اثرفرم‌های مختلف ازت بر pH محیط‌کشت جنین‌زایی‌رویشی گیاه گوجه فرنگی(.Solanum lycopersicon L)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. دانشکده ی تئولیدات گیاهی. گروه باغبانی

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. دانشکده ی تولیدات گیاهی. گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی

چکیده

چکیده
سابقه و هدف تحقیق: یکی از عوامل بسیار موثر در تشکیل و تکامل جنین‌های ‌رویشی ترکیب‌ مواد موجود در محیط ‌کشت از جمله نیتروژن می‌باشد. محققان پیشین تاحدودی اثر فرم‌های مختلف نیتروژن را بر جنین‌زایی ‌رویشی و کشت سلولی بررسی کرده‌اند اما به بررسی انواع فرم‌ها به صورت جداگانه، در ترکیب با یکدیگر و در نسبت های متفاوت نپرداختهاند. از این رو پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر فرم‌های قابل جذب نیتروژن به صورت جداگانه و در ترکیب با نسبت‌های مختلف از سایر فرم‌ها بر جنین‌زایی رویشی گیاه گوجه‌فرنگی صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: به منظور بررسی اثر فرم‌های قابل جذب نیتروژن بر جنین‌زایی رویشی گیاه گوجه‌فرنگی ، آزمایشی در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با 8 تیمار و 4 تکرار در آزمایشگاه کشت بافت گروه باغبانی دانشگاه علوم ‌کشاورزی و منابع ‌طبیعی گرگان انجام ‌گردید. تیمارها شامل محیط کشت B5 کامل حاوی تنها یکی از فرم‌های نیتروژن ازجمله نیترات، آمونیوم یا کازئین هیدرولیزات، محیط کشت B5 حاوی دو نوع نیتروژن شامل آمونیوم با نیترات، آمونیوم با کازئین هیدرولیزات و یا نیترات با کازئین هیدرولیزات، محیط کشت فاقد نیتروژن و در نهایت محیط کشت B5 استاندارد حاوی تمامی فرم‌های نیتروژن مذکور به عنوان شاهد در نظر گرفته ‌شد. در این آزمایش به منظور القای جنین‌زایی قطعات یک سانتی‌متری از محور زیرلپه گیاه گوجه‌فرنگی در محیط کشت B5 تغییریافته که همگی حاوی اکسین 2-4-D بودند کشت ‌شدند و پس از 25 روز به منظور ظهور جنین‌ها، ریز نمونه‌ها به محیط B5 تغییر یافته فاقد اکسین 2-4-D منتقل ‌شدند. 35 روز پس از فاز تظاهر جنینی، پارامترهایی نظیر تعداد جنین‌های رویشی تشکیل‌ شده، pH ثانوی محیط کشت در انتهای هر دو فاز القا و ظهور جنین‌ها و محتوای کلروفیل مواد گیاهی اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که فرم‌های متفاوت و مقادیر مختلف نیتروژن آثار متفاوتی بر جنین‌زایی‌ رویشی بر جای می‌گذارد. به طوریکه در این بررسی کمترین میزان pH در فاز القا (96/3) و فاز ظهور (72/3) مربوط به محیط کشت حاوی آمونیوم به عنوان تنها فرم نیتروژن و بیشترین میزان آن در فاز القا (86/5) مربوط به محیط کشت حاوی نیترات به تنهایی و در فاز ظهور جنین‌ها (92/5) مربوط به محیط کشت حاوی نیترات با کازئین هیدرولیزات بود. نتایج نشان ‌داد که در تیمار‌های مختلف بین جنین‌های تشکیل ‌شده از نظر تعداد و مرحله‌ی تکاملی اختلاف معنی‌داری وجود ‌دارد، به طوری که بیشترین تعداد جنین(2/62) در محیط B5 کامل و بیشترین نسبت جنین‌های اژدری به کل جنین‌ها (51/0) در محیط B5 حاوی کازنین‌هیدرولیزات و نیترات تشکیل‌ شد. همچنین نتایج بدست‌آمده نشان ‌داد که تیمارهای نیتروژنی مختلف بر روی محتوای کلروفیل مواد گیاهی موجود در محیط کشت اثر معنی-داری داشتند به طوری که بیشترین میزان کلروفیل‌کل(7/9)، کلروفیل a (96/6) و b (08/14) به ترتیب در محیط کشت حاوی نیترات و کازئین ‌هیدرولیزات و محیط کشت B5 کامل مشاهده‌ شد.
نتیجه‌گیری: فرم‌های مختلف نیتروژن در ترکیب با سایر فرم‌ها و در نسبت‌های مختلف موجب افزایش درجه‌ی تکامل و تعداد کل جنین‌های رویشی تشکیل ‌شده از محور‌ زیرلپه‌ی گوجه‌فرنگی می‌شود، به طوری‌که با توجه به نتایج بدست ‌آمده می‌توان نتیجه گرفت با حضور هر سه فرم نیتروژن معادل محیط B5 استاندارد تعداد کل جنین‌های رویشی تشکیل شده افزایش یافت و حضور نیترات و کازئین هیدرولیزات در غیاب آمونیوم جنین‌های رویشی را به سمت تکامل سوق ‌داد. همچنین محتوای کلروفیل مواد گیاهی موجود در محیط کشت و pH محیط کشت تحت تاثیر انواع نیتروژن قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of different forms of nitrogen, on pH value of culture medium of somatic embryogenesis of tomato (.Solanum lycopersicon L)

نویسنده [English]

  • Aida Shomali 1
چکیده [English]

Effect of different forms of nitrogen, on pH value of culture medium during somatic embryogenesis of tomato (Solanum lycopersicon L.) plant
Abstract
Backgrounds and objectives: one of the most important factors that effect on formation and development of somatic embryogenesis is culture medium composition and the most important compound is nitrogen. Pervious researches evaluated effect of different forms of nitrogen on somatic embryogenesis and cell suspension culture, but they didn’t evaluate the effect of each form separately or in combination with other forms. Therefor present study conducted to evaluate different forms of nitrogen, singly, in combination to other forms and in different ratios.
Materials and methods: in this study in order to evaluate the effect of different forms of nitrogen on somatic embryogenesis of tomato, an experiment conducted in a complete randomized design (CRD) with eight treatments and four replications in tissue culture laboratory of Agricultural sciences and natural resources university of Gorgan. Applied treatments includes: B5 medium contained nitrate or ammonium or casein hydrolysate as sole nitrogen, B5 medium contained two forms of nitrogen together such as ammonium with nitrate, ammonium with casein hydrolysate or nitrate with casein hydrolysate, B5 medium with no nitrogen content. Complete B5 medium with all three nitrogen forms candidate as control. In this experiment hypocotyl segments of tomato seedlings cultured in modified B5 medium (based on treatments) that contained 2-4, D. after 25 days in order to embryo realization, explants transferred into modified B5 medium without 2-4, D. Thirty five days after realization phase characters such as number of somatic embryos. Secondary pH value of culture medium at the end of both induction and realization phase and Chlorophyll content of plant materials measured.
Results: results of present study showed that different forms and different portion of nitrogen remained different effects on somatic embryogenesis. The most reduction in pH value of medium occurred in medium contained ammonium as sole nitrogen source and the minimum reduction of pH happened in medium contained casein hydrolysate. Results showed that there were significant differences in number of embryo and development of them in a way that the maximum number of embryos formed in complete B5 medium and medium contained both nitrate and casein hydolysate. Results also showed that different nitrogen treatments significantly affected chlorophyll content of plant materials presented in culture medium in a way that the maximum total chlorophyll, chlorophyll a and b obtained in medium contained nitrate and casein hydrolysate and complete B5 medium respectively.
Conclusion: different forms of nitrogen in combination with other forms and in different relative portions remained different effects on formation and development of somatic embryos that regenerated from hypocotyl segments of tomato. Due to results obtained in this study it can be concluded that using proper form and portion of nitrogen could enhance embryogenesis frequency and somatic embryos development.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key words: Ammonium
  • Casein hydrolysate
  • Nitrate
  • pH
  • Somatic embryos
1.Barnes, J.D., Balaguer, L., Manrique, E., Elvira, S. and Davison, A.A. 1992. A reappraisal of
the use of DMSO for extraction and determination of chlorophyll a and b in lichens and
higher plants. Environ. Exp. Bot. 32: 85-100.
2.Behrend, J. and Mateles, R.I. 1975. Nitrogen metabolism in plant cell suspension cultures.
Plant Physiol. 56: 584-589.
3.Buyukalaca, S. and Mavituna, F. 1996. Somatic embryogenesis and plant regeneration of
pepper in liquid media. PCTOC. 46: 227-235.
4.Dougall, D.K. and Verma, D.C. 1978. Growth and embryo formation in wild-carrot
suspension cultures with ammonium ion as a sole nitrogen source. In vitro. Cell Dev. Diol.
14: 2. 180-182.
5.Fujimura, T. 2014. Carrot somatic embryogenesis. A dream come true?. Plant Biotechnol.
Rep. 8: 23-28.
6.Gamborg, O.L. and Shyluk, J.P. 1970. The culture of plant cells with ammonium salts as the
sole nitrogen source. J. Plant Prod. 45: 5. 598-600.
7.George, E.F., Hall, M.A. and De Klerk, G.J. 2008. The components of plant tissue culture
media I: macro-and micro-nutrients (pp. 65-113). Springer Netherlands Press.
8.Halperin, W. 1995. In vitro embryogenesis: som historical issues and unresolved problems.
In: T.A. Throp (ed.). In vitro embryogenesis in plant. Kluwer Academic publishers.
Netherlands.
9.Halperin, W. and Wetherell, D.F. 1965. Ammonium requirement for embryogenesis in vitro.
Nature, 201: 519-520.
10.Heldt, H.W. and Heldt, F. 1997. J. Plant Bioch. Biotech.
11.Inocente, G.C.C., Vesco, L.L.D., Steinmacher, D., Torres, A.C. and Guerra, M.P. 2007.
Improvements in somatic embryogenesis protocol in Feijoa (Accasellowiana (Berg) Burret):
Induction, conversion and synthetic seeds. J. Sci. Hort. 111: 228-234.
12.Marschner, H. 2011. Marschner's mineral nutrition of higher plants. Academic press the
effect of molybdenum on metabolism of different nitrogen in B5 medium during carrot
somatic embryogenesis. Academic Press.
13.Mashayekhi, K. 2000. The protein synthesis spectrum during the induction phase of somatic
emberyogenesis in carrot (Duscus carrota L.) cultures and the role of nitrogene form in
emberyo development. Ph.D. Thesis. Justus Liebig University, Giessen, Germany.
14.Mashayekhi, K. 2007. Plant somatic embryogenesis. Makhtoumgholi faraghi (Sarly) Press,
483p. (In Persian)
15.Mousavizade, S.J., Mashayekhi, K., Hemmati, K. and Kamkar, B. 2010. Evaluation of
media elements and materials on petiole somatic embryogenesis of Carrot (Daucus carota L.).
J. Plant Prod. 17: 1. (In Persian)
16.Peyvast, Gh. 2009. Vegetable production. Guilan University Press. Rasht, Iran. (In Persian)
17.Tavakoli, M., Masahayekhi, K. and Ghaderifar, F. 1391. The effect of molybdenium on
metabolism of different nitrogen in B5 medium during carrot somatic embryogenesis. M.Sc.
Thesis. Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources. (In Persian)
18.Wroblewski, T., Filipecki, M.K. and Malepszy, S. 1995. factor influencing cucumber
somatice emberyogenesis, the crucial role of PH and nitrogen in suspension culture.
Acta Soci bot poloniae. 64: 3. 223-231.
19.Yantcheva, A., Vlahova, M. and Antnassov. 1998. direct somatic emberyogenesiss and plant
regeneration of carnation (Dianthus caryophyllus L.). J. Plant Cell Rep. 18: 1-2. 148-153.
20.Zhao, J., Zhou, C. and Yang, H.Y. 1998. In vitro development of early proembryos and plant
regeneration via micro culture in Oryza sativa. PCTOC. 55: 3. 167-174.
21.Zouine, J. and Hadrami, I.E. 2007. Effect of 2,4-D, glutamine and BAP on embryogenic
suspension culture of date palm (Phoenix dactylifera L.). J. Sci Hort. 112: 221-226.