کالوس زائی و اندام زائی از جداکشت های مختلف گیاه علف مار Capparis spinosa L تحت شرایط درون شیشه ای

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی دانشکده کشاورزی، زابل، ایران

2 دانشگاه زابل

3 دانشگاه تهران

چکیده

سابقه و هدف: گیاه کبر Capparis spinosa L مهمترین گونه خانواده Capparaceae بوده که به عنوان یکی از گیاهان مهم دارویی محسوب می گردد. کاربرد دارویی این گیاه به دلیل غنی بودن ریشه‌ها و جوانه‌های مولد ‌گل و میوه‌ها از ترکیبات دارویی نظیر فلاونوئید‌ها، ساپونین‌ها، پکتین‌ها، اسانس‌ها و بویژه گلیکوزیدها و گلیکوزینولات‌ها است. با توجه به اهمیت گیاه دارویی علف مار‌ و مشکل تکثیر این گیاه از طریق بذر، در این تحقیق بهینه‌سازی شرایط کشت به منظور تولید کالوس و باززایی این گیاه انجام شد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در پژوهشکده زیست فناوری و مهندسی زیستی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. جهت انجام تحقیق حاضر جداکشت‌های برگ لپه‌ای، برگ، غنچه، پرچم، محور روی لپه، ریشه، گلبرگ، کاسبرگ و گره در محیط کشت MS با ترکیب هورمونی مختلف کشت شدند. از دو سطح مختلف 2,4-D mg/l)3 و 5/2) همراه با mg/l01/0 کاینتین و سه سطح NAA mg/l)3، 5/2 و 2) در ترکیب با mg/l5/0 BAبرای کالوس‌زایی استفاده گردید. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 4 تکرار و هر تکرار با 5 ریزنمونه انجام شد. به منظور باززایی گیاهچه از کالوس‌های تولید شده، کالوس‌ها برای تولید شاخساره در محیط کشت‌های حاوی تنظیم کننده رشد و ترکیب هورمونی KIN،NAA ، ‌BAP وIBA با غلظت‌های مختلف کشت شدند.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس مشخص نمود که اثر تغییرات ریزنمونه و برهمکنش ترکیبات هورمونی و ریزنمونه برای سه صفت وزن‌تر، وزن‌خشک کالوس و درصد کالوس‌دهی در سطح 1% معنی‌دار بود ولی اثر تغییرات تنظیم کننده رشد برای صفت درصد کالوس‌دهی معنی‌دار نشد. در مجموع تمام ترکیبات هورمونی مختلفی که برای کالوس دهی در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند، مناسب بودند ولی عکس العمل ریزنمونه‌ها برای تولید کالوس متفاوت بود. به‌ طوری که ریزنمونه‌ پرچم بالاترین درصد کالوس‌دهی (100 درصد) را در تمامی محیط‌کشت‌‌ها داشت. نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین ترکیبات هورمونی برای کالوس‌دهی از نظر میانگین وزن‌تر کالوس، محیط کشت MS حاویNAA mg.l-1 02/0+ KIN mg.l-11( با میانگین 27/0 میلی‌گرم بر لیتر) و برای میانگین وزن خشک کالوس نیز محیط کشت MS حاویNAA mg.l-1 3+ BAP mg.l-15/0 و MS حاویNAA mg.l-1 02/0+ KIN mg.l-11 (به ترتیب با میانگین 026/0 و 027/0 میلی‌گرم بر لیتر) بودند. بهترین محیط‌ برای تولید شاخساره از کالوس محیط کشت MS حاوی KIN mg.l-12 (40 درصد) و NAA mg.l-1 2 (40 درصد ) برای تولید ریشه محیط کشت MS حاویNAA mg.l-1‌ 1 (30 درصد) بود.
نتیجه‌گیری: در این پژوهش با کاربرد غلظت‌های مختلف تنظیم کننده رشد و نوع ریز نمونه، بهترین ریزنمونه و بهترین تنظیم کننده رشد جهت بدست آوردن بیشترین کالوس برای تولید گیاهچه انتخاب شد. بر اساس نتایج حاصله، ریزنمونه پرچم و تمامی ترکیبات هورمونی مورد استفاده برای کالوس‌زایی مناسب بودند. بیشترین تولید شاخساره را تیمار NAA (mg.l-12) و KIN‌ (mg.l-12) و تولید ریشه تیمار NAA (mg.l-11) در شرایط کشت درون شیشه‌ای داشتند. لذا استفاده از این تیمارها و ریزنمونه‌های ذکر شده در این تحقیق که بهترین کالوس‌زایی و در ادامه بیشترین تولید شاخساره و ریشه را به منظور تکثیر این گیاه در شرایط کشت درون شیشه ای نشان دادند، پیشنهاد
می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Callus induction and organogenesis from various explants of plant Capparis spinosa L. under In vitro conditions

