2-1- مشخصات گیاهشناسی برنج……………………………………….. 7

2-2- وضعیت ژنتیکی برنج…………………………………………………… 7

2-3- مهندسی تولید متابولیت­های ثانویه درگیاهان………………………. 8

2-4- ژن­های مسئول بیوسنتز فلاوونوئیدها و آنتوسیانین­ها……………….. 9

2-5- برنج رنگی……………………………………………………………… 11

2-6- نشانگرها در برنامه­ های اصلاحی………………………………….. 12

2-6-1- تعریف نشانگر………………………………………………………. 12

2-6-2- انواع نشانگرها…………………………………………………….. 13

2-6-2-1- نشانگرهای موفولوژیکی…………………………………………13

2-6-2-2- نشانگرهای سیتوژنتیکی………………………………………. 13

2-6-2-3- نشانگرهای بیوشیمیایی……………………………………… 14

2-6-2-4- نشانگرهای مولکولی…………………………………………… 14

2-6-2-4-1- نشانگرهای مولکولی مبتنی بر DNA……………………….

2-6-2-4-1-1- نشانگر­های مولکولی مبتنی بر هیبریداسیون…………… 15

2-6-2-4-1-2- نشانگر­های مولکولی مبتنی بر واکنش زنجیره­ای پلیمراز..16

2-6-2-4-1-3- نشانگرهای مولکولی مبتنی بر PCR و هیبریداسیون….. 16

2-6-2-4-1-4- نشانگرهای مبتنی بر توالی­یابی (SNPها) و تراشه DNA….

2-7- کاربرد نشانگرهای مولکولی………………………………………. 17

2-8- انتخاب میان انواع مختلف نشانگرها…………………………….. 19

2-9- کاربرد نشانگرهای مولکولی در برنج……………………………… 19

2-10- انتخاب به کمک نشانگرها……………………………………….. 21

2-11- استفاده از نشانگرهای مولکولی درتهیه نقشه ژنتیکی……… 21

2- 12- ریزماهواره…………………………………………………………. 22

2-12-1- تشخیص آلل­های ریزماهواره……………………………………. 24

2-12-2- مزایای نشانگرهای ریزماهواره………………………………… 24

2-12-3- مشکلات کار با ریزماهواره…………………………………….. 25

2-12-3-1- اشتباهات آلل خوانی……………………………………….. 25

2-12-3-2- آلل­های صفر……………………………………………………. 26

 

2-12-3-3- اندازه نمونه مورد نیاز………………………………………… 26

2-12-4- ریزماهواره­ها درگیاهان و برنج………………………………….. 27

2-12-5- کاربردهای ریزماهواره…………………………………………… 28

2-13- نقشه­ های پیوستگی ژنتیکی…………………………………… 28

2-14- ویژگی­های نقشه…………………………………………………….. 29

2-15- سابقه نقشه یابی صفت رنگ دربرنج…………………………… 30

2-15-1- ارتباط بین رنگ پریکارپ وصفت گلوتیوز ………………………..33

2-15-2- توارث رنگ نوک دانه و ارتباط آن با صفات دیگر……………….. 33

2-15-3- روابط بین رنگ کلاله با صفات دیگر…………………………….. 34

2-15-4- ارتباطات بین رنگ پوشبرگ و صفات دیگر…………………….. 34

2-15-5- ارتباط بین رنگ کلاله و رنگ پوشبرگ…………………………. 35

2-15-6- ارتباط بین رنگ زبانک با صفات دیگر………………………….. 35

2-15-7- ارتباطات بین رنگ زبانک و رنگ پریکارپ……………………… 35

2-15-8- نشاندار کردن ژن­های مهم اقتصادی و انتخاب به کمک نشانگر (همراه)…36

2-15-9- مطالعه ژنتیکی و نشاندارکردن ژن صفت رنگ در برنج……… 37

فصل سوم: مواد و روشها

3-1- مواد گیاهی…………………………………………………………. 41

3-1-1- رقم 18-33DN-……………………………………………………

3-1- 2- رقم ندا ……………………………………………………………42

3-2- کشت والدین و جمعیت F2…………………………………………

3-3- تهیه نمونه برگی…………………………………………………… 43

3-4- ارزیابی صفت……………………………………………………….. 44

3-5- استخراج DNA ………………………………………………………

3-5-1- روش استخراج DNA……………………………………………..

3-6- بررسی کمیت و کیفیت DNA استخراج شده…………………… 49

3-6-1- ازطریق اسپکتروفتومتر…………………………………………. 49

3-6-2- به وسیله الکتروفورز ژل آگارز…………………………………… 49

3-7- بارگذاری نمونه­ ها و اجرای الکتروفورز…………………………… 50

این مطلب را هم بخوانید :

3-8- آماده سازی آغازگرهای ریزماهواره……………………………… 51

3-9- انجام واکنش PCR………………………………………………….

3-10- تجزیه وتحلیل داده ها…………………………………………….. 54

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- ارزیابی فنوتیپی…………………………………………………… 57

4-2- ارزیابی مولکولی…………………………………………………… 58

4-2-1- غربال والدین……………………………………………………… 58

4-2-2- تحلیل لینکاژ ………………………………………………………60

4-3- ارزیابی نشانگر RM253 در ارقام دیگر برنج……………………… 64

فصل پنجم

پیشنهادات……………………………………………………………….. 68

منابع………………………………………………………………………..70

ضمائم

لیست پرایمرهای بکار رفته در پژوهش………………………………… 79

تهیه محلول­های مادری…………………………………………………… 81

ماتریس داده­های مولکولی و فنوتیپی…………………………………. 83

چکیده:

وجود رنگدانه­ های آنتوسیانین در برنج عامل اصلی تولید پایه ساقه ارغوانی رنگ محـسوب می­شود. رنگ پایه ساقه در برنج رابطه مستقیم و قوی با تشکیل دانه ­های رنگی در برنج دارد که در زیر پوسته آنها به دلیل تراکم متفاوت رنگیزه­های آنتوسیانین در لایه­های مختلف پریکارپ، پوشش دانه و آلورون، رنگ­های سرخ، ارغوانی و سیاه مشاهده می­شود. بمنظور درک درست از مسیر بیوسنتزی آنتوسیانین که اطلاعات مفیدی را در زمینه بیولوژی مولکولی و ژنتیک برنج به همراه خواهد داشت، الگوی تفرق ژن رنگ پایه ساقه با استفاده از تعداد 123 تک بوته از جمعیتF2  حاصل از تلاقی 18-33 – DN و ندا مورد مطالعه قرار گرفت.  ارزیابی تک بوته­های  F2 بر اساس رنگ پایه ساقه نشان داد تعداد 83 بوته رنگی (ارغوانی) و تعداد 40 بوته بی­رنگ تولید شده نسبت تفرق 1 :075/2 را ایجاد می­نماید. آماره c2 این نسبت تفرق برابر 48/3 بود که از نسبت تفکیک  3:1 اختلاف معنی داری را نشان نداد (95/0p < ). در نتیجه ثابت شد که صفت مورد نظر از سیستم کنترل تک ژنی تبعیت می­نماید. مطالعات انجام شده با استفاده از 59 نشانگر مولکولی میکروساتلیت میزان 28 درصد چند شکلی بین والدین را نشان داد و آنالیز پیوستگی روی تک بوته­های مغلوب جمعیت F2 از تلاقی ندا × 18-33 –   DNثابت کرد که ژن رنگ پایه ساقه بر روی بازوی کوتاه کروموزوم شماره 6 برنج با نشانگرRM253 که در فاصله 15 سانتی مورگان از ژن قرار دارد همبسته می باشد.

فصل اول: مقدمه

1-1- تولیدکنندگان برنج

برنج پس از گندم دومین غله مهم در دنیا به حسـاب می­آید و به عنوان یکی از مهمترین محصولات استراتژیک جهان از اهمیت و جایگاه ویژه­ای برخوردار است، نزدیک به 90 درصد سطح زیر کشت و تولید برنج متعلق به کشورهای خاور دور می­باشد. بیش از نصف محصول برنج دنیا در دو کشور هند و چین تولید می­شود. به طور کلی، کشورهای گرمسیری و نیمه گرمسیری برمه، تایلند، ویتنام، لائوس، اندونزی، فیلیپین، پاکستان، هند، آمریکا، ژاپن، ایتالیا، مصر، چین، برزیل، کوبا، مکزیک و استرالیا از تولیدکنندگان عمده برنج به شمار می­آیند. میزان تولید برنج در تایلند، برمه، ویتنام و لائوس بیش از مصرف داخلی آنهاست و بنابراین نزدیک به 90 درصد برنج موجود در بازارهای دنیا متعلق به این 4 کشور می­باشد (53).

2-1- کشت برنج در ایران

کشت برنج در ایران در نواحی شمالی و در نواحی جنوبی به ویژه خوزستان تاریخچه طولانی دارد. شواهد نشان می­دهد که این محصول در این ناحیه، قرنها پیش از میلاد مسیح و در زمان هخامنشیان رواج داشته است. در ایران اسلامی نیز علی رغم دستاوردهای خوب تحقیقاتی و قریب به 600 هکتار زیر کشت برنج، متاسفانه به دلیل استفاده ناصحیح و توسعه محدود ارقام اصلاح شده و با توجه به رشد روز افزون جمعیت ایران، تولید داخلی برنج پاسخگوی نیاز مردم نیست و مقادیر قابل توجهی از خارج وارد می­شود. افزایش تولید به دو روش افزیش سطح زیر کشـت و افزایش در واحد سطـح امـکان­پذیر می­باشد. بدلیل محدود بودن زمین­های زراعی و نیز کمبود شدید آب، بدون تردید باید تولید را در واحد سطح با استفاده از روش­های به­زراعی و به­نژادی افزایش داد. دستیابی به خودکفایی در تولید برنج و حفظ ثبات قیمت آن، از جمله اهداف مهم در کشورهای کم درآمدی است که برنج بعنوان تنها غذای اصلی، اساس تأمین نیازهای غذایی بوده و برای مردم فقیر و آسیب پذیر این کشورها شغل و درآمد ایجاد می­ نماید(53).

3-1- متابولیت­ های ثانویه در گیاهان

بعضی از موجودات زنده خصوصاً گیاهان، طیف وسیعی از ترکیبات موسوم به متابولیت­های ثانویه را تولید می­کند. در مفهوم کلی، متابولیت­های ثانویه ترکیبات آلی هستند که نقش ضروری در رشد و نمو موجود زنده ندارند. با مطالعاتی که تا کنون صورت گرفته است، به نظر می­رسد که متابولیت­های ثانویه به عنوان مواد طبیعی نقش اکولوژیکی مهمی در واکنش­های دفاعی گیاهان و همچنین گرده افشانی و انتشار دانه­های گیاهان به وسیله حشرات و حیوانات دارند. بعضی از این ترکیبات به عنوان علف­کش و حشره کش در صنعت استفاده می­شوند در حالی که برخی دیگر کاربرد صنعتی ندارند. دسته بزرگی از متابولیت های ثانویه کاربرد دارویی و پزشکی دارند. ترکیبات دیگری از این گروه نیز نقش مهمی در تغذیه انسان و دام و كیفیت مواد غذایی (رنگ، طعم و بو) مختلف دارند (72).

به دلیل كاربردهای فراوان، متابولیت­های ثانویه موضوع جالبی برای تحقیقات اصلاح نباتات از طریق روش­های مولكولی و مهندسی ژنتیـك محسـوب می­شوند. مطالعه در زمینه وظایف این تركیبات در گیاهان، یك موضوع جالب و مهم برای بسیاری از پروژه­های تحقیقاتی شده است و نقش تعدادی از این تركیبات مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است.

در ده سال گذشته تحقیقات چندانی در ارتباط با متابولیت­های ثانویه انجام نشده است. مانع بزرگ در انجام این تحقیقات اطلاعات اندك از مسیرهای تولید زیستی متابولیت­های ثانویه و برهم كنش آنزیم­های درگیر در این مسیر همچنین اطلاعات محدودی از ژن­های مربوط به متابولیت­های ثانویه در دسترس است. یكی از مسیرهایی كه مطالعات بیشتری در سطح ژن­های دست اندركار آن نسبت به دیگر متابولیت­های ثانویه انجام شده است، مسیـر تولید فلاوونوئیدها و آنتوسیـانین­ها است (20). اكثـر ژن­های درگیر در مسیر تولید آنتوسیانین­ها همسانه­سازی شده و مطالعات فراوانی در سطح بیوشیمیایی، مولكولی و ژنتیك این دست از متابولیت­های

1-3-3- سرعت جذب خالص (NAR) ………………………………………………………………….7

1-3-4- شاخص سطح برگ (LAI) …………………………………………………………………….7

1-3-5- دوام سطح برگ (LAD) …………………………………………………………………………7

1-3-6- نسبت سطح برگ (LAR) ………………………………………………………………………8

1-3-7- وزن مخصوص برگ (SLW) ……………………………………………………………………..8

1-3-8- دوام بیوماس (BMD ) ………………………………………………………………………….8

1-4- كیفیت برنج …………………………………………………………………………………………9

فصل دوم بررسی منابع

2-1- شاخص های رشد ……………………………………………………………………………….12

2-1-1- تولید ماده خشك ………………………………………………………………………………12

2-1-2- سرعت رشد محصول …………………………………………………………………………..13

2-1-3- شاخص سطح برگ ……………………………………………………………………………15

2-1-4- سرعت رشد نسبی ……………………………………………………………………………17

2-1-5- میزان فتوسنتز خالص ………………………………………………………………………….18

2-1-6- دوام سطح برگ ………………………………………………………………………………….19

2-1-7- نسبت سطح برگ ……………………………………………………………………………..20

2-1-8- دوام بیوماس ……………………………………………………………………………………21

2-2- صفات مورفولوژیك …………………………………………………………………………………21

2-2-1- ارتفاع بوته ……………………………………………………………………………………….21

2-2-2- قابلیت پنجه زنی ………………………………………………………………………………..23

2-2-3- مساحت برگ پرچم ………………………………………………………………………………24

2-2-4- روزهای تا 50 درصد گلدهی و رسیدگی كامل …………………………………………………25

2-3- عملكرد و اجزای عملكرد …………………………………………………………………………….26

2-3-1-  تعداد خوشه در واحد سطح ………………………………………………………………….27

-3-2- وزن هزار دانه ………………………………………………………………………………………27

2-3-3- درصد باروری دانه ( تعداد دانه پر، نیمه پر و پوك) ……………………………………………..29

2-3-4- تعداد كل دانه در خوشه ………………………………………………………………………….30

2-3-5- طول خوشه ………………………………………………………………………………………..31

 

2-3-6- شاخص برداشت ………………………………………………………………………………….32

2-4- صفات كیفی …………………………………………………………………………………………..34

فصل سوم: مواد و روشها

3-1- آزمایش مزرعه ای …………………………………………………………………………………….37

3-1-1- مشخصات محل اجرای آزمایش و طرح آزمایشی ………………………………………………..37

3-1-2- معرفی ارقام مورد بررسی ………………………………………………………………………..38

3-1-2-1- رقم طارم هاشمی………………………………………………………………………………….38

3-1-2-2- رقم كادوس ………………………………………………………………………………………….38

3-1-2-3- رقم هیبرید بهار1 …………………………………………………………………………………….39

3-1-2-4- رقم نعمت ……………………………………………………………………………………………..39

3-1-2-5- لاین های امید بخش ……………………………………………………………………………….40

3-1-3- مراحل اجرای آزمایش ………………………………………………………………………………..40

3-2- نمونه برداری و اندازه گیری صفات …………………………………………………………………….41

3-2-1- اندازه گیری صفات در مراحل رشد گیاه ………………………………………………………..41

3-2-2- صفات كمی و نحوة اندازه گیری آنها …………………………………………………………….43

3-2-2-1- تعداد پنجه های بارور در بوته ……………………………………………………………………..43

3-2-2-2- ارتفاع گیاه ………………………………………………………………………………………….43

3-2-2-3- روزهای تا 50 درصد گلدهی …………………………………………………………………..43

3-2-2-4- طول برگ پرچم …………………………………………………………………………………….43

3-2-2-5- عرض برگ پرچم ……………………………………………………………………………………43

3-2-3- اندازه گیری صفات در مرحله رسیدن فیزیولوژیكی و قبل از برداشت …………………………..44

3-2-3-1- شاخص برداشت …………………………………………………………………………………44

3-2-3-2- اجزای عملكرد ………………………………………………………………………………………44

3-2-4- اندازه گیری صفات در مرحله بعد از برداشت ……………………………………………………….45

3-2-5- اندازه گیری صفات كیفی ……………………………………………………………………………45

3-3- محاسبات آماری …………………………………………………………………………………………46

فصل چهارم: نتایج و بحث

4-1- تجزیه و تحلیل شاخص های رشد …………………………………………………………………….48

این مطلب را هم بخوانید :

4-1-1- تولید ماده خشك ………………………………………………………………………………………48

4-1-2- سرعت رشد محصول ………………………………………………………………………………..50

4-1-3- سرعت رشد نسبی …………………………………………………………………………………52

4-1-4- شاخص سطح برگ …………………………………………………………………………………..52

4-1- 5- سرعت فتوسنتز خالص ……………………………………………………………………………55

4-1-6- دوام سطح برگ ……………………………………………………………………………………….55

4-1-7- نسبت سطح برگ …………………………………………………………………………………….58

4-1-8- دوام بیوماس …………………………………………………………………………………………..60

4-2- صفات مورفولوژیك ………………………………………………………………………………………61

4-2-1-  قابلیت پنجه زنی ……………………………………………………………………………………61

4-2-2-  ارتفاع بوته …………………………………………………………………………………………..62

4-2-3- تعداد روز تا 50 درصد گلدهی ……………………………………………………………………..62

4-2-4- تعداد روز تا رسیدگی كامل ……………………………………………………………………………63

4-2-5- مساحت برگ پرچم …………………………………………………………………………………….63

4-3- عملكرد و اجزای عملكرد ………………………………………………………………………………..65

4-3-1- تعداد خوشه در واحد سطح (مترمربع) ………………………………………………………………65

4-3-2- وزن هزار دانه ……………………………………………………………………………………………65

4-3-3- تعداد كل دانه در خوشه ………………………………………………………………………………66

4-3-4- تعداد دانه پر در خوشه ……………………………………………………………………………….66

4-3-5- تعداد دانه نیمه پر و پوك …………………………………………………………………………….67

4-3-6- درصد باروری …………………………………………………………………………………………..67

4-3-7- طول خوشه ……………………………………………………………………………………………..67

4-3-8- شاخص برداشت ………………………………………………………………………………………68

4-3-9- عملكرد دانه …………………………………………………………………………………………….68

4-4-صفات كیفی …………………………………………………………………………………………………70

4-4-1- دمای ژلاتینی شدن ……………………………………………………………………………………70

4-4-2- قوام ژل ……………………………………………………………………………………………….70

4-4-3- درصد آمیلوز …………………………………………………………………………………………….71

4-4-4- طول و عرض دانه قبل از پخت ………………………………………………………………………71

4-4-5- طول و عرض دانه پس از پخت ………………………………………………………………………..71

4-4-6- طویل شدن دانه ……………………………………………………………………………………….72

4-4-7- عطر ……………………………………………………………………………………………………72

4-6- همبستگی ها …………………………………………………………………………………………76

4-7- نتیجه گیری كلی ……………………………………………………………………………………..83

4-8- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………84

فصل پنجم: منابع

منابع ………………………………………………………………………………………………………….86

چکیده:

به منظور تعیین شاخص های فیزیولوژیك و مورفولوژیك رشد ارقام و لاینهای امید بخش برنج، آزمایشی در موسسه تحقیقات برنج كشور واقع در رشت در قالب طرح بلوك كامل تصادفی با 14 تیمار در 4 تكرار در بهار و تابستان سال 1387 اجرا گردید. تیمارها شامل 4 رقم (طارم هاشمی، كادوس، هیبرید بهار1 و نعمت) و 10 لاین امید بخش برنج بود. به منظور اندازه گیری شاخص های رشد، به فاصله هر 15 روز، تعداد 4 كپه با انتخاب تصادفی و با در نظر گرفتن اثر حاشیه ای (حذف دو كپه از طرفین) از هر كرت كف بر شدند. سطح برگ توسط دستگاه اندازه گیری سطح برگ تعیین شد. وزن خشك برگ و ساقه با قرار دادن آنها در آون در دمای 70 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت حاصل شد. در مرحله گلدهی، صفات مورفولوژیكی شامل تعداد پنجه، ارتفاع بوته، مساحت برگ پرچم، تعداد روزهای تا 50 درصد گلدهی و رسیدگی كامل مورد ارزیابی قرار گرفتند. صفات كیفی نیز از قبیل مقدار آمیلوز، درجه حرارت ژلاتینی شدن، تعیین قوام ژل، اندازه و شكل دانه، طویل شدن دانه و عطر نیز بعد از مرحله برداشت و تبدیل در آزمایشگاه اندازه گیری شدند. نتایج بدست آمده، حاكی از آن بود كه همه تیمارها، در مرحله قبل از گلدهی به حداكثر LAI دست یافتند و صفات مورد بررسی اختلاف      معنی داری نشان دادند. TDM (**58/0)، CGR (**36/0)، LAI (**55/0)، LAR (**48/0)، LAD (**55/0)، BMD (**70/0)، تعداد پنجه (**67/0)، مساحت برگ پرچم (**39/0)، وزن هزار دانه (**59/0)، تعداد خوشه در متر مربع (**67/0) و طول خوشه (**37/0) همبستگی مثبت و معنی داری با عملكرد دانه داشتند. لاین های 416 و 203 از نظر شاخص های رشد و قابلیت پنجه زنی و كمترین ارتفاع بوته در وضعیت مطلوبتری قرار داشتند و از طرفی عملكرد نسبتاً بالایی را نیز داشتند (به ترتیب 34/6 و 25/6 تن در هكتار) و به عنوان لاین مطلوب جهت برنامه های به زراعی در شرایط مشابه با این آزمایش قابل پیگیری و توصیه به نظر می رسند. لاین 223، كیفیت بالاتری داشت زیرا دارای آمیلوز متوسط (28/22%)، دمای ژلاتینی شدن متوسط (نمره 63/4)، افزایش دانه خوب و عطر مناسب بود. در حالی كه عملكرد پایینی داشت (90/4 تن در هكتار). در این تحقیق لاین های با خصوصیات كیفی بالاتر عملكرد پایین تری داشتند.

مقدمه:

برنج  (Oryza sativa L)از قدیمی ترین گیاهانی است  که در دنیا کشت شده و مبدآ پیدایش آن آسیای جنوب شرقی بخصوص کشورهای هند و چین می باشد (زمانی و علیزاده، 1386). مهمترین مرکز تولید برنج در جهان قاره آسیا است که حدود 90% برنج تولیدی جهان را به خود اختصاص داده است. در قاره های آمریکا، اروپا، آفریقا و اقیانوسیه 10 درصد بقیه کشت برنج انجام می شود. هم اکنون استانهای گیلان و مازندران از مناطق مهم تولید برنج در کشور هستند. در این دو استان برنج به عنوان یکی از عمده ترین اقلام منابع غذایی محسوب می شود و حدود 13 نوع غذای محلی از آن درست می شود (اخوت و وکیلی، 1376). سطح زیر کشت برنج در دنیا کمتر از گندم بوده لکن مقدار تولید آن تقریباً برابر گندم می باشد (خدابنده، 1379) . بر اساس گزارش سازمان خواروبار جهانی در سال1380، سطح زیر کشت برنج در کشور ما 480 هزار هکتار و میزان تولید شلتوک معادل 2/2میلیون تن می باشد (امام، 1383). طی دو دهه اخیر میزان مصرف سرانه برنج کشور و الگوی مصرف و تغذیه مردم تغییر و مصرف برنج به عنوان یکی از مواد اولیه اصلی و اساسی غذای روزانه وارد سبد خانوار شده بطوری که مصرف سرانه برنج از 15 تا 20 کیلوگرم به 38 تا40 کیلوگرم افزایش یافته است (زمانی وعلیزاده، 1386). بر اساس برآورد انجام شده، شمار ساکنان کره زمین از 5 میلیارد و 500 میلیون نفر کنونی به 8 میلیارد و 400 هزار نفر در سال 2025 میلادی افزایش خواهد یافت و هر ساله 88 میلیون نفر به جمعیت جهان افزوده می گردد، كه تا سال 2050 تولید برنج بایستی بالغ بر 50 درصد افزایش یابد كه این افزایش تولید نیازمند اصلاح ارقام و اعمال مدیریت های صحیح زراعی است (Ntanos and Koutrbas, 2002.). در کشور ما بیشترین نسبت اراضی تحت کشت مربوط  به ارقام بومی با عملکرد کم ولی با کیفیت زیاد می باشد (اخوت و وکیلی ، 1376). با توجه به رشد جمعیت در آسیا که 90 درصد برنج دنیا در آن تولید و مصرف می شود، تولید سالیانه برنج باید 7/1 درصد افزایش یابد تا نیاز آینده مصرف کنندگان را تامین نماید .(Dato Seri, 2003)که با توجه به نرخ رشد جمعیت، میزان تولید فعلی برنج، به هیچ وجه جوابگوی مصرف نبوده، پس لازم است در جهت معرفی ارقام جدید با عملکرد زیادتر تلاش شود. خوشبختانه در دهه های گذشته، اغلب كشورهای آسیایی فعالیت خوبی را در ارتباط با زراعت برنج و اصلاح آن به عمل آوردند، به طوری كه در آسیا بیشترین سطح زیر كشت ارقام پرمحصول جدید در سال 1997 مربوط به كشور هند با 32200000 هكتار بود(2004 ،IRRI).در چهار دهه پیش، تحقیقات برنج پیشرفت های زیادی در زمینه معرفی و توسعه كشت ارقام اصلاح شده و افزایش كارایی مدیریت منابع طبیعی و نهاده ها داشته كه باعث افزایش محصول،كاهش هزینه تولید و افزایش درآمد كشاورزان شده است (2005 Mahabub,).

