Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)

The effect of different light spectra and culture media on PLB growth parameters of an endangered orchid species (Phalaenopsis pulcherrima) in in vitro conditions

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Horticultural Science and Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

2 Department of Agronomy, Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Science and Natural Resources University, Sari, Iran

3 Department of Horticultural Sciences, Crop Sciences College Research Institute of Medicinal Plant Biotechnologies (RIMPBio) Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University

4 Department of Horticultural Science and Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

Abstract

Light-emitting diodes (LEDs) can be used as a useful alternative to in vitro culture of various plant species, which not only accelerates plantlet growth and development but also reduces illumination costs. Here, the effects of different light treatments (fluorescent (control), blue LED, red LED, 70% blue/30% red, 70% red/30% blue and SMD lights) on protocorm-like bodies (PLB) growth and development, photosynthetic pigments, antioxidant enzyme activity, and the content of protein and soluble sugars of Phalaenopsis pulcherrima obtained from protocorm explants on ½ MS (Murashige and Skoog) or VW (Vacin and Went) with or without growth regulators (IBA+BAP) were evaluated. The results showed that LED and SMD treatments improved the induction and growth of PLBs compared to fluorescent treatments, which had the highest numbers of PLBs and biomass under blue and red LED light, respectively. Under the same light treatments, the highest numbers of PLBs and biomass were obtained on ½ MS+IBA+BAP. Compared to fluorescent light, LED and SMD lights increased the content of photosynthetic pigments. Among the culture media used, the highest content of photosynthetic pigments was observed on ½MS+IBA+BAP. Compared with fluorescent treatment, a significant increase in the activity of antioxidant enzymes and the content of protein and soluble sugars was observed under LED and SMD treatments, with the largest increase recorded under blue LED. Therefore, our results proved that the use of LEDs can be a practical and effective way to increase the induction of PLBs and improve photosynthetic pigments in the in vitro culture of P. pulcherrima.

Keywords

Main Subjects

اثر طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر پارامترهای رشدی PLB ﮔﻮﻧﻪای از ارﻛﻴﺪه در ﺣﺎل اﻧﻘﺮاض (Phalaenopsis pulcherrima) در شرایط درونﺷﻴﺸﻪای

کبری احمدی چاشمی1، ولی اله قاسمی عمران2*، راهله ابراهیمی1، حسین مرادی3 و وحید عبدوسی1

1 ایران، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه تخصصی علوم باغبانی و زراعی

2 ایران، ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، موسسه ژنتیک و بیوتکنولوژی کشاورزی طبرستان، گروه زراعت

3 ایران، ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده علوم زراعی و پژوهشکده فناوری­های زیستی گیاهان دارویی، گروه علوم باغبانی

تاریخ دریافت: 28/11/1400     تاریخ پذیرش: 30/07/1401

چکیده

لامپ­های LED می­توانند به عنوان جایگزین مفیدی برای کشت درون­شیشه­ای گونه­های مختلف گیاهی استفاده شوند که نه تنها رشد و نمو گیاه را تسریع می­کند، بلکه هزینه­های روشنایی را نیز کاهش می دهند. در تحقیق حاضر، اثر تیمارهای مختلف نوری (نور فلورسنت (شاهد)، نور LED آبی، قرمز، 70 درصد آبی، 30 درصد قرمز، 70 درصد قرمز، 30 درصد آبی و نور SMD) بر نمو PLB (Protocorm-like bodies)، رنگیزه­های فتوسنتزی، فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان، محتوای پروتئین و قندهای محلول گیاهچه­های Phalaenopsis pulcherrima حاصل از ریزنمونه­های پروتوکورم بر روی دو محیط کشت ½ MS و VW یک میلی گرم در لیتر تنظیم­کننده­های رشد  (BAP+IBA)یا بدون آن بررسی شدند. تیمارهای LED و SMD باعث بهبود تشکیل و رشد PLBها در مقایسه با لامپ­های فلورسنت شدند که بالاترین میزان PLB و بیومس به ترتیب تحت تیمارهای LED آبی و قرمز ایجاد شدند. تحت تیمارهای نوری مشابه، بالاترین میزان PLBها و بیومس بر روی محیط کشت ½ MS+IBA+BAP بدست آمدند. در مقایسه با نور فلورسنت، لامپ­های LED و SMD باعث افزایش محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی شدند. بین محیط کشت­های بکار رفته، بالاترین محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی بر روی محیط کشت ½ MS+IBA+BAP مشاهده شد. در مقایسه با نورهای فلورسنت، افزایش معنی­داری در فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان و محتوای پروتئین و قندهای محلول تحت تیمارهای نوری LED و SMD مشاهده شد که بیشترین افزایش تحت تیمار نور آبی ثبت گردید، بنابراین، نتایج ما ثابت کردند که استفاده از LEDها می­تواند یک راه عملی و مؤثر برای افزایش القای PLBها و بهبود رنگیزه­های فتوسنتزی در کشت آزمایشگاهی P. pulcherrima باشند.

واژه­های کلیدی: کشت بافت، ارکیده، لامپ LED، نور فلورسنت، PLB

* نویسنده مسئول، تلفن: 09113283621 ، پست الکترونیکی: Ghasemiomran@sanru.ic.ir

مقدمه

 

