بررسی اثر غلظت‌های مختلف محیط‌کشت موراشیک و اسکوگ (MS) و ساکارز در تولید ریزغده سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) در شرایط درون شیشه‌ای

علوم باغبانی

دوره 38، شماره 4 - شماره پیاپی 64، دی 1403، صفحه 762-745   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2024.87157.1330

نویسندگان

فهیمه یارمحمدی¹؛ علیرضا مطلبی آذر²؛ سمانه کاظمیانی²؛ مینا امانی^{* 2}

¹مرکز جهاد کشاورزی بسطام، استان سمنان، شاهرود، ایران

²گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش، بررسی افزایش سرعت ریزغده­زایی و بهبود صفات ریزغده­زایی، تعیین بهترین غلظت ساکارز (80 و 160 ­گرم در لیتر)، نمک­های عناصر پرمصرف (2 Mac, Mac, ½ Mac) و کم­مصرف (2Mic, Mic, ½ Mic) و غلظت­های مختلف محیط کشت MS برای بهبود سرعت و کمیت ریزغده­زایی در سیب­زمینی (Solanum tuberosum L.) رقم ̓آگریا̒ اجرا شد. از جوانه­های جانبی حاصل از شاخساره­های درون شیشه­ای به­عنوان ریزنمونه استفاده شد و تحت شرایط استریل روی محیط­های کشت مختلف به­منظور ریزغده­زایی کشت شدند و کشت­ها در تاریکی مداوم و دمای 2±18 درجه سانتی­گراد در اتاق رشد نگهداری شدند. در طی یک ماه سرعت آغازش ریزغده و پس از گذشت دو ماه صفات ریزغده­زایی اندازه­گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر غلظت عناصر کم­مصرف­ و اثرات متقابل عناصر کم­مصرف با غلظت­های مختلف ساکارز و عناصر پرمصرف فقط در مورد دو صفت درصد و سرعت آغازش ریزغده معنی­دار بوده، درحالی­که تمامی صفات ریزغده­زایی از اثر متقابل عناصر کم­مصرف × پرمصرف به­طور معنی­داری متأثر شدند. در تمامی محیط­های کشت دارای 80 گرم در لیتر ساکارز، درصد آغازش ریزغده­ها 100 درصد و سرعت آغازش نیز حداکثر بود. بااین‌حال، بالاترین درصد تشکیل ریزغده، وزن، طول، قطر و تعداد جوانه روی ریزغده، در محیط­کشت 2Mac دارای 160 گرم در لیتر ساکارز به­دست آمد. نتایج نشان داد که ریزغده­هایی که وزن و اندازه بیشتری داشتند، از درصد رکود بیشتری برخوردار بودند و جوانه­های روی ریزغده­ها طی مراحل ریزغده­زایی، قادر به جوانه­زنی و تولید ریزغده نبودند. در همه محیط­های کشت استفاده شده همراه با 80 گرم در لیتر ساکارز، درصد آغازش ریزغده­ها 100 درصد و سرعت آغازش غده بیشتر بود، ولی زمانی­که از دوبرابر غلظت عناصر پرمصرف و 160 گرم در لیتر ساکارز استفاده شد، درصد آغازش و سرعت آغازش ریزغده کاهش یافت. در این تحقیق مشخص شد که ریزغده­های تولیدی با وزن و اندازه بیشتر، از درصد رکود بیشتری برخوردار بودند و طی مراحل ریزغده­زایی، جوانه­های روی ریزغده­ها قادر به جوانه­زنی و تولید ریزغده نبودند.

کلیدواژه‌ها

رقم آگریا̒؛ ریزغده‌زایی؛ عناصر پرمصرف؛ عناصر کم‌مصرف؛ کشت‌بافت

مراجع

• Abelenda, J.A., Bergonzi, S., Oortwijn, M., Sonnewald, S., Du, M., Visser, R.G., & Bachem, C.W. (2019). Source-sink regulation is mediated by interaction of an FT homolog with a SWEET protein in potato. Current Biology, 29, 1178-1186. https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.02.018
• Afrasiab, H., & Iqbal, J. (2012). Biochemical and molecular characterization of somaclonal variants and induced mutants of potato. Pakistan Journal of Botany, 44, 1503-1508.
• Ahloowalia, B.S. (1999). Minitubers for seed potato production. Farm and Food, 4, 4-6.
• Akita, M., & Takayama, S. (1994). Induction and development of potato tubers in a jar fermentor. Plant Cell Tissue Organ Culture, 36, 177-182. https://doi.org/10.1007/BF00037717
• Altindal, D., & Karadogan. (2011). The effect of carbon sources on in vitro microtubrization of potato (Solanum tuberosum ). Turkish Journal of Field Crops, 15, 7-11.
• Ashrafzadeh, S., & Leung, D.W.M. (2015). Microtuber formation in potato callus. ScienceAsia, 41, 1-4.
• Bhojwani, S.S., & Razdan, M.K. (1996). Plant tissue culture: theory and practice, a revise edition Elsevier, 501 p.
• Carlson, C., Groza, H.I., & Jiang, J. (2004). Induction of in vitro minimum potato plant growth and microtuberization. American Journal of Potato Research, 81, 50-58.
• Donnelly, D.J., Coleman, W.K., & Coleman, S.E. (2003). Potato microtuber production and performance: A review. American Journal of Potato Research, 80, 103-115. https://doi.org/10.1007/BF02870209
• Dwiati, M., & Anggorowati, S. (2011). Induction of in vitro culture of potato microtuber by using alar and dark photoperiod application. Agrivita, Journal of Agricultural Science, 33, 47-52. https://doi.org/10.17503/agrivita.v33i1.38
• Ebadi, M., & Iranbakhsh, A. (2011). The induction and growth of potato (Solanum tuberosum L) microtubers (sante cultivar) in response to the different concentrations of 6-benzylaminopurine and sucrose. African Journal of Biotechnology, 10, 10626-10635. https://doi.org/10.5897/AJB11.047
• Fujino, K., Koda, Y., & Kikuta, Y. (1995). Reorientation of cortical microtubules in the sub-apical region during tuberization in single-node stem segments of potato in culture. Plant and Cell Physiology, 36, 891-895. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a078835
• Garner, N., & Blake, J. (1989). The induction and development of potato microtubers in vitro on media free of growth regulating substances. Annals of Botany, 63, 663-674. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a087795
• George, E.F. (1993). Plant propagation by tissue culture. part1. The technology Exegetics England. Potato. Ph.D. Thesis, Punjab Agricultural University Ludhiana India. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4020-5005-3_8
• Hannapel, D.J. (2007). Signaling the Induction of Tuber Formation. In: Vreugdenhil D (Ed.), Potato Biology and Biotechnology. Elsevier B.V, 242-243. http://dx.doi.org/10.1016/B978-044451018-1/50054-3
• Haque, A.V., Samad, M.A., & Shapla, T.L. (2009). In vitro callus initiation and regeneration of potato. Bangladesh Journal of Agricultural Research, 34, 449-456. http://dx.doi.org/10.3329/bjar.v34i3.3971
• Hemberg, T. (1985). Potato rest. In: Potato Physiology. P.H. Li (Ed). Academic Press Inc, Orlando, Fla. U.S.A. 354-388.
• Hussain, I., Chaudhry, Z., Muhammad, A., Asghar, R., Naqvi, S.M.S., & Rashid, H. (2006). Effect of chlorocholine chloride, sucrose and BAP on in vitro tuberization in potato (Solanum tuberosum cv. Cardinal). Pakestan Journal of Botany, 38, 275-282. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.26159.89763
• Hussey, G., & Stacey, N.J. (1984). Factors affecting the formation of in vitro tubers of potato (Solanum tuberosum). American Potato Journal, 53, 565-578. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a086720
• Imani, A.A., Qhrmanzadeh, R., Azimi, J., & Janpoor, J. (2010). The effect of various of 6-benzylaminopurine (BAP) and sucrose on in vitro potato (solanum tuberosum ) microtuber induction. American-Eurasian Journal Agriculture and Environ. Science, 8, 457-459.
• Iqbal, A.A., Rizwan, A., Mukhtar, Z., Mansoor, S., Mehmood, Z., & Asad, S. (2016). Establishment of an efficient and reproducible regeneration system for potato cultivars grown in Pakistan. Pakistan Journal of Botany, 48, 285-290.
