دانلود پایان نامه

میکروارگانیسمها در جدول 2-1 نشان داده شده است [29 و 223]. از نقطه نظر بیولوژیکی، سوالات اساسی در مورد کارایی لامپهای LED در فعالیتهای فتوسنتزی گیاهان و تولیدات ثانویه آنها وجود دارد. آنچه که مسلم است، گیاهان عکسالعملهای متفاوتی را نسبت به طول موجهای مختلف نور نشان میدهند. اولین مطالعه انجام شده در مورد اثرات نور LED بر تولیدات گیاهی با استفاده از انکوباتورهای LED توسط فولتا و همکاران در سال 2005 انجام شد، هر چند بازده رشد گیاهان گزارش نگردید [به نقل از 223]. مطالعات اولیه بر روی رشد گیاه تحت نور قرمز LED توسط بولا و همکاران [57] روی کاهو انجام شد. در مطالعه آنان گیاه کاهو تحت نور قرمز LED (300 میکرومول فوتون بر مترمربع در ثانیه) همراه با نور تکمیلی آبی فلورسنت با شدت 30 میکرومول فوتون بر مترمربع در ثانیه و همچنین نور فلورسنت سفید سرد (با شدت نور یکسان) قرار گرفت. وزن تر، وزن خشک و تعداد گرههای حاوی برگ در گیاهان تحت نور قرمز LED نسبت به فلورسنت افزایش یافت، در حالی که در گیاهان تحت نور فلورسنت طول برگ پنجم گیاه بیشتر بود اما عرض برگ اختلافی با نور قرمز LED نداشت. مارتینیو و همکاران [180] میزان ماده خشک یکسانی را در گیاه کاهو تحت نور قرمز LED (با طول موج 650 نانومتر) و نور فلورسنت گزارش نمودند. آنها اظهار نمودند که رشد این گیاه تحت نور قرمز LED منجر به طویل شدن هیپوکوتیل میشود که این پدیده به فیتوکرومها وابسته است. تحت نوردهی مذکور، میزان تحریک و برانگیختگی فیتوکروم به دلیل عدم وجود اشعه مادون قرمز، بالا میباشد. اضافه کردن حداقل 15 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه نور آبی میتواند مانع از طویل شدن هیپوکوتیل گردد [131]. هر چند دلیل اصلی این پدیده مشخص نشده است اما این فرضیه وجود دارد که نور آبی، گیرنده نور آبی را که سیتوکروم نام دارد فعال نموده و این امر باعث کاهش طول هیپوکوتیل میگردد [16]. در مطالعات دیگری روی کاهو، نور آبی LED باعث کاهش معنیدار در طول ساقه شد و ترکیب نور آبی و قرمز، رشد گیاه را افزایش داده و برای تولید اقتصادی و با صرفه گیاه توصیه گردید [223]. طیف نور قرمز LED (674-650 نانومتر) منطبق با حداکثر جذبی کلروفیل و فیتوکروم میباشد و اضافه نمودن نور آبی به قرمز باعث ایجاد شرایط نزدیک به حالت طبیعی (در معرض نور خورشید) برای گیاه میگردد. همچنین مشخص شده است که ترکیب دو طیف مذکور، باعث افزایش فعالیت فتوسنتزی نسبت به نورهای تک رنگ LED میگردد [182، 223 و 230]. محققین معتقدند که تحت نوردهی تکمیلی با طیف آبی، محتوای نیتروژن در گیاه افزایش مییابد و گروهی نیز معتقدند که ترکیب نور آبی با قرمز، باعث باز شدن بهتر روزنهها و در نتیجه فراهمی بهتر CO2 برای گیاه میگردد. همچنین از آنجایی که باز شدن روزنهها توسط گیرندههای نور آبی کنترل میشود امکان افزایش وزن خشک گیاه با افزایش سطح نور آبی نشان داده شده است [112 و 232].
هر چند ممکن است نور قرمز در فتوسنتز گیاه سهم اساسی را ایفا کند، اما نور قرمز خالص و یا آبی خالص نمیتواند برای رشد ایدهآل گیاه کافی باشد [223]. براون و همکاران [53] رشد فلفل (Capsicum annuum L.) را تحت نور قرمز LED و نور قرمز LED همراه با نور مکمل آبی فلورسنت مطالعه نمودند. بر اساس گزارش آنها، رشد گیاهان تحت نور قرمز خالص و در غیاب نور تکمیلی آبی، نسبت به گیاهانی که تحت نوردهی مکمل آبی بودند کاهش یافت. بنابراین به نظر میرسد که گونههای گیاهی نمیتوانند رشد نهایی خود را در نور قرمز خالص LED تکمیل نمایند [223].
نور آبی و قرمز میتوانند با ترکیب نور سبز نیز همراه باشند اما اثرات آن بر روی رشد گیاهان مشخص نبوده و مطالعات بسیار کمی در این زمینه وجود دارد. در مطالعه اسکارت و شاو [229] شمعدانی معطر (Pelargonium graveolens) تحت 3 کیفیت نور فلورسنت شامل سفید، سبز و قرمز قرار گرفت و نتیجهگیری شد که برای فراهم آوردن شرایط یکسان برای فتوسنتز تحت 3 کیفیت نوری مذکور، شدت نورهای 100، 173 و 89 میکرومول فوتون بر مترمربع در ثانیه به ترتیب برای نورهای سفید، سبز و قرمز لازم بود. در این شرایط نوری، میزان فتوسنتز گیاهان تحت نور قرمز، 2 برابر میزان فتوسنتز در نور سبز اعلام شد. در مطالعهای روی کاهو، رشد گیاه در تیمار ترکیب 5 درصد سبز LED با تیمار نوری آبی+قرمز LED تفاوت معنیداری با تیمارآبی+قرمز LED(بدون کاربرد نور سبز) نداشت، در حالی که کاربرد بیش از 50 درصد نور سبز LED همراه با نورهای آبی+ قرمز، باعث کاهش در رشد گیاه گردید. همچنین استفاده از سیستم نوردهی سبز تا حدود 24 درصد، باعث افزایش رشد گیاه شد [152].
نور سفید ترکیبی از شدتهای پایین نورهای آبی، قرمز و دیگر طول موجهای نوری میباشد و بنابراین اثرات نور آبی و قرمز را در فتوسنتز خالص گیاهی به صورت ضعیفتر نسبت به هر طول موج خالص دارا میباشد. این امر ممکن است باعث کاهش میزان رشد گیاهان تحت نور سفید در مقایسه با نورهای آبی و یا قرمز LED به صورت تک فام گردد [223]. آنچه که حائز اهمیت میباشد این نکته است که جذب طیفهای نوری موثر در فتوسنتز، به طور عمده توسط کلروفیلها صورت میگیرد و محتوای کلروفیل مطابق با کیفیت نور LED تغییر میکند. در مطالعهای تولید کلروفیل تحت نور سفید LED کاهش یافت و زمانی که گیاه تحت نوردهی آبی LED (475-460 نانومتر) قرار گرفت این کاهش جبران گردید، در حالی که این نتیجه تحت نور قرمز LED قرار نگرفت [76]. بر خلاف کلروفیل، میزان بتا-کاروتن در برگهای گیاه نخودفرنگی رشد کرده تحت نور قرمز LED نسبت به گیاهان رشد کرده تحت نور آبی و یا سفید LED به طور معنیداری افزایش
یافت [76]. لازم به ذکر است که علاوه بر کیفیت نور، شدت نور نیز در تولید و تجمع رنگیزههای گیاهی حائز اهمیت است. به عنوان مثال، در مطالعهای، گیاهچههای گندم تحت نور قرمز LED و شدت نور 100 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه، تولید و تجمع کلروفیل بالاتری نسبت به همین شرایط ولی در شدت نور 500 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه داشتند. بازدارندگی مذکور توسط نور تکمیلی آبی با شدت 30 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه برطرف گردید. هر چند هیچ توضیح و تفسیری توسط محققین در مورد علت این امر بیان نگردید اما میتوان کاهش تولید کلروفیل در شدت نور بالا را به دلیل تخریب نوری سریع مولکولهای کلروفیل تشکیل شده دانست [76].
2-13-5- تولید ترکیبات ثانویه گیاهی تحت تأثیر نور LED
گیاهان فتوسنتز کننده در مقابله با تنش نوری، مکانیزمهای کوتاه مدت و بلند مدت را برای کاهش و یا تأخیر اثرات تنش به کار میگیرند. برخی از این مکانیزمها عبارتند از تولید ترکیبات ثانویه (مانند فعالسازی چرخه زانتوفیل117 [37]، فرو نشاندن غیر شیمیایی نوری118 [41 و 103] و یا افزایش تولید آنتیاکسیدانها که باعث جهتگیری تولیدات اولیه گیاهی به سمت تولیدات ثانویه میگردند [158]. آنچه که مسلم است، این ترکیبات نقشهای محافظتی، ترمیمی و یا سرکوبکنندگی (رادیکالهای اکسیژن) داشته و سنتز این مواد در کلروپلاستهای گیاه صورت میگیرد [46، 165 و 269]. از جمله ترکیبات ثانویه اصلی و مهم میتوان به ترپنوئیدها [127] و فنیل پروپانها [159] اشاره نمود که به طور عمده در گیاهان دارویی از جمله نعناع تولید میگردند. با این حال، افزایش تشعشع نوری همواره باعث افزایش متابولیتهای ثانویه نمیشود بلکه میتواند باعث کاهش در تولید این متابولیتها مانند فلاونوئیدها و فنولیکها در گیاهان دارویی گردد [133]. تا به حال گزارشی مبنی بر جنبههای فیزیولوژیکی و سلولی تأثیرات نور LED در تولیدات ثانویه گیاهان عالی گزارش نشده است اما مشخص شده که بسته به گونه گیاه و شرایط رشد، متابولیتهای ثانویه مانند آنتوسیانین و ترکیبات فلاونوئیدی تحت شرایط مذکور افزایش مییابند [167 و 173].
اثرات نور آبی و یا قرمز LED، تنها محدود به افزایش رشد و نمو در گیاهان نمیباشد بلکه میتواند باعث افزایش محتوای آنتیاکسیدانی در گیاهان گردد. به عنوان مثال، در مطالعهای، نور قرمز LED (660-658

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   منبع پایان نامه ارشد با موضوعروشنفکران، انقلاب مشروطیت، آزادی خواهی

جدول 2-1- برخی از مطالعات در رابطه با اثرات مثبت نور LED بر تولیدات گیاهی و میکروارگانیسمها [223]
کیفیت نور LED
اثرات
گیاه/ میکروارگانیسم
قرمز+10 درصد آبی فلورسنت
افزایش در وزن خشک ساقه، افزایش عملکرد دانه
گندم (Triticum aestivum)
قرمز+آبی
افزایش در وزن تر ریشه و ساقه
توت فرنگی (Fragaria vesca)
قرمز+آبی
افزایش در اندازه و وزن تر و خشک پیاز
لیلیوم (Lilium candidum)
قرمز+آبی
بهبود در القاء گلدهی، افزایش تعداد جوانه گل و گلهای شکفته
سیکلامن (Cyclamen persicum)
قرمز+آبی
افزایش سطح برگ و میزان فتوسنتز
کاهو (Lactuca sativa) و تربچه (Raphanus sativus)
قرمز+آبی
تولید بالا و اقتصادی
کاهو
قرمز
افزایش رشد
Spirulina platensis
قرمز
افزایش فعالیت آنتیاکسیدانی
نخود فرنگی (Pisum sativum)
قرمز
افزایش درصد ریشهدهی
انگور (Vitis vinifera)
قرمز
افزایش تولید ترکیبات معطر
توت فرنگی، گل اطلسی (Petunia hybrid)
آبی
افزایش تولید کاروتنوئید
Thraustochytrium sp CHN-1
آبی
افزایش تولید آستاکزانتین
Haematococcus pluvialis

