ارزیابی بهینه سازی مولفه های پرتودهی بذر با فراصوت برای افزایش بنیه گیاه چه ماش (Vigna radiata) توسط شبکه عصبی مصنوعی

چکیده مبسوط  مقدمه: شواهد آزمایشی زیادی نشان گر تاثیر مثبت پرتودهی بذر با موج های فراصوت می باشد؛ به طوری که این پرتودهی می تواند باعث تولید گیاه چه قوی تر شود. در مقابل، پرتودهی با شدت و مدت نامناسب می تواند از طریق تاثیر مخرب بر فعالیت آنزیمی، تاثیری زیان بار بر گیاه چه به جای گذارد. بین مولفه های پرتودهی (مدت خیساندن بذر قبل از پرتودهی، مدت و دمای پرتودهی) با یک دیگر و با متغیرهای پاسخ (وزن خشک گیاه چه و درصد گیاه چه های غیرطبیعی) رابطه پیچیده ای وجود دارد. از این رو نمی توان با مقایسه میانگین، یک ترکیب تعادلی دقیق را برای حصول مقادیر مطلوب وزن خشک گیاه چه و درصد گیاه چه های غیرطبیعی به دست آورد. هدف از این بررسی، بهینه سازی (پیدا کردن ترکیب تعادلی) مولفه های پرتودهی برای حصول وزن خشک زیادتر گیاه چه و درصد کم تر گیاه چه های غیرطبیعی در ماش با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی بود.  مواد و روش ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد که در آن، فاکتورها شامل شش مدت خیساندن بذر (دو، چهار، شش، هشت، ده و دوازده ساعت) قبل از پرتودهی، پنج مدت پرتودهی (صفر، سه، شش، نه و دوازده دقیقه) و چهار دمای پرتودهی (۱۷، ۲۲، ۲۷ و ۳۲ درجه سلسیوس) بود. ۲۵ عدد بذر برای هر ظرف پتری انتخاب گردید. برای کمی کردن روابط بین متغیرها از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون استفاده شد که در آن، فاکتورهای آزمایش به عنوان ورودی (متغیرهای تاثیرگذار)، و درصد گیاه چه های غیر طبیعی و وزن خشک گیاه چه به عنوان خروجی مدل (متغیرهای پاسخ) در نظر گرفته شدند. یافته ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات ساده و برهمکنش فاکتورها بر وزن خشک گیاه چه و درصد گیاه چه های غیر طبیعی معنی دار بود. ساختار ۳:۳:۲ مدل شبکه عصبی مبتنی بر تابع فعال سازی سکانت هایپربولیک مناسب به دست آمد. وزن خشک گیاه چه و درصد گیاه چه های غیر طبیعی از لحاظ میزان مشارکت فاکتورها در توجیه تغییرات آنها تفاوت قابل اغماضی داشتند؛ ترتیب اولویت فاکتورها از نظر تحت تاثیر قرار دادن این صفات به صورت مدت پرتودهی> دمای پرتودهی> مدت خیساندن بذر بود. ترکیب تعادلی مولفه های به دست آمده توسط شبکه عصبی شامل دمای پرتودهی ۹۶/۱۷ درجه سلسیوس، مدت پرتودهی ۳/۵ دقیقه و خیساندن ۲۵/۱۱ ساعته بذر بود که در مقایسه با دو ترکیب تعادلی به دست آمده توسط مقایسه میانگین، وزن خشک گیاه چه ۲۷% بالاتر و درصد گیاه چه های غیرطبیعی ۶/۰% پایین تر به دست آمد.  نتیجه گیری: به لحاظ شدت بالای برهمکنش مولفه های پرتودهی بر رشد گیاه چه، با تغییر کمیت هر مولفه، اثر مولفه (های) دیگر نیز تغییر شدیدی می یابد. از لحاظ یافتن بهترین ترکیب مولفه های پرتودهی، شبکه عصبی کارآمدتر از مقایسه میانگین بود. از این رو می توان از شبکه عصبی به عنوان روش تکمیلی در این گونه بررسی ها استفاده نمود. بهترین ترکیب تیماری شامل دمای حدود ۹۶/۱۷ درجه سلسیوس، خیساندن ۲۵/۱۱ ساعت و پرتودهی به مدت ۳/۵ دقیقه بود. جنبه های نوآوری: مولفه های پرتودهی شامل دما و مدت پرتودهی و مدت خیساندن بذر رشد گیاهچه را متاثر نمودند. سطوح نامناسب مولفه های پرتودهی بذر، رشد گیاه چه را به کمتر از شرایط بدون پرتودهی تقلیل داد. سطوح مطلوب (تعادلی) مولفه های پرتودهی بذر افزایش قابل توجهی در رشد گیاهچه ایجاد نمود.

کلیدواژه ها:

Irradiation duration ، Irradiation temperature ، Pre-soaking duration ، Seedling vigour ، بنیه گیاه چه ، دمای پرتودهی ، مدت پرتودهی ، مدت خیساندن