بررسی اثر کلشیسین بر القاء پلی‌پلوئیدی و اثرات آن بر ویژگی‌های مورفولوژیکی و بیوشیمیایی شنبلیله

علوم باغبانی

مقاله 11، دوره 33، شماره 1، خرداد 1398، صفحه 127-139   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhorts4.v33i1.71781

نویسندگان

امیر حسین کشتکار^{* 1}؛ نوشین فلاحی²؛ محمد رضا عبدالهی³؛ حسن ساریخانی⁴؛ هوشمند صفری⁵؛ ژاله محسنی عراقی⁶

¹دانشگاه بوعلی سینا

²دانشگاه ایلام

³دانشگاه بوعلی سینا همدان

⁴گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران

⁵تحقیقات جنگل ها و مراتع

⁶واحد علوم تحقیقات دانشگاه آزاد تهران

چکیده

القاء پلی‌پلوئیدی با استفاده از مواد شیمیایی جهش‌زا یکی از روش‌های به‌نژادی گیاهان دارویی به منظور افزایش قابلیت تولید متابولیت‌های ثانویه است. کلشیسین موثرترین ماده شیمیائی جهش‌زا در القا پلی‌پلوئیدی گیاهان می‌باشد. به منظور بررسی تاثیر تیمار کلشیسین بر القاء پلی‌پلوئیدی در گیاه دارویی شنبلیله (Trigonella foenum-graecum) پژوهشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه فاکتور کلشیسین (صفر، 05/0، 1/0، 2/0، 5/0 درصد وزن به حجم)، زمان (12، 24،  48 و 72 ساعت) و نمونه (بذر، مریستم ریشه و مریستم انتهایی) در 3 تکرار انجام شد. در این آزمایش اثر کلشیسین بر درصد صفات زنده­مانی، میکسوپلوئیدی و تتراپلوئیدی در نمونه‌های بذر، جوانه انتهایی و ریشه ارزیابی شد. بررسی‌ها نشان داد که بعد از تیمار شاهد بیشترین درصد زنده­مانی مربوط به غلظت 05/0 درصد کلشیسین برای نمونه جوانه انتهایی است و بالاترین درصد میکسوپلوئیدی مربوط به نمونه جوانه انتهایی با غلظت تیمار 1/0 و 2/0 درصد کلشیسین می­باشد. نتایج بررسی­های مورفولوژیکی، سیتوژنتیکی، فلوسایتومتری و بیوشیمیایی نشان داد که نمونه جوانه انتهایی در غلظت 5/0 درصد کلشیسین در مدت زمان 72 ساعت موثرترین تیمار در القاء تتراپلوئیدی در گیاه شنبلیله است. همچنین نتایج حاصل از  GC/MSبیانگر افزایش متابولیت­های ثانویه در گیاه تتراپلوئید نسبت به گیاه دیپلوئید شنبلیله بود.

کلیدواژه‌ها

جی سی مس؛ فلوسایتومتری؛ متابولیت های ثانویه؛ موتاسیون

مراجع

1- Aasim M., Hussain N., Umer E.M., Zubair M., Hussain S.B., Saeed S.H., Rafique T.S. and Sancak C. 2010. In-vitro shoot regeneration of fenugreek (Trigonellafoenum-graecum L.) using different cytokinins, African Journal of Biotechnology, 42: 7174-7179.

2- Adaniya S., and Shira D. 2001. In vitro induction of tetraploid ginger (Zingiber officinalis Roscoe) and its pollen fertility and germinability, Scientia Horticulturae, 88: 277-287.

3- Al-Habori M. and Raman A. 2002. Pharmacological Properties in Fenugreek- The genus Trigonella (1st edition) by G.A. Petropoulos (ed.). Taylor and Francis, London and New York, 10: 163-182.

4- Andersson S.C. 2009. Carotenoids tocochromanols and chlorophylls in sea buckthorn berries (Hippophae rhamnoides) and rose hips (Rosa sp.). Swedish University of Agricultural Sciences, Alnarp, Sweden, 52:75-60.

5- Arnon D.I. 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts: polyphenol oxidase in Beta vulgaris, Plant Physiology, 24: 1-15.

6- Beck S.L., Dunlop W.R. and Fossey A. 2003. Stomatal length and frequency as a measure of ploidy level in black wattle, Acacia mearnsii (de Wild), Botanical Journal of the Linnean Society, 141 177–181.

7- Borgheei S.F., Sarikhani H., Chaichi M. and Kashi A. 2010. In vitro induction of polyploidy in lemon balm (Melissa officinalis L.), Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 26:283-295. (in Persian with English abstract).

8- Dhawan O.P. and Lavania U.C. 1996. Enhancing the productivity of secondary metabolites via induced polyploidy. A review, Euphytica, 87: 81-89.

9- Ghiasvand A. R., Nasseri M, Farsizaeh S., Meshkatalsadat M.H., Sadeghi-Sarabi R., Shadabi S.H. and Borzoei M .2011. Chemical characterization of cultivated Tagetes minuta L. by use of ultrasound-assisted head space SPME and GC–MS, Chromatographia, 73:1031–1035.

10- Gu X. and Huang W. 2002. Testing the parsimony test of genome duplications: A counterexample, Genome Research, 12: 1-2.

11- Han D.S., Niimi Y. and Nakamo M. 1999. Production of doubled haploid plants through colchicine treatment of anther-drived haploid calli in Asiatic hybrid lilly, Journal of Japanese Society of Horticultural Sciencs, 68: 979-983.

12- Hanzelka P. and Kobza F. 2001. Genome induced mutation in Challistephus chinensis Nees. Effect of colchicines application on the early plant development, Zahradnictvi Horticultural Science, 28: 15-20.

13- Hasani M.A., Mirzaei M. and Omid Baigi R. 2010. An investigation of the effect of autotetraploidy on essential oil content and some of quntitative and qualitative characteristics of basil medicinal plant (Ocimum basilicum L.), Iranian Journal of Horticultural Science, 41 (2): 111-118. (in Persian with English abstract).

14- Hidvegi M., El-Kady A., Lasztity R., Bekes F. and Simon-Sarkadi L 1984. Contribution to the nutritional characterization of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L. 1753), Acta Alimentaria., 13(4): 315-324.

15- Hoseini H., Chehrazi M., Nabatiahmadi D. and Mahmodisarvestani M. 2012. Induction polyploidy in Vinca plants and changes in phenotypic properties. First National Conference Playbooks Achieving Sustainable Development, 5pp (In Persian).

16- Jesus L.D. 2003. Effect of artificial polyploidy in transformed roots of Artemisia annua L. Plant Cell Reports, 21: 809-813.

17- Kaykhaii M. and Saffari F. 2008. Application of polypyrrole coated stainless-steel wire to the determination of aliphatic amines using headspace solid-phase microextraction, Journal of Sciences, 2: 111-117.

18- Kitson F.G., Larsen B.S. and McEwen C.N. 1996. The fundamentals of GC/MS. p 3-35 In: Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide. F.G. Kitson et al. (ed.) Academic Press. San Diego, CA.

19- Lavania U.C. and Srivastava S. 1991. Enhanced productivity of tropane alkaloids and fertility in artificial autotetraploids of Hyoscyamus niger L., Euphytica, 52: 73-77.

20- Lavania U.C. 1998. Enhanced productivity of the essential oil in the artificial autotertraploid of Vetiver (Vetiveria zizanioides L. Nash). Euphytica, 38: 271- 276.

21- Lavania U.C. 2005. Genomic and ploidy manipulation for enhanced production of phyto-pharmaceuticals, Plant Genetic Resources, 3(2): 170–177.

22- Madon M., Clyde M.M., Hashim H., Mohdyusuf Y., Mat H. and Saratha S. 2005. Polyploidy induction of oil palm through Colchicine and oryzalin treatments, Journal of Oil Palm Research, 17:110-123.

23- Malekzade Shafarodi S., Ghani A. and Habibi M. 2010. The study of induction of polyploidy in basil (Ocimum basilicum) plant, Journal of Horticulture, 25: 469-461. (in Persian).

24- Marzougui N., Boubaya A., Elfalleh W., Ferchichi A. and Beji M. 2009. Induction of polyploidy in Trigonella foenum-graecum L.: Morphological and chemical comparison between diploids and induced autotetraploids, Acta Botanica Gallica, 156: 379-389.

25- Marzougui N., Guasmi F., Elfalleh W., Boubaya A., Touil L., Ferchichi A., Lachieheb B. and Beji M. 2010. Physiological performa nce of induced autotetraploid genotype of Trigonella foenum-graecum L. compared with diploid genotypes, Acta Botanica Gallica, 157: 117-126.

26- Mathura S., Fossey A. and Beck S. 2006. Comperative study of chlorophyll content in diploid and tetraploid black wattle (Acacia mearnsii). Journal of Forestry, 79: 381- 388.

27- Massumi M., Fazeli M., Alavi S. and Ajani Y. 2007. Chemical constituents and antibacterial activity of essential oil of Prangos ferulacea (L.) Lindl. fruits, Iranian Journal of Pharmaceutical Sciences, 3(3): 171-6.

28- Mehrafarin A., Rezazadeh S.h., Naghdi Badi H., Zand E. and Noormohammadi G.h. 2011. A Review on biology, cultivation and biotechnology of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) as a valuable medicinal plant and multipurpose, Journal of Medicinal Plants, 1(37): 6-24.

29- Mensha J.K., Obadoni B.O., Akomeah P.A., Ikhajiagbe B. and Ajibolu J. 2007. The effects of sodium azide and colchicine treatments on morphological and yield traits of sesame seed (Sesame indicum L.), African Journal of Biotechnology, 6: 534-538.

30- Moradi P., Kashi A., Hasandokht M.R., Khosroshahi M. and Khalighi A. 2008. Study of genetic diversity of indigenous Iranian fenugreek masses based on cytological traits, Plant and Ecosystem,, 21: 33-46.( in Persian).

31- Nezhadali A., Akbarpour M., Zarrabi Shirvanb B. and Mousavic M. 2010. Comparison of volatile organic compounds of Thymus vulgaris using hydrodistillation and headspace solid phase microextraction gas chromatography mass spectrometry, Journal of the Chinese Chemical Society, 57:40-43.

32- Razavi S.M., Zahri S., Zarrini G., Nazemiyeh H. and Mohammadi S. 2009. Biological activity of quercetin-3-O-glucoside, a known plant flavonoid. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 35(3): 376-8.

33- Riasat M., Karaptyan Zh. and Nasirzadeh A. 2003. Study of karyotype of some species of the genus Trigonella Fars Province. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 11:127-145 (in Persian with English abstract).

34- Rubuluza T., Nikolova R.V., Smith M.T. and Hannweg K. 2007. In vitro induction of tetraploids in Colophospermum mopane by colchicines. South African Journal of Botany, 73: 259–261.

35- Quan K., Guolu L., Qigao G. and Xiaolin L. 2004. Polyploid induction of Arctium lappa by colchicine, Plant Physiol Communi, 40:157-158.

36- Saeedi K.A. and Omidbaigi R. 2009. Evaluation of content and composition of fatty acids, totalphenolic content of Kelussia odoratissima Mozaff. seed, Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 25 (1): 113- 9.

37- Saharkhiz M.J. 2005. The effects of some environmental factors and ploidy level on morphological and physiological characteristics of feverfew (Tanacetum parthenium L.) medicinal ornamental plant. Ph.D. Thesis, Tarbiat Modares University, pp 173. (in Persian with English abstract).

38- Sari N., Abak, K. and Pitrat, M.1999. Comparison of ploidy level screening methods in watermelon, Science Swedish University of Agricultural Sciences, 41: 361–390.

39- Singleton VL. and Rossi I.A. 1995. Colorimetry of total phenolics with phosphor-molybdic phosphotungstic acid reagents, American Journal of Enology and Viticulture, 16:144-58.

40- Takamura T., and Miyajima I. 1996. Colchecine induced tetraploids in yellow-flowered cyclamens and their characteristics, Scientia Horticulturae, 65:305-312.

41- Thao N.T.P., Ureshino K., Miyajima I., Ozaki Y. and Okubo H. 2003. Induction of tetraploids inornamental Alocasia through colchicine and oryzalin treatments, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 72: 19-25.

42- Wu H.Z., Zheng S., He Y., Yan G., Bi Y. and Zhu Y. 2007. Diploid female gametes induced by colchicine in oriental lilies. Scientia Horticulturae, 114: 50-53.

43- Yavari S. 2007. The study of the effect of colchicine on morphological, physiological, and active ingredients of (Melissa officinalis L.) medicinal plant. MSc. Thesis, Department of Horticulture. University of Tarbiat Modarres, Tehran. 140 pages. (in Persian with English abstract).