یكی از ابزار مهم متخصصان به نژادی، انتخاب والدین مناسب جهت تلاقی دادن آنها می باشد تا بدین ترتیب بتوانند با تركیب خصوصیات مناسب والدین، ژنوتیپ های جدید را تولید كنند، اما یكی از محدودیت های مهم این روش عدم آگاهی از فرایندهای فیزیولوژیكی می باشد و لذا باعث اتخاب تصادفی والدین می گردد(مهدوی، 1383). بنابرین با شناخت دقیق خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی لاینها و ارقام اصلاح شده و تجزیه و تحلیل رشد آنها، می توان به عامل محدودیت ویا افزایش محصول در واحد سطح پی برد و مدیریت های لازم را جهت افزایش عملکرد انجام داد. از طرف دیگر شاخص های رشد، یکی از عوامل تعیین کننده وضعیت فیزیکوشیمیایی گیاهان در عکس العمل به شرایط مختلف محیطی می باشند که بر میزان محصول گیاهان تاثیر می گذارند (عرفانی و نصیری، 1379). بنابراین مطالعه لاینهای امید بخش و مقایسه آنها با یکدیگر بسیار ضروری است زیرا از یک طرف این لاینها دارای ویژگیهای منحصر بفرد بوده و می توانند منابع ژنتیکی بسیار خوبی در برنامه های اصلاحی محسوب گردند و از جهت دیگر مصرف کننده های برنج در داخل کشور، تمایل زیادی به مصرف برنج های با کیفیت بالا دارند و این مساله محققین زراعت و اصلاح نباتات را بر آن می دارد تا با انجام پژوهش های گسترده، صفات مطلوب لاینهای معرفی شده را شناسایی نموده و با انتقال به ارقام جدید گامی مثبت در جهت خود کفایی از نظر تولید برنج بردارند ( قیصری، 1386) .

با توجه به مسائل مطرح شده هدف از اجرای این آزمایش عبارتند از:

1- بررسی شاخص های مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی ارقام و لاین های امید بخش برنج.

2- مطالعه همبستگی شاخص های فوق با عملکرد و اجزای عملکرد ارقام و لاین های امید بخش برنج.

3- معرفی شاخص های موثر و مطلوب در عملکرد ارقام و لاین های امید بخش برنج.

4- پیشنهاد لاین مطلوب از میان لاین های مورد مطالعه جهت برنامه های به زراعی در شرایط مشابه.

فصل اول: کلیات

1- کلیات

1-1- تجزیه و تحلیل رشد گیاه

مفهوم اساسی و کاربرد های فیزیولوژیکی تجزیه و تحلیل رشد نسبتاً ساده بوده ودر برخوردهای کلاسیک اولیه توسط بلاکمن (1919)، بریگز و همکاران (1920) و فیشر (1920) توضیح داده شده است. تنها اندازه گیری دو عامل سطح برگ و وزن خشک در فواصل مکرر لازمه تجزیه و تحلیل رشد است و دیگر کمیت های تجزیه و تحلیل رشد توسط محاسبه بدست می آیند (کوچکی و سرمدنیا، 1380) . تجزیه و تحلیل رشد در واقع روشی برای تجزیه عوامل موثر بر عملکرد و تکامل گیاه و اندازه گیری آنها بر اساس تجمع مواد فتوسنتزی خالص نسبت به طول زمان است که مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد (گیلانی و همكاران، 1382).

تجزیه و تحلیل رشد می تواند بر اساس تک بوته یا اجتماع گیاهی صورت گیرد . تجزیه و تحلیل رشدی تک بوته ها که معمولاً در مراحل اولیه رشد انجام می شود شامل قسمت های زیر است :

1- سرعت رشد نسبی و مطلق

2-7- مکانیسم عمل اکسیدروی در گیاه …………………………………………………………… 19

2-8- اثر نانوذرات بر بذر و رشد گیاهان ………………………………………………………….. 20

2-9- سمیت نانوذرات برای گیاهان………………………………………………………………… 24

2-10- کودهای بیولوژیکی…………………………………………………………………………… 29

2-10-1- میکوریزا و نقش آن در گیاهان…………………………………………………………….. 30

2-10- 2- قارچ میکوریزا آربسکولار و واکنش گیاهان………………………………………………. 32

فصل سوم- مواد و روش­ها

3-1- مطالعات جوانه­زنی بذر………………………………………………………………………… 35

3-1-1- آزمایش سطوح مختلف اکسیدروی نانو و معمولی بر شاخص­های جوانه­زنی و رشد گیاهچه لوبیا…35

3-2- مطالعات گلخانه­ای ……………………………………………………………………………. 42

3-2-1- آماده سازی بستر کاشت ………………………………………………………………….. 42

3-2-2- کاشت، داشت و برداشت گیاه لوبیا ……………………………………………………… 43

3-2-3- تجزیه گیاه ……………………………………………………………………………………. 44

3-2-4- تجزیه خاک پس از برداشت گیاه …………………………………………………………… 45

3-3- تجزیه و تحلیل آماری ……………………………………………………………………………. 46

فصل چهارم- نتایج و بحث

4-1- آزمایش جوانه­زنی بذر ………………………………………………………………………… 47

4-1-1- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر شاخص­های جوانه­زنی بذر ……………………… 47

4-1-2- اثر سطوح اکسیدروی بر شاخص­های جوانه­زنی بذر ……………………………………. 48

4-1-3- اثر متقابل نوع اکسیدروی و سطوح آنها بر شاخص­های جوانه­زنی بذر ………………… 49

4-1-4- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا …………………. 54

4-1-5- اثر سطوح مختلف اکسیدروی بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا ………………………… 55

4-1-6- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و سطوح آنها بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا….56

4-2- آزمایش گلخانه­ای …………………………………………………………………………….. 59

4-2-1- اثر تیمارهای آزمایشی بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه لوبیا …………………………. 59

4-2-1-1- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر شاخص­های رشدی لوبیا ……………………. 59

4-2-1-2- اثر قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخص­های رشدی لوبیا ………………………….60

4-2-1-3- اثر سطوح اکسیدروی بر شاخص­های رشدی لوبیا ………………………………………62

 

4-2-1-4- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخص­های رشدی لوبیا….63

4-2-1-5- اثر متقابل سطوح اکسیدروی و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخص­های رشدی لوبیا….65

4-2-1-6- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و سطوح آنها بر شاخص­های رشدی لوبیا….68

4-2-1-7- اثر متقابل نوع اکسیدروی، سطوح آنها و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخص­های رشدی لوبیا…72

4-3- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر غذایی پر مصرف در گیاه لوبیا ……………………… 75

4-3-1- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم گیاه …………………. 75

4-4- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر کم مصرف گیاه ……………………………………… 83

4-4-1- عناصر روی، مس و آهن در گیاه ………………………………………………………… 83

4-5- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر خصوصیات خاک پس از برداشت گیاه لوبیا ……………….90

4-5-1- pH خاک پس از برداشت گیاه …………………………………………………………… 90

4-5-2- هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک پس از برداشت گیاه ………………………….. 94

4-6- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر کم مصرف در خاک پس از برداشت گیاه ………….. 99

4-6-1- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر روی، مس و آهن در خاک ……………………….. 99

فصل پنجم- نتیجه­ گیری نهایی و پیشنهادات

5-1- نتیجه­ گیری نهایی ………………………………………………………………………… 106

5-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………….. 108

پیوست …………………………………………………………………………………………….. 110

منابع………………………………………………………………………………………………… 116

چکیده:

این مطالعه به منظور بررسی اثرات اکسیدروی (نانو و معمولی) و قارچ میکوریزا بر خصوصیات خاک، جوانه­زنی بذر و ویژگی­های رشد گیاه لوبیا با دو آزمایش کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل به­ طور جداگانه انجام شد. در بخش اول، فاکتورهای آزمایش شامل دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و چهار سطح اکسیدروی (0، 50، 100 و 200 میلی­گرم بر لیتر) با سه تکرار بودند: در بخش دوم، فاکتورهای آزمایش شامل دو سطح Glomus intraradices (با و بدون) و دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و چهار سطح اکسیدروی (0، 50، 100 و 200 میلی­گرم بر کیلوگرم) با سه تکرار بودند. آزمایشات اول و دوم به ترتیب در شرایط آزمایشگاه و گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که نانوذرات اکسیدروی در غلظت کم (50 میلی­گرم بر لیتر) و غلظت­های زیاد (100و 200 میلی­گرم بر لیتر) به ترتیب اثرات تحریک­ کنندگی و بازدارندگی در جوانه­زنی بذر و رشد گیاهچه لوبیا داشته است. غلظت­های زیاد نانوذرات اکسیدروی، اثرات منفی در همه پارامترهای جوانه­زنی بذر داشتند. حداقل طول ریشه­چه، طول ساقه­چه، طول گیاهچه، وزن خشک ریشه­چه، وزن خشک ساقه­چه و وزن خشک گیاهچه در غلظت­های زیاد نانوذرات اکسیدروی مشاهده شد. تیمار (50 میلی­گرم بر لیتر) نانوذرات اکسیدروی، بهترین و مناسب­ترین غلظت برای تحریک رشد ریشه بذور لوبیا در شرایط آزمایشگاهی بود. در آزمایش گلخانه­ای تیمار (100 میلی­گرم بر کیلوگرم) نانوذرات اکسیدروی با Glomus intraradices تاثیر معنی­داری در رشد و عملکرد داشتند. دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) افزایش معنی­داری در روی، مس و آهن قابل دسترس در نمونه­های خاک داشتند اما تیمار نانوذرات اکسیدروی در مقایسه با اکسیدروی معمولی برتر بود. زمانی که غلظت­های بیشتر اکسیدروی به نمونه­های خاک اضافه شد، غلظت روی، مس و آهن در گیاه و وزن خشک ریشه­ و ساقه در گلدان، طول ریشه و ساقه در گلدان، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن دانه در بوته، وزن صد دانه و عملکرد دانه در بوته افزایش یافت. تیمارهای نانوذرات اکسیدروی، همه پارامترهای اندازه­گیری شده را نسبت به تیمارهای اکسیدروی معمولی بهبود بخشید. همچنینGlomus intraradices تأثیر معنی­دار مثبتی در غلظت روی، مس و آهن در گیاه لوبیا داشت.

فصل اول: مقدمه

1- مقدمه

 

این مطلب را هم بخوانید :

در طی پنجاه سال گذشته، پیشرفت فناوری تولید مواد شیمیایی، انقلابی را در تولید محصولات کشاورزی به­ وجود آورده است (واسیلیسکی، 2003). با شروع کشاورزی صنعتی که دو عامل مهم آن استفاده از ارقام پر محصول و کود­ پذیر گیاهان زراعی و بکارگیری کودهای شیمیایی بودند، تولید محصولات کشاورزی دگرگون و رشد فزاینده­ای ایجاد شد. تغییرات ایجاد شده در طبیعت در اثر دخالت­های انسان در خاک، آب و جو به دلیل استفاده از مواد شیمیایی مختلف برای افزایش بهره­وری گیاهان از یک طرف و مصرف حدود 10 برابر انرژی برای تولید یک واحد از محصول نسبت به قرن گذشته از طرف دیگر، منجر به جستجو جهت دستیابی به روش­های جدید در تولید محصولات کشاورزی شده است (آلاجاجیان، 2007; واسیلیسکی، 2003).

کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی حتی در سطح جهانی، در مرحله ظهور است. علوم نانو منجر به توسعه و بهبود کاربردهای ارزان نانوتکنولوژی برای پیشبرد رشد گیاهان شده است. نانوذرات[1] و نانوکپسول­ها ابزاری کارا برای توزیع آفت کش ها و کودها در شکل کنترل شده با مکان هدف مشخص هستند، بنابراین خسارت زیست محیطی را کاهش می­­دهند. نانوتکنولوژی نقش مهمی در بهبود روش­های موجود مدیریت گیاهان زراعی بازی می­کند. مواد شیمیایی زراعی از طریق آبشویی، تجزیه توسط نور، هیدرولیز و تجزیه میکروبی، بخش یا درصد خیلی کمی از آنها در محل هدف قرار می­گیرند. از این رو کاربردهای مکرر برای داشتن یک کنترل موثر مورد نیاز است که باعث برخی اثرات نامطلوب نظیر آلودگی آب و خاک می­گردد (نایر و همکاران، 2010).

تغییرات در فناوری، عامل اصلی شکل­ گیری کشاورزی نوین شده است. در بین آخرین خط نوآوری­های فناوری، نانوتکنولوژی موقعیت برجسته­ای در تحول کشاورزی و تولید غذا اشغال نموده است. توسعه وسایل و مواد نانو می­تواند کاربردهای جدیدی را در بیوتکنولوژی گیاهی و کشاورزی باز نماید. اخیراً تمرکز اصلی در تحقیقات روی کاربرد نانوتکنولوژی در زمینه الکترونیک، انرژی و پزشکی می­باشد. تجربیات بدست آمده از این موضوعات، توسعه گیاهان تغییر یافته ژنتیکی، حفاظت گیاه، مواد شیمیایی محافظ گیاه و تکنیک­های کشاورزی دقیق را آسان ساخته است. نانوتکنولوژی پیشرفت­های وسیعی در تحقیقات کشاورزی نظیر علوم و فناوری تولید مثلی، تبدیل ضایعات کشاورزی و غذایی به انرژی و دیگر محصولات ثانویه از طریق فرایند زیستی- نانوآنزیمی، جلوگیری از بیماری و تیمار در گیاه با استفاده از رهاسازی نانوذرات مختلف شبیه به آنچه که در مصرف نانو داروها در انسان استفاده می­شود، ایجاد نموده است (نایر و همکاران، 2010). از ویژگی­های منحصر به فرد نانوذرات، نسبت سطح به حجم زیاد آنها است که باعث افزایش درصد اتم­های موجود در سطح شده (پرماناتان، 2011) که هم می­توانند به عنوان منبع غذایی مفید و هم به عنوان خطرات زیست محیطی مطرح شوند. بنابراین، درک کاملی از مسیرهای اصلی واکنش در تشکیل این مواد در خاک برای کاربرد مواد نانوذرات پایدارتر و ایمن­تر در کشاورزی حایز اهمیت است (میلانی، 2010).

در حال حاضر عناصر کم مصرف برای گیاهان زراعی به عنوان مواد غذایی لازم و ضروری بوده به طوری که رشد و عملکرد گیاهان در خاک­هایی با کمبود این عناصر کاهش می­یابد. عنصر روی  یکی از هفت عنصر کم مصرف ضروری برای رشد محصول بوده و نقش اساسی آن مشارکت در ساختمان 200 نوع آنزیم و پروتئین است و کمبود آن فعالیت چندین آنزیم مهم از جمله فسفاتاز، الکل دی هیدروژناز، دیمیدین کیناز، کربوکسی پپتیداز DNA و RNA را کاهش می­دهد (پراساد، 1984). از دیگر نقش­های عنصر روی، نقش آن در ایجاد یک سیستم دفاعی سلولی در برابر گونه­های واکنش دهنده با اکسیژن[2] (ROS) می­باشد. به نحوی که در شرایط کمبود عنصر روی بروز این خسارت­های اکسیداتیو ناشی از تهاجم رادیکال­های آزاد مانند ROS ها با ایجاد اختلال در عملکرد غشاهای سلولی و تولید رادیکال­های هیدروکسیل و سوپراکسیداز به سلول خسارت وارد می­نماید (مورای، 1989).

اکسیدروی (ZnO) به عنوان یکی از ترکیبات معدنی عنصر روی، در حال حاضر یکی از پنج ترکیب عنصر روی بوده که توسط سازمان غذا و داروی آمریکا به عنوان یک ترکیب ایمن شناخته شده است (پراساد، 1984). اکسیدروی در مقیاس نانو ویژگی­های ضد میکروبی داشته و همچنین پایداری بیشتری در دما و فشار بالا نشان داده (ساوای، 2003) و غیر سمی بوده و حتی شامل عناصر معدنی ضروری برای بدن انسان نیز می­باشد (روسلی و همکاران، 2003). اغلب مواد معدنی ضد باکتریایی، نانوذرات فلزی و نانوذرات اکسید فلزی بوده که شامل نقره (Ag)، مس (Cu)، اکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسیدروی (ZnO) می­باشد (کیوفی و همکاران، 2005؛ چادهری و همکاران، 2008؛ برادلی و همکاران، 2011). گیاهان در حضور نانو مواد (NMs) به طور طبیعی رشد کرده و روند افزایشی در تولید دارند به طوری که استفاده از نانو مواد سنتزی[3]، به عنوان ابزاری مناسب محسوب می­شود (پن و همکاران،2010) و سرنوشت، انتقال و تحرک این نانوذرات سنتزی در خاک بستگی زیادی به شرایط محیطی داشته، ولی با این حال شناخت کمی از اثرات احتمالی نانوذرات در ویژگی­های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی خاک وجود دارد (بن- موشه و همکاران، 2012).

امروزه استفاده از نانوکودها در صنایع مختلف از جمله کشاورزی مورد توجه و اقبال عمومی قرار گرفته است. نانواکسیدروی یکی از نانوکودهای مورد استفاده در کشاورزی است که گزارشات ضد و نقیضی در مورد فواید و مضرات آن برای گیاهان ارایه شده است. استفاده از این ماده در خاک با غلظت زیاد اثرات ضد باکتریایی داشته و برخی از باکتری­های خاک را از بین می­برد، از سویی گزارشاتی در دست است که نشان می­دهد استفاده از این نانو کود می­تواند رشد ریشه و اندام­های هوایی گیاهان را تحریک نماید (فان و لو، 2003). امروزه بشر با دخالت­های نامتعارف خود از قبیل کاربرد بی­رویه کودهای شیمیایی، سموم و ادوات کشاورزی موجب خسارت­های جبران ناپذیری به محیط زیست و نظام­های کشاورزی شده است. یکی از راهکارهای مؤثر برای خروج از این معضل، حرکت به سوی کشاورزی پایدار می­باشد (غلامی و کوچکی، 1380). در حال حاضر مصرف کودهای زیستی همانند قارچ میکوریزا در یک سیستم مبتنی بر کشاورزی پایدار، موجب افزایش کیفیت و ثبات عملکرد به ویژه در گیاهان زراعی می­شود. قارچ میکوریزا در مقایسه با کودهای شیمیایی برتری­های چشمگیری دارد. این قارچ­ها با ایجاد ارتباط همزیستی با گیاهان بر جنبه­های مختلف فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه میزبان تأثیر گذاشته و موجب بهبود رشد و نمو آن می­شود (نادیان، 1377). قارچ­های میکوریزای آربسکولار وزیکولار در بین میکروارگانیسم­هایی که محیط ریزوسفر را اشغال می­کنند منحصر به فرد هستند. این قارچ­ها اجتماعات همزیستی را با ریشه اکثر گیاهان تشکیل می­دهند و علاوه بر افزایش موادغذایی معدنی در گیاه می­توانند با تحریک مواد تنظیم کننده رشد، افزایش فتوسنتز، بهبود تنظیم فشار اسمزی در شرایط خشکی و شوری، باعث افزایش مقاومت گیاهان نسبت به تنش­های محیطی شوند (رابی و مدنی، 2005).

بنابراین با توجه به اهمیت موضوع، این مطالعه به منظور دستیابی به اهداف زیر در دو شرایط آزمایشگاه و گلخانه بر روی جوانه­زنی و رشد و عملکرد گیاه لوبیا سبز اجرا شد:

1- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر شاخص­های جوانه­زنی گیاه لوبیا سبز

2- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز

3- بررسی اثرات متقابل اکسیدروی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز

بر کریستالیزاسیون مجدد نشاسته و سینتیک بیاتی پس از پخت مؤثر می باشد. سینتیک بیاتی نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه و بستر فلزی متفاوت بود و سفتی نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه به طور معنی داری نسبت به نانهای پخته شده بر روی بستر فلزی طی نگهداری کمتر بود؛ اگر چه مقدار رطوبت نانهای پخته شده بر روی بستر فلزی بالاتر از نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه بود. نتایج بررسی ها همچنین نشان داد که برای توصیف سینتیک سفت شدن و کریستالیزاسیون مجدد آمیلوپکتین در نان سنگک می توان از دو مدل آورامی و مدل سینتیکی درجه اول با عامل محدود کننده استفاده نمود. مقادیر تخلخل محاسبه شده به روش پیکنومتری با گاز هلیوم نسبت به مقادیر تعیین شده با روش توموگرافی به واقعیت نزدیکتر بودند. دمای پخت و نیم پخت کردن بر دامنه اندازه سلولهای هوا و نیز نحوه توزیع آنها تاثیر گذار بودند.

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1- مقدمه

بیش از نیمی از انرژی و پروتئین و قسمت اعظم ویتامین ها و املاح مورد نیاز مردم از راه مصرف نان تامین می شود. نان تازه دارای زمان ماندگاری کوتاهی است و کیفیت آن به شدت به فاصله ی بین پخت و مصرف وابسته است. طی نگهداری نان، از دست رفتن تازگی به موازات افزایش سفتی مغز منجر به کاهش مقبولیت آن برای مصرف کننده می گردد که از این  تغییرات  معمولاً به عنوان بیاتی یاد  می شود. بخش مهمی از ضایعات نان در کشور، مربوط به بیاتی سریع نانهای تولیدی است. یکی از نانهای سنتی تولیدی در کشور که از عطر و طعمی ممتاز و ارزش غذایی بالایی برخوردار می باشد، سنگک است. نان سنگک نوعی نان مسطح که بر روی سطح ریگهای داغ پخت می شود. اخیراً تنورهای نیمه صنعتی مختلفی به بازار عرضه شده اند که پخت سنگک در آنها بر روی سطوح فلزی به جای سنگ ریزه انجام می شود. به نظر می رسد که تفاوتهایی در کیفیت نانهای پخته شده در تنورهای سنتی با نیمه صنعتی وجود دارد که می تواند به بستر پخت و شرایط پخت مربوط باشد. مروری بر كارهای انجام شده در ایران نشان می دهد كه تحقیقات كمی بر روی نان سنگك انجام گردیده است. عمده كارهای انجام شده نیز بر بررسی تاثیر برخی بهبود دهنده ها در تاخیر بیاتی نان سنگك متمركز بوده است. تمایل مصرف کنندگان به سمت محصولات تازه پخت شده و سنتی با ارزش غذایی بالا از یكسو، و افزایش دستمزد نیروی كار ماهر از سوی دیگر، دنیای امروز را به سمت سود جستن از تکنولوژی BOT ( Baked Off Technology) سوق داده است. این تکنولوژی عبارت است از تولید نان از فرآورده های نانوایی منجمد یا غیر منجمد در مقیاس صنعتی برای توزیع در فروشگاه های عرضه نان، سوپرماركتها، رستورانها و منازل. سه گروه اصلی فرآورده های تولیدی با این تکنولوژی عبارتند از: خمیرهای تخمیر نشده منجمد، نانهای نیم پخته منجمد و غیر منجمد. نان نیم پخته منجمد نوعی محصول نیمه آماده است که با استفاده از یک فرمول کم و بیش سنتی تولید شده و می تواند به سرعت قبل از مصرف، مرحله پخت نهایی را طی نماید. از مزایای نانهای نیم پخته منجمد می توان نیاز به تجهیرات و فضای کمتر، سهولت مصرف، صرفه جویی در وقت و قابلیت نگهداری بالا، راحتی نگهداری در فروشگاه ها و كاهش ضایعات را نام برد. هم چنین نیاز به کارگر متخصص کاهش یافته، کیفیت محصول بالا رفته و تهیه نان تازه در هر ساعتی از روز امکان پذیر می گردد. نیم پخت کردن محصولات نانوایی و نگهداری آنها به صورت منجمد، راه حلی موثر برای مقابله با بیاتی در محصولات نانوایی و كاهش ضایعات است. از محدودیت های عمده این روش می توان به

 مصرف بالای انرژی (2/2 برابر انرژی بیشتر نسبت به فرایند  معمول) آن اشاره نمود كه نهایتا منجر به تولید محصولی با قیمت تمام شده بالاتر می گردد.

شرایط فرایند و نگهداری نقش مهمی در بیاتی دارند. با این وجود بر اساس اطلاعات ما هیچ تحقیقی در زمینه ترکیب نوع پخت (پخت کامل یا نیم پخت کردن)، شرایط پخت (دما- زمان) و دمای نگهداری بر بیاتی نان مسطح تولید شده از خمیر با مقدار رطوبت بالا و آرد گندم کامل( مشابه نان سنگک) انجام نشده است. نسبت بالای آب در خمیر سنگک اثرات معنی داری بر خصوصیات رئولوژیکی نان دارد. دما در تنورهای پخت سنگک بالا بوده و زمان پخت کوتاه و در حد چند دقیقه می باشد. بنابراین تعیین اثر شرایط پخت بر کیفیت نان طی نگهداری اهمیت زیادی دارد.

این تحقیق امکان فهم بهتر از پدیده های درگیر در مراحل تخمیر، پخت و نگهداری نان سنگک را فراهم می نماید. اهداف این تحقیق شامل 1) ارزیابی اثر شرایط مختلف تخمیر بر خصوصیات رئولوژیکی خمیر، 2) ارزیابی اثر نیم پخت کردن و نگهداری در شرایط متفاوت (انجماد، یخچال و دمای اتاق) بر بیاتی نان سنگک، 3) ارزیابی اثر پخت بر روی سنگ ریزه های رودخانه ای در مقایسه با بستر فلزی در دماهای مختلف (280، 310 و ˚C340) بر خصوصیات کیفی نان سنگک طی نگهداری در دمای اتاق 4) ارزیابی سینتیک بیاتی نانهای سنگک درشرایط مختلف پخت و نگهداری و 5) ارزیابی اثر شرایط مختلف پخت بر تخلخل و توزیع حفرات در نان سنگک.

2-1- نان

غلات و فراورده های نانوایی پایه هرم تغذیه ای انسان را تشکیل می دهند. قدمت نان به حدود 10 هزار سال قبل از میلاد بر می گردد. در بین اقوام مختلف، مصریان اولین افرادی بودند که هنر پخت نان را فرا گرفتند. از همان دوران، کنترل بر تولید و توزیع نان به عنوان ابزاری برای اعمال نفوذ سیاسی بر توده مردم استفاده می شده است [102]. نان در دنیا بسته به سلیقه و فرهنگ مردم هر منطقه، با روش‌ها و اشكال مختلف تهیه می‌شود. به طور كلی نان­های مورد مصرف كنونی را از نظر نوع می‌توان به انواع تخمیری و غیر تخمیری و از نظر شكل به صورت مسطح و حجیم تقسیم بندی نمود. گرچه امروزه نان به صورت غیر تخمیری كمتر تولید می‌شود، اما نان‌های مسطح و یا حجیم هر دو به شکل گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. نان نازک و مسطح اولین نانی بود كه توسط انسان تهیه شد ولی به تدریج با

این مطلب را هم بخوانید :

 شناخته شدن روش تهیه نان و به وجود آمدن فن نانوایی، تنوع بیشتری در فرم، شكل و نوع نان به وجود آمد [164].

بیش از نیمی از انرژی و پروتئین و قسمت اعظم ویتامین ها و املاح مورد نیاز اکثر مردم از راه مصرف نان تامین می شود. نان تازه دارای زمان ماندگاری کوتاهی است و کیفیت آن به شدت به فاصله ی بین پخت و مصرف وابسته است. طی نگهداری نان، از دست رفتن تازگی به موازات افزایش سفتی مغز منجر به کاهش مقبولیت آن برای مصرف کننده می گردد. از این  تغییرات  معمولاً به عنوان بیاتی یاد  می شود [15, 33]. در حال حاضر بخش زیادی از گندم تولیدی كشور در زنجیره گندم، آرد و نان به طرق مختلف ضایع می گردد كه بخش مهمی از ضایعات، مربوط به بیاتی سریع نانهای سنتی است.

3-1- نان سنگک

2-1- ضرورت تحقیق

با توجه به پتانسیل تخریب پل ها در اثر آب شستگی و هزینه های مالی و جانی آن، تلاش برای فهم فرآیند آب شستگی  و روشهای مقابله با آن امری ضروری به نظر می رسد. تخمـین عمق آب شستگی پایه یک پل کمتر از مقدار واقعی منجر به تخریب آن می شود در حالیكه تخمین بیش از حد آن  نیز منجر به تحمیل هزینه های بالاتر برای ساخت پل می شود[1].

در ایالات متحده فاكتورهای هیدرولیكی متعددی از قبیل ناپایداری جریان، رسوب گذاری و رسوب برداری بستر در بلندمدت،آب شستگی كلی[1]، آب شستگی موضعی[2]  و حركت جانبی ذرات بستر به عنوان عوامل اصلی برای 60% از خرابی های سـازه ای پل در آمریكا شناخـته شده است[19]. حادثه مصیبت بار فروپاشی پل U.S.51 كه بر روی رودخانه هتچی  واقع شده بود، منجر به مرگ 8 نفر شد[19]. در اثر تخریب پل واقع بر رودخانه آریو پاساژرو واقع در كالیفرنیا كه در زمان رخداد یك سیل بزرگ به وقوع پیوست 7 نفر كشته شدند[19].

3-1- اهداف

هدف اصلی در این تحقیق بررسی اثر طوقه های لبه دار در كاهش عمق آب شستگی موضعی در اطراف پایه های مدور و در شرایط آب صاف می باشد. برای این منظور ابتدا یك بار آزمایشات با شرایط مذكور برای پایه مدور بدون طوقه انجام می شود سپس در مرحله دوم آزمایشات عیناً برای پایه های مدور با طوقه بدون لبه انجام می شود و در مرحله سوم آزمایشات برای طوقه های لبه دار انجام خواهد شد. در هرآزمایش عمق آب شستگی اندازه گیری خواهد شد تا درصد تغییر ماکزیمم عمق آب شستگی نسبت به طوقه بدون لبه بدست آید. همچنین آزمایشات برای طوقه های نصب شده  ارتفاع های متفاوت نسبت به بستر و با ارتفاع لبه های متفاوت و با زاویه های متفاوت نسبت به طوقه  انجام می شود تا اثر این سه پارامتر بر عمق آب شستگی بررسی شود.

4-1- نوع تحقیق

تحقیق ارائه شده عنوان رساله کارشناسی ارشد دپارتمان سازه های هیدرولیکی دانشگاه قم می باشد که بر اساس آزمایشاتی است كه درآزمایشگاه مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آب خیز داری وزارت جهاد کشاورزی واقع در تهران و با استفاده از یك مدل فیزیكی، می باشد.

5-1- ساختار پایان نامه

این پایان نامه مشتمل بر پنج  فصل می باشد که درفصل اول کلیات مبحث آب شستگی موضعی آورده شده است. در فصل دوم تحقیقاتی که توسط سایر محققین در زمینه استفاده از طوقه ها در كاهش عمق آب شستگی انجام شده است تشریح شده و در فصل سوم روش انجام آزمایشات و وسایل به كار رفته در آزمایشات توضیح داده شده است. ارائه و آنالیز نتایج در فصل چهارم بیان شده و در فصل پنجم با توجه به نتایج به دست آمده نتیجه گیری شده است.

فصل دوم: تاریخچه تحقیق

1-2- مقدمه

تاكنون مقالات وكتاب های زیادی راجع به آب شستگی موضعی كه در خاك های غیر چسبنده در اطراف پایه های یك پل اتفاق می افتد، به چاپ رسیده است. در این فصل سعی بر خلاصه كردن مطالب راجع به آب شستگی موضعی در خاك های غیر چسبنده و چگونگی توسعه آب شستگی در طول زمان و همچنین روش های كاهش آب شستگی موضعی در پایه های پل می باشد.

2-2- آب شستگی چیست؟

برازرز و همکاران(1977) آب شستگی را این گونه تعریف كرده اند: آب شستگی یك پدیده طبیعی است كه در اثر جریان آب در رودخانه ها و جویبارها به وجود می آید. این پدیده نتیجه اثر فرسایشی آب می باشد كه مواد و مصالح را از بستر و كناره های رودخانه ها و همچنین از اطراف پایه های پل و تكیه گاه های آن ها می شوید و در جاهای دیگر از رودخانه قرار می دهد.

کریمیسینوف و همکاران(1987) بــــیان می كنــــــندكه آب شستگی به معنای پایین رفتن سطح بستر رودخانه بوسیله فرسایش آب می باشد كه این فرآیند تا رسیدن به فونداسیون سازه های رودخانه ای و در نتیجه تخریب آن ها ادامه می‌یابد.

به مقدار پایین رفتگی سطح بستر رودخانه (نسبت به قبل از رخداد آب شستگی) عمق آب شستگی گفته می‌شود. گودال آب شستگی به حفره تو رفتگی كه پس از حركت ذرات بستر به وسیله جریان آب به جا می ماند گفته می‌شود.

3-2- انواع آب شستگی

به طور كلی آب شستگی به سه نوع تقســـیم می‌شود كه شـــــامل آب شستـــگی كلی، آب شستگی انسدادی[1] و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.

کریمیسینوف و همکاران(1987) در یك تقســیم بــــندی دیگــــر آب شســتگی را به دو نوع كلی آب شستگی كلی و آب شستگی ناحیه ایی[2] تقسیم بندی کرده

 است که این تقسیم بندی در دیاگرام 2-1 نشان داده شده است.

آب شستگی كلی

این نوع از آب شستگی باعث تغییر در ارتفاع و تراز بستر رودخانه بخاطر علل انسانی یا طبیعی و همچنین باعث پایین رفتن پروفیل طولی در كل رودخانه می‌شود. این نوع از آب شستگی در اثر تغییر در رژیم رودخانه به وجود می آید. همان طور كه از دیاگرام 2-1 پیداست آب شستگی كلی به دو نوع طولانی مدت وكوتاه مدت تقسیم می‌شود كه آب شستگی كوتاه مدت در اثر یك یا چند سیلاب نزدیك به هم و در مدت زمان كوتاه به وقوع می پیوندد در حالیكه آب شستگی طولانی مدت در زمان طولانی تر (معمولاً در حدود چند سال) به وقوع می پیوندد و شامل فرسایش سواحل كناری رودخانه می‌شود.

آب شستگی ناحیه ایی

بر خلاف آب شستگی كلی، آب شستگی ناحیه ایی در اثر حضور پل یا هر سازه دریایی و رودخانه ای دیگر به وجود می آید. این نوع آب شستگی به دو نوع آب شستگی انسدادی و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.

آب شستگی انسدادی

این نوع آب شستگی در اثر تنگ شدگی جریان ( كه ممكن است بصورت طبیعی یا در اثر فعالیت های انسانی به وجود آید) رخ می دهد. در اثر این تنگ شدگی فضایی كه جریان آب می تواند از آن عبور كند كاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت متوسط جریان آب افزایش می‌یابد. در اثر این افزایش سرعت، نیروی فرساینده ای كه از طرف جریان آب به بستر وارد می‌شود افزایش می‌یابد در نتیجه بستر رودخانه تحت فرسایش قرار می‌گیرد و سطح آن پایین تر می رود. آب شستگی در اطراف پایه های پل که بر روی بستر رودخانه قرار می گیرند نمونه خوبی از آب شستگی انسدادی می باشند.

آب شستگی موضعی

این نوع از آب شستگی به فرسایش قسمتی از بستر رودخانه كه در مجاورت پایه پل قرار گرفته است اطلاق می‌شود. در اثر برخورد جریان آب با پایه پل، شتاب جریان آب افزایش می یابد و باعث به وجود آمدن گرداب های كوچك می‌شود که در اثر تشكیل این گردابه ها ذرات از اطراف پایه های شسته می‌شوند و آب شستگی موضعی به وجود می آید. آب شستگی در مجاورت پایه های پل نمــونه خوبی از آب شســتگی موضعی می باشد كه در شكل 2-1 این نوع از آب شستگی به وضوح نمایان می باشد.

از آنجایی كه موضوع اصلی این تحقیق راجع به آب شستگی موضعی می باشد، این نوع از آب شستگی در قسمت های بعدی بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه این رساله منظور از آب شستگی، آب شستگی موضعی می باشد.

4-2- مكانیزم های آب شستگی موضعی

بر اساس تحقیقات انجام گرفته مكانیزم های اصلی كه باعث به وجود آمدن آب شستگی درپایه های پل می‌شود شامل جریان رو به پایین (كه در وجه بالا دست پایه پل رخ می دهد) و گردابه ها[1] (كه در بستر تشكیل می‌شوند) می باشد.[28]گردابه ها به دو گونه گردابه های پشت پایه[2] و ورتکس نعل اسبی[3] تقسیم می شوند كه هر یك به تفصیل توضیح داده می‌شوند.

زمانی كه پایه یك پل در رودخانه و یا پایه یك سازه دریایی در ساحل دریا قرار می‌گیرد، جریان آب هر چه قدر به پایه نزدیك تر می‌شود سرعت آن كاهش می‌یابد تا

این مطلب را هم بخوانید :

 هنگامی‌که به وجه بالادست پایه برخورد می كند و سرعت آن به صفر می رسد كه نتیجه آن افزایش فشار در وجه بالادست پایه می باشد. افزایش فشار در نقاط نزدیك به سطح بیشتر از افزایش فشار در نقاط نزدیك به بستر می باشد چون كاهش سرعت جریان در نقاط نزدیك به سطح آب بیشتر از كاهش سرعت در نقاط نزدیك به بستر می باشد. علت این امر شكل پروفیل سرعت جریان آب می باشد كه در نقاط نزدیك به سطح سرعت جریان آب بیشتر از نقاط نزدیك به بستر می باشد. به عبارت دیگرهمان طور كه سرعت جریان از بالا به پایین كاهش می‌یابد فشار ایستایی هم متناظراً از بالا به پایین كاهش می‌یابد كه این به معنای به وجود آمدن یك گرادیان فشار رو به پایین می باشد كه در اثر این گرادیان فشار یك جت آب قائم رو به پایین تشكیل می‌شود. در نتیجه برخورد جت به وجود آمده با بستر رودخانه یك گودال در اطراف پایه پل به وجود می آید که به گودال آب شستگی معروف است. برخورد جریان رو به پایین با بستر مكانیزم اصلی ایجاد آب شستگی می باشد[23]. در شكل 2-2 الگوهای آب شستگی دراطراف یك پایه دایره ای شكل به نمایش در آمده است. همان طور كه در شكل نشان داده شده است یك حركت گردابی قوی ذرات را از اطراف پایه پل به آرامی دور می کند[20]. زمانیكه جریان رو به پایین به بستر می رسد شروع به ایجاد حفره ای در نزدیكی پایه می كند. در اثر برخورد جریان رو به پایین با جریان نزدیك شونده به سمت پایه، یك سیستم گردابی به وجود می آیدکه با گذشت زمان از بالادست پایه و از طریق طرفین پایه به سمت پایین دست كشیده می‌شودکه بخاطر شباهتش به نعل اسب به ورتکس نعل اسبی معروف است. پس ورتکس نعل اسبی نتیجه جدایی جریان در بالادست حفره آب شستگی (كه بوسیله جریان رو به پایین ایجاد شده است) می باشد. نقش اصلی ورتکس نعل اسبی انتقال ذرات جدا شده از بستر به پایین دست پایه پل می باشد. ورتکس نعل اسبی نتیجه پدیده آب شستگی می باشد و نه دلیل به وجود آمدن آن.[3] هر چه قدر عمق گودال آب شستگی بیشتر می‌شود قدرت ورتکس نعل اسبی کاهش می‌یابد كه در نتیجه باعث كاهش سرعت جدایی رسوبات از بستر پایه پل می‌شود. همان طور كه در شكل 2-2 نمایش داده شده است علاوه بر ورتكس نعل اسبی كه در پیرامون بستر پایه پل اقدام به جابجایی ذرات بستر می كند، گردابه هایی در پایین دست پایه پل نیز اقدام به جابجایی ذرات بستر می كنند كه به این گردابه ها،گردابه های پشت پایه گفته می‌شود. گردابه های پشت