نویسندگان [English]

  • Leila Fahmideh 1
  • Mozhdeh Sheikhi 2
  • Fatemeh Benakashani 3
  • mahmood solouki 2
1 Assistant Professor of Department of plant Breeding and Biotechnology, Zabol, Iran
2 university zabol
3 university tehran
چکیده [English]

Background and objectives: Caber (Capparis spinosa) is the most important species in capparaceae family and is considering as a major medicinal plant. Medicinal usage of this plant are richness of roots, generative buds and fruits for components such as flavonoids’, saponines, pectins, essential oils and specially glycosides and glycosinolates. Considering the importance of Capparis spinose as medicinal plant and its difficulty to reproduction by seed, the present study was performed to optimization of culture conditions for callus induction and regeneration of Caber.
Material and Methods: This research was performed at Bioengineering and biotechnology research center of Esfahan industrial university. In order to do research, cotyledon leaf, leaf, bud, flag, hypocotyl, root, petals, sepals and node explants were cultured in MS medium with different plant growth regulator compositions. Two levels of 2,4-D (2/5, 3 mg l-1) with kinetin (0/1 mg l-1) and 3 levels of ‌NAA (2, 2/5, 3 mg l-1) in combination with BA (0/5 mg l-1) was used for callus induction. This experiment was carried out in a completely randomized design with 4 replications and 5 explants for each. In order to regenerate shoot from produced calluses, calluses were cultured in MS culture Medium containing hormonal composition of KIN, NAA and IBA with different concentrations.
Results: The results of analysis of variance indicated that the effect of explants and interactions of PGR × explants were significant at 1% for dry an fresh callus weight and callus percentage; However, the effect of changes in growth regulator for the percentage of callus was not significant. Additionally, the all PGR combination were appropriate for callus induction in this study, but different explants from different specimens showed different response to callus production, such that the flag explants had the highest percentage of callus (100%) in all PGR compartments. The results of this study demonstrated that the best PGR combination for callus weight, was MS medium containing 0/02 NAA mg.l-1+1 KIN mg.l-1 (with mean 0/27 mg.l-1) and for mean dry weight of callus, MS medium containing 3 NAA mg.l-1 + 0/5 BAP mg.l-1 and MS containing 0/02 NAA mg.l-1+1 KIN mg.l-1 (with an average of 0/026 and 0/027 mg.l-1 respectively). The best treatment for producing shoots from callus was MS medium containing 2 KIN mg.l-1 (40%) and 2 NAA mg.l-1 (40%). Finally the best treatment for rooting was MS medium containing 1 NAA mg.l-1 (30%).
Conclusion: In this study, the best plant growth regulators and different type of explants, were optimized for callus, shoot and root production for in vitro condition. Based on the results, the flag explant and all of used media were appropriate for the callus induction. The highest rate of shoot production in In vitro culture was observed on MS medium supplemented by NAA (2 mg l-1), KIN (2 mg l-1) and, for the root production in MS medium containing 1 (mg l-1) of NAA. Therefore use of these treatments and explants, which showed the best calcification and highest production of shoots and roots, is recommended to reproduce this plant under in vitro culture conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Capparis spinosa L
  • explants
  • callus
  • in vitro culture
  • plant hormones

