Adventitious root development and secondary metabolites accumulation by auxin in Cichorium intybus L

نوع مقاله: انگلیسی

نویسندگان

1 گروه علوم باغبانی، دانشکده‌ی کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

کشت ریشه‌های نابجا منبعی برای تولید متابولیت‌های ثانویه‌ی با ارزش می‌باشد. کاسنی از جمله گیاهان دارویی از تیره‌ی Asteraceae بوده و شامل ترکیبات دارویی مهمی می‌باشد. در این تحقیق، کشت ریشه‌های نابجای حاصل از ریزنمونه‌های برگی در محیط کشت موراشیک و اسکوگ دارای غلظت‌های مختلف ایندول‌استیک اسید و نفتالین‌استیک اسید انجام شد. به‌منظور القای ریشه، IAA (0، 2/0، 4/0 و 6/0 میلی‌گرم در لیتر) و NAA (0، 5/0، 1 و 5/1 میلی‌گرم در لیتر) استفاده شد. القای ریشه 10 روز بعد از کشت اتفاق افتاد و در تیمار شاهد القای ریشه بسیار اندک بود. پس از گذشت 4 هفته، ریشه‌های پر‌رشد جدا شدند و 100 میلی‌گرم از ریشه‌های حاصل از ریزنمونه‌های برگی در محیط کشت مایع حاوی IAA (0، 5/0، 1 و 5/1 میلی‌گرم در لیتر) و NAA (0، 5/0، 1 و 5/1 میلی‌گرم در لیتر) کشت شدند و در شیکر با دور rpm 100 در تاریکی قرار داده‌شدند. نتایج بدست آمده نشان داد بیشترین درصد تولید ریشه و میانگین تعداد ریشه در محیط کشت حاوی 5/1 میلی‌گرم در لیتر NAA و ‌بیشترین وزن‌تر (74/0 گرم در فلاسک)، خشک (062/0 گرم در فلاسک) و فنول (1/4 میلی‌گرم بر گرم وزن خشک ریشه) در تیمار 5/0 میلی‌گرم در لیتر NAA در ترکیب با 5/0 میلی‌گرم در لیتر IAA بدست آمد و بیشترین میزان فلاونوئید (26/60، 88/85 و 53/98 مایکروگرم بر گرم وزن خشک ریشه) در تیمار 1 میلی‌گرم در لیتر NAA و 1 میلی‌گرم در لیتر IAA بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Adventitious root development and secondary metabolites accumulation by auxin in Cichorium intybus L

نویسندگان [English]

  • Roghayeh Fathi 1
  • Mehdi Mohebodini 2
  • Esmaeil Chamani 1
1 Department of Horticultural science, Faculty of Agriculture and Natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives
Adventitious root cultures of medicinal plants are a source of secondary metabolites of pharmaceutical importance and are alternative method for clonal propagation and germplasm conservation in medicinal plant. Chicory (Cichorium intybus L.) is a medicinal plant from Asteraceae and used in traditional medicine to promote appetite and digestion. This plant contains many important metabolites include chicoric asid, inulin, scoline, coumarin and flavonoids. In this research an efficient protocol has been developed for adventitious root culture on MS medium supplemented with different concentrations of Indole-3-acetic acid (IAA) and α-Naphthalene acetic acid (NAA).
Materials and Methods
The seeds were surface sterilized with 50 ml l−1 sodium hypochlorite for 20 min subsequently with 700 ml l−1 ethanol for 90 s. The surface-sterilized seeds were inoculated on the MS medium and cultures were incubated at 25 ±2 ◦C under fluorescent light for a cycle of 16 h light and 8 h dark per day. The leaves explants of 28-day-old in vitro plantlets were used as explants. For root initiation, IAA (0, 0.2, 0.4 and 0.6 mg l-1) and NAA (0, 0.5, 1 and 1.5 mg l-1) were used. After four weeks well established roots were separated. To determine the best medium composition for growth of roots, approximately 100 mg fresh weight of adventitious roots were cultured in MS liquid medium with different concentrations of IAA (0, 0.5, 1 and 1.5 mg 1-1) and NAA (0, 0.5, 1 and 1.5 mg 1-1).
Results
According to the results, among the different concentrations of IAA the highest root induction (72.5 percent) root number (4.75) and root branch (10.08) were exhibited by 1.5 mg/L IAA. Among different NAA levels the highest root induction (88.88 percent) and root number (8.04) were observed in 1.5 mg/L NAA and was not significantly different from 0.5 and 1.5 mg/L NAA. This hormone at concentration of 1.5 mg/L, induced the highest root branching (18.42 per explant). the highest fresh weight (0.74 g) and dry weight (0.062 g), growth index (6.51) and phenol (4.1 mg/g DW) were obtained in MS liquid medium containing 0.5 mg 1-1 NAA in combination with 0.5 mg 1-1 IAA and Flavonoid content in 270, 300 and 330 nm wavelengths was higher (60.26, 85.88 and 98.53 µg g-1 DW) in the roots obtained from 1 mg l−1 of NAA in combination with 1 mg l−1 of IAA. Increasing NAA concentrations induced callus mediated root formation and produced a lower number of adventitious roots. By using IAA adventitious roots were initiated, but the frequency and average number of roots initiated was lower when compared with NAA.
Discussion
Adventitious roots obtained by different concentration of auxins are suitable tool for production of plant secondary metabolites due to their genetic stability and generally show fast growth rate. This study describes the protocol for adventitious root induction which could further be useful for the production of secondary metabolites and biomass.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adventitious roots
  • Cichorium intybus L
  • Indole-3-acetic acid
  • Naphthalene acetic acid
  • Secondary metabolites