تولیدات گیاهی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

بانک ها و نمایه نامه ها

پرسش‌های متداول

اخبار و اعلانات

راهنمای تهیه مقاله

فرم های نشریه

تولید گیاهان تریپلوئید موسیر به روش کشت آندوسپرم

نوع مقاله : علمی پژوهشی - کشت بافت

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اصلاح و بیوتکنولوژی گیاهان باغبانی، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

آندوسپرم منبع تغذیه جنین می باشد که به صورت 3n می‌باشد که دو هسته قطبی از والد مادری(2n) یک یاخته اسپرم از والد پدری (1n) دریافت کرده است. به طور سنتی گیاهان تریپلوئید از تلاقی گیاهان تتراپلوئید با گیاهان دیپلوئید ایجاد می‌شوند. برای انجام این روش ایجاد لاین‌های تتراپلوئید ضروری است و دو برابر کردن کروموزوم‌های گونه‌های دیپلوئید با استفاده از مواد بازدارنده تشکیل دوک تقسیم ممکن می‌شود. مزیت کشت آندوسپرم نسبت به روش سنتی تلاقی در این است که فرآیند تولید گیاهان تریپلوئید در کشت آندوسپرم یک پروتکل یک مرحله ای می باشد که زمان مورد نیاز برای تولید گیاه تریپلوئید کمتر از روش سنتی می باشد. این آزمایش در سال 1400 در آزمایشگاه کشت بافت گیاهی علوم باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام گرفت. این تحقیق بر اساس طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام گرفت که در هر تکرار تعداد 8 عدد آندوسپرم کشت شد. در این مطالعه از بافت‌های بالغ و نابالغ آندوسپرم گیاه موسیر در ترکیبات هورمونی برای پینه‌زایی به مدت سه ماه در شرایط تاریکی کشت گردید. در آزمایش بعدی، تاثیر میزان ساکارز در دو سطح 30 و 50 گرم در لیتر و ترکیب تیمارهای هورمونی BAP و NAA بر تولید پیازچه مورد بررسی قرار گرفت. از روش شمارش کروموزومی و فلوسایتومتری برای تعیین و تایید گیاهچه‌های باززایی شده با سطح پلوئیدی تریپلوئید استفاده گردید. در این پژوهش تیمار یک میلی‌گرم در لیتر NAA و یک میلی‌گرم در لیتر BAP بیشترین درصد پینه ‌زایی در هر دو بافت بالغ و نابالغ آندوسپرم موسیر بدست آمد. گیاهچه‌های تولیدی در تیمار نیم میلی‌گرم در لیتر NAA و سه میلی‌گرم در لیتر BAP در محیط کشت دارای 50 گرم ساکارز باعث تولید پیازچه‌های با طول و قطر بیشتر شد. بررسی‌های سیتوژنتیک شمارش کروموزوم، فلوسایتومتری و اندازه روزنه گیاهان تریپلوئید باززایی شده از بافت آندوسپرم را شناسایی نمودند. در پایان آزمایش تعداد 12 گیاهچه تریپلوئید از بافت آندوسپرم بالغ و تعداد 8 گیاهچه از بافت نابالغ بدست آمد. نتایج نهایی این آزمایش استفاده از ترکیب هورمونی BAP و NAA را برای پینه‌زایی بهتر در گیاه موسیر پیشنهاد می‌کند و برای تولید گیاهان با صفات رشدی بهتر و تولید پیازچه‌های با کیفیت‌تر از اکسین NAA در غلظت پایین و سایتوکینین BAP در غلظت بالاتر همراه با درصد بالاتر ساکارز را توصیه می‌شود. در این آزمایش با توجه به افزایش جنسی و غیر جنسی (پیاز دختری) موسیر، بهنژادی و تولید گیاه تریپلوئید در موسیر، افزایش این گیاه را از طریق پیاز دختری امکان‌پذیر می‌کند. در این تحقیق به طور موفقیت آمیزی گیاهان تریپلوئید با روش کشت آندوسپرم تولید شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Production of triploid plants of Mooseer (Allium. hirtifolium) through endosperm culture

نویسندگان [English]

  • Amin Jahanian 1
  • Alireza Motallebi-Azar 2
  • Jaber Panahandeh 2
  • Mohammad reza Dadpour 2

1 Ph.D Student in Breeding and Biotechnology of Horticultural Plant, Department of Horticultural science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran

2 Associate Professor, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran

چکیده [English]