مراجع

1.Bani Saeidi, A.K. and Modhaj, A. 2009. Evaluate the effects of different levels of nitrogen and plant density on yield and yield components of Brassica napus at the Ahvaz environmental conditions. Q.J. Plant Prod. Sci. 4: 57-66. (In Persian)
2.Cheema, M.A., Malik, M.A., Shah, S.H. and Basra, S.M.A. 2001. Effect of time and rate of nitrogen and phosphorus application on the growth and the seed and oil yields of canola (Brassica napus). Agric. Crop Sci. 186: 2. 311-316.
3.Davis, J.G., Westfall, D.G., Mortvedt, J.J. and Shanahan, J.F. 2002. Feertilizing winter wheat. Agron. J. 84: 1198-1203.
4.Esmaeil, Y. and Patwardhan, A.M.2006. Physiological analysis of the growth and development of canola (Brassica napus L.) under different chemical fertilizer application. Asian J. Plant Sci. 5: 5. 745-752.
5.Fatahinezhad, A., Siadat, A., Esfandiari, M., Moghadasi, R. and Moazi, A. 2013. Effect of phosphorus fertilizer on yield, oil and protein in canola in dry land under soil phosphorus fertility groups. Crop Physiol. 18: 83-100. (In Persian)
6.Fismes, J., Vong, P.C., Guckert, A. and Frossard, E. 2000. Influence of nitrogen on apparent N-use efficiency, yield and quality of oilseed rape (Brassica napus L.) grown on a calcareous soil. Eur. J. Agron. 12: 2. 127-141.
7.Gholipoori, A., Javanshir, A., Rahimzadeh Khoie, F., Mohammdi, A. and Bayat, H. 2006. The effect of different nitrogen levels and pruning of head on yield and yield components of medicinal pumpkin (Cucurbita pepo L.). J. Agric. Sci. Nat. Resour. 13: 40-44.(In Persian)  
8.Goldoust Khorshidi, M., Moradpoor, S., Ranji, A., Karimi, B. and Asri, F. 2013. Effect of different levels of nitrogen fertilizer and Plant density on yield and yield components of canola. Int. J. Agron. Plant. Prod. 4: 11. 2896-2900.
9.Gonzalez-Andujar, J.L., Aguilera, M.J., Davis, A.S. and Navarrete, L. 2019. Disentangling weed diversity and weather impacts on long-term crop productivity in a wheat-legume rotation. Field Crop. Res. 232: 24-29.
10.Guo, S., Jiang, R., Qu, H., Wang, Y., Misselbrook, T., Gunina, A. and Kuzyakov, Y. 2019. Fate and transport of urea-N in a rain-fed ridge-furrow crop system with plastic mulch. Soil Till. Res. 186: 214-223.
11.Hamzei, J., Seyedi, M. and Babaei, M. 2015. Effect of density and nitrogen on seed quantity and quality of winter rapeseed in Hamedan conditions. Crop. Prod. 8: 1. 143-159. (In Persian)
12.Hatfield, J.L. and Prueger, J.H.2004. Nitrogen over-use, under-use, and efficiency. Crop. Sci. 26: 156-168.
13.Hauggaard-Nielsen, H., Gooding, M., Ambus, P., Corre-Hellou, G., Crozat, Y., Dahlmann, C., Dibet, A., von Fragstein, P., Pristeri, A., Monti, M. and Jensen, E.S. 2009. Pea–barley intercropping for efficient symbiotic N2-fixation, soil N acquisition and use of other nutrients in European organic cropping systems. Field Crop. Res. 113: 64-71.
14.Havlin, J.L., Beaton, J.D., Tisdale, S.L. and Nelson, W.L. 2004. Soil fertility and fertilizers: An Introduction to Nutrient Management. Sixth Edition, Prentice Hall, New Jersey, USA.
15.Hegewald, H., Wensch-Dorendorf, M., Sieling, K. and Christen O. 2018. Impacts of break crops and crop rotations on oilseed rape productivity: A review. Eur. J. Agron. 101: 63-77.
16.Hopkins, W.G. 2004. Introduction to plant physiology (3rd ed.). John Wiley and Sons. New York. 557p.
17.Houshmandfar, A., Ota, N., Siddique, K. H.M. and Tausz, M. 2019. Crop rotation options for dryland agriculture: An assessment of grain yield response in cool-season grain legumes and canola to variation in rainfall totals. Agric. Meteorol. 275: 277-282.
18.Kazemeini, S.A., Hamzehzarghani, H. and Edalat, M. 2010. The impact of nitrogen and organic matter on winter canola seed yield and yield components. Aust. J. Crop Sci. 4: 5. 335-342.
19.Kumar, A., Singh, D.P., Bikram, S. and Yashpal, Y. 2001. Effect of nitrogen application  on partitioning of biomass, seed yield and harvest index in contrasting genotype of oilseed brassica. Indian. J. Agron. 46: 1. 162-167.
20.Li, W., Li, L., Sun, J., Gua, T., Zhang, F., Bao, X., Peng, A. and Tang, C.2004. Effects of inter cropping and nitrogen application on nitrate presentinthe profile of orthic an orthic anthrosolwest china. Agric. Ecosyst. Environ. 105: 483-491.
21.Lopez-Bellido, R.J. and Lopez-Bellido, L. 2001. Efficiency of nitrogen in wheat under Mediterranean condition: effect of tillage, crop rotation and N fertilization. Field Crop. Res. 71: 31-64.
22.Malhi, S.S. and Gill, K.S. 2004. Placement, rate and source of N, seed row opener and seedling depth effect of canola production. Can. J. Plant Sci.84: 3. 719-729.
23.Masri, Z. and Ryan, J. 2005. Soil organic matter and related physical properties in a Mediterranean wheat based rotation trial. Soil Till.. Res.81: 54-67.
24.Mohler, C.L. and Johnson, S.E.2009. Natural Resource, Agriculture and Engineering Service. 163p.
25.Montemuro, F., Maiorana, M., Ferri,D. and Convertini, G. 2006. Nitrogen indicators, uptake and utilization efficiency in a maize and barley rotation cropped at different levels and sourceof N fertilization. Field Crop. Res.99: 114-124.
26.Moradi, M., Motamed, M.K., Azarpour, E. and Khosravi Danesh, R. 2012. Effects of nitrogen fertilizer and plant density management in corn farming. ARPN J. A. Biol. Sci. 7: 2. 133-137.(In Persian)
27.Oliveira, M., Barré, P., Trindade, H. and Virto, I. 2019a. Different efficiencies of grain legumes in crop rotations to improve soil aggregation and organic carbon in the short-term in a sandy Cambisol. Soil Till. Res. 186: 23-35.
28.Oliveira, M., Castro, C., Coutinho, J. and Trindade, H. 2019b. N supply and pre-cropping benefits to triticale from three legumes in rainfed and irrigated Mediterranean crop rotations. Field Crop Res. 237: 32-42.
29.Ozer, H. 2003. Sowing date and nitrogen rate effects on growth, yield and yield components of two summer rapeseed cultivars. Eur. J. Agron. 19: 3. 453-463.
30.Ozturk, O. 2010. Effects of source and rate of nitrogen fertilizer on yield, yield components and quality of winter rapeseed (Brassica napus L.). Chilean J. Agric. Res. 70: 1. 132-141.
31.Reckling, M., Hecker, J., Bergkvist, G., Watson, C.A., Zander, P., Schläfke, N., Stoddard, F.L., Eory, V., Topp, C.F.E., Maire, J. and Bachinger, J. 2016. A cropping system assessment framework evaluating effects of introducing legumes into crop rotations. Eur. J. Agron. 76: 186-197.
32.Sharma, R.K., Agrawal, M. and Marshall, F.M. 2006. Heavy metal contamination in vegetables grown in wastewater irrigated areas of Varanasi, India. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 77: 312-318.
33.Sun, Y., Mi, W., Su, L., Shan, Y.and Wu, L. 2019. Controlled-release fertilizer enhances rice grain yield and N recovery efficiency in continuousnon-flooding plastic film mulching cultivation system. Field Crop. Res.231: 122-129.
34.Yoseftabar, S., Fallah, A. and Daneshian, J. 2012. Effect of split application of nitrogen fertilizer on spad valuse in hybrid rice. Int. J. Agric. Crop Sci. 4: 647-651.
35.Yu, X. and Li, B. 2019. Release mechanism of a novel slow-release nitrogen fertilizer. Particuol.4: 124-130.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 26، شماره 1
خرداد 1398
صفحه 75-88

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار