قابلیت ریزافزایی و تولید ارقام شبیه به اصل در چندین رقم تجاری بافت ناهمسان سانسوریا

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد علوم باغبانی و فضای سبز، ‌دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

3 دانشیار گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

4 استادیار مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان، ایستگاه تحقیقات گل و گیاهان زینتی لاهیجان، لاهیجان، ایران.

چکیده

سابقه و هدف:
بهینه سازی افزایش هم‌گروهی گیاهان زینتی بافت ناهمسان بسیار بااهمیت است. گیاه سانسوریا از جمله گیاهان زینتی برگساره‌ای است که به دلیل تنوع بالا و مقاومت به شرایط محیطی نامساعد برای رشد در درون خانه به خوبی سازگار شده است. ریز‌افزایی ارقام ابلق گیاهان زینتی با حفظ پایداری ژنتیکی آنها همواره حائز اهمیت بوده است. نظر به اینکه در منابع علمی به ریز‌افزایی تعداد محدودی از ارقام تجاری پرداخته شده است و میزان تغییرات ژنتیکی در ظاهر گیاهان باززایی شده نامشخص است، بنابراین این پژوهش در راستای بررسی باززایی 15 رقم تجاری بافت ناهمسان سانسوریا و ارزیابی شباهت گیاهان باززایی شده با گیاه مادری انجام شد.
مواد و روش ها:
در این آزمایش برگ 15 رقم بافت ناهمسان کلکسیونی سانسوریا با اتانول 70% به مدت 30 ثانیه و کلراکس 10% به مدت 10 دقیقه گندزدایی شدند. ریز نمونه‌های برگ در محیط کشت موراشیگی و اسکوگ (MS) حاوی 25/0 میلی‌گرم در لیتر 2,4-D به مدت 45 روز برای تولید پینه و سپس در محیط کشت حاوی 35/0 میلی‌گرم در لیتر Kinetin در راستای تولید شاخساره کشت شدند. در نهایت ویژگی‌های مورفولوژیکی داده برداری و مقایسه بین ارقام مختلف انجام گرفت.
یافته ها:
ارزیابی پینه باززایی شده در ارقام گوناگون سانسوریا نشان داد که رقم ’Metallica‘ قادر به تولید بیشترین وزن‌تر پینه است. بهترین کیفیت پینه در ارقام ‘Golden Hahnii’، ‘Black Jack’ و ‘Black Gold’ بود که پینه‌های سبز و زرد فشرده تولید شده در این ارقام در ادامه به بیشترین باززایی شاخساره در این ارقام منجر شد. تنها دو رقم ‘Silver gold’ و ‘Black Diamond’ به ترتیب 32 و 22 درصد گیاهچه‌های باززایی شده شبیه به اصل تولید نمودند. این در حالی است که سایر گونه‌ها فاقد این توانایی بودند. بیشترین پرآوری شاخساره در رقم ‘Black Jack’ (22 گیاهچه) بعد از 80 روز از شروع کشت مشاهده شد. بیشترین میانگین طول شاخساره باززایی شده مربوط به رقم ‘Twist’ بود (بیش از 5 سانتی‌متر). بالاترین درصد سازگاری نیز در رقم ‘Metallica’ (100%) مشاهده شد.
نتیجه‌گیری:
با توجه به نتایج به دست آمده دو رقم ‘Silver gold’ و ‘Black Diamond’ بر خلاف تصور 32 و 22 درصد گیاهچه شبیه به اصل از طریق ریزنمونه برگ تولید نمودند. ارتباط مستقیمی میان کیفیت پینه‌های تولید شده از ارقام مختلف سانسوریا و تولید گیاهچه وجود داشت. به‌طوری که پینه‌هایی فشرده و به رنگ سبز و زرد از توانایی به‌نسبت بالاتری در تولید گیاهچه برخوردار بودند. بیشترین تولید گیاهچه و برگ مربوط به رقم ‘Black Jack’ بود که نشان دهنده توانایی بالای ژنتیکی این رقم به جهت تولید گیاهچه می‌باشد. گیاهچه‌های تولید شده از سایر ارقام سانسوریا در سایر موارد به دلیل سهولت ریشه‌زایی به خوبی سازگار شدند و در بین آن‌ها گیاهچه‌های تولید شده از رقم ‘Metallica’ به دلیل توانایی تولید بیشتر ریشه از قدرت سازگاری بالاتری برخوردار بودند. نتایج این پژوهش می‌تواند داده‌های اولیه مطلوبی را برای بهنژادی مولکولی این گیاه از طریق انتقال ژن و باززایی گیاه تراریخت از طریق پینه فراهم نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Micropropagation ability and true-to-type production of several chimeric Sansceveria cultivars

نویسندگان [English]

  • Matin Kazemzadeh Bahnamirei 1
  • Mostafa Khoshhal Sarmast 2
  • Mahdi Alizadeh 3
  • Mohammad Naghi Padasht Dahkaei 4
1 M.Sc. Graduate of Horticultural Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Corresponding Author, Associate Prof., Dept. of Horticultural Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Associate Prof., Dept. of Horticultural Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
4 Assistant Prof., Horticulture Crops Research Department, Gilan Agricultural and Natural Resources Research and Education ‎Center, AREEO, Lahijan, Iran
چکیده [English]

ABSTRACT

Background and Objectives:
It is of prime importance to optimize the clonal propagation of chimeric ornamental plants. Sansevieria is a foliage ornamental plant adapted to grow indoors due to its high diversity and resistance to adverse environmental conditions. The micropropagation of of ornamental plant cultivars while maintaining their genetic fidelity has always been important. Considering that a limited number of commercial chimeric cultivars have been studied in scientific sources and the extent of genetic stabilty in the appearance of regenerated plants is unclear therefore, in this research, we will investigate the regeneration capacity of 15 commercial chimeric cultivars of Sansevieria and evaluate the similarity of the regenerated plants with their corresponding mother plant.

Materials and Methods:
In this experiment, the leaves of 15 cultivars of chimeric Sansevieria were surface strilized with 70% ethanol for 30 seconds soonafter exposed to 10% Clorox for 10 minutes. Leaf explant were cultured in Murashigi and Skoog (MS) medium suplemeted with 0.25 mg/l 2,4-D to induce callus during 45 days and then the moved to another MS media supplemented with 0.35 mg/l Kinetin so as to induce shoots. Finally, morphological traits were recorded and compared among different cultivars.

Results:
The evaluation of the regenerated callus in different cultivars of Sansevieria showed that Metallica cultivar is able to produce the highest callus weight. The best callus quality was belong to Hahni, Black Jack and Black Gold cultivars, and the compact green and yellow calli produced in these cultivars led to the highest shoot regeneration in these cultivars. Only two cultivars, Silver Gold and Diamond, maintained 32 and 22% of true-to-typeness among other cultivars, respectively. While the other cultivars lacked this ability. The highest proliferated shoots was observed in Black Jack variety (20 plantlets) after 80 days from the beginning of experiment. The highest mean length of the regenerated shoot was related to "Twist" cultivar (more than 5 cm). The highest acclimation percentage was also observed in Metallica variety (100%).

Conclusion:
According to the obtained results, two regenerated cultivars of Diamond and Silver Gold, showed the 20 and 30% similarity to their corresponding mother plant, contrary to expectations. There was a direct relationship between the quality of calluses produced from different cultivars of Sasevieria and regenerated plantlets as such compact calluses with green and yellow color had a relatively higher ability for proliferation. Black Jack cultivar managed to produce the highest regenerated plants and leaves indicating the higher genetic ability in this species for shoot regeneration. Plantlets produced from other Sansevieria cultivars adapted well in other cases due to the ease of rooting, and among them, the plantlets produced from Metallica variety had higher acclimation competency due to the ability to produce more roots. The results of this research can provide favorable preliminary data for the molecular breeding of this plant through gene transfer and regeneration of the transgenic plant through callus.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clonal propagation
  • Chimeric plants
  • Sansevieria
  • True-to-type

مراجع

1.Kravanja, N. (2006). Significant perceptual properties of outdoor ornamental plants. Acta Agriculturae Solvenica, 87, 333-342.
2.Dewir, Y. H. (2016). Cacti and succulent plant species as phytoplasma hosts: A review. Phytopathogenic Mollicutes, 6, 1-9.
3.Ciesla, W. M. (2002). Non-wood forest products from temperate broad-leaves trees. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome, Italy, 18-45.
4.Edmond, J. B., Senn, T. L., Amdrews, F. S., & Halfacre, R. G. (1978). Fundamentals of Horticulture. 4th ed. McGraw-Hill, Inc. 87-130.
5.Takawira, R., & Nordal, I. (2001). The genus Sansevieria (family Dracaenaceae) in Zimbabwe. In: XX International Eucarpia Symposium, Section Ornamentals, Strategies for New Ornamentals-Part II, 572, 189-198.
6.Hartmann, H. T., Kester, D. E., Davies, F. T., & Geneve, R. L. (2002). Plant propagation principle and practices. 7th edition, Prentice Hall International. Englewood Cliffs. New York, USA.
7.García-Hernández, E., Loera-Quezada, M. M., Morán-Velázquez, D. C., López, M. G., Chable-Vega, M. A., Santillán-Fernández, A., Zavaleta-Mancera, H. A., Tang, J. Z., Azadi, P.,  &Ibarra-Laclette, E. (2022). Indirect organogenesis for high frequency shoot regeneration of two cultivars of Sansevieria trifasciata Prain differing in fiber production. Scientific Report, 12, 1-12.
8.Sreenivasan, V., Somasundaram, S., Ravindran, D., Manikandan, V., & Narayanasamy, R. (2011). Microstructural, physico-chemical and mechanical characterization of Sansevieriacy lindricabres–An. exploratory investigation Materials Design, 32, 453-461.
9.Bailey, L. H., & Bailey E. Z. (1976). Hortus Third. Macmillan Publishing Co., Inc., New York, NY, 1290p.
10.Yusnita, Y., Pungkastiani, W., & Hapsoro, D. (2011). In vitro organogenesis of two Sansevieria trifasciata cultivars on different concentrations of benzyladenine (BA). AGRIVITA Journal of Agricultural Science. 33, 147-153.
11.Smith Cecil, N., & Robert Strain, J. (1976). Market outlets and product mix for Florida foliage plants. Proceedings of the Florida State Horticultural Society, 89, 274-278.
12.Kaur, J., & Mudgal, G. (2021). An efficient and quick protocol for in vitro multiplication of snake plant, Sansevieria trifasciata var. Laurentii [Prain]. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 147, 405-411.
13.Agrotan, J., & Inderiati, S. (2015). Indirect organogenesis and induction of morphogenic callus for in vitro propagation of Sansevieria masoniana. Journal of Agrotechnology, 1, 1-8.
14.Wahyuningsih, T. (2006). Pengaruh beberapa konsentrasi benziladenin (BA) atau kinetin pada pembentukan tunas adventif Sansevieria trifasciata Lorentii in vitro. Skripsi Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.
15.Veltcheva, M. R., & Svetleva, D. L. (2005). In vitro regeneration of Phaseolus vulgaris L. via organogenesis from petiole ex-plants. Journal of Central European Agriculture, 6 (1), 53-58.
16.Sarmast, M. K., Salehi, M., & Salehi, H. (2009). The potential of different parts of Sansevieria trifasciata L. leaf for meristemoids production. Australian Journal of Basic and Applied Sciences,
3 (3), 2506-2509.
17.Shahzad, A., Ahmad, N., Rather, M. A., Husain, M. K., & Anis, M. (2009). Improved shoot regeneration system through leaf derived callus and nodule culture of Sansevieria cylindrical. Biologia Plantarum, 53, 745-749.
18.Catalano, C., Carra, A., Carimi, F., Motisi, A., Sajeva, M., Butler, A., Lucretti, S., Giorgi, D., Farina, A.,
& Abbate, L. (2023). Somatic embryogenesis and flow cytometric assessment of nuclear genetic stability for sansevieria spp. an approach for in vitro regeneration of ornamental plants Horticulturae, 9, 138.
19.Frank, M. H., & Chitwood, D. H. (2016). Plant chimeras: Thegood, thebad, and the ‘Bizzaria’. Developmental Biology, 419, 41-53.
20.Arnold, M. A. (2004). Sansevieria trifasciata. In: Landscape plants for Texas and environments, Third Edition, Stipes Publishing, USA
21.Satina, S., Blakeslee, A. F., & Avery, A. G. (1940). Demonstrations of the three germ layers in the shoot apex of Datura by means of induced polyploidy in periclinal chimeras. American Journal of Botany, 27, 895-905.
22.Sardoei, A., Sarhadi, H., Rohany Yazdi, M., Arbabi, M., & Jahantigh, M. (2013). Effect of gibberellic acid and benzylaadenine growth regulators on offsets production of Aloe Barbadensis at greenhouse conditions. International journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 1 (11), 1457-1465.
23.Azadi, P., Kermani, M. J., & Samiei, L. (2018). Somatic embryogenesis in rosa hybrida. in: step wise protocols for somatic embryogenesis of important woody plants. Forestry Sciences,
85 (1), 161-170.
24.Siddique, I., & Yadav, V. (2021). Cytokinin Influence on Micropropagation System of Dianthus caryophyllus L. In Propagation and Genetic Manipulation of Plants. Springer Singapore, pp. 33-41.
25.Lukatkin, A. S., Mokshin, E. V., & Teixeira da Silva, J. A. (2017). Use of Alternative Plant Growth Regulators and Carbon Sources to Manipulate Dianthus caryophyllus L. shoot induction in Vitro. Rendiconti Lincei, 28 (3), 583-588.
26.Chien-Ying, K., Al-Abdulkarim, A. M., Al-Jowid, S. M., & Al-Baiz, A. (2009). An effective disinfection protocol for plant regeneration from shoot tip cultures of strawberry. African Journal of Biotechnology. 8 (11), 2611-2615.
27.Gitonga, L. N., Gichuki, S. T., Ngamau, K., Muigai, A. W. T., Kahangi, E. M., Wasilwa, L. A., Wepukhulu, S., & Njogu, N. (2010). Effect of explants type, source and genotype on in vitro shoot regeneration in Macadamia (Macadamia spp.). Journal of Agricultural Biotechnology and Sustainable Development. 2 (7), 129-135.
28.Gandonou, Ch., Errabii, T., Abrini, J., Idaomar, M., Chibi, F., & Skali Senhaji, N. (2005). Effect of genotype on callus induction and plant regeneration from leaf explants of sugarcane (Saccharum sp.). African Journal of Biotechnology, 4 (11), 1250-1255.
29.Sarmast, M. K., Dolati, M., Abbasabad, A., Seyfi, E., & Alizadeh, M. (2023). Appraisal of leaf cutting, soil mixture and leaf explants on production of Sansevieria trifasciata under ex/in vitro condition. Flower and Ornamental Plants, 7 (2), 261-276.
30.Passey, A. J., Barrett, K. J., & James, D. J. (2003). Adventitious shoot regeneration from seven commercial strawberry cultivars (Fragaria × ananassa Duch.) using a range of explant types. Plant Cell Reports, 21, 397-401.
31.Sussex, I. M. (1989). Developmental programming of the shoot meristem. Cell, 56, 225-229.
32.Marcotrigiano, M., & Bernetzky, R. (1995). Arrangement of cell layers in the shoot apical meristems of periclinal chimeras influences cell fate. Plant Journal, 7, 193-202.
33.Tian, M., Gu, Q., & Zhu, M. Y. (2003). The involvement of hydrogen peroxide and antioxidant enzymes in the process of shoot organogenesis of strawberry callus. Plant Science, 165, 701-707.
34.Yonghua, Q., Shanglong, Z., Asghar, S., Lingxiao, Z., Qiaoping, Q., Kunsong, C., & Changjie, X. (2005). Regeneration mechanism of Toyonoka strawberry under different color plastic films. Plant Science, 168, 1409-1424.
35.Biswas, M. K., Islam, R., & Hossain, M. )2008(. Micro propagation and field evaluation of strawberry in Bangladesh. Journal of Agricultural Technology, 4 (1), 167-182.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 32، شماره 1
فروردین 1404
صفحه 199-217

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار