پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شماره‌ها | 1,706 |
| تعداد مقالات | 13,972 |
| تعداد مشاهده مقاله | 33,570,176 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 13,310,794 |
تغییر غلظت هورمونهای برون‌زا و تأثیر آن بر روی بلوغ رویان‌های بدنی و ریزبنه‌زایی زعفران زراعی (Crocus sativus L.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| علوم زیستی گیاهی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 5، دوره 3، شماره 8، شهریور 1390، صفحه 41-58 اصل مقاله (458.74 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شکیبا رجب‌پور1؛ عذرا صبورا* 2؛ علی وطن‌پور ازغندی3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران 4697 - 19395، ج. ا. ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3بخش تحقیقات کشت بافت و انتقال ژن، مؤسسه تحقیقات بیوتکنولوژی کشاورزی، کرج، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| زعفران از جمله گیاهان زراعی و ارزشمند استان خراسان است که با استفاده از بنه تکثیر میشود. این روش سنتی همراه با مشکلات عدیده‌ای، همچون تهاجم عوامل بیماریزا به بنه‌ها، نیازمند به دوره‌ای طولانی است. کاربرد طیفی از تنظیم‌کننده‌های رشد و القای رویان‌زایی بدنی، روشی مؤثر برای تکثیر سریع و انبوه بنه‌های سالم در شرایط آزمایشگاهی است. در این تحقیق تأثیر 4 هورمون برون‌زا طی یک دوره سه ماهه در محیط‌کشت پایه موراشیگ و اسکوک (MS 2/1) بر روی بلوغ رویان‌های کروی، جوانه‌زنی و تولید ریزبنه زعفران بررسی شده است. اثر هورمونهای گیاهی با استفاده از NAA (در غلظت‌های 1/0، 25/0 و 5/0 میلی‌گرم در لیتر) و IBA (در غلظت‌های 5/0، 1 و 2 میلی‌گرم در لیتر)، BAP (در غلظت‌های 25/0، 5/0 و 1 میلی‌گرم در لیتر) و ABA (در غلظت‌های 5/0، 1، 2و 4 میلی‌گرم در لیتر) مورد آزمون قرار گرفت. همۀ آزمایش‌ها در قالب طرح‌های آماری کاملاً تصادفی با حداقل 4 تکرار اجرا گردید. نتایج حاصل نشان داد که بیشترین تعداد رویان کروی در محیط MS 2/1 حاوی mg/l NAA 1/0 تشکیل شدند، اما این محیط در مقایسه با محیط‌های حاوی BAP و IBA برای بلوغ رویان‌های کروی مناسب نبود. پس از گذشت دو ماه، استفاده از هورمون IBA در غلظت‌های 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر بهترین تیمار برای القای بلوغ رویان و تشکیل ریزبنه بود. هر چند در پایان ماه سوم بیشترین تعداد رویان بالغ در محیط MS 2/1 حاوی BAP mg/l 5/0 به دست آمده بود، ولی تداوم کاربرد هورمون فوق در ریزبنه‌زایی مؤثر واقع نشد. غلظت‌های مختلف ABA موجب پیشبرد سریع بلوغ رویان‌های کروی شد اما در رابطه با تکثیر ریزبنه‌ها اثر مثبتی نداشت. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| بلوغ رویان؛ تیمار هورمونی؛ ریزبنه؛ زعفران زراعی؛ Crocus sativus L | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
زعفران با نام علمی Crocus Sativus L. از خانواده زنبق (Iridaceae) است. این گیاه دارویی و صنعتی، که نامش از Corycus نام منطقه‌ای در سیلیسیا واقع در شرق مدیترانه گرفته شده است، در صنایع غذایی و داروسازی به عنوان طعم‌دهنده، آرام‌بخش، ضد اسپاسم، کاهنده فشار، چربی و کلسترول خون، اشتهاآور، ضد افسردگی و مقوی معده استفاده میشود. همچنین، به دلیل داشتن آنتی‌اکسیدان به عنوان پیشگیری‌‌‌کننده از بیماری‌های قلبی- عروقی و سرطان نیز مطرح است. مهمترین ترکیبات موجود در کلاله زعفران شامل ترکیبات زردرنگ محلول در آب (مشتقات کروستین)، ترکیبات تلخ مزه (از جمله پیکروکروسین)، اسانس (سافرانال تا ۱ درصد وزن خشک)، چربی (حداکثر ۱۰ درصد)، رطوبت (حدود 10-13 درصد)، ویتامین‌ها و ترکیبات معدنی (حدود ۵ درصد) است (ابراهیم‌زاده و همکاران، 1385). کشت این گیاه با ارزش در ایران به سال‌ها قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. برخی از محققان خاستگاه زعفران را ایالت قدیم ماد (دامنه‌های کوه الوند) و عده‌ای مبدأ آن را از منطقه وسیع‌تری شامل یونان، ترکیه، آسیای صغیر و ایران می‌دانند. نخستین مزارع کشت زعفران در اطراف همدان و کرمانشاه دایر شد و پس از آن به نقاط مختلف ایران، از جمله خراسان رسید. کلاله‌های قرمز رنگ زعفران که طلای سرخ نامیده میشود منبع درآمد خوبی برای کشاورزان خراسانی، به ویژه تربت حیدریه، قائن، فردوس، گناباد و بیرجند محسوب می‌گردد. از ۲۳۰ تن زعفرانی که هر سال در جهان تولید میشود، حدود ۱۷۰ تن آن در خراسان به دست می‌آید و بقیه عمدتاً در اسپانیا، یونان، مراکش، هند و افغانستان تولید میشود (Fernandez, 2004). بر اساس آمار منتشر شده توسط صندوق توسعه صادرات زعفران ایران طی سال‌های 1386 تا 1388، قیمت هر کیلو زعفران با توجه به کیفیت آن بین 3 تا 4 میلیون تومان عرضه شده است. بنابراین، تکثیر این گیاه از اهمیت زیادی برخوردار بوده، کاشت، داشت و برداشت آن فرصت‌های شغلی و توان ارزآوری فراوانی را به ارمغان می‌آورد. از طرف دیگر، زعفران گیاهی اتوتریپلوئید و عقیم است (Ebrahimzadeh et al., 1998) و ایجاد مزارع جدید آن فقط به وسیله کشت بنه‌های این گیاه مقدور و معمول است. از آنجا که بنه‌ها مدت نسبتاً زیادی (5 تا 7 سال) در زمین می‌مانند، بنه‌های انتخاب شده باید سالم و عاری از هر گونه بیماری و یا آسیب‌دیدگی باشند و قبل از کاشت با سموم قارچ‌کش ضدعفونی شده باشند. با این حال، عدم رعایت اصول کشت زعفران، از جمله انتخاب زمین حاصلخیز و بنه‌های درشت و سالم، مبارزه با علف‌های هرز، تنظیم عمق کاشت، اضافه کردن کودهای حیوانی و شیمیایی، زعفران کاران را مجبور به کشت مجدد مزارع قبل از موعد می‌نماید. بنابراین، تهیه و انتخاب بنه‌های مرغوب جهت کاشت در ایجاد و گسترش کشت آن حایز اهمیت است. از آنجایی که تیمار بنه‌های آلوده به ویروس با موفقیت همراه نبوده است و با توجه به مشکلات موجود در رابطه با عاری از بیماری نمودن گیاهان پیازی، امروزه استفاده از روش‌های کشت بافت و ریزازدیادی به منظور تکثیر انبوه و عاری از عوامل بیماری‌زای آنها در مقیاس وسیع امری ضروری به نظر می‌رسد. تحقیقات متعددی در زمینه کشت بافت زعفران، به ویژه در زمینه تولید ساختارهای کلاله مانند و رویان‌زایی رویشی زعفران انجام شده است؛ از جمله George و همکاران (1992) با کشت مناطق مریستمی بنه زعفران کالوس‌هایی به دست آوردند که پس از انتقال به محیط‌کشت MS (Murashing and Skoog, 1962) حاوی هورمونهای IAA، Kin و آسکوربیک اسید رویان‌های کروی در آنها القا شد. سپس جوانه‌زنی در محیط MS 2/1 حاوی GA3 انجام شد. جوانه‌زنی و تمایز نوشاخه‌ها در رویان‌های کروی به کمک محیط‌کشت MS 2/1 محتوی یک میلی‌گرم در لیتر آبسزیک اسید و با استفاده از NAA و Kin نیز گزارش شده است. Ebrahimzadeh و همکاران (2000) با استفاده از ریزنمونه مریستم انتهایی در زعفران مشبک (C. cancellatus) کالوس‌های رویان‌زا تولید کردند. این کالوس‌ها مراحل بلوغ رویانی را به طور کامل طی کرده، پس از انتقال به محیط MS 2/1 حاوی GA3 و یا NAA و BAP گیاهچه کامل واجد ریشه و نوشاخه تشکیل دادند. Sheibani و همکاران (2007) نیز با استفاده از ریزنمونه‌های مختلف بنه در محیط MS حاوی BAP و 2,4-D و همچنین با استفاده از تنظیم‌کننده رشد تیدیازرون (TDZ) کالوس‌های رویان‌زایی را تولید کردند که در نتیجه ایجاد تغییرات هورمونی در محیط MS بلوغ این رویان‌های کروی میسر شد. همچنین Raja و همکاران (2007) با استفاده از محیط‌های کشت MS و B5 حاوی غلظت‌های نسبتاً بالای 2,4-D و BAP و NAA ریزبنه‌ها را به روش القای رویان‌زایی تولید کردند. Sharma و همکاران (2008) نیز شاخه‌زایی و بنه‌زایی را از طریق کشت جوانه‌های رأسی و جانبی دنبال کردند. همچنین، در سال 2009 نقش برخی از آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در ارتباط با فرآیند تمایز و رویان‌زایی ریزنمونه‌های زعفران توسط Blazquez و همکاران بررسی شده است. با این حال، به نظر می‌رسد علی‌رغم انجام تحقیقات متعدد، یافته‌های منتشر شده در رابطه با تولید انبوه بنه‌های سالم و عاری از عوامل بیماریزا که از طریق کشت بافت به دست آمده باشند، هنوز از نظر اقتصادی به صرفه نبوده، برای اینکه بتوان نیاز زعفران کاران را رفع نمود، لازم است گستره‌ای از تیمارهای هورمونی مختلف همراه با تغییرات اختصاصی در ترکیب محیط‌کشت به آزمایش گذاشته شود تا نتیجه مطلوب حاصل گردد. در پروژه حاضر سعی شده است با استفاده از تجارب قبلی، ضمن ارائه یک ترکیب محیط‌کشت ساده و کم هزینه برای بلوغ رویان‌های رویشی کروی، تولید ریزبنه‌های سترون حاصل از کشت در شیشه زعفران نیز بهبود یابد. بدین منظور، با توجه به نتایج و پژوهش‌های انجام شده در گذشته، با تهیه محیط‌کشت MS 2/1 و کاربرد غلظت‌های پایینی از چهار تنظیم‌کننده رایج در کشت بافت، سرعت بلوغ رویان‌ها و بنه‌زایی هر یک از تیمار مقایسه گردید.
مواد و روش‌ها در پژوهش حاضر، ماده گیاهی مورد استفاده، رویان‌های کروی به دست آمده از آزمایش‌های قبلی بود. این رویان‌ها حداقل دو ماه پس از کشت ریزنمونه‌های بنه زعفران در محیط‌کشت پایه MS حاوی غلظت‌های مختلفی از هورمونهای 2,4-D و BAP یا TDZ تشکیل شده بودند (Rajabpoor et al., 2007). ابتدا ریزنمونه‌های واجد کالوس‌های رویان‌زا به مدت 25 روز در محیط‌کشت پایه MS بدون هورمون نگهداری شدند. سپس برای مطالعه مراحل بلوغ رویان‌های کروی و تبدیل آنها به رویان‌های شاخی و تشکیل ریزبنه، به سه نوع محیط‌کشت پایه
نتایج در ابتدای آزمایش کالوس‌های رویان‌زای تقریباً هم اندازه، با تعداد رویان‌های کروی یکسان، برای انتقال به محیط‌های کشت جدید (القا بلوغ) انتخاب شدند. در تیمار شاهد،که محیط MS بدون هورمون بود، نه تنها تکثیر رویان‌های کروی متوقف شد، بلکه با تسریع روند قهوه‌ای شدن، پس از مدتی این رویان‌ها از بین رفتند، در حالی که در محیط‌های دیگر کم و بیش تولید و تمایز مراحل رویانی ادامه داشت. همچنان که در جدول 1 دیده میشود، مقایسه میانگین‌های تعداد رویان‌های بالغ تولید شده در نتیجه تیمار با چهار ترکیب هورمونی مورد بررسی (NAA، IBA، ABA و BAP) تفاوت معنی‌داری را در سطح احتمال P<0.05 نشان می‌دهد. شکل 1 مراحل تکوین رویان‌های بدنی زعفران زراعی را تحت تیمارهای مختلف نشان می‌دهد. در این آزمایش رویان‌هایی بالغ در نظر گرفته شدند که وارد مرحله کلئوپتیلار شده و جوانه‌زنی را شروع کرده بودند.
جدول 1- تجزیه واریانس دو طرفه تأثیر متقابل دو عامل زمان تیمار و غلظت هورمونهای به کار برده شده در رابطه با تکمیل دوره بلوغ رویان‌های بدنی کروی زعفران زراعی؛ ٭٭تفاوت معنی‌دار در سطح P<0.01، ٭تفاوت معنی‌دار در سطح P<0.05، ns عدم تفاوت معنی‌دار در سطح P<0.05، اعداد داخل پرانتز در ستون دوم مربوط به درجه آزادی داده‌های مربوط به ABA است.
شکل 1- بلوغ رویان‌های کروی زعفران و تشکیل ریزبنه در یک دوره 90 روزه پس از انتقال رویان‌های کروی به محیط‌های القای بلوغ: (A افزایش رویان کروی در محیط حاوی mg/l NAA 5/0 بعد از 30 روز؛ (B رویان‌های جوانه‌زده در محیط
از آنجا که میزان تأثیر NAA و IBA دو هورمون به کار برده شده از گروه اکسین‌ها وابسته به غلظت و ساختار شیمیایی آنها بود، گستره متفاوتی از غلظت‌ها استفاده شد. NAA که بیشتر در تمایز ریشه‌ها مؤثر است، با غلظت‌های کمتر و IBA با قدرت اکسینی ضعیف‌تر در غلظت‌های بالاتر به محیط‌کشت اضافه شد. نتایج حاصل از کاربرد غلظت‌های مختلف این دوهورمون تفاوت معنی‌داری را نشان داد که در شکل‌های 2 و 3 به خوبی قابل مشاهده است. همان طور که در شکل 2 دیده میشود، در پایان اولین ماه کشت، رویان‌های کروی در محیط‌های حاوی 5/0 تا 1/0 میلی‌گرم در لیتر NAA، تعداد رویان‌های کروی القا شده بر روی ریزنمونه‌ها نسبت به تعداد اولیه در ابتدای آزمایش و اعمال تیمارهای جدید به سرعت افزایش یافت (8/24 و 21 عدد رویان کروی به ترتیب در غلظت‌های 1/0 و 5/0 میلی‌گرم در لیتر NAA). میانگین تعداد رویان‌های بالغ بین 5/2- 3/4 عدد به ازای هر ریز نمونه متغیر بود. تعداد رویان‌های کروی تحت تیمار NAA در ماه‌های دوم و سوم نسبت به ماه اول به طور مشخص کاهش یافت. این پدیده رابطه مستقیم بین افزایش سن ریز نمونه‌ها و تکمیل مراحل رویان‌زایی را در هر یک از غلظت‌های آزمون شده NAA نشان می‌داد؛ به گونه‌ای که در محیط‌های کشت حاوی 1/0، 25/0 و 5/0 میلی‌گرم در لیتر NAA میزان کاهش تعداد رویان‌های کروی شمارش شده به ترتیب برابر 5/4، 7/3 و 8/7 عدد در ماه دوم و 2/11، 1/6 و 5/11 عدد در ماه سوم بود و به همین ترتیب، بر تعداد رویان‌های بالغ در ماه دوم و تعداد ریزبنه در ماه سوم افزوده شد (شکل 2).
شکل 2- تأثیر غلظت‌های مختلف NAA در محیط‌کشت پایه MS 2/1 حاوی ساکاروز 6 درصد بر روی القای رویان‌های کروی، بلوغ رویان‌ها و تولید ریزبنه زعفران در طول سه ماه. مقادیر میانگین4 تا 6 تکرار ± انحراف معیار است. حروف مشابه روی هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی‌دار بین میانگین‌ها در مورد هر مرحله رویانی است.
در رابطه با دومین ترکیب اکسینی به کار برده شده جهت بلوغ رویان‌ها؛ یعنی ایندول بوتیریک اسید، چنان که در شکل 3 نیز مشاهده می‌گردد، بیشترین تعداد رویان کروی در ماه اول و در غلظت‌های کم IBA تولید شد
شکل 3- تأثیر غلظت‌های مختلف IBA در محیط‌کشت پایه MS 2/1 حاوی ساکاروز 6 درصد بر روی القای رویان‌های کروی، بلوغ رویان‌ها و تولید ریزبنه در طول سه ماه. مقادیر میانگین4 تا 6 تکرار ± انحراف معیار است. حروف مشابه روی هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی‌دار بین میانگین‌ها در مورد هر مرحله رویانی است.
بر خلاف مرحله القای رویان‌های کروی، بلوغ و جوانه‌زنی رویان‌ها در این محیط‌کشت تقریباً وابسته به زمان و غلظت هورمونهای به کار برده شده بود. همان طور که در شکل 3 مشاهده می‌گردد، نتایج حاصل از پیشبرد بلوغ رویان‌های کروی تیمار شده با غلظت‌های 5/0 و 1 میلی‌گرم در لیتر IBA به طور متوسط باعث جوانه‌زنی با بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف BAP، از تنظیم‌کننده‌های سیتوکینینی، بر روی میزان جوانه‌زنی رویان‌های کروی و تشکیل ریزبنه (شکل 4) مشخص گردید که این هورمون در غلظت mg/l 5/0 دارای بیشترین تأثیر در القای رویان‌های کروی بر روی سطوح ریزنمونه‌ها بود و این اثر خود را حتی تا ماه سوم نیز حفظ کرد. بیشترین تعداد رویان کروی مشاهده شده به ازای هر ریزنمونه در ماه‌های اول تا سوم به ترتیب برابر 1/12، 4/10 و 14 عدد بود، درحالی که در غلظت BAP mg/l 1 تعداد رویان‌های کروی به ترتیب به 7، 1/5 و 3/4 کاهش یافت.
شکل 4- تأثیر غلظت‌های مختلف BAP در محیط‌کشت پایه MS 2/1 حاوی ساکاروز 6 درصد بر روی القای رویان‌های کروی، بلوغ رویان‌ها و تولید ریزبنه در طول سه ماه. مقادیر میانگین4 تا 6 تکرار ± انحراف معیار است. حروف مشابه روی هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی‌دار بین میانگین‌ها در مورد هر مرحله رویانی است.
از طرف دیگر، فراوانی تشکیل رویان‌های بالغ و جوانه‌زنی آنها در غلظت‌های پایین BAP نسبت به غلظت‌های بالاتر ( 5/0 و 1 میلی‌گرم در لیتر) بیشتر بود؛ چنانکه در غلظت mg/l 25/0 تعداد رویان‌های جوانه‌زده بر روی هر ریزنمونه طی ماه‌های اول تا سوم از 2/4 به 6/7 رویان افزایش یافت، درحالی که در غلظت BAP mg/l 1 تعداد رویان‌های جوانه‌زده از 9/2 به 2/4 رسید. در غلظت mg/l 5/0 بنزیل آدنین آمینوپورین علی‌رغم بالا بودن تعداد رویان‌های کروی تشکیل شده بر روی ریزنمونه‌ها، تعداد رویان‌های بالغ شده در ماه اول و دوم به 9/3 و 5/1 عدد رسید و حتی در ماه دوم تغییر شکل غیر طبیعی تعدادی از رویان‌های جوانه‌زده را نیز نشان داد، اما با گذشت زمان؛ یعنی در ماه سوم میزان تمایز رویان‌های کروی به رویان‌های بالغ به طور معنی‌داری افزایش یافت و به 4/8 عدد رسید. به طور کلی، مجموعه تیمارهای BAP از نظر تولید ریزبنه از ارزش کمتری برخوردار بود. میانگین ریزبنه‌زایی در غلظت‌های mg/l 25/0 و mg/l 1 به ترتیب 2/0 و 3/0 ریزبنه به ازای هر ریزنمونه بود که نسبت به تیمارهای NAA ناچیز است. چهارمین تیمار هورمونی آزمایش شده برای پیشبرد بلوغ رویان‌های کروی زعفران، آبسزیک اسید بود. این هورمون در چهار غلظت 5/0، 1، 2 و 4 میلی‌گرم در لیتر در محیط‌های کشت MS 2/1 استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که این ترکیب در دو غلظت اول اثر بارزی در تحریک کالوس‌های رویان‌زای زعفران در جهت تشکیل رویان‌های کروی و رویان‌های جوانه‌زده داشت. اثر این هورمون در مورد تشکیل رویان‌های کروی در طول زمان به صورت تصاعدی افزایش یافت (شکل 5). برای مثال، تعداد رویان‌های کروی تشکیل شده در ماه اول تا سوم در غلظت 5/0 میلی‌گرم در لیتر به ترتیب برابر 4/9، 7/12 و 1/15 و در غلظت mg/l 1 برابر 1/7، 1/13 و 1/26 عدد به ازای هر ریزنمونه بود. روند فوق با غلظت mg/l 2 نیز به همین ترتیب دنبال شد؛ به طوری که بیشترین تعداد رویان‌های کروی؛ یعنی 6/21 و 3/16 عدد به ازای هر ریزنمونه در غلظت‌های 1 و 2 میلی‌گرم در لیتر به دست آمد.
شکل 5- تأثیر غلظت‌های مختلف ABA در محیط‌کشت پایه MS 2/1 حاوی ساکاروز 6 درصد بر روی القای رویان‌های کروی و بلوغ رویان‌ها در طول سه ماه، تولید ریزبنه در این گروه از تیمارها اغلب برابر صفر یا بسیار محدود بود. مقادیر میانگین4 تا 6 تکرار ± انحراف معیار است. حروف مشابه روی هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی‌دار بین میانگین‌ها در مورد هر مرحله رویانی است.
همان طور که در شکل 5 دیده میشود، در کوتاه مدت، غلظت‌های کم ABA (mg/l 1 و 5/0) نقش مؤثری در پیشبرد مراحل تکوین رویان تا مرحله بلوغ و جوانه‌زنی داشتند، اما ریزبنه‌ها تمایز پیدا نکردند. افزایش دوره نگهداری در این نوع محیط‌کشت باعث سیاه شدن رویان‌های بالغ و از بین رفتن آنها شد. برای مثال، تعداد رویان‌های بالغ در محیط‌کشت حاوی ABA mg/l 5/0 از 4/7 در ماه اول به 3/3 در ماه سوم و در محیط حاوی ABA mg/l 4 از 1/2 به 8/0 رویان طی ماه‌های اول تا سوم کاهش یافت، درحالی که در همین زمان و همین ترکیب محیط‌کشت میانگین تعداد رویان‌های کروی از 5/5 به 2/12 عدد افزایش یافته بود. برعکس، در مورد تشکیل رویان‌های بالغ، واکشت‌های متعدد و نگهداری طولانی مدت در محیط‌کشت‌های حاوی غلظت‌های مختلف ABA منجر به عدم رشد و نمو طبیعی رویان‌ها شد و علی رغم تعداد بالای رویان‌های کروی، تعداد رویان‌های جوانه‌زده به شدت کاهش یافت و حتی به کمتر از 50 درصد تعداد رویان‌های بالغ در ماه اول و دوم نیز رسید. این پدیده با افزایش غلظت ABA در محیط بلوغ بیشتر مشاهده شد.
بحث رویان‌زایی رویشی فرآیند تکاملی پیچیده‌ای است که از بسیاری جهات شبیه رویان‌زایی زایشی است. در مرحله اول، بافت‌های رویشی با تمایز زدایی توانایی رویان‌زایی را کسب می‌کنند (مرحله القا) و پس از دریافت محرک مناسب مراحل تکاملی شروع میشود. در نهایت طی بلوغ، رویان‌های بدنی برای جوانه‌زنی آماده می‌شوند. این مرحله پس از آبگیری و انباشتگی ذخایر دنبال میشود. رویان‌زایی بدنی ممکن است در پاسخ به علامت‌های متعدد، ازجمله حضور اکسین و عوامل تنش‌زا آغاز شود. سطح هورمونهای درون‌زا و ترکیب تنظیم‌کننده‌های رشد در محیط‌کشت، یکی از مهمترین عوامل برای دست‌یابی به واکنش ریخت‌زایی مناسب است (Grieb et al., 1997). بنابراین، بررسی نتایج حاصل از تغییر غلظت و نوع هورمونهای موجود در محیط‌کشت و پاسخ رویان‌زایی زعفران در هر مرحله باید مورد توجه قرار گیرد. در بیشترمقالاتی که اخیراً چاپ شده است، حضور اکسین‌ها به تنهایی یا در ترکیب با سیتوکینین‌ها برای القای رویان‌زایی رویشی ضروری گزارش شده است هرچند تنظیم‌کننده رشد IBA به اندازه NAA در تکثیر و افزایش تعداد رویان‌های کروی القا شده بر روی هر ریزنمونه کارآیی لازم را نداشت و در مقایسه با NAA قدرت آن حتی به نصف کاهش می‌یافت، اما مکانیسم تأثیر آن تقریباً شبیه ترکیب اخیر بود؛ بدین ترتیب که تنظیم‌کننده رشد IBA در غلظت‌های کم و در ابتدای زمان کشت، محرک القای رویان‌های کروی در سطح کالوس‌های رویان‌زا بود، اما بعداً اثر آن به سرعت تعدیل شد. به احتمال زیاد، در این مرحله ژن‌های مؤثر در مسیر تکوین و تمایز رویان‌ها فعال شده بودند. با افزایش غلظت هورمون فوق سرعت این فرآیندها با روند تصاعدی افزایش یافت به طوری که در ماه اول میانگین 4/6 رویان جوانه‌زده در غلظت mg/l 5/0 و 1/8 رویان بالغ در غلظت mg/l 2 ثبت شد و در ماه سوم به ازای 3/4 رویان بالغ در غلظت mg/l 5/0 حدود 5/6 رویان بالغ در غلظت mg/l 2 حاصل شد. به همین ترتیب، شاخص تشکیل ریزبنه نیز افزایش یافت. به عبارت دیگر می‌توان در ماه اول با کاربرد mg/l 5/0 از هورمون IBA ابتدا تعداد رویان‌های کروی را افزایش داد و سپس با بالا بردن غلظت این هورمون تا mg/l 2 علاوه بر این که تعداد رویان‌های بالغ را می‌توان در سطح نسبتاً بالایی حفظ کرد، تعداد ریزبنه‌های تمایز یافته نیز تا حد قابل قبولی ارتقا می‌یابد. یکی از اهداف ارزشمند مورد مطالعه در بحث رویان‌زایی زعفران مزروعی تشکیل ریزبنه است. از این نظر تیمارهای IBA نقش تأثیرگذاری در تمایز نوشاخه‌ها در ارتباط با ذخیره‌سازی نشاسته و تشکیل ریزبنه‌ها داشتند، تا آنجا که حتی در ماه اول کشت، آثار تورم در بخش