خانواده ارکیداسه (Orchidaceae) با بیش از 800 جنس و 2000 گونه، یکی از بزرگترین خانواده­های گیاهان گلدار هستند که هم از نظر گل­های شاخه بریده و هم از نظر گیاهان گلدانی در باغبانی بسیار مهم هستند (19). در بسیاری از کشورها از جمله مالزی، سنگاپور، استرالیا، تایلند و ایران، گیاهان ارکیده به دلیل تنوع در شکل و رنگ گل در حال تبدیل شدن به یک صنعت میلیون دلاری هستند (10). جنس Phalaenopsis (کلمه یونانی به معنای شبیه شب پره) یکی از مهم­ترین جنس­ها در خانواده ارکیداسه است که شامل زیباترین گل­های جهان می­باشد (20و 23). گونه Phalaenopsis pulcherrima گونه­ای معطر بومی آسیای جنوب شرقی است که در تمام طول سال گل می­دهد (9). تکثیر جنسی گونه­های ارکیده به دلیل درصد بالای بذرهای عقیم و درصد جوانه­زنی کم (کمتر از 1 درصد) دشوار است (27). از سوی دیگر، تولیدمثل غیرجنسی گیاهان ارکیده به دلیل تأثیر آن بر رشد گیاه مادر و زمان بر بودن، محدودیت‌های خود را دارد (26). استفاده از کشت بافت می­تواند هم محدودیت­های موجود در تکثیر گیاه ارکیده را به میزان زیادی کاهش دهد و هم امکان تکثیر سریع گیاه ارکیده در مقیاس بزرگ را مهیا سازد. مطالعات مختلف ریزازدیادی و حفاظتی روی گیاهان ارکیده با استفاده از تکنیک‌های کشت بافت انجام شده است که نشان می‌دهد رشد و نمو گیاه می‌تواند به طور مؤثر تحت تأثیر کیفیت و شدت نور در شرایط درون­شیشه­ای باشد (7، 22و 27). نور (از نظر شدت، کیفیت و مدت زمان تابش) یکی از مهم­ترین عوامل تنظیم کننده رشد و نمو در گیاهان است و می­تواند نقش مؤثری در ریخت­زایی و در نتیجه تکثیر گیاه در شرایط درون­شیشه­ای داشته باشد (7 و 27). لامپ­های فلورسنت معمولاً بعنوان منابع نور در کشت بافت گیاهی استفاده می­شوند که طیف وسیعی از طول موج­های 350-750 نانومتر را ساطع می­کنند که اکثر آنها برای رشد گیاه غیرضروری و با کیفیت پایین هستند (11). با این حال، لامپ­های LED (Light-emitting diodes) به دلیل سطح کم انتشار حرارتی، ویژگی طول موج، عمر طولانی، تخریب کم و پهنای باند باریک می­توانند بعنوان منبع نور جایگزین در کشت بافت گیاهی استفاده شوند. با حذف طول موج­های نور غیرفعال فتوسنتزی، لامپ­های LED می­توانند به طور مؤثر رشد گیاه را در مقایسه با لامپ­های فلورسنت بهبود ببخشند (7). نورهای تک رنگ LED قرمز (660 نانومتر)، آبی (460 نانومتر)، سفید (420 نانومتر) و ترکیبی از نورهای LED قرمز و آبی معمولاً در تکثیر گیاهان به صورت کشت بافت استفاده می‌شوند (11). طول موج­های مختلف لامپ LED می­توانند پاسخ­های فیزیولوژیکی، رشدی و مورفوژنتیک مختلفی را در گونه­های مختلف گیاهی القاء کنند. بنابراین، ارزیابی اثرات نورهای LED مختلف بر رشد و تکثیر گونه‌های گیاهی ارزشمند در کشت بافت مورد توجه است (7و 27). در تحقیقی نشان داده شد که استفاده از نورهای قرمز/آبی (1:1) باعث القای تقسیم سلولی در گیاهان کشت شده در شرایط درون­شیشه­ای در مقایسه با گیاهان کشت شده تحت نورهای فلورسنت یا نورهای تک رنگ شد (12). با وجود اهمیت اقتصادی Phalaenopsis pulcherrima، نقش نورهای مختلف LED در باززایی و تکثیر گیاه مذکور در قالب کشت بافت تا به امروز مورد توجه قرارنگرفته است. از این رو، مطالعه حاضر به منظور بررسی اثرات نورهای مختلف LED بر رشد، ریخت‌زایی و القای PLB در P. pulcherrima رشد یافته در شرایط درون­شیشه­ای و کمک به بهینه‌سازی تکنیک‌های کشت بافت برای تکثیر در مقیاس بالای این ارکیده تجاری انجام شد.

مواد و روشها

این پژوهش به منظور بررسی اثر طیف­های نوری متفاوت و محیط­های کشت مختلف بر رشد PLB ارکیده P. pulcherrima در محیط درون­شیشه­ای در آزمایشگاه کشت بافت موسسه ژنتیک و زیست فناوری طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری انجام شد. PLBﻫﺎی ﺳﺎﻟﻢ و ﮔﻨﺪزداﻳﻲﺷﺪه ارﻛﻴﺪه P. pulcherrima از شرکت گیاهان نیشا درون شیشه شمال واقع در شهرستان ساری تهیه و به آزمایشگاه منتقل شدند. به منظور تولید PLB، میوه­های گیاه (کپسول‌های بذر) که حاوی تعداد زیادی از بذرهای گیاه ارکیده می­باشند، انتخاب شده و به محیط آزمایشگاهی منتقل شدند. به منظور ضدعفونی، کپسول‌ها پس از شست و شو با آب جاری به مدت 20 دقیقه و سپس با الکل (اتانول) 70 درصد به مدت یک دقیقه با هیپوکلرید سدیم 5/2 درصد ضدعفونی شدند. در نهایت کپسول­ها به الکل 70 درصد آغشته شده و به مدت 30 ثانیه زیر هود شعله‌ور شدند. پس از ضدعفونی، کپسول­ها شکافته شده و بذرها به محیط کشت VW که از قبل استوک آنها تهیه شده و درون ظروف شیشه‌ای آماده شدند، منتقل شدند. شش ماه پس از کشت، PLB شکل گرفت و در این تحقیق مورد استفاده قرارگرفت. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تکرار اجرا شد. فاکتورهای بکار رفته در این تحقیق شامل طیف­های نوری مختلف در 6 سطح (لامپ فلورسنت (شاهد)، نور LED قرمز 100 درصد، نور LED آبی 100 درصد، نور LED قرمز:آبی (30:70 درصد)، نور LED قرمز:آبی (70:30 درصد) و لامپ­های SMD)(Surface Mount Device) و محیط کشت در چهار سطح (موراشیگ و اسکوگ (MS ½( بدون تنظیم کننده رشد، محیط MS ½ حاوی یک میلی­گرم بر لیتر تنظیم­کننده­های رشدی IBA (Indole-3-butyric acid) و BAP (Benzylaminopurine)، محیط کشت واسین و ونت (VW) بدون تنظیم کننده رشد و محیط VW حاوی یک میلی­گرم بر لیتر تنظیم­کننده­های رشدی IBA و BAP بود. به محیط­های پایه ½ MS و VW، ذغال فعال شده (5/0 میلی­گرم بر لیتر)، ساکارز (25 گرم بر لیتر) و آگار (8/7 گرم بر لیتر) اضافه شد. pH محیط­های کشت در 7/5 تنظیم شدند و در 120 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه اتوکلاو شدند. برای ضدعفونی کردن، پروتوکورم­ها ابتدا 20 دقیقه زیر شیر آب قرارگرفتند و سپس 1 دقیقه در اتانول 70 درصد و در ادامه، 2 بار با آب مقطر استریل به خوبی شسته شدند. در هریک از ظروف شیشه­ای کشت بافت، 4 عدد ریزنمونه پروتوکروم قرارگرفت و در اتاق رشد با دمای 25 درجه سانتی­گراد، رطوبت نسبی 75 درصد و 16 ساعت روشنایی نگهداری شدند. فاصله نمونه­ها با منبع نوری یکسان و ثابت با شدت 40 میکرومولار بر مترمربع ثانیه تنظیم شدند. 60 روز بعد از شروع کشت، نمونه­برداری انجام شد و صفت­های موردنظر مورد بررسی قرارگرفتند. یک هفته پس از کشت، تیمارها اعمال شدند. تعداد PLBها­ با استفاده از میکروسکوپ استرئو شمارش شدند. بعد از ثبت وزن­تر نمونه­ها، نمونه­ها به مدت 48 ساعت در دمای 70 درجه سانتی­گراد قرار گرفتند و وزن خشک آنها ثبت گردید.

