی رخ دهد .
عکس العمل به درجه حرارت بسته به گونه ، رقم ، منطقه رشد و مدت زمان از برداشت دارد . بعنوان يک قاعده کلی بذرهای مناطق معتدله نسبت به مناطق گرمسير به دمای کمتری نياز دارند . دمای مناسب برای اکثر بذور بين 15 تا 30 درجه سانتيگراد است .
البته برخی از گونه ها در دمای بالاتر از 40 و يا نزديک به نقطه انجماد جوانه می زنند .
نور:
نحوه عمل نور در جوانه زنی مشابه اثر آن د ر گل انگيزی ، طويل شدن ساقه و تشکيل رنگدانه ها در برگ است . شدت و کيفيت نور در جوانه زنی موثر است .
شدت نور : برخی بذور در 100 لوکس هم جوانه می زنند ، شدتهای 1080 تا 2160 لوکس برای اغلب بذور کافی است .
کيفيت نور :
بيشترين افزايش جوانه زنی در محدوده نور قرمز (700-600 نانومتر) و پس از آن قرمز دور (700 نانومتر) منطقه بازدارنده است . طول موج کمتر از 290 نانومتر هم مانع جوانه زنی هستند. دومين منطقه بازدارندگی در منطقه آبی 440 نانومتر است .
نقش فیزیولوژیکی - pfr - در جوانه زنی هنوز کاملا مشخص نيست . ولی چهار مکانيزم پيشنهادی وجود دارد :
1) سنتز جيبرلين را افزايش می دهد .
2) برخی ازژنها را بطور انتخابی فعال میکند و در نتيجه برخی آنزيمهای هيدروليتيک را افزايش می دهد يعنی بطور انتخابی بخشهايی از ژنوم مسئول افزایش سرعت ساخت آنزیمهای لازم برای جوانه زنی را فعال می کند.
3) نفوذ پذیری غشاء سلول را افزايش می دهد . چون فیتوکروم در غشاهای سلولی قرار دارد اثر ويژه ای بر نفوذ پذيری غشاء دارد .
4) باعث افزایش فعالیت کیناز می گردد که منجر به تغییر تعادل بین مسیر گلی کولیتیک و تغییر جهت مسیر پنتوز فسفات شده و قدرت جوانه زنی را تحت تاثیر قرار می دهد .
Germination Steps
• Water absorbed by seed through seed coat or micropyle
• Seed cell enlarges
• Seed respiration increases
• Metabolic rate increases
• Protien synthesis increases
• Enzymatic activity begins
• Enzymes convert starch to sugar
• Embyro ruptures seed coat
• Root and shoot elongation
بازآوری :
قلمه زدن – استفاده از غده های گیاهان مختلف :
آن گیاهی که از طریق جنسی تولید می شود مقاوم تر است اما گیاهی که از طریق رویشی رشد می کند کیفیت بیشتری دارد (مثلا بذر درشت تری تولید می کند )
بازآوری (تجدید نسل در گیاهان ):
فرایند تجدید نسل مراحل مختلفی دارد که عبارتند از باروری – رسیدن – پراکنش – خواب – جوانه زدن و استقرار گیاهچه ( گیاه)
هر فرد (بذر )باید در مخاطراتی که از طریق تنش های محیطی مانند رقابت ،شکار شدن و بیماری وارد می شود غلبه نماید ،در هر مرحله قسمتی از جمعیت از بین می رود و بقیه به مبارزه با موانع بعدی ادامه می دهند هر مانع به صورت انتخابی عمل می کند و باعث می شود که افرادی بهترین سازگاری را دارند عبور نمایند ،بازمانده های نهایی اقلیت کوچکی هستند که انتخاب طبیعی توانایی حذف آنها را ندارد .
برای هر گونه نوع و شدت مخاطرات در هر مرحله متفاوت است بعضی گونه ها نارسایی هایی در گرده افشانی دارند پاره ای از آنها تخمک های در حال رسیدنشان در معرض خطر می باشد و بعضی دیگر از نظر رقابت در مرحله ی استقرار گیاهچه با مشکل مواجه هستند .
گیاهان گلدار می توانند به دو روش تکثیر شوند :
1- جنسی و از طریق بذر
2- غیر جنسی و از طریق اندام های رویشی
گیاه ممکن است صرفا یکی از این دو طریق یا هر دو روش تکثیر شود (مثل آلاله خزنده ) مثلا آلاله خزنده از جمله گیاهانی است که از هر دو روش تکثیر می شود ،نتایج نشان می دهد که از یک بوته 34 بوته به روش رویشی تکثیر می شود که 22 مورد آنها وارد مرحله زایشی می شود ( تولید بذر )
آزمایشات نشان داد که گیاهان حاصل از روش تکثیر رویشی شرایط استرس زا را کمتر تحمل می کنند و معمولا در شرایط نامناسب(خصوصا خشکی) قادر به ادامه حیات نیستند ، ولی بذر ها در مقایسه با گیاهان مادری کوچکتر هستند بذر زیادی تولید می کنند و پراکنش آنها راحت تر است .
باز آوری رویشی :
باز آوری رویشی می تواند به روش های مختلفی انجام گیرد بصورت واحد هایی جدا شدنی مانند پیازچه های کوچکی در گیاه (کندیسه Allium ) یا اندام ها روشی زیر زمینی مثل پیاز ، بنه و ریزم مانند نرگس ،زعفران ، زنبق این باروری (تکثیر) انجام می گیرد .
اصل اختصاص :
در طی دوره ی زندگی یک گیاه مقدار معینی منابع به شکل انرژی و مواد غذایی وجود دارد طریقه ی اختصاص این منابع بین فعالیت های حیاتی ادامه انتقال ژن های آن گیاه ها به نسل بعدی مشخص می نماید مثلا گیاهانی که مقدار زیادی از این منابع را به دلیل رقابت صرف رشد رویش خود می نمایند تلفات گیاهچه ای بیشتری نسبت به سایر گیاهان دارند مثل گیاهان رویشگاه های پایدار مانند جنگل ها و چمنزار ها . در برخی گیاهان گرایش گیاه به کوتاهی قد (ارتفاع گیاه ) است ، چرا که منابع بیشتری را صرف دانه ها و ساختمان های وابسه به تولید مثل می کند .