اثر ساکارز بر جنین‌زایی رویشی مستقیم مارچوبه اکتاپلوئید

علوم باغبانی

مقاله 8، دوره 36، شماره 4 - شماره پیاپی 56، بهمن 1401، صفحه 829-842   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2021.70871.1061

نویسندگان

زینب طوسی؛ سید جواد موسوی زاده^* ؛ کامبیز مشایخی؛ مهدی علیزاده

گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

جنین­زایی رویشی، روش جدیدی برای ازدیاد گیاهان در شرایط درون شیشه­ای است. کارآیی روش جنین‌زایی رویشی به‌شدت به ترکیبات محیط کشت بستگی دارد. مانند ساکارز که متداول‌ترین منبع کربوهیدرات است که درکشت بافت گیاهی استفاده می‌شود .ساکارز محصول نهایی فتوسنتز و قند اولیه منتقل‌شده در آوند آبکش اکثر گیاهان است. به‌منظور بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف ساکارز بر جنین‌زایی رویشی مارچوبه (Asparagus officinalis L.) اکتاپلوئید، آزمایشی با پنج تیمار ساکارز (3، 6، 9، 12 و 15 درصد) انجام پذیرفت. برای انجام این آزمایش ریزنمونه­های مارچوبه حاوی یک جوانه در محیط B₅ در فاز القایی جنین رویشی دارای هورمون 2, 4-D کشت شدند و بعد از دو هفته به فاز ظهور جنین منتقل گردیدند. در ادامه بعد از چهار هفته در مرحله ظهور جنین­ها، تعداد جنین­های رویشی تولیدشده در مراحل کروی شکل و قطبی در دو بزرگنمایی 20 و 40 میکرون، شمارش و عکس‌برداری شد و میزان تأثیر غلظت‌های ساکارز بر میزان رنگیزه­های فتوسنتزی و خصوصیات فیتوشیمیایی اندازه­گیری شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که اختلاف معنی­داری بین غلظت­های مختلف ساکارز از لحاظ تشکیل جنین­های رویشی گیاه مارچوبه وجود دارد. در غلظت 9 و 15 درصد ساکارز به­ترتیب بیش­ترین و کم­ترین تعداد جنین کروی و قلبی تشکیل شد. همچنین نتایج به­دست آمده از تجزیه و تحلیل رگرسیون بیانگر آن بود که در غلظت 9 درصد ساکارز بیش­ترین میزان رنگیزه­های فتوسنتزی و نشاسته مشاهده شد. درنهایت در این پژوهش مشخص شد که بهترین غلظت مؤثر بر جنین­زایی رویشی مارچوبه اکتاپلوئید، غلظت 9 درصد ساکارز می­باشد.

کلیدواژه‌ها

توفوردی؛ جنین‌زایی؛ رنگیزه‌های فتوسنتزی؛ کربوهیدرات

مراجع

1. Ashwell, G. (1957). In Method in Enzymology, vol. 3, p. 85. Ed. by Colowick, S. P. & Kaplant, N. 0. New York: Academic press Inc.
2. Barnes, D., Balaguer, L., Manrique, E., Elvira, S., & Davison, A.W. (1992). A reappraisal of the use of DMSO for the extraction and determination of chlorophylls a and b in lichens and higher plants. Environment. Experimental. Botany 32: 85-100. https://doi.org/10.1016/0098-8472(92)90034-Y.
3. Bartos, P.M.C., Gomes, H.T., Velho Do Amaral, LI., Teixeira, J.B., & Scherwinski-Pereira, J.E. (2018). Biochemical events during somatic embryogenesis in Coffea arabica Biotechnology 8: 330-391. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1238-7.
4. Bhattacharjee, P., & Singhal, R.S. (2011). Asparagus, broccoli and cauliflower, production, quality and production, quality, processing. Blackwell Publishing Coexpression and Transcriptome 25(8): 24-119. https://doi.org/10.1002/9780470958346.ch25.
5. Burrell, A.M., Lineberger, R.D., Rathore, K.S., & Byrne, D.H. (2006). Genetic variation in somatic embryogenesis of Rose. HortScience 41(5): 1165-1168. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.41.5.1165.
6. Castillo, P.Y.Z., Flick, A.C., Puc, G.L., Ruiz, S., Pere, F.B., Buzzy, N.S., & Andra, L.I. (2007). Somatic embryogenesis in Habanero Peper (C. chinense Jacq.) from cell suspension. HortScience 42(2): 329-333. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.42.2.329.
7. Castillo, F., & Hahne, G. (1998). Induction of embryogenesis versus callogenesis on in vitro cultured sunflower (Helianthus annus) immature zygotic embryos: role of plant growth regulators. Plant Science 137(1): 63-71. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(98)00128-9.
8. Castillo, A., Mookkan, M., Huo, H., Chae, K., & Ozias-Akins, P. (2015). A parthenogenesis gene of apomict origin elicits Embryo from unfertilized eggs in a sexual plant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 28(4): 283-287. https://doi.org/1073/pnas.1505856112.
9. Dogan, M. (2020). The Effects of Different Sucrose Concentrations on the Regeneration Area of Riccia Fluitans L., A Medicinal Aquatic Plant. Journal of Engineering Technology and Applied Sciences 5(2): 51-58.‏ https://doi.org/10.30931/jetas.763863.
10. Eapen, S., & George, L. (1990). Influence of phytohormones, carbohydrates, aminoacids, growth supplements and antibiotics on somatic embryogenesis and plant differentiation in finger millet. Plant Cell, Tissue and Organ Culture22(2): 87-93.‏ https://doi.org/10.1007/BF00043683.
11. Elhag, H.M., Whipkey, A., & Janick, J. (1987). Induction of somatic embryogenesis from callus in Theobroma cacao in response to carbon source and concentration. Rev Theobroma 17: 153–162.
12. Gamburg, O.L., Miller, R.A., & Ojima, K. (1968). Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Experimental Cell Response 50: 151-158.
13. Ghasemnezhad, A., Mousavizadeh, S.J., & Mashayekhi, (2011). A study on evening-primrose (Oenothera biennis L.) callus regeneration and somatic embryogenesis. Iranian Journal of Biotechnology 9)1(: 31-36.
14. GuerraP., Silveira V., Dos-Santos A.L.W., Astarita L.V., & Nodari R.O. (2000). Somatic embryogenesis in Araucaria angustifolia (BERT) O .KTZE. In Jan, M.S., Gupta, P.K., & Newton, R.J. (ed.), Somatic Embryogenesis in woody Plants. Kluwer Academic Publishers. Netherlands 6: 457-478.
15. Handel, E.V. (1968). Direct micro detemination of sucrose. Journal of Analytic Biochemistry 22: 280-283.
16. Jain, M.S., Gupta, P.K., & Newton, R.J. (1995). Somatic embryogenesis in Woody Plants. Kluwer Academic Publishers 1: 253-263.
17. Kadota, M., Imizu, K., & Hirano, T. (2001). Double-phase in vitro culture using sorbitol increases shoot proliferation and reduces hyperhydricity in Japanese pear. Scientia Horticulturae 89: 207–215. https://doi.org/10.1016/S0304-4238(00)00234-X.
18. Kamada, H., Kobayashi, K., Kiyosue, T., & Harada, H. (1989). Stress induced somatic embryogenesis in carrot and its application to synthetic seed production. In Vitro Cellular & Developmental Biology 25: 1163-1166. https://doi.org/10.1007/BF02621268.
19. Karami, O., Deljou, A., Esna-Ashari, M., & Ostad-Ahmadi, P. (2006). Effect of sucrose concentrations on somatic embryogenesis in carnation (Dianthus caryophyllus L.). Scientia Horticulturae110(4): 340-344. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.07.029.
20. Kim, C.K., Oh, J.Y., Chung, J.D., Burrel, A.M., & Byrne, D.H. (2004). Somatic embryogenesis and plant regeneration from in vitro-grown leaf explant of rose. HortScience 39)6(: 1378-1380. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.39.6.1378.
21. Loiseau, J., & Marche, C. (1995). Effect of auxins, cytokinins, carohydrate and amino acids on somatic embryogenesis induction from shoot apices of pea. Plant Cell Tissue and Organ Culture 41(3): 267-275. https://doi.org/10.1007/BF00045091.
22. Lou, H., & Kako, S.) 1995). Role of high sugar concentrations in inducing somatic embryogenesis from cucumber cotyledons. Scientia Horticulturae 64(1-2): 11-20. https://doi.org/10.1016/0304-4238(95)00833-8.
23. Maciej, Z., Weronika, D., Mikolay, K., & Elzbieta, Z. (2012). Screening of Asparagus officinalis L. seed or occur and Ploidy of twin embryos. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica 54(2): 121-128. https://doi.org/10.2478/v10182-012-0029-4.
24. Manivannan, A., Jana, S., Soundararajan, P., & Jeong, B.R. (2015). Antioxidant enzymes metabolism and cellular differentiation during the developmental stages of somatic embryogenesis in Torilis japonica (Houtt.) DC. Plant Omics 8: 461-471.
25. Mashyekhi, K. (2007). Plant Somatic Embryogenesis. Makhtomgholi Fraghi (Sarli) press. 488 P. (In Persian)
26. McCready, R.M., Guggolz, , Silvera, V., & Owens, H.S. (1950). Determination of starch and amylase in vegatable. Journal of Analytical Chemistry 22: 1156-1158.
27. Miller, G.L. (1959). Use of dinitrosalicylic Acid Reagent for determination of reducing sugar. Journal of Analytical Chemistry 31: 426-428.
28. Mizukami, K., Takeda, T., Satonaka, H., & Matsuoka, H. (2008). Improvement of propagation frequency with two-step direct somatic embryogenesis from carrot hypocotyls. Biochemical Engineering Journal 38(1): 55-60. https://doi.org/10.1016/j.bej.2007.06.004.
29. Mousavizadeh, S.J., Hassandokht, M.R. Kashi, A., Gil, J., Cabrera, A., & Moreno, R. (2016). Physical mapping of 5S and45S rDNA genes and ploidy levels of Iranian Asparagus species. Scientia Horticulturae 211: 269-276. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2016.09.011.
30. Mousavizadeh, S.J., Mashayekhi, K., Hemmati, K.h., & Kamkar, B. (2010). Evaluation of media elements and materials on petiole somatic embryogenesis of Carrot (Daucus carota). Journal of Plant Production 17(1): 1-21. (In Persian)
31. Mousavizadeh, S.J., Mashayekhi, K., & Hassandokht, R. (2017). Indirect somatic embryogenesis on rare octoploid Asparagus breslerianus plants. Scientia Horticulturae 226: 184-190. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.08.031.
32. Mukhopadhyay, S., & Desjardins, Y. (1994). A comparative study on mode of culture and plant rgeneration from protoplast-derived somatic embryos of two genotypes of Asparagus officinalis Plant Science 10: 97–104. https://doi.org/10.1016/0168-9452(94)90137-6.
33. Rai, M.K., Akhtar, N., & Jaiswal, V.S. 2007. Somatic embryogenesis and plant regeneration in Psidium guajava cv. Banarasi local. Scientia Horticulture 11)2:( 129-133. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2007.02.010.
34. Regalado, J., Carmonan, E., Castrn, P., Moreno, R., Gil, Martı, J., & Encina, C. (2015). Study of the somaclonal variation produced by different methods of polyploidization in Asparagus Plant Cell Tissue and Organ Culture 122: 31–44. https://doi.org/10.1007/s11240-015-0747-x.
35. Roowi, SH., Ho, C., Alwee, SSRS., Abdullah, MO., & Napis, S. (2010). Isolation and characterization of differentially expressed transcripts from the suspension cells of oil palm (Elaeis guineensis) in response to different concentration of auxins. Molecular Biotechnology 46: 1-19. https://doi.org/10.1007/s12033-010-9262-9.
36. SAS. (2001). SAS/STAT user´s guide. Version 9. SAS Institute, Cary, N.C. USA.
37. Sathish, S., Safia, N., Sivakumar, S., Venkatesh, R., & Sathishkumar, R. (2019). Optimizing culture conditions for high frequency somatic embryogensis and plantlet conversion in (Daucus carota). Institute of Molecular Biology 17(1): 3-11. https://doi.org/10.2478/s11756-019-00223-0.
38. Sotiropoulos, T.E., Molassiotis, A.N., Mouhtaridou, G.I., Papadakis, I., Dimassi, K.N., Therios, I.N., & Diamantidis, G. (2006). Sucrose and sorbitol effects on shoot growth and proliferation in vitro, nutritional status and peroxidase and catalase isoenzymes of M 9 and MM 106 apple (Malus domestica) rootstocks. European Journal of Horticultural Science 71: 114–119.
39. Srivastava, P., Tiwari, K.N., & Srivastava, G. (2017). Effect of different carbon sources on in vitro regeneration of Brahmi Bacopa monnieri (L.) An important memory vitalizer. Journal of Medicinal Plants Studies 5(3): 202-208.
40. Wanger, G.J. (1979). Content and vacuole distribution of neutral sugars, free amino acid, and anthocyanins in protoplast. Plant Physiology 64: 88-93.
41. Widal, H., Nelson, W., Booij, H., & Devies, S. (2010). Gene expression program in embryogenic and nonembryogenic carrot culture. Plant 176: 205-211. https://doi.org/1007/BF00392446.