برای اندازه­گیری کلروفیل و کاروتنوئیدها، 1/0 گرم بافت از نمونه­ها در پنج میلی­لیتر استن 80 درصد هموژن شده و بعد از انجام سانتریفیوژ با سرعت 9000 دور در دقیقه و دمای چهار درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه، مایع فوقانی برداشته و حجم آن با استن به 10 میلی­لیتر رسانده شد و در نهایت به وسیله اسپکتروفوتومتر در طول موج­های 470، 645 و 663 نانومتر قرائت شد و محتوای رنگیزه­های کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها محاسبه شد (14). محتوای قندهای محلول برگ براساس روش فنل-اسیدسولفوریک تعیین شد. دراین روش، 5/0 گرم از برگ­های تازه در 5 میلی­لیتر اتانول 95 درصد آسیاب شد. سپس 1/0 میلی­لیتر از عصاره همگن­شده با 3 میلی­لیتر انترون (150 میلی­گرم انترون در 100 میلی­لیتر سولفوریک اسید 72 درصد) مخلوط گردید. عصاره به مدت 10 دقیقه در حمام آب جوش قرار داده شد. جذب نور نمونه­ها در طول موج 625 نانومتر خوانده شد. میزان قندهای محلول برگ با استفاده از منحنی استاندارد گلوکز مشخص و بر حسب میلی­گرم در گرم وزن تر محاسبه گردید .برای استخراج عصاره آنزیمی، بافت تازه برگ (5/0 گرم) در یک میلی­لیتر از بافر پتاسیم-فسفات 50 میلی­مولار (pH 7.0) شامل کلرید پتاسیم 100 میلی­مولار، آسکوربات 1 میلی­مولار، بتا-مرکاپتواتانول 5 میلی­مولار و گلیسرول 10 درصد هموژن شد. از محلول رویی بعد از سانتریفیوژ در 12000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه برای تعیین محتوای پروتئین و فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان استفاده شد. محتوای پروتئین طبق روش برادفورد اندازه­گیری شد (3). فعالیت آنزیم کاتالاز با استفاده از محاسبه کاهش جذب H2O2 در 240 نانومتر به مدت 30 ثانیه انجام شد. محلول واکنش شامل عصاره آنزیمی، بافر فسفات پتاسیم 50 میلی­مولار (pH 7.0) و پراکسید هیدروژن 15 میلی­مولار بود (1). فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز با قرائت جذب محلول واکنش شامل عصاره آنزیمی، متیونین 13 میلی­مولار، ریبوفلاوین 13 میکرومولار و نیتروبلوتترازولیوم 63 میکرومولار در طول موج 560 نانومتر محاسبه گردید (2). فعالیت آنزیم پراکسیداز براساس میزان اکسیداسیون دیانیزیدین اکسید شده (dianisidine 3,3′-dimethoxybenzidine) در طول موج 460 نانومتر انجام شد. محلول واکنش شامل 20 میلی­مولار بافر فسفات (pH 5.0)، 3 میلی­مولار H2O2، یک میلی­مولار دیانیزیدین و 50 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود. پس از تهیه کوکتل آنزیمی، واکنش با افزودن H2O2 شروع می­شود و جذب دیانیزیدین اکسید شده در طول موج 460 نانومتر اندازه­گیری شد (28).

تجزیه واریانس داده­ها با استفاده از نرم­افزار SAS و مقایسه میانگین توسط آزمون حداقل تفاوت معنی­دار (LSD) در سطح پنج درصد انجام شد. رسم نمودارها با Excel صورت گرفت.

نتایج

نتایج نشان داد که القای PLB­ها تحت تأثیر طیف­های مختلف نوری و محیط­های کشت مختلف قرار گرفت (شکل 1). نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف و اثر متقابل آنها بر حجم نمونه­ها، تعداد PLB، تعداد برگ، وزن تر و خشک کل در سطح یک درصد معنی­داری بود (جدول 1). اثر ساده طیف­های مختلف نوری نشان داد که بیشترین حجم نمونه، وزن تر و خشک کل تحت تیمار نوری قرمز حاصل شد، در حالی که، بیشترین تعداد PLB و برگ به ترتیب تحت تیمارهای نور آبی و نور لامپ SMD ایجاد شدند (جدول 2). تأثیر ساده محیط کشت­های مختلف نشان داد بیشترین حجم نمونه­ها، PLB، تعداد برگ، وزن تر و خشک کل در ریزنمونه­های کشت شده بر روی محیط کشت ½ MS همراه با هورمون­های IBA و BAP در مقایسه با دیگر محیط کشت­ها بدست آمد (جدول 3). اثر متقابل تیمارها نشان دادند که بیشترین حجم نمونه در تیمارهای ½ MS+IBA+BAP همراه با نور آبی 70 درصد، قرمز 30 درصد و تیمار نور آبی (به ترتیب 73/6 و 35/6 سانتی­متر مکعب) در مقایسه به دیگر تیمارها ثبت شد. بیشترین و کمترین تعداد PLB به ترتیب در تیمارهای ½ MS+IBA+BAP همراه با نور آبی (8/165 PLB در هر ریزنمونه) و VW+IBA+BAP همراه با نور فلورسانس (3/26 PLB در هر ریزنمونه) مشاهده شد. در مقایسه با دیگر تیمارها، بیشترین تعداد برگ از هر ریزنمونه و بیشترین وزن تر کل از ریزنمونه­های کشت شده بر روی محیط کشت ½ MS+IBA+BAP همراه با نور LED قرمز و بیشترین وزن خشک کل تحت ½ MS+IBA+BAP همراه با نور آبی 70 درصد/قرمز 30 درصد حاصل شد (جدول 4).

 

A

B

 

 

 

 

 

شکل 1- القای PLBها از ریزنمونه­های پروتوکورم بعد از 60 روز از کشت درون­شیشه­ایPhalaenopsis pulcherrima روی محیط کشت MS

حاوی BAP+IBA (A) و محیط کشت MS بدون تنظیم کنده رشد (B).

جدول 1- تجزیه واریانس اثر طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر رشد و تکثیر Phalaenopsis pulcherrima

 

 

میانگین مربعات

 

درجه آزادی

حجم نمونه­ها

تعداد PLB

تعداد برگ در هر ریزنمونه

وزن تر کل ریزنمونه

وزن خشک کل ریزنمونه

طیف­های نوری

5

**11

**11341

**83

**08/0

**002/0

محیط کشت

3

**60

**14478

**352

**3/0

**01/0

اثر متقابل تیمارها

15

**3

**1125

**33

**006/0

**001/0

خطا

72

1/0

6/4

2/0

0002/0

000010

ضریب تغییرات (%)

 

7/10

2/3

3/11

9/5

2/14
               

** معنی­داری در سطح یک درصد

جدول 2- اثر ساده طیف­های مختلف نوری بر رشد و تکثیر Phalaenopsis pulcherrima

 

حجم ریزنمونه (سانتیمتر مکعب)

تعداد PLB در هر ریزنمونه

تعداد برگ در هر ریزنمونه

وزن تر کل ریزنمونه (گرم)

وزن خشک کل ریزنمونه (گرم)

FLs

d 76/1

f 19/39

f 00/1

e 194/0

d 013/0

SMD

c 47/2

d 81/57

a 13/7

b 323/0

b 032/0

B

b 43/3

a 108

d 81/3

d 215/0

c 018/0

R

a 68/3

c 81/65

b 38/5

a 363/0

a 035/0

30R/70B

b 23/3

b 94/88

c 88/4

c 269/0

a 037/0

30B/70R

d 84/1

e 13/44

e 94/1

e 203/0

d 014/0

- مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

جدول 3- اثر ساده محیط کشت­های مختلف بر رشد و تکثیر Phalaenopsis pulcherrima

 