نانومتر) میزان فنولیکها را در برگهای کاهو 6 درصد افزایش داد [168] و همچنین میزان آنتوسیانین موجود در برگهای کلم قرمز را نیز افزایش داد [190]. با توجه به این نتایج، میتوان نسبت به طراحی و نصب سیستمهای نوردهی مکمل نوری با استفاده از لامپهای LED و بررسی تأثیر این سیستمها در رشد، نمو و همچنین تولید ترکیبات ثانویه مختلف در گیاهان مختلف اقدام نمود. در این زمینه، کلکوهم و همکاران [70] از لامپهای LED برای افزایش سنتز ترکیبات فرار در گل و میوه استفاده کردند. در گوجه فرنگی، تیمار نور قرمز LED (668 نانومتر با شدت 50 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه) باعث افزایش معنی دار محتوای 2-متیل بوتانول119 و 3-متیل بوتانول120 شد، در حالی که محتوای 3-هگزانول121 در مقایسه با نور سفید کاهش یافت و چون دو ترکیب اولیه باعث ایجاد طعم شیرین در گیاه میشوند، امکان تولید میوههای با طعم بهتر و شیرینتر این گیاه تحت نور LED وجود دارد [256]. تا به حال گزارشی مبنی بر مکانیزم عکس العمل به نورهای تک فام LED در این رابطه وجود ندارد، اما یک نظریه میتواند این باشد که نور قرمز از طریق تأثیر بر فیتوکرومها، تولید ترکیبات ترپنوئیدی را تحت تأثیر قرار میدهد. همان گونه که تولید رادیکالهای فعال اکسیژن، عملی مشابه را ایفا میکنند که این مورد در سنتز کاروتنوئیدها نشان داده شده است [167].

فصل سوم
مواد و روشها

3-1- موقعیت محل آزمایش
آزمایش مزرعهای مربوط به این تحقیق در سالهای زراعی 90-1389 و 91-1390 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان ( باغ اناری) به اجرا درآمد.
3-2- مشخصات خاک منطقه مورد آزمایش
مزرعه تحقیقاتی مذکور دارای موقعیت 32 درجه شمالی و 51 درجه شرقی میباشد. متوسط بارندگی سالیانه در این منطقه 8/122 میلیمتر و دامنه تغییرات دمای مطلق سالیانه از 1/9 تا 4/23 درجه سانتیگراد متغیر است. متوسط بارندگی در سالهای زراعی 90-1389 و 91-1390 به ترتیب بر
ابر با 7/54 و 9/147 میلیمتر و متوسط دمای این سالها به ترتیب برابر با 4/11 و 4/9 درجه سانتیگراد بود. مشخصات خاک مزرعه در جدول 3-1 ثبت شده است.
جدول3-1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش
ماده آلی (درصد)
بافت خاک
pH
هدایتالکتریکی
(دسیزیمنس/متر)122
رطوبت وزنی خاک در نقطه پژمردگی دائم123
رطوبت وزنی خاک در ظرفیت مزرعه124
65/0
لومرسسیلتی
45/7
415
3/18
6/23
3-3- جمعآوری مواد ژنتیکی
مواد ژنتیکی مورد استفاده در آزمایش مزرعهای شامل 40 ژنوتیپ از 3 گونه مختلف نعناع بود که از مناطق مختلف ایران از جمله تهران، خراسان، آذربایجان غربی، اصفهان، کاشان، همدان، یزد، شیراز، کرمانشاه، آبادان و اهواز جمعآوری شده بود. این نمونهها شامل 6 ژنوتیپ از گونه M. longifolia،

دسته‌ها: پایان نامه ها

دیدگاهتان را بنویسید