بهینه‌سازی پرتودهی بذر ماش با امواج آلتراسونیک برای افزایش مؤلفه‌های بنیه گیاه‌چه توسط الگوریتم ژنتیک

چکیده سابقه و هدف: جوانه‌زنی کامل (C)، سریع (R) و یکنواخت (U) گیاه‌‌چه‌های قوی (V)، ویژگی‌هایی می‌باشند که همه باهم (CRUV) باعث کوتاه شدن زمان تا بسته شدن کانوپی و در نتیجه افزایش عملکرد گیاه می‌شوند. اگر احتمالاً بین کلیه یا برخی از اجزای CRUV همبستگی مثبتِ قوی (همبستگی بزرگتر از 95/0+) وجود نداشته باشد، یک سطح تیمار ممکن است بالاترین افزایش را در یک یا تعدادی از اجزای CRUV بدنبال داشته باشد ولی برای اجزای دیگر، با تأثیر کم یا حتی کاهنده به ‌شمار آید. در این شرایط، انتخاب بهترین سطح تیمار دشوار است (مخمصه قضاوت؛ Judgment predicament ). درون‌یابی سطوح تیمار برای حصول حداکثر افزایش ممکن در کلیه اجزای CRUV به طور همزمان (بهینه‌سازی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک) می‌تواند به عنوان تجزیه تکمیلی، راهی برای فایق آمدن بر مخمصه قضاوت به شمار رود. هدف از این آزمایش، ابتدا یافتن پاسخ این سؤال بود که آیا در ماش و گیاهان دیگر این مخمصه قضاوت وجود دارد یا خیر؟. ثانیاً، در صورت مثبت بودن پاسخ این سؤال، بهترین ترکیب مؤلفه‌های پرتودهی بذر ماش با امواج آلتراسونیک (به عنوان تیمارهای افزاینده CRUV) شامل مدت خیساندن بذر قبل از پرتودهی، دمای پرتودهی و مدت پرتودهی بدست آورده شد. مواد و روش‌ها: ابتدا بر روی میانگین داده‌های CRUV 10 مقاله منتشر شده، تجزیه همبستگی انجام شد. سپس یک آزمایش جوانه‌زنی بذر ماش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار اجرا گردید. فاکتورهای آزمایش شامل مدت خیساندن بذر (2، 4، 6، 8، 10 و 12 ساعت)، مدت پرتودهی (0، 3، 6، 9 و 12 دقیقه) و دمای پرتودهی (17، 22، 27 و 32 درجه سانتی‌گراد) بود. به لحاظ عدم وجود همبستگی مثبتِ قوی بین کلیه اجزای CRUV در ماش، اقدام به بهینه‌سازی آنها با استفاده از الگوریتم ژنتیک شد. برای این امر، ابتدا تابع مطلوبیت محاسبه گردید و سپس مقادیر تابع مطلوبیت کل به دست آورده شد. برای پیش‌بینی متغیرهای پاسخ، توابع خطی و غیر خطی متفاوتی مورد آزمون قرار گرفت که از بین آنها، تابع غیر خطی چندگانه مناسب تشخیص داده شد. سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک و توسط نرم‌افزار متلب، مقادیری از فاکتورهای آزمایش که در آن، کمیت CRUV به طور همزمان حداکثر می‌گردد، بدست آورده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در ماش همانند گیاهان دیگر گزارش شده در 10 مقاله مورد بررسی، بین برخی یا کلیه اجزای CRUV همبستگی مثبتِ قوی وجود نداشت. در نتیجه، به طور مورد انتظار در ماش نیز وجود مخمصه قضاوت صادق بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که علاوه بر اثرات اصلی، برهمکنش سه گانه فاکتورها بر CRUV معنی‌دار بود. ترکیب بهینه شده فاکتورهای آزمایش برابر با دمای پرتودهی 89/24 درجه سانتی‌گراد، مدت پرتودهی 125/4 دقیقه‌ و خیساندن بذور به مدت 013/6 ساعت قبل از پرتودهی شد. این مقادیر فاکتورها توانست بالاترین افزایش ممکن را در CRUV به طور همزمان به دنبال داشته باشد. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این بررسی، به نظر می‌رسد مخمصه قضاوت همه‌گیر بوده و برای کلیه گیاهان زراعی صدق نماید. در نتیجه همانطور که برای ماش روی داد، مقادیر ترکیبی هر یک از فاکتورهای آزمایش (یا سطحی از تیمار) که برای آن (ها) بالاترین مقدار هر یک از اجزای CRUV حاصل می‌گردد مشابه نخواهد بود. در این شرایط، بهینه‌سازی به عنوان تجزیه و تحلیل تکمیلی در کنار مقایسه میانگین-ها، می‌تواند بهترین سطح تیمار (آزمایشات تک عاملی) یا ترکیب تیماری (آزمایشات چند عاملی) را مشخص نموده و به لحاظ حصول افزایش ممکن در CRUV به طور همزمان، باعث تسریع در بسته شدن کانوپی گردد.