حجم ریزنمونه (سانتیمتر مکعب)

تعداد PLB در هر ریزنمونه

تعداد برگ در هر ریزنمونه

وزن تر کل ریزنمونه (گرم)

وزن خشک کل ریزنمونه (گرم)

½ MS

b 36/3

b 67/76

b 38/2

b 288/0

b 017/0

½ MS + IBA + BAP

a 62/4

a 17/97

a 75/9

a 398/0

a 055/0

VW

d 05/1

d 13/42

c 71/1

d 168/0

d 012/0

VW + IBA + BAP

c 91/1

c 29/53

b 25/2

c 191/0

c 015/0

- مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

 

نتایج آنالیز واریانس نشان داد که اثر تیمارهای طیف­های نوری مختلف و محیط کشت­های مختلف و اثر متقابل تیمار بر محتوای رنگیزه­های کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول 5). اثر ساده طیف­های مختلف نوری بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی نشان داد که بیشترین محتوای کلروفیل a و کلروفیل کل از ریزنمونه­های کشت شده تحت تیمار نوری لامپ­های SMD حاصل شدند درحالی­که، بیشترین رنگیزه­های کلروفیل b و کاروتنوئیدها به ترتیب تحت تیمارهای نوری 70 درصد نور آبی، 30 درصد نور قرمز و تیمار تک رنگ نور آبی حاصل شدند (جدول 6).

 

 

جدول 4- اثر متقابل طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر رشد و تکثیر Phalaenopsis pulcherrima

محیط کشت

طیف­های نوری

حجم ریزنمونه (سانتیمتر مکعب)

تعداد PLB در هر ریزنمونه

تعداد برگ در هر ریزنمونه

وزن تر کل ریزنمونه (گرم)

وزن خشک کل ریزنمونه (گرم)

½ MS

FLs

jk 27/0 ± 82/1

k 9/1 ± 5/50

k 1/0 ± 0/1

hi 01/0 ± 22/0

ijk 001/0 ± 013/0

 

SMD

de 34/0 ± 70/3

hi 3/3 ± 3/60

e 6/0 ± 5/6

c 02/0 ± 41/0

de 003/0 ± 028/0

 

B

d 23/0 ± 83/3

c 4/2 ± 5/131

i 5/0 ± 3/2

gh 01/0 ± 24/0

hij 001/0 ± 017/0

 

R

c 24/0 ± 72/4

g 8/2 ± 8/71

jk 6/0 ± 5/1

d 02/0 ± 37/0

hij 001/0 ± 017/0

 

30R/70B

ef 70/0 ± 32/3

d 8/2 ± 8/92

jk 6/0 ± 5/1

f 02/0 ± 28/0

ijk 001/0 ± 015/0

 

30B/70R

gh 29/0 ± 76/2

k 9/1 ± 3/53

jk 6/0 ± 5/1

i 01/0 ± 20/0

ijk 001/0 ± 014/0

½ MS + IBA + BAP

FLs

fg 36/0 ± 09/3

k 8/1 ± 0/51

k 1/0 ± 0/1

f 01/0 ± 30/0

fg 001/0 ± 023/0

 

SMD

de 25/0 ± 77/3

f 3/1 ± 5/75

c 5/0 ± 8/13

b 01/0 ± 48/0

c 006/0 ± 055/0

 

B

a 41/0 ± 35/6

a 7/1 ± 8/165

d 6/0 ± 5/9

e 02/0 ± 32/0

d 001/0 ± 031/0

 

R

b 34/0 ± 37/5

e 9/1 ± 5/89

a 8/0 ± 0/16

a 02/0 ± 50/0

b 008/0 ± 090/0

 

30R/70B

a 84/0 ± 73/6

b 7/2 ± 5/143

b 6/0 ± 5/14

b 01/0 ± 47/0

a 013/0 ± 105/0

 

30B/70R

hi 16/0 ± 42/2

ij 1/2 ± 8/57

g 5/0 ± 8/3

e 02/0 ± 33/0

ef 001/0 ± 024/0

VW

FLs

no 04/0 ± 86/0

n 6/2 ± 0/29

k 2/0 ± 0/1

l 02/0 ± 10/0

lm 001/0 ± 008/0

 

SMD

o 16/0 ± 72/0

m 8/0 ± 0/37

g 5/0 ± 8/3

i 01/0 ± 20/0

fgh 001/0 ± 020/0

 

B

klm 08/0 ± 50/1

ij 1/2 ± 3/58

ij 0/0 ± 0/2

jk 02/0 ± 15/0

jkl 001/0 ± 012/0

 

R

mn 10/0 ± 24/1

l 5/1 ± 3/43

k 1/0 ± 0/1

g 02/0 ± 26/0

ghi 001/0 ± 018/0

 

30R/70B

klm 14/0 ± 37/1

j 2/2 ± 8/56

k 0/0 ± 0/1

j 01/0 ± 16/0

jkl 002/0 ± 012/0

 

30B/70R

o 08/0 ± 64/0

n 7/1 ± 5/28

jk 6/0 ± 5/1

jk 01/0 ± 15/0

m 001/0 ± 004/0

VW + IBA + BAP

FLs

lmn 14/0 ± 26/1

n 0/1 ± 3/26

k 0/0 ± 0/1

j 03/0 ± 17/0

kl 001/0 ± 010/0

 

SMD

jkl 15/0 ± 71/1

ij 7/1 ± 5/58

f 6/0 ± 5/4

i 01/0 ± 20/0

ef 002/0 ± 023/0

 

B

ij 14/0 ± 05/2

f 4/2 ± 5/76

jk 6/0 ± 5/1

jk 02/0 ± 15/0

kl 001/0 ± 011/0

 

R

def 34/0 ± 40/3

ij 8/2 ± 8/58

h 3/0 ± 0/3

e 02/0 ± 32/0

hijk 001/0 ± 015/0

 

30R/70B

klm 34/0 ± 51/1

h 8/2 ± 8/62

hi 6/0 ± 5/2

j 02/0 ± 17/0

ijk 001/0 ± 015/0

 

