بررسی اثر فاکتورهای مختلف بر القاء آندروژنز در کشت بساک گل جعفری آفریقایی (Tagetes erecta) و گل جعفری فرانسوی (Tagetes patula)

علوم باغبانی

مقاله 15، دوره 37، شماره 3 - شماره پیاپی 59، آبان 1402، صفحه 787-799   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2023.79502.1207

نویسندگان

رضا شفیعی¹؛ محمدرضا عبداللهی^{* 2}؛ اصغر میرزائی اصل³؛ سید سعید موسوی¹؛ حسن ساریخانی⁴

¹گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران

²دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران

³گروه بیوتکنولوژی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران

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

چکیده

تولید گیاهان هاپلویید، یک موضوع با اهمیت در برنامه‌های به نژادی جهت دستیابی سریع به لاین­های خالص به منظور تولید بذر هیبرید می‌باشد. در پژوهش حاضر، پاسخ بساک‌های دو گونه گل جعفری (Tagetes spp.) به القاء آندروژنز در کشت بساک در قالب دو آزمایش مجزا بررسی شد. در آزمایش اول، اثر متقابل ژنوتیپ (T₁، T₂، T₃، T₄ و T₅) و اندازه غنچه (5-3، 10-5 و 15-10 میلی­متر) و در آزمایش دوم، اثر متقابل روش اعمال تیمار مانیتول (اضافه کردن غلظت‌های مختلف مانیتول به محیط کشت اصلی و پیش‌تیمار بساک‌ها با محیط کشت مایع حاوی غلظت‌های مختلف مانیتول بمدت 24 ساعت) و غلظت‌های مختلف مانیتول (صفر، 1/0، 2/0، 3/0، 4/0 و 5/0 مولار) بر القاء آندروژنز در کشت بساک گل جعفری بررسی گردید. نتایج نشان داد که مرحله میکروسپوری مناسب جهت کشت بساک گیاه گل جعفری مرحله تک هسته‌ای میانی تا دوهسته‌ای ابتدایی می‌باشد و مراحل میکروسپوری مذکور در غنچه‌هایی با اندازه 10-5 میلی‌متر مشاهده شد. همچنین ژنوتیپ‌های T₃ و T₄ بیشترین پاسخ به آندروژنز را نشان دادند. در آزمایش دوم بیشترین درصد کالوس­زایی از تیمار محیط کشت جامد حاوی 2/0 مولار مانیتول با 55/95 درصد کالوس­زایی بدست آمد. پیش‌تیمار با محیط کشت مایع حاوی 5/0 مولار مانیتول در روش دوم از نظر صفت تعداد نوساقه به ازای هر بساک و تعداد نوساقه به ازای هر کالوس برتری نشان داد. پیش‌تیمار با محیط کشت مایع حاوی 2/0 مولار مانیتول با باززایی گیاه کامل 11/31 درصد از نظر این صفت بعنوان برترین تیمار شناخته شد. نتایج شمارش کروموزومی نشان داد که از ۵ گیاه بررسی شده ۳ گیاه دی هاپلوئید بودند و ۲۴ کروموزوم در سلول‌های نوک ریشه‌شان داشتند در حالی‌که گیاهان مادری بررسی شده تتراپلوئید بودند و ۴۸ کروموزوم در سلول‌های نوک ریشه‌شان نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

آندروژنز؛ هاپلوئید؛ کشت بساک؛ گل جعفری؛ مانیتول

مراجع

1- Abul Kalam Azad, M., Golam Rabbani, M., & Amin, L. (2013). Effects of different culture media and flower bud size on haploid plant production through anther culture of three Carica species. Journal of Food, Agriculture and Environment, 11, 296-300.

2- Amiri Fedardi, R., & Hosseini, A.H. (2012). The importance of using ornamental-medicinal plants in urban green space to increase human well-being, National Conference of Medicinal Plants pages 28-38. (In Persian with English abstract)

3- Anonymous. (1976). Raw Materials: Wealth of India. NISCOM, Council of Scientific and Industrial Research, New Delhi, India

4- Bajaj, Y.P.S. (1990). In vitro production of haploids and their use in cell genetics and plant breeding. In: Bajaj, Y.P.S. (ed) Biotechnology in agriculture and forestry, part I. Haploids in crop improvement, vol 12. Springer, Berlin, pp 1–44. https://doi.org/10.1007/978-3-642-61499-6_1

5- Chardoli Eshaghi, Z., Abdollahi, M.R., Moosavi, S.S., Deljou, A., & Seguí-Simarro, J.M. (2015). Induction of androgenesis and production of haploid embryos in anther cultures of borage (Borago officinalis L.). Plant Cell Tissue and Organ Culture, 122, 321–329. https://doi.org/10.1007/s11240-015-0768-5

6- Chardoli Eshaghi, Z., Abdollahi, M.R., Mousavi, S.S., & Deljoo A. (2014). Effect of plant growth regulators and temperature pretreatment on callogenesis and embryogenesis of Borage (Borago officinalis L.) Plants through anther culture. Master thesis in Bu Ali Sina University, pp. 23-29. (In Persian with English abstract)

7- Chizari, A.H., Yousefi, A., & Mousavi, S.H. (2006). A Survey on export target markets of Iran ornamental plants. Eqtesad-e Keshavarzi va Towse'e, 14, 47-66. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.30490/aead.2006.58907

8- Cistué, L., Ramos, A., Castillo, A.M., & Romagosa, I. (1994). Production of large number of doubled haploid plants from barley anthers pretreated with high concentrations of mannitol. Plant Cell Reports, 13, 709-712. https://doi.org/10.1007/BF00231629

9- Germana, M.A. (2011). Anther culture for haploid and doubled haploid production. Plant cell Tissue and Organ Gulture, 104, 283-300. https://doi.org/10.1007/s11240-019-01616-4

10- Hanna, K., Helena, P., & Barbara, S. (2002). Influence of anther pretreatment on the efficiency of androgenesis in barley. Journal of Applied Genetic, 43, 287-296.

11- Kaushal, L., Balachandran, S.M., Ulaganathan, K., & Shenoy, V. (2014). Effect of culture media on improving anther culture response of rice (Oryza sativa L.). International Journal of Agriculture Innovations and Research, 3, 218–224.

12- Kott, L.S., Polsoni, L., & Beversdorf, W.D. (1988). Cytological aspects of isolated microspore culture of Brassica napus. Canadian Journal of Botany, 66, 1658–1664. https://doi.org/10.1139/b88-22

13- Mandal, A.B., & Maiti, A. (1999). Anther culture response in Rice. I. Role of strains, adjuvants, osmoticum, carbon sources and phytohormones. Plant Tissue Culture, 9, 25-34.

14- Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Plant Physiology, 15, 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

15- Neher, R.T. (1968). The ethnobotany of Tagetes. Economic Botany, 22, 317–325.

16- Prasad, D., Magla, D.K., Kumar, S., & Saini, M.L. (1992). Marigold plants for management of nematode populations in field. Current Nematology, 3, 15–18.

17- Ravindra, Kumar, K., & Singh, K.P. (2018). Influence of growth regulators on callus induction and plant regeneration from anthers of Tagetes spp. Indian Journal of Agricultural Sciences, 88, 970–977.

18- Rudolf, K., Bohanec, B., & Hansen, M. (1999). Microspore culture of white cabbage, Brassica oleracea var. capitata L. Genetic improvement of non-responsive cultivars and effect of genome doubling agents. Plant Breeding, 118, 237–241. https://doi.org/10.1046/j.1439-0523.1999.118003237.x

19- Sarah, L.R., & James, M.D. (1990). Barley anther culture: Pretreatment on mannitol stimulates production of microspore-derived embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 20, 235-240. https://doi.org/10.1007/BF00041887

20- Senatore, F., & Feo, V.D. (1999). Chemical composition of essential oil from Tagetes mandonii Sch Bip. (Asteraceae). Flavour and Fragrance Journal, 14, 32–34. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1026(199901/02)14:1<32::AID-FFJ772>3.0.CO;2-7

21- Shariatpanahi, M.E., Bal, U., Heberle-Bors, E., & Touraev, A. (2006). Stresses applied for the re-programming of plant microspores towards in vitro embryogenesis. Physiologia Plantarum, 127, 519–534. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2006.00675.x

22- Sheikh Rezaei, S., & Shariat Panahi, M. (2016). Effect of genotype, stress pre-treatment and culture medium on plant regeneration of barley microspores via anther culture. Journal of Crop Breeding, 8(18), 112-118. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/jcb.8.18.112

23- Smykal, P. (2000). Pollen embryogenesis the stress mediated switch from gametophytic to sporophytic development: Current status and future prospects. Biologia Plantarum, 43, 481–489. https://doi.org/10.1023/A:1002835330799

24- Song, H., Lou, Q.F., Luo, X.D., Wolukau, J.N., Diao, W.P., Qian, C.T., & Chen, J.F. (2007). Regeneration of doubled haploid plants by androgenesis of cucumber (Cucumis sativus L.). Plant Cell, Tissue Organ Culture, 90, 245–254. https://doi.org/10.1007/s11240-007-9263-y

25- Touraev, A., Pfosser, M., & Heberle-Bors, E. (2001). The microspore: A haploid multipurpose cell. Advances in Botanical Research, 35, 53–109. https://doi.org/10.1016/S0065-2296(01)35004-8

26- Wanzala, W., & Ogoma, S.B. (2013). Chemical composition and mosquito repellency of essential oil of Tagetes minuta from the southern slopes of Mount Elgon in Western Kenya. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 16, 216–232. https://doi.org/10.1080/0972060X.2013.793975

27- Yingchun, Q., Yaomei, Y., & Manzhu, B. (2011). Establishment of plant regeneration system from anther culture of Tagetes patula. African Journal of Biotechnology, 10, 17332-17338. https://doi.org/10.5897/AJB11.2166  

28- Zhang, P., Zeng, L., Su, Y.X., Gong, X.W., & Wang, X.S. (2011). Karyotype studies on Tagetes erecta L. and Tagetes patula L. African Journal of Biotechnology, 10, 16138–16144. https://doi.org/10.5897/AJB11.1994