• Jones, J.B. (1998). Plant Nutrition Manual. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA. p. 149.
• Joshi, A., & Mature, N. (2015). Micropropagation and conservation of endanger medicinal plant – Leptadenia rticulata (Retz.) wight and Arn. trought nodal explant. International Journal of Current Advanced Research, 4, 382-385.
• Karhu, S.T. (1997). Sugar use in relation to shoot induction by sorbitol and cytokinin in apple. Journal American Society Horticulture Science, 122, 476–480. https://doi.org/10.21273/JASHS.122.4.476
• Khalafalla, M.M., Abd Elaleem, K.G., Rasheid, S., & Modawi, R.S. (2010). Callus formation and organogenesis of potato (Solanum tuberosum) cultivar almera. Journal of Phytology, 2, 40–46.
• Khalil, M.M., Abd El Aal, A.M.H., & Samy, M.M. (2017). Studies on microtuberization of five potato genotypes. Egyptian Journal of Horticulture, 44, 91-97. http://dx.doi.org/10.21608/ejoh.2017.1176.1011
• Khuri, S., & Moorby, J. (1995). Investigations into the role of sucrose in potato cv. Estima microtuber production in vitro. Annal of Botany, 75, 295-303. https://doi.org/10.1006/anbo.1995.1024
• Kozak, D. (2003). Effect of medium components on in vitro tuberization of Gloriosa rothschhildiana όbrien. Acta Horticultur, 624, 515-520. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2003.624.71
• Leclerc, Y., & Donnelly, D.J. (1995). Microtuber dormancy in three potato cultivars. American Potato Jornal, 2, 215-223. http://dx.doi.org/10.1007/BF02855037
• Mamiya, K., & Sakamoto, Y. (1999). Effect of sugar concentration and strengthof basal medium on conversion of somstic embryos in Asparagus Officinalis Scientia Horticulture, 84, 15-26. http://dx.doi.org/10.1016/S0304-4238(99)00098-9
• Mengel, K., & Kirby, E.A. (1987). Principles of plantnutrition. International patash institute. Worblaufen Bern, Switzerland, 7(12), 687-695. http://dx.doi.org/10.1093/aob/mch063
• Motallebi-Azar, A., Kazemiani, S., & Yarmohamadi, F. (2013). Effect of sugar/osmotica levels on in vitro microtuberization of potato (Solanum tuberosum). Russian Agricultural Sciences, 39, 112-116. https://doi.org/10.3103/S1068367413020146
• Motallebi-Azar, A., Kazemiani, S., Kiumarsie, F., & Mohaddes, N. (2011). Shoot proliferation from node explants of potato (Solanum tuberosum Agria). II. effect of different concentrations of NH₄NO₃, hydrolyzed casein and BAP. Romanian Biotechnological Letters, 16, 6181-6186.
• Ortiz-Montiel, G., & Lozoya-Saldafia, H. (1987). Potato minitubers: Technology validation in Mexico. American Potato, 64, 535-544. http://dx.doi.org/10.1007/BF02853752
• Salem, J., & Hassanein, A.M. (2017). In vitro propagation, microtuberization, and molecular characterization of three potato cultivars. Biologia Plantarum, 61, 427-437. https://doi.org/10.1007/s10535-017-0715-x
• Seabrook, J.E.A., Douglass, L.K., & Arnold, D.A. (2004). Effect of leaves on microtubers produced from potato single-node cutting in vitro. American Journal of Potato Research, 81, 1-5. https://doi.org/10.1007/BF02853830
• Shacklock, P.S., Read, N.D., & Trewavas, A.J. (1992). Cytosolic free calcium mediates redlight induced photomorphogenesis. Nature, 358, 753-755. https://doi.org/10.1038/358753a0
• Shahriyar, S., Akram, S., Khan, K., Miya, F., & Sarkar, A.R. (2015). In vitro plant regeneration of potato (Solanum tuberosum) at the rate of different hormonal concentration. Asian Journal of Medical and Biological Research, 1, 297-303. http://dx.doi.org/10.3329/ajmbr.v1i2.25625
• Shibli, R.A., Abu-Ein, A.M., & Ajlouni, M.M. (2001). In vitro and in vivo multiplication of virus free “Spunta” potato. Pakistan Journal. Botanica, 33, 35-41. https://doi.org/10.22059/ijhs.2015.54133
• Simko, I. (1994). Sucrose application causes hormonal changes associated with potato tuber induction. Journal Growth Regulator, 13, 73-77. https://doi.org/10.1007/s10725-004-5827-6
• Sonnewald, S., & Sonnewald, U. (2014). Regulation of potato tuber sprouting. Planta, 239, 27-38. https://doi.org/10.1007/s00425-013-1968-z
• Tetsumura, , Matsumoto, Y., & Sato, M. (2008). Evaluation of basal media for micropropagation of four highbush blueberry cultivars. Science Horticulture, 119, 72-84. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2008.06.028
• Yu, W.C., Joyce, P.J., Cameron, D.C., & McCown, B.H. (2000). Sucrose utilization during potato microtuber growth in bioreactors. Plant Cell Reports, 19, 407-413. http://dx.doi.org/10.1007/s002990050748