Introduction
The endosperm (3n) is the food source for the embryo, which has received two polar nuclei from the maternal parent 2n and one sperm cell from the paternal parent 1n. Traditionally, triploid plants are created by crossing between tetraploid plants and diploid plants. To carry out this method, it is necessary to create tetraploid lines, and it is possible to double the chromosomes of diploid species by using substances that inhibit the formation of the division spindle. The advantage of endosperm culture over the traditional method is that the production of triploid plants in endosperm culture is done in a single step, and the time required to generate a triploid plant is less than in the traditional method. Increasing the level of ploidy of the nucleus can affect the plant's physiological and biochemical processes as well as altering the rate of photosynthesis, respiration, activity of genes, enzymes, and expression of isoenzymes compared with diploid types. They will have a new phenotype and can surpass the range of traits of their diploid ancestors such as increasing biomass and changing the quality and concentration of plant active ingredients, increasing resistance to drought stress, and resistance to pests. Therefore, the chance of their selection will increase.
Materials and methods
Immature seeds were collected in late May, about 35 to 45 days after pollination, and mature seeds were harvested after fully ripening approximately in late July, and disinfection using a stereomicroscope with 60 times magnification under a laminar hood. The endosperm tissue was separated from the seed coat and embryo. In this study, mature and immature endosperm tissues of the mooseer plant were cultured onto hormonal compounds for callus induction in dark conditions for three months. In further experiments, the effects of sucrose were investigated at two levels of 30 and 50 gl-1 and the combination of BAP and NAA treatments on mooseer production. The flow cytometry method and chromosome counting were used to determine the ploidy levels of regenerated plants.
 
Results
In this study, the treatment of 1 mg L-1 of NAA and 1 mg L-1 of BAP indicated the highest percentage of callus formation in both mature and immature tissues of mooseer endosperm. Seedlings produced in the treatment of 0.5 mg L-1 of NAA and 3 mg L-1 of BAP in culture medium with 50 g of sucrose caused the production of bulblet with greater length and diameter. The present study identified the cytogenetic properties, chromosome counts, and stomatal sizes of triploid plants regenerated from both mature and immature endosperm tissue of mooseer, using flow cytometry. A total of 12 triploid seedlings were obtained from mature tissue, while 8 seedlings were obtained from immature tissue.
Conclusion
Traditionally, triploids are produced by hybridization between induced superior tetraploids and
diploids, but endosperm culture is a one-step protocol. In this study, according to the sexual and asexual propagation (propagation through daughter bulbs) of mooseer, the modification and production of the triploid plants in mooseer allow the propagation of this plant through daughter bulbs. Generally, triploid plants were successfully produced through the endosperm culture method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bulblet
  • Chromosome
  • Flow cytometry
  • Mooseer
  • Ploidy
  • Seed
مراجع
Asadi, A., Zebarjadi, A., & Abdollahi, M. R. (2019). Production of Cucumber Doubled Haploid Plants via Ovule Culture. Plant Productions, 42(1), 77–88. https://doi.org/10.22055/ [ in persian]
Bahadur, B., Rajam, M. V., Sahijram, L., & Krishnamurthy, K. V. (2015). Plant biology and biotechnology: Volume II: Plant genomics and biotechnology. Plant Biology and Biotechnology: Volume II: Plant Genomics and Biotechnology, II, 1–768. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2283-5
Baranyi, M., & Greilhuber, J. (1999). Genome size in Allium: In quest of reproducible data. Annals of Botany, 83(6), 687–695. https://doi.org/10.1006/anbo.1999.0871
Bhatia, S. (2015). Plant Tissue Culture. In Modern Applications of Plant Biotechnology in Pharmaceutical Sciences. Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802221-4/00002-9
Cherazi, M., Naderi, R., Shah nejat boushehri, A., Hasani, M., & Zarifi, A. (2012). Evaluation of Karyotype and Ploidy Levels in Some Endemic and Exotic Daffodils (Narcissus sp.) Genotypes. Plant Productions, 35(2), 13–27. https://plantproduction.scu.ac.ir/article_12162.html [ in persian]
Davies, P. J. (2010). The plant hormones: their nature, occurrence, and functions. In Plant hormones (pp. 1–15). Springer.
Doležel, J., Greilhuber, J., & Suda, J. (2007). Estimation of nuclear DNA content in plants using flow cytometry. Nature Protocols, 2(9), 2233–2244. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.310
Farhadi, N., Panahandeh, J., Motallebi-Azar, A., & Mokhtarzadeh, S. (2022). Production of autotetraploid plants by in vitro chromosome engineering in Allium hirtifolium. Horticultural Plant Journal. https://doi.org/10.1016/J.HPJ.2022.12.013
Friesen, N., Smirnov, S. V, Leweke, M., Seregin, A. P., & Fritsch, R. M. (2021). Taxonomy and phylogenetics of Allium section Decipientia (Amaryllidaceae): morphological characters do not reflect the evolutionary history revealed by molecular markers. Botanical Journal of the Linnean Society, 197(2), 190–228.
Gantait, S., Mandal, N., & Das, P. K. (2010). An overview on in vitro culture of genus Allium. American Journal of Plant Physiology, 5(6), 325–337.
George, E. F., Hall, M. A., & De Klerk, G.-J. (2008). Plant propagation by tissue culture 3rd Edition. Springer, Dordrecht, The Netherlands, 1, 501.
Ghahremani Majd, H., Dashti, F., Piri, K., & Yari, M.-B. (2012). In vitro Belblet Formation of Mooseer (Allium hirtifolium). PPT, 1(2), 65–73. https://ppt.basu.ac.ir/article_107.html
Góralski, G., Popielarska-Konieczna, M., Ślesak, H., Siwińska, D., & Batycka, M. (2005). Organogenesis in endosperm of Actinidia deliciosa cv. Hayward cultured in vitro. Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica, 47(2).
Hailekidan, B., Andargie, M., & Assefa, K. (2013). In vitro plantlet regeneration from the bulbs of shallot (Allium cepa Var. group Aggregatum). Research in Plant Sciences, 1(2), 45–52.
Hajiheidar, A., Tohidfar, M., Miri, S. M., Zarekarizi, A. R., Ghadermazi, S., & Samiee, K. (2017). Optimizing the regeneration and rooting of Iranian native shallot (Allium stipitatum) via in vitro. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 33(2), 244–255. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2017.106967.1814
Kästner, U., Klahr, A., Keller, E. R. J., & Kahane, R. (2001). Formation of onion bulblets in vitro and viability during medium-term storage. Plant Cell Reports, 20(2), 137–142.
Keller, E. R. J. (1993). Sucrose, cytokinin, and ethylene influence formation of in vitro bulblets in onion and leek. Genetic Resources and Crop Evolution, 40(2), 113–120.
Khalid, A., De-ping, G., & Zhu-jun, Z. (2001). Effect of growth regulators on plantlet regeneration and bulbing in Onion (Allium cepa L.) in vitro. Pakistan Journal of Biological  Sciences, 4(3), 374–377.
Lafon-Placette, C., & Köhler, C. (2014). Embryo and endosperm, partners in seed development. Current Opinion in Plant Biology, 17(1), 64–69. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2013.11.008
Nakano, A., Mii, M., & Hoshino, Y. (2021). Simultaneous production of triploid and hexaploid plants by endosperm culture with colchicine treatment in diploid Haemanthus albiflos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 144(3), 661–669. https://doi.org/10.1007/s11240-020-01974-4
Phillips, G. C., & Garda, M. (2019). Plant tissue culture media and practices: an overview. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 55(3), 242–257.
Roksana, R., Alam, M. F., Islam, R., & Hossain, M. M. (2002). In vitro bulblet formation from shoot apex in garlic (Allium sativum L.). Plant Tissue Cult, 12(1), 11–17.
SAOS, F. L. E. G., Hourmant, A., Esnault, F., & Chauvin, J.-E. (2002). In vitro bulb development in shallot (Allium cepa L. Aggregatum Group): effects of anti‐gibberellins, sucrose and light. Annals of Botany, 89(4), 419–425.
Sun, D. Q., Lu, X. H., Liang, G. L., Guo, Q. G., Mo, Y. W., & Xie, J. H. (2011). Production of triploid plants of papaya by endosperm culture. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 104(1), 23–29. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9795-4
Thammina, C., He, M., Lu, L., Cao, K., Yu, H., Chen, Y., Tian, L., Chen, J., Mcavoy, R., Ellis, D., Zhao, D., Wang, Y., Zhang, X., & Li, Y. (2011). In vitro regeneration of triploid plants of euonymus alatus “compactus” (burning bush) from endosperm tissues. HortScience, 46(8), 1141–1147. https://doi.org/10.21273/hortsci.46.8.1141
Thomas, & Chaturvedi, R. (2008). Endosperm culture: A novel method for triploid plant production. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 93(1), 1–14. https://doi.org/10.1007/s11240-008-9336-6
Thomas, T. D., Bhatnagar, A. K., & Bhojwani, S. S. (2000). Production of triploid plants of mulberry (Morus alba L) by endosperm culture. Plant Cell Reports, 19(4), 395–399. https://doi.org/10.1007/s002990050746
Wang, X., Cheng, Z. M. M., Zhi, S., & Xu, F. (2016). Breeding triploid plants: A review. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 52(2), 41–54. https://doi.org/10.17221/151/2015-CJGPB
Xu, Z., Um, Y.-C., Kim, C.-H., Lu, G., Guo, D.-P., Liu, H.-L., Bah, A. A., & Mao, A. (2008). Effect of plant growth regulators, temperature and sucrose on shoot proliferation from the stem disc of Chinese jiaotou (Allium chinense) and in vitro bulblet formation. Acta Physiologiae Plantarum, 30(4), 521–528.
Yan, M. M., Xu, C., Kim, C. H., Um, Y. C., Bah, A. A., & Guo, D. P. (2009). Effects of explant type, culture media and growth regulators on callus induction and plant regeneration of Chinese jiaotou (Allium chinense). Scientia Horticulturae, 123(1), 124–128. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.07.021
تولیدات گیاهی
دوره 46، شماره 3
آذر 1402
صفحه 441-454
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار