گرده افشانی در ذرت

آناتومی گل ذرت

ذرت در بین غلات منحصر به فرد است، زیرا گیاهی تک پایه است که در هر بوته دارای گله ای نر (تاسل) و ماده (بلال) است. همچنین برخلاف بسیاری دیگر از علف ها و دولپه های تک پایه، ساختارهای زایشی نر و ماده روی گیاه ذرت با فاصله مناسبی از هم جدا می شوند. با توجه به جدایی بلال و تاسل و با توجه به مقادیر زیادی گرده منتقل شده در یک مزرعه، میتوان درک کرد که چرا ذرت گرده افشانی متقابل می شود. در حقیقت تنها درصد کمی (کمتر از 5%) از دانه ها معمولاً توسط گرده های همان گیاه بارور می شوند.

بلال

تقریباً از مرحله پنج برگی تشکیل بلال شروع میشود، بلالهای بالقوه در هر گره تا حدود گره برگ ۱۲ تا ۱۴ شروع می شوند، اما به طور معمول فقط بالاترین بلال به طور کامل رشد می کند. بسته به ژنتیک یک رقم ذرت و شرایط رشد، یک بلال ثانویه ممکن است در گره پایینی بعدی ایجاد شود گلچه های ماده، در ردیف های جفتی در امتداد سطح بلال قرار دارند، حاوی تخمک هایی هستند که پس از لقاح موفقیت آمیز به دانه تبدیل می شوند. یک بلال اولیه ممکن است تا ۱۰۰۰ تخمک ایجاد کند که معمولاً فقط حدود ۴۰۰ تا ۷۰۰ تخمک از آنها برداشت می شود. تعداد ردیف در بلال اندکی پس از تشکیل بلال تعیین می شود، اما طول بلال تا قبل از تاسل دهی به طور کامل مشخص نمی شود. بنابراین، استرس شدید ناشی از شرایط محیطی یا آسیب علف کش، می تواند با تشکیل بلال یا طول ردیف که از حدود پنج برگی شروع می شود، تداخل ایجاد کند.

تاسل

تاسل گل نر یا گل آذین ذرت است و تقریباً از مرحله پنج برگی در اعماق حلقه های طوقه گیاه شروع به رشد می کند. این گل آذین نر از سنبلچه های زیادی تشکیل شده است که در امتداد خوشه اصلی و شاخه های جانبی آن قرار دارند. سنبلچه ها ۲ گل کوچک یا گلچه ها را در بر می گیرند. هر گلچه حاوی ساختارهای تولید مثلی نر است که به آن پرچم می گویند. دانه های گرده بر روی بساک ها که در انتهای یک ساقه نازک به نام رشته قرار دارند نگه داشته می شوند. برای هر گلچه ۳ بساک وجود دارد که هر کدام چندین هزار دانه گرده تولید می کنند. بنابراین یک گیاه ذرت ممکن است چندین میلیون دانه گرده تولید کندو تنش شدید، به ویژه دماهای سرد در شروع تاسل دهی در مرحله پنج برگی، به طور بالقوه می تواند انشعاب تاسل و تشکیل سنبلچه را کاهش دهد.

ریزش گرده (گلدهی) اندکی پس از بیرون آمدن کامل تاسل ذرت از طوقه مرحله (VT) شروع می شود. سنبلچه های در نزدیکی محور اصلی تاسل اولین هایی هستند که باز م یشوند و بساک هایی که دانه های گرده دارند را آشکار می کنند، گلدهی به سمت بالا و پایین و سپس در سراسر شاخه های جانبی پیشرفت می کند. تمام گرده های یک بساک ممکن است در کمتر از سه دقیقه آزاد شوند. تمام بساکهای روی یک تاسل ممکن است تا هفت روز طول بکشد تا گرده ریختن آنها تمام شود، اگرچه بیشترین حجم گرده معمولاً در روزهای دوم و سوم ظهور بساک ریخته میشود. به دلیل تنوع طبیعی مزرعه در رشد گیاه، یک مزرعه کامل ممکن است تا ۱۴ روز طول بکشد تا گرده ریزی کامل شود.

غشای بیرونی دانه گرده بسیار نازک است پس از پراکندگی در جو، دانه های گرده تنها چند دقیقه قبل از خشک شدن زنده می مانند. به طور کلی، ریزش گرده کمتر تحت تأثیر تنشهای محیطی قرار می گیرد. با این حال، شرایط بسیار گرم و خشک ممکن است باعث کاهش زنده ماندن گرده و کاهش طول ریزش گرده شود. یک تاسل تقریبا ۶۰۰۰ بساک گرده دار تولید میکند که البته در هیبریدهای مختلف میتواند متفاوت باشد. گرده زرد یا سفید «غبار مانند» که از یک تاسل می ریزد نشان دهنده میلیون ها دانه گرده نیمه شفاف منفرد، تقریبا میکروسکوپی، کروی، زرد یا سفید است. تعداد کل دانه های گرده تولید شده در هر تاسل از ۲ تا ۵ میلیون تخمین زده می شود. دانه گرده حاوی مواد ژنتیکی نر لازم برای بارور کردن تخمدان یک دانه بالقوه است (شکل ۱، راست). اوج ریزش گرده معمولا در اواسط صبح اتفاق میافتد. برخی تحقیقات نشان میدهد که پس از افزایش دما از ۳۰ درجه سانتیگراد، ریزش گرده کاهش می یابد. سپس برای بار دوم ریزش گرده اغلب در اواخر بعد از ظهر یا عصر با خنک شدن دما افزایش می یابد. ریزش گرده ممکن است در بیشتر ساعات روز در شرایط نسبتا خنک و ابری رخ دهد. شرایط آب و هوایی بر ریزش گرده تأثیر می گذارد. اگر بساک ها خیس باشند، منافذ باز نمی شوند و گرده ها آزاد نمی شوند. بنابراین، در یک صبح تابستانی پس از شبنم شدید، ریزش گرده تا زمانی که شبنم خشک نشده و منافذ بساک باز شود، شروع نمی شود. همچنین، گرده ها در شرایط بارانی ریخته نمی شوند. دمای سرد و مرطوب ریختن گرده را به تاخیر می اندازد، در حالی که شرایط گرم و خشک ریختن گرده را تسریع می کند(شکل 2).

تنش گرمایی شدید (۳۸ درجه سانتیگراد) می تواند گرده ذرت را از بین ببرد، اما خوشبختانه این گیاه به دلیل دو ویژگی رشدی از تلفات قابل توجه گرده جلوگیری می کند. اول از همه، بساک ها همزمان در بالا و پایین تاسل بالغ نمی شوند و همچنین گرده ریزی کامل در یک روز اتفاق نمی افتد. بلوغ بساک و ریزش گرده طی چند روز و تا دو هفته اتفاق می افتد. بنابراین، یک یا دو روز گرمای شدید معمولاً بر کل ذخیره گرده تأثیر نمی گذارد. مهمتر از آن، اکثر ریزش گرده های روزانه در ساعات صبح که دمای هوا بسیار معتدل تر است، رخ می دهد.

شکل 1) اندازه دانه گرده در مقابل یک سکه

ابریشم

ابریشم هایی که از ساقه بلال بیرون می آیند کلاله های گل ماده هستند. ابریشم ها از سطح هر تخمدان روی بلال رشد کرده و کشیده می شوند. ابریشم ها ابتدا از تخمدان های پایه بلال شروع به رشد می کنند و سپس به سمت نوک بلال پیش می روند. در نتیجه، معمولاً چند روز پس از شروع ریختن گرده، ابریشم قسمت پایه بلال اولین ابریشمی است که از پوسته بیرون می آید. بیشتر ابریشمها در عرض ۲ تا ۳ روز در معرض دید قرار می گیرند، اما بلال های بلند و غیر معمول ممکن است گرده افشانی ضعیفی را در نوک خود نشان دهند، زیرا ابریشم دهی با تاخیر انجام می شود. ابریشم ها می توانند به اندازه ۳ تا ۵ سانتیمتر در روز رشد کنند، و حداکثر سرعت رشد آن ۳ یا ۴ روز پس از نمایان شدن اولین ابریشم است. طول عمر ابریشم در شرایط معمولی رشد حدود ۱۰ روز است، اما چون همه ابریشم ها به طور همزمان در معرض قرار نمی گیرند، ابریشم های زنده ممکن است برای حدود ۱۴ روز وجود داشته باشند. این معمولاً به عنوان یک الگوی تا حدی نامنظم لقاح در امتداد بلال ظاهر شده و باعث شود اکثر تخمک های بارور شده در پایه بلال قرار دارند.

در شرایط عادی، ابریشم اغلب تا ۲ تا ۳ روز پس از شروع ریختن گرده نمایان می شود. این تا حدودی بی اهمیت است زیرا تقریباً تمام تخمک های آن بلال در نتیجه گرده افشانی متقابل(گرده دیگر بوته ها) بارور می شوند. اگرچه گرده افشانی به تغییرات جزئی در گلدهی بین گیاهان بستگی دارد، تاریخ های گلدهی بسیار متغیر در یک مزرعة مشخص می تواند کل گرده موجود برای ابریشم های پذیرا را کاهش دهد. علاوه بر تنوع مزرعه، تنش شدید گرما یا رطوبت ممکن است ابریشم دهی را به تاخیر بیاندازد و ریزش گرده را تسریع کند تا جایی که وقتی ابریشم ها پذیرا می شوند، گرده کمی باقی مانده باشد. گرده افشانی ضعیف ناشی از ریختن گرده های ناهمزمان می تواند منجر به ایجاد بلال های بی ثمر یا تخمکهای بارور نشده باشد که عمدتاً در سمت نوک بلالها ایجاد می شوند.

گرده افشانی

گرده افشانی با دانه های گرده که روی ابریشم فرود می آیند تعریف می شود. برای اینکه این فرآیند نتیجه دهد، ابریشم باید دانه های گرده را رهگیری و حفظ کند. گرده افشانی ذرت یکی از بحرانی ترین زمان ها در رشد ذرت است. گرده افشانی بزرگترین عامل در میزان عملکرد است. گرده میتواند بیش از ۱۵۰ متر حرکت کند، اما اکثر گرده های ریخته شده تنها ۶ تا ۱۵ متر حرکت می کنند. دانه های گرده در هوا رها می شوند و به سمت زمین می افتند. از آنجا که ابریشم نمی تواند حرکت کند آنها باید در مسیر سقوط این دانه های گرده قرار گیرند. سایر قسمت های گیاه اغلب مانع حرکت گرده می شوند. متأسفانه سطح ابریشم در مقایسه با سطح برگ بسیار کوچک است. شاخص سطح ابریشم (SiLI) تنها 0.003 است در صورتی که شاخص سطح برگ بهینه ۶ است (به ازای هر هکتار زمین، ۶ هکتار سطح برگ وجود دارد). هر ابریشم کوچک است، اگرچه یک بلال ممکن است ۱۰۰۰ ابریشم تولید کند، امکان برای یک دانه گرده برای فرود آمدن روی برگ بسیار بیشتر از فرود بر روی ابریشم است (شکل ۱، چپ). اگرچه یک تاسل برای هر ابریشم حداقل ۲۰۰۰ دانه گرده تولید می کند، اما بیشتر آن دانه های گرده در جایی به جز ابریشم فرود می آیند.

 شکل 2) بساک های بیرون زده روی تاسل(راست)، نمای نزدیک از بساک (چپ)

پس از رها شدن گرده از بساک ها، توسط باد یا حشرات به ابریشم ها منتقل می شود. هر هسته بالقوه (تخمک) روی بلال ابریشم خود را ایجاد می کند. هنگامی که یک دانه گرده روی ابریشم فرود آمد، لقاح تخمک در عرض ۲۴ ساعت اتفاق میافتد. ابریشم ها در هر نقطه از طول ابریشم پذیرای دانه های گرده هستند. هر ابریشم باید گرده افشانی شود تا در واقع یک دانه ایجاد شود. ابریشم ها محتوای آب بالایی دارند و ۱۰ تا ۱۴ روز قبل از سبز شدن ابریشم به تنش خشکی حساس هستند. ابریشم ها دارای موهایی (تریکوم) هستند که به آنها کمک می­کند دانه های گرده را بگیرند و روی آن نگه دارند (شکل ۳). موهای روی ابریشم از موهایی که روی سایر قسمت های گیاه مانند برگ ها قرار دارند چسبنده تر هستند، بنابراین، دانه های گرده ممکن است از برگها بپرند یا بغلتند، اما اگر روی ابریشم فرود آیند، معمولاً حفظ می شوند. هم دانه های گرده و هم ابریشم کوچک هستند و اندازه کوچک آنها احتمال ملاقات آنها را کاهش می­دهد. قطر دانه های گرده تقریباً یک چهارم اندازه ابریشم است، اما تقریباً سه برابر اندازه موهای ابریشم است.