30B/70R

klm 21/0 ± 52/1

m 8/1 ± 0/37

k 0/0 ± 0/1

k 01/0 ± 14/0

ijk 001/0 ± 014/0

- مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

بررسی اثر تیمار ساده محیط کشت بر رنگیزه­های فتوسنتزی نشان داد بالاترین میزان رنگیزه­های فتوسنتزی در ریزنمونه­های کشت شده بر روی محیط کشت
½ MS+IBA+BAP حاصل شدند درحالی­که، کمترین میزان رنگیزه­های فتوسنتزی بر روی محیط کشت VW مشاهده شد (جدول 7). اثر متقابل تیمارها نشان داد که بیشترین و کمترین میزان محتوای کلروفیل a به ترتیب، در تیمارهای ½ MS+IBA+BAP همراه با لامپ SMD و VW همراه با 70 درصد نور قرمز، 30 درصد نور آبی مشاهده شد (شکل 2A). بیشترین میزان محتوای کلروفیل b در تیمار­های
½ MS+IBA+BAP همراه با 70 درصد نور آبی، 30 درصد نور قرمز (15 میکروگرم بر گرم وزن تر) و ½ MS همراه با لامپ SMD (14 میکروگرم بر گرم وزن تر) مشاهده شد. با این حال، کمترین میزان کلروفیل b تحت تیمار VW همراه با 70 درصد نور قرمز، 30 درصد نور آبی (9/2 میکروگرم بر گرم وزن تر) حاصل شد (شکل 2B). بیشترین محتوای کلروفیل کل تحت تیمار ½ MS همراه با نور لامپ SMD مشاهده شد درحالیکه، کمترین میزان کلروفیل کل تحت تیمار VW همراه با 70 درصد نور تک رنگ آبی، 30 درصد نور تک رنگ قرمز ایجاد شد (شکل 2C). در مقایسه با تیمارهای بکار رفته، بیشترین میزان کاروتنوئیدها در ریزنمونه­های کشت شده بر روی محیط­کشت­های ½ MS+IBA+BAP و ½ MS همراه با نور تک رنگ LED آبی به ترتیب به میزان 3/10 و 9/8 میکروگرم بر گرم وزن تر مشاهده شد و درحالیکه، کمترین میزان کاروتنوئیدها تحت تیمار VW+IBA+BAP همراه با نور فلورسانس ایجاد شدند (شکل 2D).

اثر تیمار طیف­های مختلف نوری و تیمار محیط کشت و اثر متقابل آنها بر فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدانی (کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز پراکسیداز)، محتوای پروتئین کل و قندهای محلول معنی­دار بود (P < 0.01) (جدول 8). اثر تیمار ساده طیف­های مختلف نوری نشان داد که بالاترین فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان مورد بررسی در تحقیق حاضر تحت تیمار نوری LED آبی مشاهده شد.

 

 

جدول 5- تجزیه واریانس اثر طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزیPhalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

 

میانگین مربعات

درجه آزادی

کلروفیل a

کلروفیل b

کلروفیل کل

کاروتنوئیدها

طیف­های نوری

5

**313

**103

**647

**58

محیط کشت

3

**343

**187

**1035

**81

اثر متقابل تیمارها

15

**33

**7

**58

**9

خطا

72

2/2

3/0

4/0

1/0

ضریب تغییرات (%)

 

4/3

5/7

4/3

4/7

                      ** معنی­داری در سطح یک درصد

 

جدول 6- اثر ساده طیف­های مختلف نوری بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی Phalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

کلروفیل a (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل b (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل کل (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کاروتنوئیدها (میکروگرم بر گرم وزن تر)

FLs

e 58/8

e 89/4

d 46/13

e 42/1

SMD

a 61/18

b 73/9

a 33/28

d 15/3

B

d 35/9

c 30/8

c 65/17

a 27/6

R

b 92/14

d 17/7

b 10/22

b 50/4

30R/70B

c 58/11

a 53/10

b 11/22

c 40/3

30B/70R

f 77/6

f 27/4

e 03/11

f 23/1

مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

جدول 7- اثر ساده محیط کشت­های مختلف بر محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی Phalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

کلروفیل a (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل b (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل کل (میکروگرم بر گرم وزن تر)

کاروتنوئیدها (میکروگرم بر گرم وزن تر)

½ MS

b 33/14

b 62/9

b 95/23

b 59/4

½ MS + IBA + BAP

a 42/15

a 13/10

a 54/25

a 21/5

VW

d 07/8

d 68/4

d 75/12

d 64/1

VW + IBA + BAP

c 72/8

c 50/5

c 21/14

c 88/1
  • مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

جدول 8- تجزیه واریانس اثر طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان، محتوای پروتئین و قندهای محلول Phalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

 

میانگین مربعات

درجه آزادی

کاتالاز

سوپراکسید دیسموتاز

پراکسیداز

محتوای پروتئین

قندهای محلول

طیف­های نوری

5

**5001

**6586

**684

**6495

**42

محیط کشت

3

**41

**33

**16

**224

ns2/0

اثر متقابل تیمارها

15

**32

**112

**94

**89

**1

خطا

72

5/4

2/6

8/2

4/4

2/0

ضریب تغییرات (%)

 

1/3

9/2

2/4

6/2

6/3

** معنی­داری در سطح یک درصد، ns عدم معنی­داری

 

 

تیمار نوری تک­رنگ آبی همچنین باعث افزایش تجمع محتوای پروتئین کل و قندهای محلول در مقایسه با دیگر تیمارهای نوری شد (جدول 9). اثر تیمارهای ساده محیط کشت­های مختلف نشان دادند که بالاترین فعالیت آنزیم کاتالاز تحت تیمار ½ MS و بیشترین فعالیت آنزیم­های سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز و محتوای پروتئین کل تحت تیمار محیط کشت ½ VW+IBA+BAP مشاهده شد (جدول 10). بیشترین فعالیت آنزیم کاتالاز تحت تیمارهای ½ MS و ½ MS+IBA+BAP همراه با نور تک رنگ آبی در مقایسه با دیگر تیمارها ثبت شد (شکل 3A). نتایج نشان دادند که بیشترین فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز به ترتیب تحت تیمارهای VW+IBA+BAP همراه با نور تک رنگ آبی و VW همراه با نور تک رنگ آبی مشاهده شد (شکل 3B و C). بیشترین و کمترین محتوای پروتئین کل به ترتیب تحت تیمارهای VW+IBA+BAP همراه با نور آبی تک رنگ و ½ MS همراه با نور تک رنگ قرمز حاصل شد (شکل 4A). بیشترین میزان قندهای محلول در تیمار VW+IBA+BAP همراه با نور آبی حاصل شد و کمترین قندهای محلول در ریزنمونه­ها بر روی محیط کشت VW همراه با نور LED قرمز ایجاد شد (شکل 4B).

 

 

A

B

C

D

شکل 2- اثرات طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر محتوای کلروفیل a (A)، b (B)، کلروفیل کل (C) و کاروتنوئیدها (D) در گیاه Phalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

جدول 9- اثر ساده طیف­های مختلف نوری بر فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان، محتوای پروتئین و قندهای محلولPhalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

کاتالاز (U/mg Pr)

سوپراکسید دیسموتاز (U/mg Pr)

پراکسیداز (U/mg Pr)

محتوای پروتئین (میکروگرم بر گرم وزن تر)

قندهای محلول (میکروگرم بر گرم وزن تر)

FLs

d 82/54

f 85/65

e 21/32

e 57/68

c 26/10

SMD

c 14/77

c 76/81

b 90/42

c 76/77

c 07/10

B

a 82/90

a 76/119

a 47/50

a 03/120

a 37/13

R

e 25/51

e 78/70

d 22/35

e 94/68

e 87/8

30R/70B

b 02/87

b 12/100

c 47/39

b 15/94

b 18/11

30B/70R

d 56/55

d 03/78

d 29/36

d 79/72

d 25/9

مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

جدول 10- اثر ساده محیط کشت­های مختلف بر فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان، محتوای پروتئین و قندهای محلولPhalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

کاتالاز (U/mg Pr)

سوپراکسید دیسموتاز (U/mg Pr)

پراکسیداز (U/mg Pr)

محتوای پروتئین (میکروگرم بر گرم وزن تر)

قندهای محلول (میکروگرم بر گرم وزن تر)

½ MS

a 85/70

b 07/86

b 56/38

c 96/80

a 48/10

½ MS + IBA + BAP

ab 97/69

b 09/85

b 42/39

b 87/84

a 61/10

VW

c 79/67

b 36/85

b 22/39

c 51/81

a 40/10

VW + IBA + BAP

b 12/69

a 68/87

a 51/40

a 48/87

a 52/10

- مقادیر با حروف کوچک یکسان در هر ستون، فاقد اختلاف معنی­دار آماری در سطح احتمال 5 درصد براساس آزمون LSD هستند.

 

بحث

نور یکی از مهم­ترین عوامل تنظیم­کننده رشد گیاه از طریق گیرنده­های نوری فعال تحت یک طول موج خاص نور است (25). در سال­های اخیر، با پیشرفت­های ایجاد شده در طراحی انواع لامپ­ها مانند لامپ­های LED و SMD، مطالعات متعددی بر روی انواع گونه­های گیاهی مختلف برای بررسی اثرات طیف­های مختلف نوری برای کشت آزمایشگاهی انجام شده است. بنابراین، هدف این تحقیق بررسی اثر طیف­های نوری مختلف بر رشد و نمو PLB­ها از ریزنمونه­های پروتوکورم گیاه P. pulcherrima بر روی محیط­های کشت­های ½ MS و VW با استفاده از تنظیم­کننده­های رشد یا بدون آن (IBA و BAP) می­باشد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که همه تیمارهای نوری باعث افزایش القای PLB، تعداد برگ و بیومس در مقایسه با نور فلورسنت شدند. بالاترین میزان القای PLB تحت تیمار نور تک رنگ LED آبی در مقایسه با دیگر تیمارهای نوری مشاهده شد با این­حال، بیشترین وزن تر و خشک کل ریزنمونه تحت تیمار نوری قرمز ایجاد شد. در گزارشی، نشان داده شد که نور تک رنگ آبی در مقایسه با دیگر تیمارهای نوری باعث افزایش تمایز و تشکیل PLB­ها در Oncidium در شرایط درون­شیشه­ای شد (35). به­طور مشابهی، در گزارش دیگری نشان داده شد که نور تک رنگ LED آبی به صورت تنها یا همراه با نور تک رنگ LED قرمز باعث افزایش القا و رشد PLB­ها در گونه Dendrobium kingianum در شرایط درون­شیشه­ای در مقایسه با لامپ­های فلورسنت شدند (8).

 

 

 

A

B

C

شکل 3- اثرات طیف­های مختلف نوری و محیط کشت­های مختلف بر فعالیت آنزیم کاتالاز (A)، سوپراکسید دیسموتاز (B) و پراکسیداز (C) در گیاه Phalaenopsis pulcherrima در کشت این ویترو

 

مطالعات نشان داده است که طیف­های مختلف نوری باعث تغییر تولید تنظیم کننده­های رشدی در ریزنمونه­ها می­شوند (33)، بنابراین، تغییرات مشاهده شده در القاء و رشد PLB­ها می­تواند ناشی از تغییرات القاء شده در سطح تنظیم کننده­های رشد در ریزنمونه­ها باشد. گزارش شده است که نور تک رنگ آبی و یا به انضمام نور قرمز مؤثرتر در مقایسه با سایر تیمارهای نوری تأثیر بیشتری بر تشکیل PLB در Phalaenopsis دارند (34). علاوه براین، در گزارش دیگری تأیید شده است که تک رنگ‌های LED آبی و قرمز رشد، توسعه و القای PLB­ها را در گیاهچه‌های Oncidium در مقایسه با سایر تک رنگ‌های LED (سبز و زرد) بهبود می‌بخشد (21). بنابراین، این نتایج نشان می‌دهد که استفاده از نور تک رنگ LED آبی و یا همراه با نور قرمز می‌تواند در القای PLBها در گیاهچه‌های P. pulcherrima نسبت به چراغ‌های فلورسنت و یا دیگر طیف­های نوری مؤثرتر باشد. نتایج همچنین نشان داد که محیط کشت ½ MS در مقایسه با VW به طور مؤثرتری باعث افزایش القای PLBها و رشد و نمو ریزنمونه­ها شد. علاوه براین، در هر دو محیط کشت، اضافه شدن تنظیم کننده­های رشد (IBA و BAP) باعث افزایش بیشتر تولید PLBها شد. بنابراین می­توان نتیجه گرفت که ½ MS همراه با IBA و BAP می­تواند محیط کشت مناسبی برای تکثیر P. pulcherrima در شرایط درون­شیشه­ای باشد. افزایش در القای PLBها و رشد و نمو ریزنمونه گونه­های مختلف ارکیده بر روی محیط کشت ½ MS نیز قبلا گزارش شده است (6، 24، 32 و 36). با اینحال، نشان داده شده است که محیط کشت VW برای تکثیر گونه­های Geodorum densiflorum و Hygrochilus parishii در مقایسه با ½ MS مناسب­تر می­باشد (31). وجود نیترات آمونیوم در محیط ½ MS ممکن است افزایش در رشد و نمو PLBها را توضیح دهد، زیرا آمونیوم به راحتی می­تواند در مراحل اولیه توسعه جذب شود و رشد و نمو PLBها را به شدت تحت تأثیر قرار دهد (24). علاوه بر این، محیط کشت½ MS حاوی غلظت بالاتری از کلسیم است که برای سنتز دیواره سلولی و عملکرد غشاء و همچنین سیگنال­دهی سلولی مورد نیاز است (4). برخی از غلظت‌های عناصر کم مصرف در محیط کشت ½ MS (منگنز، روی، بور، ید، مولیبدن، مس و کبالت) بالاتر از محیط کشت VW است (24و 32)، که این تفاوت‌ها در غلظت نمک ممکن است منجر به تفاوت در رشد و نمو PLB­ها شود. نتایج همچنین نشان داد که کاربرد تنظیم­کننده­های رشدی IBA و BAP باعث افزایش رشد و نمو PLBها شدند که نشان دهنده تأثیر مثبت این تنظیم­کننده ها در تکثیر گیاه ارکیده P. pulcherrima در شرایط درون­شیشه­ای می­باشد. نتایج مشابهی از بهبود تنظیم­کننده­های رشد IBA و BAP در تکثیر گیاهان ارکیده قبلاً نیز گزارش شده است (16). بنابراین، نتایج این تحقیق نشان دادند که محیط کشت ½ MS + IBA + BAP همراه با نور تک رنگ آبی و یا ترکیبی از 70 درصد آبی، 30 درصد قرمز می­تواند در تکثیر و ازدیاد گیاه ارکیده در حال انقراض P. pulcherrima از ریزنمونه­های پروتوکورم در شرایط درون­شیشه­ای مورد استفاده قرار بگیرد. نتایج نشان دادند که کاربرد طیف­های مختلف نوری LED و SMD به طور مؤثری باعث افزایش سطح رنگیزه­های فتوسنتزی در مقایسه با ریزنمونه­های رشد یافته تحت نور فلورسنت شده­اند که بیشترین افزایش کلروفیل­های a، b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها به ترتیب تحت تیمارهای نوری SMD، 70 درصد نور آبی، 30 درصد نور قرمز، SMD و نور آبی مشاهده شد. اثرات القای نورهای تک رنگ LED بر بیوسنتز رنگیزه­های فتوسنتزی در شرایط درون­شیشه­ای در چندین گونه گیاهی قبلاً گزارش شده است (13، 15 و 18). به طور مشابهی، در تکثیر درون­شیشه­ای Platycodon grandiflorum نشان داد که کاربرد نورهای تک رنگ LED آبی به طور مؤثری باعث افزایش محتوای کلروفیل a و b شد. در گزارش دیگری، نشان داده شد که تیمار نوری آبی همراه نور قرمز به طور قابل‌توجهی باعث افزایش محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی در مقایسه با نور لامپ­های فلورسنت شد (27). نشان داده شده است که نور آبی نقش مهمی در فرایندهای مورفوژنز، توسعه کلروپلاست و سنتز کلروفیل دارد (34). سطح رنگیزه­های فتوسنتزی در محیط کشت ½ MS + IBA + BAP در مقایسه با دیگر محیط­های کشت بالاتر بود که می­تواند ناشی از غلظت عناصر ریزمغذی یا درشت مغذی محیط کشت MS باشد. بنابراین، محیط کشت ½ MS + BAP + IBA همراه با نورهای آبی و یا ترکیبی از نور آبی و قرمز می­تواند تیمار مناسبی برای ایجاد سطح بالاتر رنگیزه­های فتوسنتزی در کشت درون­شیشه­ای P. pulcherrima باشد که متعاقباً در رشد سریع­تر گیاه می­تواند مؤثر باشد. نتایج ما همچنین نشان داد که تیمار نور آبی به تنهایی باعث افزایش فعالیت آنزیم­های سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز و همچنین محتوای پروتئین و قندهای محلول در مقایسه با دیگر تیمارهای نوری شد. با اینحال، اطلاعات کمی از مکانیسم نور آبی بر روی متابولیسم سیستم آنتی اکسیدانی گیاهان عالی در دسترس است. تنش اکسیداتیو جزء کلیدی تنش­های محیطی است. پیشنهاد شده است که آنزیم سوپراکسید دیسموتاز معمولاً اولین خط دفاعی در برابر استرس اکسیداتیو در نظر گرفته می­شود و باتوجه به نقش پراکسیداز در خنثی­سازی پراکسید هیدروژن، افزایش پراکسیداسیون لیپیدها و فعالیت پراکسیداز می­تواند منعکس­کننده فرایند مشابهی از استرس اکسیداتیو باشد (5). علاوه براین، افزایش فعالیت کاتالاز می‌تواند برای حذف پراکسید هیدروژن مازاد در پراکسی­زوم­ها و سیتوزول ضروری باشد. در نتیجه، مطالعه حاضر نشان داد که LED آبی ممکن است برای فعال کردن سیستم‌های دفاعی مختلف برای کاهش مقادیر بیش از حد گونه‌های اکسیژن فعال مطلوب­تر باشد. گزارش شده است که از نظر متابولیکی، سنتز پروتئین و فعال شدن آنزیم­ها در گیاهان عالی توسط نور آبی تحریک می­شود (30). تحقیقات نشان داده­اند که اثر تنظیمی نور LED آبی بر فعالیت نیترات ردوکتاز، میزان مختلف آسیمیلاسیون نیتروژن بین گیاهان رشد یافته تحت نور آبی یا قرمز را ایجاد کرد (17). علاوه براین، محتوای پروتئین در برگ‌های رشد یافته تحت نور آبی بیشتر از برگ‌های رشد یافته تحت نور قرمز هم سن بود. در مطالعه ما، مقادیر پروتئین محلول در PLB و برگ‌ها در تیمار نور آبی بالاترین میزان بود که نشان می‌دهد طیف آبی برای سنتز پروتئین سودمند است (29).

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که طیف­های مختلف نوری پاسخ‌های متفاوتی را بر القاء و رشد PLB­ها و صفت­های بیوشیمیایی گیاهچه­های P. pulcherrima حاصل از ریزنمونه­های پروتوکورم­ها در دو محیط کشت ½ MS و VW با استفاده از تنظیم­کننده­های رشد یا بدون آن ایجاد کردند. استفاده از نورهای مختلف LED به خصوص نور آبی و یا 70 درصد آبی، 30 درصد قرمز باعث افزایش القای PLB­ها از ریزنمونه­های پروتوکورم P. pulcherrima در هر دو محیط ½ MS و VW در مقایسه با نور فلورسنت شد. تحت تیمارهای نوری مشابه، بیشترین تعداد و القای PLB از ریزنمونه‌های رشد یافته روی محیط کشت ½ MS به دست آمد که نشان می‌دهد محیط ½ MS برای تشکیل و رشد PLBها نسبت محیط VW مناسب‌تر است. بنابراین، بیشترین تعداد و القای PLB­ها از ریزنمونه­ها پروتوکورم تحت نور تک رنگ آبی بر روی محیط ½ MS + IBA + BAP به دست آمد. با این حال، بیشترین تعداد برگ و زیست توده به ترتیب تحت تیمارهای نوری SMD و نور قرمز حاصل شد. استفاده از چراغ‌های LED و SMD همچنین باعث افزایش رنگیزه­های فتوسنتزی، فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدانی و محتوای پروتئین کل در مقایسه با لامپ­های فلورسنت شد. در مجموع نتایج ما نشان داد که استفاده از LED در مقایسه با نورفلورسنت راه عملی و موثری در افزایش القای PLB­ها و بهبود رنگدانه­های فتوسنتزی در کشت آزمایشگاهی P. pulcherrima باشد.

سپاسگزاری

از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ﻛﻤﺎل ﺗﺸﻜﺮ و ﻗﺪرداﻧﻲ را دارم.

  • Abi, H., 1984. Catalase in vitro. Methods in Enzymology, 105, PP: 121-126.
  • Beauchamp, C., and Fridovich, I., 1971. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels, Analytical Biochemistry, 44, PP: 276-287.
  • Bradford, M. M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Analytical Biochemistry, 72, PP: 248–254.
  • Erfani, M., Miri, S. M., and Iormani, A., 2017. In vitro shoot proliferation and rooting of Garnem rootstock as influenced by basal media, plant growth regulators and carbon sources. Plant Cell Biotechnology and Molecular Biology, 18(3&4), PP: 101-109.
  • Ghorbani, A., Pishkar, L., Roodbari, N., Pehlivan, N., and Wu, C., 2021. Nitric oxide could allay arsenic phytotoxicity in tomato (Solanum lycopersicum) by modulating photosynthetic pigments, phytochelatin metabolism, molecular redox status and arsenic sequestration. Plant Physiology and Biochemistry, 167, PP: 337–348.
  • Gnasekaran, P., Rathinam, X., Sinniah, U. R., and Subramaniam, S., 2010. A study on the use of organic additives on the protocorm-like bodies (PLBs) growth of Phalaenopsis violacea orchid, Journal of Phytology, 2(1), PP: 29-33.
  • Gupta, S. D., and Jatothu, B., 2013. Fundamentals and applications of light-emitting diodes LEDs in in vitro plant growth and morphogenesis. Plant Biotechnology Reports, 7, PP: 211–220.
  • Habiba, S.U., Kazuhiko, S., Ahasan, M.M., and Alam, M.M., 2014. Effects of different light quality on growth and development of protocorm-like bodies (PLBs) in Dendrobium Kingianum cultured in vitro. Bangladesh Research Publications Journal, 10(2), PP: 223-227.
  • Hu, X., Lan, S., Song, X., Yang, F., Zhang, Z., Peng, D., and Ren, M., 2021. Genetic divergence between two sympatric ecotypes of Phalaenopsis pulcherrima on Hainanisland, Diversity, 13, 446 p.
  • Khoddamzadeh, A.A., Sinniah, U. R., Kadir, M.A., Kadzimin, S.B., Mahmood, M., and Sreeramanan, S., 2011. In vitro induction and proliferation of protocorm-like bodies (PLBs) from leaf segments of Phalaenopsis bellina (Rchb.f.) Christenson. Plant Growth Regulation, 65, 381 p.
  • Kim, S.J., Hahn, E.J., Heo, J.W., and Paek, K.Y., 2004. Effects of LEDs on net photosynthetic rate, growth and leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro. Scientia Horticulturae, 101, PP: 143–151.
  • Kwon, A.R., Cui, H.Y., Lee, H.S., Shin, H.N., Kang, K.S., and Park, S.Y., 2015. Light quality affects shoot regeneration, cell division, and wood formation in elite clones of Populus euramericana, Acta Physiologiae Plantarum, 37, 65 p.
  • Li, H., Tang, C., and Xu, Z., 2013. The effects of different light qualities on cannot be used (Brassica napus) plantlet growth and morphogenesis in vitro. Scientia Horticulturae, 150, PP: 117–124.
  • Lichtenthaler, H.K., 1987. Chlorophyll and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembrane. Methods in Enzymology, 148, PP: 350-381.
  • Lin, Y., Li, J., Li, B., He, T., and Chun, Z., 2011. Effects of light quality on growth and development of protocorm-like bodies of Dendrobium officinale in vitro, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 105, PP: 329–335.
  • Luo, J.P., Wang, Y., Zha, X.Q., and Huang, L., 2008. Micropropagation of Dendrobium densiflorum Lindle, ex Wall. through protocorm-like bodies: effect of plant growth regulators and lanthanoids. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 93, PP: 333-340.
  • Maevskaya, S.N., and Bukhov, N.G., 2005. Effect of light quality on nitrogen metabolism of radish plants, Russian Journal of Plant Physiology, 52(3), PP: 304–310
  • Manivannan, A., Soundararajan, P., Halimah, N., Ko, C.H., and Jeong, B.R., 2015. Blue LED light enhances growth, phytochemical contents, and antioxidant enzyme activities of Rehmannia glutinosa cultured in vitro. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 56, PP: 105–113.
  • Mayo-Mosqueda, A., García-Hernández, E., Noguera-Savelli, E., Cetzal-Ix, W., and Alatorre-Cobos, F., 2022. Advances in breeding, bioprospecting, and in vitro culture of Laelia orchid species, Horticulturae, 8, 103 p.
  • Mayr H. Orchid names and their meanings: Lubrecht & Cramer Limited, 1998.
  • Mengxi, L., Zhigang, X., Yang, Y., and Yijie, F., 2011. Effects of different spectral lights on Oncidium PLBs induction, proliferation, and plant regeneration, Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 106, PP: 1–10.
  • Moradian, M., and Bagheri, A., 2019. Effect of media composition and plant growth regulators on in vitro regeneration of Rosa canina and Rosa beggeriana, Journal of Plant Research, 32(1), PP: 218-230.
  • Nash, N., 2003. Phalaenopsis primer: a beginner’s guide to growing moth orchids. Orchids, 72: 906–913
  • Paul, S., Kumaria, S., and Tandon, P.,2012. An effective nutrient medium for asymbiotic seed germination and large-scale in vitro regeneration of Dendrobium hookerianum, a threatened orchid of northeast India. AoB Plants, 2012:plr032.
  • Pierik, R., and Ballaré, C.L., 2021. Control of plant growth and defense by photoreceptors: from mechanisms to opportunities in agriculture, Molecular Plant, 14(1), PP: 61-76.
  • Ramírez-Mosqueda, M.A., and Iglesias-Andreu, L.G., 2016. Evaluation of different temporary immersion systems (BIT®, BIG and RITA®) in the micropropagation of Vanilla planifolia jacks, In Vitro Cellular & Developmental Biology–Plant, 52, PP: 154-160.
  • Ramírez-Mosqueda, M.A., Iglesias-Andreu, L.G., and Luna-Sánchez, I.J., 2017. Light quality affects growth and development of in vitro plantlet of Vanilla planifolia Jacks, South African Journal of Botany, 109, PP: 288–293.
  • Ranieri, V.M., Zhang, H., Mascia, L., Aubin, M., Lin, C.Y., Mullen, J.B., Grasso, S., Binnie, M., Volgyesi, G.A., Eng, P., and Slutsky, A.S., 2000. Pressure-time curve predicts minimally injurious ventilatory strategy in an isolated rat lung model, Anesthesiology, 93(5), PP: 1320-8.
  • Seifi kalhor, M., 2017. Effects of blue light on photosynthesis of Tradescantia virginiana plants grown in different VPDs. Journal of Plant Research, 30(2), PP: 420-428.
  • Senge, M., and Senger, H., 1991. Adaptation of photosynthetic apparatus of Chlorella and Ankistrodesmus to blue and red light. Acta Botanica Neerlandica, 104, PP: 139–143.
  • Shadang, R., Dwivedi, P., Hegde, S.S., and Ahmed, N., 2007. Effects of different culture media on seed germination and subsequent in vitro development of protocorms of Hygrochilus parishii (Veith & Rchb.f.) Pfitz (Orchidaceae), Indian Journal of Biotechnology, 6, PP: 256-261.
  • Shekarriz, P., Kafi, M., Dianati Deilamy, S., and Mirmasoumi, M., 2014. Coconut water and peptone improve seed germination and protocorm like body formation of hybrid Phalaenopsis, Agriculture Science Developments, 3(10), PP: 317-322.
  • Suzuki, R.M., Kerbauy, G.B., Pescador, R., Purgatto, E., Ceccantini, G.C., Ferreira, W. D.M., 2010. Dark-induced hormone changes coincide with the resumption of light-inhibited shoot growth in Catasetum fimbriatum (Orchidaceae), Journal of Plant Physiology, 167, PP: 375-381.
  • Tanaka, M., Watanabe, T., Giang, D.T., Tanaka, M., Takamura, T., and Watanabe, H., 2001. Morphogenesis in the PLB segments of Phalaenopsis cultured under LED irradiation system (Abstract only), Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 70, 306 p.
  • Xu, Z.G., Cui, J., and Di, X.R., 2009. Effects of different spectral energy distribution on tissue culture of Oncidium in vitro, International Journal of Automation and Computing, 31, PP: 45–50.
  • Zeng, S., Wu, K., Teixeira da Silva, J.A., Zhang, J., Chen, Z., Xia, N., and Duan, J., 2012. Asymbiotic seed germination, seedling development and reintroduction of Paphiopedilum wardii, an endangered terrestrial orchid, Scientia Horticulturae, 138, PP: 198–209.
Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 36, Issue 4
January 2024
Pages 332-341
  • Receive Date: 17 February 2022
  • Revise Date: 31 July 2022
  • Accept Date: 22 October 2022