قاعده‌ای نوشاخه‌ها مشاهده شد. Grieb و همکاران (1997) نشان داده‌اند که مرحله بلوغ رویان‌های بدنی و آمادگی آنها برای جوانه‌زنی، تنها پس از آبگیری و انباشتگی ذخایر صورت می‌گیرد. بنابراین، کاربرد تنظیم‌کننده‌های رشد نظیر IBA که با پیشبرد تمایز سیستم آوندی انتقال ذخایر به بخش قاعده‌ای نوشاخه را سرعت می‌بخشند، تمایز ریزبنه را که از نظر گیاه‌شناسی ساقه زیرزمینی غنی از نشاسته است، افزایش می‌دهد. با گذشت زمان در ماه‌های دوم و سوم همراه با کاهش مختصر در تعداد رویان‌های کروی و جوانه‌زده تعداد ریزبنه‌ها در این گروه از تیمارها به تدریج افزایش نسبی یافت. در رابطه با آثار مثبت NAA و IBA بر روی تکوین رویان‌های کروی زعفران، گزارش‌های تأیید کننده متعددی وجود دارد؛ از جمله Karaoğlu و همکاران (2007) از طریق کشت قطعات بنه زعفران و القا رویان‌زایی در محیط‌کشت MS حاوی BAP و NAA موفق شدند به طور میانگین 1-2 ریزبنه در هر ریزنمونه تولید نمایند. همچنین، ابراهیم‌زاده و همکاران (1385) نیز القای کالوس‌های رویان‌زا را در غلظت‌های بالای 2,4-D و غلظت‌های پایین کینتین گزارش کرده‌اند. آنها نشان دادند که NAA به عنوان یک اکسین برون‌زا محرک رویان‌زایی در گونه‌های مختلف زعفران (زراعی و وحشی) است. کاربرد تیمارهای هورمونی مختلف در محیط‌کشت پیاز گلایول نیز نشان داد که هرچند کاربرد اکسین‌ها به تنهایی خواب جوانه را می‌شکند، اما همچون زعفران، NAA اثر مستقیمی بر غده‌زایی ریزنمونه‌های گلایول نداشت (Nasir et al., 1996). در بین تنظیم‌کننده‌های رشد، اکسین‌ها از جمله متداو‌ل‌ترین ترکیبات استفاده شده برای گذار از مرحله رویشی به مرحله رویانی هستند. اثبات شده است که کالوس‌های رویان‌زا دارای مقادیر بالاتری از IAA آزاد هستند. تراز بالای IAA آزاد می‌تواند در پایه‌گذاری انتقال قطبی اکسین که برای تکمیل مراحل رویان‌زایی رویشی و تکوین اندام‌ها لازم است، مهم باشد. هنگامی که شرایط مناسب باشد و به محض تحریک کافی، احتمالاً با برقراری یک شیب اکسین درونی در ریزنمونه‌ها رویان‌زایی صورت می‌گیرد (Jimenez and Bangerth, 2001). از طرف دیگر، سطوح بالای اکسین از رشد و نمو مریستم نوشاخه ممانعت می‌کند. اگر غلظت اکسین کم باشد، پس از تشکیل لپه، شکل‌گیری مریستم ساقه خیلی سریع انجام میشود و سپس تحت شرایط مناسب محیط‌کشت جوانه‌زنی زود رس انجام میشود (Pareek, 2005). نقش BAP در القای رویان‌زایی زعفران به غلظت این ماده در محیط‌کشت وابسته بود و به نظر می‌رسد که احتمالاً اثر خود را از طریق ایجاد توازن با اکسین‌های درون‌زا و تنظیم نسبت سیتوکینین به اکسین انجام می‌دهد؛ به طوری که با دو برابر شدن غلظت BAP از mg/l 25/0 به در مطالعه باززایی گلایول، Nasir و همکاران (1996) نیز نشان دادند که القا و تشکیل پیاز در ریزنمونه‌های حاوی جوانه در محیط‌کشت حاوی mg/l NAA 02/0 و در بین بازدارنده‌های رشد، آبسزیک اسید نقش ویژه‌ای را در فرآیندهای فیزیولوژیک گیاه، از جمله تکامل مراحل نموی رویان‌های زایشی ایفا می‌کند. سرعت بلوغ رویان‌های بدنی زعفران زراعی در غلظت‌های کم ABA و در ماه‌های اولیه کشت رضایت بخش بود، اما از جوانه‌زنی رویان‌های بالغ و تشکیل ریزبنه‌ها در این محیط‌های کشت ممانعت شد. نتایج فوق با گزارش‌هایی مطابقت دارد که طبق آنها استفاده از آبسزیک اسید برون‌زا در شرایط درون شیشه‌ای موجب ممانعت از جوانه‌زنی رویان‌های بالغ، افزایش سنتز پروتئین‌های ویژه رویانی و سنتز mRNAهای مربوطه می‌شد (Zeevaart and Creelman, 1988). تحقیقات انجام شده دربارۀ گیاهانی مانند هویج، یونجه، کاسنی و جهش‌یافته‌های آرابیدوپسیس مشخص کرده است که در اکثر آنها در اواخر دوره رویان‌زایی، بیان برخی ژن‌ها مانند LEA Embryo-Abundant) (Late تحت تأثیر هورمون ABA تشدید میشود. عملکرد این ژن‌ها در رویان‌های زایشی باعث حفاظت ساختارهای سلولی رویان‌های بالغ در طول خشک شدن بذر و جلوگیری از جوانه‌زنی زودرس میشود (Jimenez et al., 2005). با توجه به نتایج به دست آمده در نتیجه کاربرد هورمون فوق در محیط‌کشت القاکنندۀ بلوغ رویان‌های کروی زعفران می‌توان اظهار داشت که احتمالاً غلظت‌های صرفنظر از نقش ABA در تسریع بلوغ رویان‌های زعفران، این ترکیب محرک تشکیل ریزبنه نبود. در واقع، القای ریزبنه‌ها در هیچ کدام از محیط‌های کشت حاوی از طرف دیگر، تکامل مراحل رویانی زعفران، به خصوص تمایز ریزبنه‌ها، در غلظت‌های بالای ساکاروز (6 درصد) رخ داد. سطوح بالای ساکاروز سبب افزایش اسمولاریته محیط کشت میشود. این فرآیند می‌تواند باعث افزایش سطح ABA درون‌زا و کنترل بلوغ رویان‌ها شود (Komatsuda and Ohyama, 1998). همان طور که طی اندام‌زایی Adenia hondala، همبستگی مثبتی بین انباشتگی نشاسته و سرعت تمایز مشاهده گردید (Aruna et al., 2009)، غلظت بالای ساکاروز در محیط‌کشت زعفران و انباشتگی نشاسته به عنوان یک منبع انرژی ارزان و در دسترس برای فرآیندهای اندام‌زایی و یا به عنوان یک عامل تنظیم اسمزی (مانند قندهای محلول آزاد) در نمو وتمایز اندام‌ها ضروری است؛ هر چند ممکن است تصور شود که تعداد ریزبنه‌های تشکیل شده در سطح ریزنمونه‌ها کم است، اما با توجه به تعداد ریزنمونه‌ها در هر پتری‌دیش و تعداد تکرارهای هر تیمار نتایج به دست آمده در این پژوهش قابل تأمل است. بر اساس گزارش‌های موجود تعداد شاخه‌هایی که به ازای یک ریزنمونه بر روی گیاهان پیازدار تشکیل میشود، بسیار کم است. برای مثال، در Eucrosia stricklandii در نتیجه تیمارهای هورمونی مختلف 7/0- 2/2 نوشاخه تشکیل شده بود (Colque et al., 2002). در پژوهش حاضر نیز با ترکیب هورمونی
نتیجه‌گیری نهایی نتایج حاصل نشان داد که بیشترین تعداد رویان کروی زعفران زراعی ظرف مدت 30 روز در محیط MS 2/1 حاوی mg/l NAA 1/0 تشکیل شدند، اما این محیط در مقایسه با محیط‌های حاوی BAP و IBA برای بلوغ رویان‌های کروی مناسب نبود. استفاده از هورمون IBA در غلظت‌های 1 تا 2 میلی‌گرم در لیتر پس از گذشت دو ماه بهترین تیمار برای القای بلوغ رویان و تشکیل ریزبنه بود. هر چند در پایان ماه سوم بیشترین تعداد رویان بالغ در محیط MS 2/1 حاوی BAP mg/l 5/0 به دست آمده بود، ولی تداوم کاربرد هورمون فوق در ریزبنه‌زایی مؤثر واقع نشد. غلظت‌های مختلف ABA موجب تحریک بلوغ رویان‌های کروی شد، اما تأثیری در ریزبنه‌زایی نداشت. بنابراین، پیشنهاد می‌گردد برای پیشبرد بلوغ رویان‌زایی در زعفران مزروعی از غلظت‌های کم ABA (mg/l 1- 25/0) و آن هم فقط در ماه‌های اول و دوم کشت استفاده شود. سپس ریزنمونه‌های واجد رویان‌های بالغ به محیط‌های کشت عاری از ABA منتقل شوند که حاوی تنظیم‌کننده‌های مصنوعی IBA هستند. همان طور که گفته شد، هورمون اخیر بر روند تمایز و تکوین ریزبنه‌ها دارای آثار مثبت و چشمگیری است که آن را از سه ترکیب هورمونی دیگر متمایز می‌نماید. در نهایت، می‌توان اظهار نمود که برای کنترل مراحل القا و پیشرفت در هر مرحله رویانی، نیازهای متفاوتی وجود دارد. این پیچیدگی در رابطه با شناسایی چگونگی تکامل بیوشیمیایی و فیزیولوژیک رویان‌های رویشی و نقش هورمونهای گیاهی و تنظیم‌کننده‌های رشد یک مانع اساسی است. از این رو، تحقیقات بیشتر در آینده می‌تواند به فهم مکانیسم عمل این هورمون‌ها در پیشبرد مراحل رویان‌زایی زعفران کمک کند.
تشکر و قدردانی این تحقیق بخشی از یک پایان‌نامه کارشناسی ارشد از دانشگاه الزهراء (س) است که در قالب طرح پژوهشی در مؤسسه تحقیقات بیوتکنولوژی کشاورزی کرج انجام شده است. نویسندگان بر خود لازم می‌دانند از کمک‌ها و پشتیبانی ریاست محترم مؤسسه تحقیقات بیوتکنولوژی کشاورزی و همکاران بخش کشت بافت و انتقال ژن قدردانی کنند.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ابراهیم‌زاده، ح.، رجبیان، ط.، کرمیان، ر.، ابریشم‌چی، پ. و صبورا، ع. (1385) زعفران ایران با نگاه پژوهشی. انتشارات اطلاعات، تهران. Ahuja, A., Kaul, S., ram, G. and Kaul, B. L. (1994) Somatic embryogenesis and regeneration of plantlet in saffron (Crocus sativus L.). Indian Journal of Experimental Biology 32: 135-140.
Aruna, A., Joseph, J. P. and Joseph, G. (2009) In vitro organogenesis and somatic embryogenesis in Adenia hondala (Gaertn.) de Wilde, an endangered medicinal plant of the Western Ghats (Report). International journal of Biotechnology and Biochemistry.
Blazquez, S., Olmos, E., Hernandez, J. A., Fernandez, N., Fernandez, J. A. and Piqueras, A. (2009) Somatic embryogenesis in saffron (Crocus sativus L.). Histological differentiation and implication of some components of the antioxidant enzymatic system. Plant Science 97(1):49-57.
Colque, R., Villadomat, F., Bastida, J. and Codina, C. (2002) Micropropagation of the rare Eucrosia stricklandii (Amaryllidaceae) by twin-scaling and shake liquid culture. Journal of Horticultural Science and Biotechnology 77(6): 739-743.
Ebrahimzadeh, H., Rajabian, T. and Karamian, R. (2000) In vitro production of floral buds and stigma-like structures on floral organ of crocus sativus L.. Pakistan Journal of Botany 32(1): 141-150.
Ebrahimzadeh, H., Saboora, A., Noori-Daloii, M. R. and Gaffari, M. R. (1998) Chromosomal studies on four Iranian Crocus species (Iridacea). Iranian Journal of Botany 7(2): 179-192.
Faure, O., Dewitte, W., Nougarede, A. and Van Onckelen, H. (1998) Precociously germinating somatic embryos of Vitis vinifera have lower ABA and IAA levels than their germinating zygotic counterparts. Physiologia Plantarum 102: 591-595.
Fernandez, J. A. (2004) Biology, biotechnology and biomedicine of saffron. Plant Science 2: 127-159.
Gaj, M. D. (2004) Factors influencing somatic embryogenesis induction and plant regeneration with particular reference to Arabidopsis thaliana L.. Plant Growth Regulation 43: 27-47.
George, P. S., Visvanath, S., Ravishakar, G. A. and Venkataraman, L. V. (1992). Tissue culture of saffron (Crocus sativus L.): Somatic embryogenesis and shoot regeneration. Food Biotechnology 6 (3): 217-223.
Ginzburg, C. (1973) Hormonal regulation of cormel dormancy in gladiolus grandiflorus. Journal of Experimental Botany 24: 558-566.
Ginzburg, C. and Ziv, M. (1973). Hormonal regulation of cormel formation in gladiolus stolon grown in vitro. Annual Bototany 37: 219-224.
Grieb, B., Schafer, F., Imani, J., Mashayekhi, K. N., Arnholdt-Schmitt, B., and Neumann K. H. (1997) Changes in soluble proteins and phytohormone concentration of cultured carrot petiole explants during induction of somatic embryogenesis (Daucus carota L.). Journal of Applied Botany 71: 94-103.
Jimenez, V. M. and Bangerth, F. (2001) In vitro culture and endogenous hormone levels in immature zygotic embryos, endosperm and callus culture of normal and high-lysine barley genotypes.Journal of Applied Botany 75: 1-7.
Jimenez, V. M. and Thomas, C. (2005) Participation of plant hormones in determination and progression of somatic embryogenesis. In: somatic embryogenesis (eds. Mujib, A. and Šamaj, J.) 103-118. Speringer Verlag, Berlin, Heidelberg.
Karamian, R. (2004) Plantlet regeneration via somatic embryogenesis in four species of Crocus. Acta Horticulture 650: 253-259.
Karaoğlu, C., Çöcü, S., Ipek, A., Parmaksız, I., Uranbey, S., Sarıhan, E., Arslan, N., Kaya, M. D., Sancak, C., özcan, S., Gürbüz, B., Mirici, S., Er, C. and Khawar, K. M. (2007) In vitro micropropagation of saffron. Proceedings of the second international symposium on saffron biology and Technology. Acta Horticulture 739: 223-227.
Komatsuda, T. and Ohyama, K. (1998) Genotypes of high competence for somatic embryos and plantlet regeneration in soybean (Glycine max). Theoretical Applied Genetic 75:695-700.
Majourhat, K., Marinez, P., Fernandez, J. A. and Piqueras, A. (2006) Enhanced plantlet regeneration from cultured meristems in sprouting buds of saffron corms. Proceedings of the second international symposium on saffron biology and Technology. Acta Horticulture.
Murashing, T., and Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassys with tobacco tissue culture. Physiology of Plant 15: 437-493.
Nasir, I. A., Afrasiab, H. and Riazuddin, S. (1996) Plant regeneration of gladiolus through in vitro technique. Pakistan Journal of Biological Science 4: 165-169.
Pareek, L. K. (2005) Trends in plant tissue culture and biotechnology. Agro Botanical Publishers, Nagar Bikaner.
Raja, W., Zaffer, G. and Wanti, S. A., (2007). In vitro microcorm formation in saffron (Crocus sativus L.). Proceedings of the second international symposium on saffron biology and Technology. Acta Horticulture 739:291-301.
Rajabpoor, Sh., Azghandi, A. V. and Saboora, A. (2007) Effects of different concentrations of 2,4-D and BAP on somatic embryogenesis induction in saffron (Crocus sativus L.). Pakistan Journal of Biological Sciences 10(21): 3927-3930.
Sharma, K. D., Rathour, R., Sharma, R., Goel, S., Sharma, T. R. and Singh, B. M. (2008) In vitro cormlet development in Crocus sativus. Biologie Plantarum 52(4):709-712.
Sheibani, M., Azghandi, A. V. and Nemati, S. H. (2007) Induction of somatic embryogenesis in saffron using thidiazuron (TDZ). Pakistan Journal of Biological Science 10: 3564-3570.
Zeevaart, J. A. D. and Creelman, R. A. (1988) Metabolism and physiology of abscisic acid. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 39: 439-473.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,695 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 681 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||