مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
ریزازدیادی درونشیشهای گونهای از ارکید در حال انقراض (Orchis catasetum) توسط پروتوکورم: اثر تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 عضو هییت علمی-دانشگاه آزاد اسلامی
2 کارشناس ارشد باغبانی و دانشجوی دکتری، موسسه‌ی تحقیقاتی علوم کشاورزی و بیوتکنولوژی هیرکان، آمل، ایران
3 کارشناس ارشد باغبانی و دانشجوی دکتری، دانشگاه تبریز، ایران
4 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رشت، دانشکده‌ی کشاورزی، گروه باغبانی
چکیده
خطر انقراض برخی از گونههای ارکید را تهدید میکند. در اینجا یک روش کارامد برای تکثیر درونشیشهای نوعی ارکید در حال انقراض (Orchis catasetum) با استفاده از تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن ارایه میشود. پروتوکورمها، بهعنوان ریزنمونه، بر روی محیط موراشیگ و اسکوگ (MS) حاوی غلظتهای مختلف بنزیل آدنین (BA)، نفتالین استیک اسید (NAA)، ایندول بوتیریک اسید (IBA) و نانوکلات آهن کشت شدند. بیشترین باززایی اجسام شبه-پروتوکورم (PLBs) (84/18 عدد در گیاهچه) از ریزنمونههای پروتوکورم در محیط کشت حاوی 5/0 میلی-گرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA مشاهده شد. بیشترین تعداد ریشه (94/6 عدد در گیاهچه)، طول ریشه (90/178 میلیمتر در گیاهچه)، تعداد برگ (50/9 عدد در گیاهچه) و ارتفاع گیاهچه (10/124 میلیمتر در گیاهچه) در ریزنمونههای کشتشده در محیط MS غنیشده با 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA بهدست آمد. در ارتباط با اثر نانوکلات آهن، بیشترین ارتفاع گیاهچه (79/82 میلیمتر در گیاهچه)، بیشترین تعداد ریشه (76/4 عدد در گیاهچه) و طول ریشه (53/87 میلیمتر در گیاهچه) در ریزنمونههای کشتشده در محیط MS غنیشده با 13/0 میلیگرم در لیتر مشاهده گردید. تعداد اجسام شبه-پروتوکورم و تعداد برگ در تیمارهای نانوکلات آهن نسبت به شاهد افزایشی را نشان ندادند. برای سازگاری، گیاهچهها به گلدانهای پرشده با پرلیت، خاکاره، یونولیت و پوکه معدنی به نسبت مساوی، منتقل شدند. گیاهچههای سازگارشده، در گلدانهای حاوی پرلیت قرار گرفته و به گلخانه منتقل گردیدند. در شرایط درونخاکی، 100 درصد گیاهان زنده ماندند و تغییر مورفولوژیکی نسبت به گیاهان مادری در آنها مشاهده نشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
In vitro micropropagation of an endangered orchid species (Orchis catasetum) through protocorm: the effect of plant growth regulators and iron Nano-chelate
چکیده [English]
Many orchid species are threatened with the danger of extinction. Here, a protocol was developed for high frequency in vitro multiplication of an endangered orchid, Orchis catasetum using plant growth regulators and iron Nano-chelate. Protocorms, as explants were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium fortified with different concentrations of N6-benzyladenine (BA), α-naphthaleneacetic acid (NAA) and indole-3-butyric acid (IBA) either individually or in combination and iron Nano-chelate. A combination of 0.5 mg l-1 BA and 0.5 mg l-1 NAA was found to be suitable for maximum protocorm-like bodies (PLBs) regeneration (18.84/plantlet) from protocorm explants. The maximum number of root (6.94/plantlet) and leaf (9.50/plantlet), also the highest plant height (124.10 mm/plantlet) and root length (178.90 mm/plantlet) were obtained on MS medium supplemented with 0.5 mg l-1 BA a long with 0.5 mg l-1 NAA. Related to the effect of iron Nano-chelate, maximum plant height (82.79 mm/plantlets), maximum root number (4.76/plantlets) and root length (87.53 mm/plantlets) were observed in explants cultured in MS medium enriched with 0.13 mg l-1. Plantlets were transplanted to pots filled with perlite, wood pieces, ionolite and mineral cartridge shell (1:1:1:1), also perlite individually and transferred to the greenhouse. Upon ex vitro transfer, 100% of plants survived.
کلیدواژه‌ها [English]
- Protocorm
- In vitro propagation
- Nano-fertilizers
- plant growth regulators
ریزازدیادی درونشیشهای گونهای از ارکید در حال انقراض (Orchis catasetum) توسط پروتوکورمها: اثر تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن
بهزاد کاویانی1*، ناصر نگهدار2، احمد باکر3 و نینا مسافر1
1 رشت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، دانشکده کشاورزی، گروه باغبانی
2 آمل، موسسه تحقیقاتی علوم کشاورزی و بیوتکنولوژی هیرکان
3 تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه باغبانی
تاریخ دریافت: 15/2/94 تاریخ پذیرش: 27/2/95
چکیده
خطر انقراض برخی از گونههای ارکید را تهدید میکند. در اینجا یک روش کارامد برای تکثیر درونشیشهای نوعی ارکید در حال انقراض (Orchis catasetum) با استفاده از تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن ارائه میشود. پروتوکورمها، بهعنوان ریزنمونه، بر روی محیط موراشیگ و اسکوگ (MS) حاوی غلظتهای مختلف بنزیل آدنین (BA)، نفتالین استیک اسید (NAA)، ایندول بوتیریک اسید (IBA) و نانوکلات آهن کشت شدند. بیشترین باززایی اجسام شبه-پروتوکورم (PLBs) (84/18 عدد در گیاهچه) از ریزنمونههای پروتوکورم در محیط کشت حاوی 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA مشاهده شد. بیشترین تعداد ریشه (94/6 عدد در گیاهچه)، طول ریشه (90/178 میلیمتر در گیاهچه)، تعداد برگ (50/9 عدد در گیاهچه) و ارتفاع گیاهچه (10/124 میلیمتر در گیاهچه) در ریزنمونههای کشتشده در محیط MS غنیشده با 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA بهدست آمد. در ارتباط با اثر نانوکلات آهن، بیشترین ارتفاع گیاهچه (79/82 میلیمتر در گیاهچه)، بیشترین تعداد ریشه (76/4 عدد در گیاهچه) و طول ریشه (53/87 میلیمتر در گیاهچه) در ریزنمونههای کشتشده در محیط MS غنیشده با 13/0 میلیگرم در لیتر مشاهده شد. تعداد اجسام شبه-پروتوکورم و تعداد برگ در تیمارهای نانوکلات آهن نسبت به شاهد افزایشی را نشان ندادند. برای سازگاری، گیاهچهها به گلدانهای پرشده با پرلیت، خاکاره، یونولیت و پوکه معدنی به نسبت مساوی منتقل شدند. گیاهچههای سازگارشده، در گلدانهای حاوی پرلیت قرار گرفته و به گلخانه منتقل گردیدند. در شرایط درونخاکی، 100 درصد گیاهان زنده ماندند و تغییر مورفولوژیکی نسبت به گیاهان مادری در آنها مشاهده نشد.
واژههای کلیدی: بنه اولیه، تکثیر درونشیشهای، نانوکودها، تنظیمکنندههای رشد گیاهی
* نویسندهمسئول، تلفن تماس: 09111777482، پست الکترونیکی: kaviani@iaurasht.ac.ir
مقدمه
ارکید با نام علمی Orchids catasetumاز خانواده Orchidaceae و راسته Gynandralesاست. گیاهان این خانواده تکلپه، علفی و پایا هستند که بهصورت انگل، ساپروفیت و خاکزی مشاهده میشوند (6). ارکیدها با بیش از 800 جنس و 25000 گونه در سطح جهان، یکی از متنوعترین و تکاملیافتهترین خانوادههای گیاهان عالی هستند (6). پراکنش اکولوژیکی این گیاه در مناطق جنوب شرق آسیا و کشورهایی مانند چین، تایوان، هنگکنگ، تایلند، فیلیپین، مالزی و سنگاپور است. ارکیدها بهعنوان گیاهان زینتی رشد داده میشوند و بهدلیل زیبایی و طول عمر بالای پس از برداشتشان، بهصورت گلهای شاخهبریده مورد استفاده قرار میگیرند (6). تکثیر در مقیاس بالای ارکیدها، بهویژه گونههای هیبرید و در حال انقراض با استفاده از فنون کشت بافت، باعث شده است تا این گیاهان بهعنوان یکی از 10 گل شاخهبریده برتر جهان مطرح باشند (6). تکثیر ارکید با بذر باعث تولید گیاهان هتروزیگوس میشود. بنابراین، تکثیر درونشیشهای یک روش متناوب مناسب برای ازدیاد ارکیدها میباشد. دستورالعملهای مختلفی برای ریزازدیادی گونههای مختلف ارکید از طریق کشت درونشیشهای بخشهای مختلف گیاه شامل سرشاخه، انتهای ریشه، ساقه، برگ، گره، جوانه، گلآذین، ریزوم، جنینهای زیگوتی، کالوس و لایه نازک سلولی ارائه شده است (5، 8، 10، 11، 13، 15، 24، 25، 31، 32، 35، 37، 40، 41). ریزازدیادی از طریق اجسام شبه-پروتوکورم (PLBs)، بهدلیل اینکه این اجسام میتوانند بر روی محیط کشت جامد یا مایع بهسرعت تکثیر شوند و تعداد زیادی اجسام شبه-پروتوکورم دیگر در یک دوره زمانی کوتاه تولید شوند، در مقایسه با نمو گیاهچه از بذر یا شاخههای نابجا، مؤثرتر است (18). پروتوکورمها یا بنههای اولیه غدههایی هستند که توسط بذرها و از رویش آنها تولید میشوند. چنانچه از این پروتورکورمها یا سایر اندامهای رویشی برای تکثیر درونشیشهای استفاده شود، ابتدا اجسام شبه-پروتوکورم بهوجود میآید که برای استفاده بهعنوان ریزنمونه بسیار مناسب هستند. مطالعات فراوان آشکار کرده است که بهینهسازی ترکیب محیط کشت، یک رویکرد مهم برای اصلاح مراحل ریزازدیادی ارکیدها با کشتکردن اجسام شبه-پروتوکورم است که همچنین به گونه و رقم بستگی دارد (17، 34). تلاشهای زیادی برای دستیابی به روش مناسب برای ریزازدیادی مؤثر اجسام شبه-پروتوکورم بهویژه با تغییر ترکیب تنظیمکنندههای رشد گیاهی مانند BA، تیدیازورون (TDZ)، بنزیلآمینوپورین (BAP)، NAA، 3-ایندول استیک اسید (IAA) و اسید ژیبرلیک (GA3) انجام شده است (19، 22، 23، 26، 28، 29، 30، 36). سیتوکینینها مهمترین عوامل اصلاح باززایی گیاهان از اجسام شبه-پروتوکورم هستند (17، 21، 22).
کاربرد موفقیتآمیز انواع ذرات نانو در پزشکی، توجه را بهسمت استفاده از فناوری نانو (نانوتکنولوژی) در کشاورزی برای افزایش کمی و کیفی محصولات زراعی و باغی معطوف کرد. این فناوری موجب آزادشدن ترکیبات شیمیایی موجود در این ذرات بهصورت هدفمند شده و بعد جذب گیاه میشوند و در بدنه گیاه نیز به بافتهای مورد نظر میرسند و باعث کاربرد مؤثر مواد معدنی و افزایش رشد گیاه میشوند. کاربرد مؤثر مواد غذایی، افزایش رشد کمی و کیفی گیاه را بهدنبال دارد. تغییر شکل مواد در مقیاس نانو، ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و فعالیتهای کاتالیتیک آنها را تغییر میدهد. ناحیه سطحی ویژه اغلب مواد در مقیاس نانو، فعالیت شیمیایی و زیستیشان را افزایش میدهد. بنابراین، خواص جدید در ذرات نانو مانند حلالیت بیشتر، فعالیت شیمیایی بیشتر و توانایی نفوذ بهدرون غشای سلول ظاهر میشود. نانوکلات آهن میتواند بهعنوان یک منبع غنی و قابل اطمینان آهن بیوالنت برای گیاه، بهدلیل پایداری بالا و رهاسازی تدریجی آهن در طیف وسیعی از اسیدیته (11-3) مورد بررسی بیشتر قرار گیرد. مزیت دیگر نانوکلات آهن، میزان بیشتر آهن فروس نسبت به آهن فریک در سطح کلات است که سنتز بیشتر کلروفیل را در گیاه باعث میشود. البته کاربرد کودهای نانو در شرایط کشت درونشیشهای بسیار محدود است. پیشرفت در این زمینه، نیازمند مطالعات بیشتر میباشد. خطر انقراض نسل، بسیاری از گونههای ارکید از جمله Orchis catasetum را تهدید میکند (17، 21، 22). در این پژوهش، تکثیر و رشد ارکید Orchis catasetum تحت شرایط کنترلشده کشت بافت در حضور و غیاب BA، IBA و NAA مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین به اثر غلظتهای مختلف نانوکلات آهن در شرایط درونشیشهای روی برخی صفات مورفولوژیکی و باززایی اجسام شبه-پروتوکورم پرداخته شده است.
مواد و روشها
پروتوکورمهای سالم و گندزداییشده ارکید، از یک آزمایشگاه تجاری و تحقیقاتی کشت بافت گیاهی واقع در شهر محلات تهیه شدند و بهعنوان ریزنمونه مورد استفاده قرار گرفتند. پروتوکورمها در محیط کشت موراشیگ و اسکوگ (MS) همراه با 3 درصد (وزن به حجم) سوکروز و 8/0 درصد آگار-آگار کشت شدند. اسیدیته (pH) محیطهای کشت، قبل از اتوکلاو، با اسید کلریدریک یا هیدروکسید سدیم بر روی 2/0 ± 7/5 تنظیم شد. محیطهای کشت در اتوکلاو با دمای 121 درجه سانتیگراد و فشار 105 کیلوگرم در سانتیمتر مربع بهمدت 20 دقیقه ضدعفونی شدند. تمام کشتها در اتاقک رشد با دمای 2 ± 24 درجه سانتیگراد تحت نور سفید فلورسنت (56 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه) با دوره نوری 16 ساعت قرار داده شدند.
اثر تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن افزودهشده به محیط MS بر روی تکثیر پروتوکورم و رشد و نمو بعدی گیاهچهها ارزیابی شد. پروتوکورمها در محیط MS حاوی BA (0، 2/0، 5/0، 1، 5/1 و 3 میلیگرم بر لیتر)، IBA (0 و 5/0 میلیگرم بر لیتر)، NAA (0 و 5/0 میلیگرم بر لیتر) و نانوکلات آهن (0، 13/0، 34/0 و 70/0 میلیگرم بر لیتر) کشت شدند. برای هر تیمار، 3 ظرف پتری در نظر گرفته شد و در هر ظرف پتری، 4 پروتوکورم کاشته شد. ریزنمونهها ترکیبات فنولیک را بهدرون محیطهای کشت ترشح میکنند، بنابراین، 5/0 میلیگرم بر لیتر ذغال فعالشده به محیطها افزوده شد. ذغال فعالشده، ترکیبات فنولیک را جذب میکند. 60 روز بعد از آغاز کشت، تعداد اجسام شبه-پروتوکورم باززاییشده، ارتفاع گیاه، تعداد برگ، تعداد ریشه و طول ریشه اندازهگیری شدند.
واحدهای آزمایشی در یک طرح بلوک کاملا تصادفی (RCBD) آرایش یافتند. هر آزمایش در 3 تکرار انجام شد و هر تکرار شامل 4 نمونه بود (در مجموع 12 نمونه برای هر تیمار). دادهها توسط تجزیه واریانس (ANOVA)، با استفاده از نرمافزار MSTAT-C آنالیز شدند و میانگین آنها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن (DMRT) در سطح احتمال 99 درصد مورد مقایسه قرار گرفتند.
نتایج
اثر BA و IBA یا NAA بر روی باززایی پروتوکورم و تولید اجسام شبه-پروتوکورم: تعداد اجسام شبه-پروتوکورم تحت تأثیر حضور BA، IBA و NAA در محیط MS قرار دارد. اثر BA، IBA و NAA، بهتنهایی یا در ترکیب با یکدیگر روی باززایی و رشد پروتوکورم در جدولهای 1 و 2 نشان داده شده است. یک ترکیب از 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، بیشترین باززایی اجسام شبه-پروتوکورم (84/18 عدد در گیاهچه) را القا کرد (شکل 1). در میان تمام تیمارهای BA، بالاترین باززایی اجسام شبه-پروتوکورم (20/12 عدد در گیاهچه) از پروتوکورم در محیط حاوی 2/0 میلیگرم در لیتر آن بهدست آمد. غلظتهای بالاتر BA، باززایی بیشتر اجسام شبه-پروتوکورم را باعث نشدند. کمترین تعداد اجسام شبه-پروتوکورم (10/5 و 15/5 عدد در گیاهچه) بهترتیب در محیطهای غنیشده با 5/1 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA و 3 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA مشاهده شد. ارتباط مثبتی بین افزایش غلظت BA و افزایش تعداد اجسام شبه-پروتوکورم وجود ندارد (جدول 1). تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اختلاف معنیداری (p≤0.01) در میان غلظتهای مختلف BA همچنین اثر متقابل BA و IBA یا NAA برای تعداد اجسام شبه-پروتوکورم وجود دارد. اثر IBA و NAA بر روی تعداد اجسام شبه-پروتوکورم معنیدار نبود (جدول 2).
اثر BA و IBA یا NAA بر روی ارتفاع گیاهچه: اثر BA، IBA و NAA بر روی ارتفاع گیاهچه معنیدار نبود (جدول 2). در میان غلظتهای مختلف BA، 2/0 میلیگرم بر لیتر، بیشترین تأثیر را بر روی افزایش ارتفاع گیاهچهها (102 میلیمتر در گیاهچه) داشت (جدول 1). بالاترین ارتفاع گیاهچهها (10/124 میلیمتر در گیاهچه) در محیط حاوی 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA آن بهدست آمد (جدول 1).
جدول 1- اثر ساده و متقابل BA و IBA یا NAA بر روی تکثیر و رشد ارکید Orchis catasetum
|
طول ریشه (میلیمتر) |
تعداد ریشه |
تعداد برگ |
ارتفاع گیاهچه (میلیمتر) |
تعداد اجسام شبه-پروتوکورم |
|
تنظیمکنندههای رشد گیاهی (میلیگرم در لیتر) |
|
|
|
|
|
|
|
NAA |
IBA |
BA |
|
88/81d-g |
30/4c-f |
30/7b-d |
50/75b-d |
80/10b-d |
0 |
0 |
0 |
|
10/102b-d |
30/5b-d |
86/8ab |
00/102a |
20/12c-e |
0 |
0 |
2/0 |
|
13/50fg |
08/2i |
00/4i |
00/40f |
80/10c-e |
0 |
0 |
5/0 |
|
50/90d-g |
20/4d-g |
60/5d-i |
50/64c-f |
10/8e-g |
0 |
0 |
1 |
|
50/60e-g |
10/5c-e |
00/7b-f |
30/46ef |
20/9d-g |
0 |
0 |
5/1 |
|
40/101b-e |
70/4c-f |
70/5c-i |
37/47ef |
10/10de |
0 |
0 |
3 |
|
20/88d-g |
30/4d-g |
80/6ab |
02/42f |
00/11c-e |
0 |
5/0 |
0 |
|
35/74d-g |
80/3e-h |
40/4g-i |
77/38f |
20/12b-d |
0 |
5/0 |
2/0 |
|
12/93c-f |
60/5bc |
08/8a-c |
95/66c-f |
50/14bc |
0 |
5/0 |
5/0 |
|
92/48fg |
90/2g-i |
70/4f-i |
25/49d-f |
00/9d-g |
0 |
5/0 |
1 |
|
25/46g |
60/2hi |
12/4i |
00/41f |
60/9d-g |
0 |
5/0 |
5/1 |
|
67/73d-g |
00/4e-h |
20/5e-i |
75/57c-f |
10/10c-e |
0 |
5/0 |
3 |
|
20/90d-g |
50/4d-g |
88/6ab |
00/49d-f |
50/12b-d |
5/0 |
0 |
0 |
|
58/56fg |
08/3g-i |
40/4hi |
58/51d-f |
00/6gh |
5/0 |
0 |
2/0 |
|
90/178a |
94/6a |
50/9a |
10/124a |
84/18a |
5/0 |
0 |
5/0 |
|
20/124bc |
95/5ab |
00/8a-d |
13/84bc |
60/15b |
5/0 |
0 |
1 |
|
77/57bc |
90/3e-h |
20/7b-e |
73/64c-f |
10/5h |
5/0 |
0 |
5/1 |
|
67/64d-g |
40/3f-i |
60/5d-i |
92/53d-f |
15/5h |
5/0 |
0 |
3 |
در هر ستون میانگینهایی که دارای حروف همسان هستند در سطح احتمال 5 درصد آزمون چند دامنهای دانکن تفاوت معنیداری با هم ندارند.
جدول 2- تجزیه واریانس اثر غلظتهای مختلف تنظیمکنندههای رشد گیاهی روی تکثیر و رشد ارکید Orchis catasetum
|
منبع تغییرات |
درجه آزادی |
تعداد اجسام شبه-پروتوکورم |
ارتفاع گیاهچه |
تعداد برگ |
تعداد ریشه |
طول ریشه |
|
اکسین (A) |
3 |
ns70/7 |
*69/1101 |
*84/6 |
**40/3 |
*36/2583 |
|
سیتوکینین ( (B |
5 |
**30/66 |
**96/1192 |
**32/6 |
ns69/1 |
**12/3673 |
|
A × B |
15 |
**23/475 |
**60/963 |
**46/8 |
**64/5 |
**77/3519 |
|
خطا |
48 |
51/182 |
18/283 |
11/2 |
73/0 |
27/725 |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
70/19 |
21/26 |
17/22 |
03/19 |
78/31 |
**: معنیدار در سطح 01/0، *: معنیدار در سطح 05/0 وns : عدم معنیداری
شکل 1- ریزازدیادی ارکید Orchis catasetum با استفاده از پروتوکورم. 1: پروتوکورم استفادهشده بهعنوان ریزنمونه (مقیاس = 1 سانتیمتر)؛ 2: یک پروتوکورم در حال توسعه (مقیاس = 1 سانتیمتر)؛ 3: گیاهچههای بهدستآمده از محیطهای کشت غنیشده با غلظتهای مختلف تنظیمکنندههای رشد (مقیاس = 2 سانتیمتر). در این گیاهچهها تفاوت ارتفاع مشخص است؛ 4: سرشاخههای ریزازدیادیشده از پروتوکورم کشتشده بر روی محیط MS حاوی 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، (مقیاس = 1 سانتیمتر). در این شکل، برگهای توسعهیافته کاملا مشخص است؛ 5: گیاهچههای بهدستآمده از محیطهای کشت غنیشده با غلظتهای مختلف تنظیمکنندههای رشد (مقیاس = 2 سانتیمتر). در این گیاهچهها تفاوت ارتفاع و ریشهها مشخص است؛ 6: مراحل سازگاری گیاهچههای تولیدشده در شرایط درونشیشهای به شرایط درونخاکی (مقیاس = 2 سانتیمتر).
5/0 میلیگرم در لیتر BA و 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، بهتنهایی برای القای ارتفاع بهینه گیاهچه مناسب نبودند، زیرا آنها تنها 40 و 49 میلیمتر طول را در هر گیاهچه تحریک کردند (جدول 1). کمترین ارتفاع گیاهچهها (77/38 میلیمتر در گیاهچه) در محیط حاوی 2/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر IBA ثبت شد (جدول 1).
اثر BA و IBA یا NAA بر روی تعداد برگ: ریزنمونههای کشتشده در حضور 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، بیشترین تعداد برگ (50/9 برگ در هر گیاهچه) را تولید کردند، که این تعداد بیش از 2 برابر تعداد برگهای تولیدشده در ریزنمونههای کشتشده در محیط حاوی 5/0 میلیگرم در لیتر BA، بهتنهایی است (جدول 1). در میان تمام تیمارهای BA، بیشترین تعداد برگ (86/8 عدد در گیاهچه) در محیط حاوی 2/0 میلیگرم در لیتر آن بهدست آمد. تجزیه واریانس دادهها، اختلاف معنیداری را در میان غلظتهای مختلف BA (p≤0.01)، IBA و NAA (p≤0.05)، همچنین اثر متقابل BA و IBA یا NAA (p≤0.01) بر روی تعداد برگ نشان داد (جدول 2).
اثر BA و IBA یا NAA بر روی تعداد و طول ریشه: تعداد و طول ریشه، تحت تأثیر حضور BA، IBA و NAA در محیط MS قرار دارند. اثر BA، IBA و NAA، بهتنهایی یا در ترکیب با یکدیگر بر روی تعداد و طول ریشه در جدول 1 نشان داده شده است. یک ترکیب از 5/0 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، بیشترین تعداد ریشه (94/6 عدد در گیاهچه) و بالاترین طول ریشه (90/178 میلیمتر در گیاهچه) را القا کرد. ترکیبی از 1 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر NAA، تیمار مناسبی برای القای تعداد ریشه (95/5 عدد در گیاهچه) و طول ریشه (20/124 میلیمتر در گیاهچه) بود. در میان تمام تیمارهای BA، بیشترین تعداد ریشه (30/5 عدد در گیاهچه) و طول ریشه (10/102 میلیمتر در گیاهچه) در محیط MS حاوی 2/0 میلیگرم در لیتر آن محاسبه شد (جدول 1؛ شکل 1). غلظتهای بالاتر BA، تعداد و طول بیشتر ریشه را القا نکرد. کمترین تعداد ریشه (08/2 عدد در گیاهچه) در محیط غنیشده با 5/0 میلیگرم در لیتر BA مشاهده شد. همچنین، کمترین طول ریشه (25/46 میلیمتر در گیاهچه) در محیطهای غنیشده با 5/1 میلیگرم در لیتر BA همراه با 5/0 میلیگرم در لیتر IBA محاسبه شد (جدول 1). ارتباط مثبتی بین افزایش غلظت BA و افزایش تعداد و طول ریشه وجود ندارد (جدول 1). تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اختلاف معنیداری (p≤0.01) در میان غلظتهای مختلف BA همراه با IBA یا NAA برای تولید ریشه وجود دارد (جدول 2).
اثر نانوکلات آهن بر روی باززایی پروتوکورم: باززایی پروتوکورمها تحت تأثیر نانوکلات آهن در محیط MS قرار گرفت. بیشترین تعداد اجسام شبه-پروتوکورم (20/10 عدد در گیاهچه) در تیمار شاهد بهدست آمد (جدول 3، شکل 2). در میان تمام تیمارهای نانوکلات آهن، بالاترین باززایی اجسام شبه-پروتوکورم (18/10 عدد در گیاهچه) در محیط حاوی 13/0 میلیگرم در لیتر آن بهدست آمد. کمترین تعداد اجسام شبه-پروتوکورم (61/6 عدد در گیاهچه) در تیمار 70/0 میلیگرم بهدست آمد (جدول 3). تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اختلاف معنیداری (p≤0.01) در میان غلظتهای مختلف نانوکلات آهن روی تعداد اجسام شبه-پروتوکورم وجود دارد (جدول 4).
شکل 2- اثر غلظتهای مختلف نانوکلات آهن بر ریزازدیادی ارکید Orchis catasetum با استفاده از پروتوکورم. 1: اثر نانوکلات آهن بر ارتفاع گیاهچه (مقیاس = 1 سانتیمتر)؛ 2: ریشه توسعهیافته در محیط حاوی نانوکلات آهن (مقیاس = 1 سانتیمتر)؛ 3: اثر نانوکلات آهن بر تعداد اجسام شبه-پروتوکورم (مقیاس = 2 سانتیمتر)؛ 4: اثر نانوکلات آهن بر تعداد برگ (مقیاس = 2 سانتیمتر). در این شکل، برگهای توسعهیافته کاملا مشخص است؛ 5: اثر نانوکلات آهن بر تعداد ریشه؛ 6: مراحل سازگاری گیاهچههای تولیدشده در شرایط درونشیشهای به شرایط درونخاکی (مقیاس = 2 سانتیمتر).
اثر نانوکلات آهن بر روی ارتفاع گیاهچه: اثر نانوکلات آهن بر روی ارتفاع گیاهچه معنیدار بود (p≤0.01) (جدول 4). بالاترین ارتفاع گیاهچهها (79/82 میلیمتر در گیاهچه) در محیط حاوی 13/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن بهدست آمد (جدول 3). کمترین ارتفاع گیاهچهها (78/65 میلیمتر در گیاهچه) در محیط حاوی 34/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن ثبت شد (جدول 3).
اثر نانوکلات آهن بر روی تعداد برگ: ریزنمونههای کشتشده در محیط کشت بدون نانوکلات آهن (شاهد)، بیشترین تعداد برگ (76/6 برگ در هر گیاهچه) را تولید کردند (جدول 3). در میان تمام تیمارهای نانوکلات آهن، بیشترین تعداد برگ (64/6 عدد در گیاهچه) در محیط حاوی 13/0 میلیگرم در لیتر آن بهدست آمد. کمترین تعداد برگ (05/4 عدد در گیاهچه) در محیط حاوی 34/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن بهدست آمد. تجزیه واریانس دادهها، اختلاف معنیداری را در میان غلظتهای مختلف نانوکلات آهن (p≤0.01) بر روی تعداد برگ نشان داد (جدول 4).
اثر نانوکلات آهن بر روی تعداد و طول ریشه: غلظت 13/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن، بیشترین تعداد ریشه (76/4 عدد در گیاهچه) و بالاترین طول ریشه (53/87 میلیمتر در گیاهچه) را القا کرد (جدول 3). کمترین تعداد ریشه (17/3 عدد در گیاهچه) در محیط غنیشده با 70/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن مشاهده شد. همچنین، کمترین طول ریشه (53/72 میلیمتر در گیاهچه) در محیطهای غنیشده با 34/0 میلیگرم در لیتر نانوکلات آهن محاسبه شد (جدول 3). تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اختلاف معنیداری در میان غلظتهای مختلف نانوکلات آهن برای تولید ریشه وجود ندارد (جدول 4). این اختلاف در ارتباط با طول ریشه معنیدار بود .(p≤0.01)
جدول 3- اثر ساده غلظتهای مختلف نانوکلات آهن روی تکثیر و رشد ارکید Orchis catasetum
|
طول ریشه (میلیمتر) |
تعداد ریشه |
تعداد برگ |
ارتفاع گیاهچه (میلیمتر) |
تعداد اجسام شبه-پروتوکورم |
نانوکلات آهن (میلیگرم در لیتر) |
|
56/79b |
22/4a |
76/6a |
77/76a |
20/10a |
0 |
|
53/87a |
76/4a |
64/6a |
79/82a |
18/10a |
13/0 |
|
42/72c |
07/4a |
87/5a |
78/65b |
33/8b |
34/0 |
|
67/73bc |
17/3a |
05/4b |
61/66b |
61/6c |
70/0 |
در هر ستون میانگینهایی که دارای حروف همسان هستند در سطح احتمال 5 درصد آزمون چند دامنهای دانکن تفاوت معنیداری با هم ندارند.
جدول 4- تجزیه واریانس اثر غلظتهای مختلف نانوکلات آهن روی تکثیر و رشد ارکید Orchis catasetum
|
منبع تغییرات |
درجه آزادی |
تعداد اجسام شبه-پروتوکورم |
ارتفاع گیاهچه |
تعداد برگ |
تعداد ریشه |
طول ریشه |
|
تکرار |
4 |
28/7 |
13/2 |
29/1 |
02/2 |
55/0 |
|
تیمار |
3 |
**44/15 |
**02/8 |
**50/13 |
ns15/1 |
**36/10 |
|
خطا |
12 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
09/11 |
31/10 |
75/15 |
92/33 |
22/8 |
**: معنیدار در سطح 01/0، *: معنیدار در سطح 05/0 وns : عدم معنیداری
بحث
اجسام شبه-پروتوکورم (PLBs) میتوانند برای ازدیاد سریع ارکیدها مورد استفاده قرار گیرند. افزودن غلظتهای کم BA و NAA، تکثیر و رشد گیاهچههای ارکید Orchis catasetum را تحریک کرد. استفاده ترکیبی از BA و NAA، برای ریزازدیادی این ارکید در حال انقراض، پیشنهاد میشود. اگرچه، این مقاله میتواند غلظت 2/0 میلیگرم در لیتر BA را بهعنوان یک تنظیمکننده رشد گیاهی منفرد برای تحریک تشکیل سرشاخه و تولید ریشه معرفی کند. اما نتایج مشابهی توسط کالیموتو و همکاران (12) بر روی ارکید Oncidium sp.بهدست آمد. این محققان نشان دادند که بیشترین تشکیل اجسام شبه-پروتوکورم و بیشترین تعداد سرشاخه و ریشه در محیط غنیشده با 2/0 میلیگرم در لیتر BAP مشاهده شد. BAP بهتنهایی نسبت به ترکیب آن با NAA بهتر بود. البته، 2 میلیگرم در لیتر BAP بهتنهایی یا در ترکیب با 5/1 میلیگرم در لیتر NAA تعداد ریشه مشابهی (100 درصد) را بر روی سرشاخه القا کرد. از آنجاییکه بذر ارکید بدون آندوسپرم است، بنابراین به شرایط محیطی و مغذی ویژهای برای جوانهزنی نیاز دارد (4). اجسام شبه-پروتوکورم، یک اندام ناقص و ابتدایی است که به شاخه جدید تمایز مییابد. سلولهای اجسام شبه-پروتوکورم بسیار مریستمی هستند، بنابراین میتواند برای ازدیاد افزایشیافته و تولید همزمان گیاهچههای ارکید بهکار رود (38). اجسام شبه-پروتوکورم توسط بسیاری از محققان بهعنوان ریزنمونه برای ریزازدیادی بسیاری از گونههای کمیاب و در خطر انقراض ارکید بهکار برده میشوند (7، 9، 20، 28، 31، 33، 39). ارکیدها برای نمو گیاهچه به اکسینها و سیتوکینینها نیاز دارند (28). نوع و غلظت تنظیمکنندههای رشد گیاهی نقش مهمی در طی ریزازدیادی بسیاری از ارکیدها ایفا میکنند (3). این مطالعه اثر مثبت BA را برای تولید بیشینه اجسام شبه-پروتوکورم نشان داد. BA در ترکیب با NAA مؤثرتر عمل کرد. این یافتهها با برخی یافتههای دیگر در طی ریزازدیادی ارکیدها مطابقت دارد (28، 31). مطالعه لو و همکاران (17) بر روی ریزازدیادی ارکید Dendrobium huoshanense نشان داد که بیشترین تشکیل سرشاخه در محیط کشت حاوی 15-5 میکرومولار iP-2 تشکیل شد. چندین مطالعه، اثر مثبت BAP، NAA، TDZ و کینتین (KIN) را برای باززایی گیاهچه از اجسام شبه-پروتوکورم نشان داد (6، 16، 21). BAP و NAA بیشترین کاربرد را در ریزازدیادی اغلب ارکیدها دارند (6). این تنظیمکنندههای رشد گیاهی نقش مؤثری در ریزازدیادی سایر گیاهان زینتی ایفا میکنند (1، 2). لو و همکاران (16) نشان دادند که 5/0 میلیگرم در لیتر BAP برای القای اجسام شبه-پروتوکورم (15 عدد در ریزنمونه ساقه) طی 6 هفته، بهترین بود. 5/0 میلیگرم در لیتر KIN نیز برای تشکیل اجسام شبه-پروتوکورم مناسب بود. BAP در ترکیب با NAA برای دستیابی به بیشترین تعداد اجسام شبه-پروتوکورم طی برخی مطالعات پیشنهاد شده است (14، 27). البته یافتههای ما در تناقض با این نتایج است. اگرچه لو و همکاران (16) نشان دادند که NAA افزودهشده به محیط حاوی غلظت بهینه BAP بهطور معنیداری پاسخ ریزنمونههای Dendrobium densiflorum را اصلاح نکرد و حتی تولید اجسام شبه-پروتوکورم در غلظتهای بیش از 1 میلیگرم در لیتر کاهش یافت. در برخی ارکیدها، IBA ریشهزایی را القا کرد. در این مطالعه، NAA برای ریزازدیادی Orchis catasetum، بسیار مؤثرتر از IBA بود. مطالعه روی و همکاران (28) بر روی نوعی وانیل (Vanda coerulea)، یک ارکید در خطر انقراض، نشان داد که یک ترکیب سازگار بین 36/5 میکرومولار از NAA و 80/3 میکرومولار BAP موجب تولید حداکثری اجسام شبه-پروتوکورم شد.
ریزازدیادی ارکیدهای کمیاب و در خطر انقراض در مقیاس وسیع، بهدلیل ارزش تجاری و حفاظت آنها باید توسعه یابد. یک نسبت مناسب از اکسینها و سیتوکینینها برای تکثیر بهینه اجسام شبه-پروتوکورم مورد نیاز است. کارایی نوع و غلظت تنظیمکنندههای رشد گیاهی برای گونهها و ارقام مختلف ارکید، متفاوت است. BA و NAA در غلظت ویژه برای تولید و رشد اجسام شبه-پروتوکورم Orchis catasetum مناسب هستند.
با توجه به جدیدبودن فناوری نانو و روند رو به رشد مطالعات در این فناوری، گزارشهای زیادی درباره اثر این کود بر روی شاخصهای رشد و نمو گیاهان وجود ندارد. گزارشهای موجود در ارتباط با کشت خاکی برخی گیاهان و اثر نانوکودها بر روی مورفولوژی و فیزیولوژی آنها میباشد. مطالعه روی اثر نانوذرات بهویژه نانوکلات آهن در شرایط کشت بافت بسیار محدود است. مقایسه نتایج حاصل از اثر تنظیمکنندههای رشد گیاهی و نانوکلات آهن در این مطالعه نشان داد که تنظیمکنندههای رشد گیاهی از پتانسیل بسیار بالاتری برای تغییر مثبت صفات اندازهگیریشده در ارکید برخوردار هستند. این بررسی نشان داد که تعداد اجسام شبه-پروتوکورم، ارتفاع گیاهچه، تعداد برگ، تعداد ریشه و طول ریشه در گیاهچههای رشدکرده در محیطهای کشت حاوی تنظیمکنندههای رشد گیاهی بسیار بیشتر از گیاهچههای رشدکرده در محیطهای کشت حاوی نانوکلات آهن بودند. بنابراین استفاده از نانوکلات آهن در ریزازدیادی ارکید Orchis catasetumتوصیه نمیشود.
(علمی)', './data/plant/coversheet/91496473594.jpg'))
دوره 30، شماره 1
خرداد 1396صفحه 132-142
- تاریخ دریافت: 15 اردیبهشت 1394
- تاریخ بازنگری: 28 اردیبهشت 1395
- تاریخ پذیرش: 01 شهریور 1395