Evaluation of the effect of Plant Growth Regulators and salinity on in vitro micropropagation of Salicornia iranica Akhani populations

Document Type : Research Paper

Authors
shiva Gheytaranpour sehrigh 1
Saeed aharizad 2
bahram Baghban Kohneh rouz 1
1 Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of Tabriz, Tabriz Iran
2 Department of Plant Breeding and Biotechnology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
10.22034/jpr.2025.2278
Abstract
A large part of Iran is in a state of salinity and semi-salinity. In such areas, the best solution is to use plants that can tolerate salinity. Salicornia halophyte plant its multiple uses and Micropropagation of Salicornia plays important role the management of saline areas. In the present study, the seeds of three populations of Salicornia were collected from around of Lake Urmia, after preparing the seedlings in the greenhouse, they were used for shooting with different concentrations of growth regulators (6- Benzylaminopurine and 1- Naphthaleneacetic acid) and sodium chloride and also for rooting, different culture mediums were studied in completely randomized factorial design with three replications. The results showed that there is a significant difference between different levels of BAP, NAA, NaCl and Salicornia populations in shoot length trait and number of nodes. Based on the comparison of means, the population of Dizaj-e Dowl in combination with 400 mM chloride-sodium and also the combination of 400 mM chloride-sodium with each of the three levels of BAP caused the highest shoot length. The same population in combination with 400 mM sodium chloride and 3 mg/L BAP and treatment combinations containing 0.5 and 1 mg/L NAA and 3 mg/L BAP had the highest number of nodes. For rooting traits, there was also a significant difference between different rooting media. Dizaj-e Dowl population also had the highest number of roots in combination with M5 medium (M5P3). In other words, Dizaj-e Dowl population was introduced as the best population in all studied traits.

Keywords

Subjects

اثر تنظیم­کننده­های رشد و شوری بر ریز­ازدیادی جمعیت­های سالیکورنیا

 (Salicornia iranica Akhani) در شرایط درون شیشه­ای

شیوا قیطران­پور سهریق، سعید اهری­زاد* و بهرام باغبان کهنه­روز

ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه به­نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی

تاریخ دریافت: 25/09/1401          تاریخ پذیرش: 18/02/1402

چکیده

بخش زیادی از زمین­های ایران در وضعیت شور و نیمه­شور قرار دارد. در چنین مناطقی بهترین راهکار استفاده از گیاهانی است که قادر به تحمل شوری باشند. سالیکورنیا گیاهی هالوفیت با کاربرد­های چند­گانه بوده و ریز­ازدیادی گیاه سالیکورنیا نقش شایانی در مدیریت زمین­های شور دارد. در پژوهش حاضر بذور سه جمعیت سالیکورنیا از اطراف دریاچه ارومیه جمع­آوری و پس از تهیه گیاهچه در گلخانه، برای شاخه­زایی با سطوح مختلف تنظیم­کننده­های رشدی (بنزیل آمینو­پورین و نفتالین استیک اسید) و کلرید­سدیم و همچنین برای ریشه­زایی، محیط­های کشت مختلف به­صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بین سطوح مختلف BAP، NAA، NaCl و جمعیت­های سالیکورنیا از نظر طول شاخه و تعداد گره اختلاف معنی­داری وجود دارد. بر­اساس مقایسات میانگین­ها، جمعیت دیزج دول در ترکیب با 400 میلی­مولار کلرید­سدیم و همچنین ترکیب 400 میلی­مولار کلرید­سدیم با هر یک ازسه سطح BAP بیشترین طول شاخه را موجب شدند. همین جمعیت در ترکیب با 400 میلی­مولار کلرید­سدیم و 3 میلی­گرم در لیتر BAP و ترکیبات تیماری حاوی 5/0 و 1 میلی­گرم در لیتر NAA و 3 میلی­گرم در لیتر BAP بیشترین تعداد گره را داشت. برای صفات ریشه­زایی نیز بین محیط­های مختلف القا ریشه اختلاف معنی داری وجود داشت. جمعیت دیزج­دول نیز در ترکیب با محیط M5 (M5P3) بیشترین تعداد ریشه را داشت. به­عبارتی جمعیت دیزج­دول از نظر کلیه صفات مورد مطالعه به‌­عنوان بهترین جمعیت معرفی شد.

واژه های کلیدی: تنش شوری، تنظیم کننده­های رشد گیاهی، ریز­ازدیادی، ریشه­زایی، سالیکورنیا

* نویسنده مسئول، تلفن: 33392055-041، پست الکترونیکی: s. aharizad @tabrizu.ac.ir

مقدمه

 

کره زمین در حال حاضر با بحران کمبود منابع آب شیرین و شور شدن خاک مواجه است. انتظار می­رود کمبود آب در آینده به دلیل رشد جمعیت جهان افزایش یابد (13). کمبود آب و افزایش شوری خاک موجب از بین رفتن تعادل یونی، تنش فوق­اسمتیک و به­دنبال آن ایجاد تنش­های ثانویه می­شود (17). به همین دلیل ضروری است محصولات جدیدی تولید شود که نسبت به محصولات کشاورزی متداول نمک بیشتری را تحمل کنند. بهترین راه حل ارائه شده تاکنون، مطالعه بر روی گیاهان نمک­دوستی است که هم قادر به استفاده از منابع آب غیر­شیرین بوده وهم ازلحاظ اقتصادی بتوانند جایگزین محصولات کشاورزی که تنها با آب شیرین قابل آبیاری هستند، گردند. در این میان با توجه به تحقیقات انجام شده، استفاده از هالوفیت­ها برای تولید گیاهان تجاری می­تواند بسیار مفید باشد (37). هالوفیت­ها به­طور طبیعی گیاهان متحمل به نمک هستند که برای رشد در محیط­های شور سازگار شده­اند. در برخی از موارد هالوفیت­ها برای زنده ماندن می­بایست در معرض شوری قرار گیرند (26 و 31).

سالیکورنیا (Salicornia iranica) گیاهی شور­زی، آبدار از خانواده اسفناجیان (Chenopodiaceae) می­باشد که به­طور گسترده در اروپا، آسیا، شمال آمریکا و جنوب آفریقا پراکنده است (31). تنوع این گیاه در ایران به گونه­های یکساله محدود می­باشد و شامل گونه­های فوق هالوفیتی هستند که در شوره­زار­های داخلی و ساحلی به­طور گسترده یافت می­شوند (7). رویشگاه­های این گیاه در ایران شامل استان­های فارس، سمنان، گرگان، خوزستان، بوشهر، هرمزگان، یزد، آذربایجان غربی، آذربایجان شرقی، اصفهان، قم و تهران می­باشد (3). این گیاه گوشتی در لبه­های تالاب­ها، لجن­زار­ها، سواحل دریا، باتلاق­ها و بیشتر در مکان­های قلیایی یافت می­شود (32) و از جنبه­های مختلف خوراکی، دارویی، علوفه­ای و صنعتی حائز اهمیت می­باشد (14 و 18). برخی از گونه­های این گیاه همچون Salicornia europaea دارای ویژگی­های مفید قابل توجه از جمله خواص ضد­دیابتی، آنتی­اکسیدانی، کاهش کلسترول خون و ضد­پیری می­باشد (16). در طب شرقی به­عنوان منبع طبیعی مواد معدنی و فیبر­های غذایی، در درمان چاقی، دیابت، آسم، آرتریت، یبوست و سرطان استفاده می­شود (10). همچنین گزارش شده است که عصاره گیاه دارای فعالیت ضد­سل است (28) این گیاه از نظر کمیت مقدار تولید روغن، مانند آفتابگردان و از لحاظ پروتئین مانند سویا می­باشد. بذور سالیکورنیا دارای 30 درصد روغن و 35 درصد پروتئین و کمتر از سه درصد نمک می­باشد، به­طوری­که روغن سالیکورنیا دارای 75 درصد اسید­های چرب غیر­اشباع لینولئیک و لینولنیک می­باشد. مطالعات نشان می­دهند که برخی از گونه­های سالیکورنیا مانند
S. europaea نسبت به شوری تا 500 میلی­مولار NaCl متحمل هستند (38).

تکنیک کشت بافت قبلا بیشتر به­عنوان یک ابزار در تحقیقات مربوط به رشد­و­نمو بافت­ها و سلول­های ایزوله شده از گیاهان استفاده می­شد. از اواسط قرن بیستم امکان استفاده از آن در باز­زایی، تکثیر گیاهان از کالوس و سایر اندام­ها و بافت­های گیاهی مورد توجه قرار گرفته و تلاش­های زیادی در این زمینه آغاز شده است (4). همچنین از کشت بافت به­طور وسیع در تولید انبوه، حفظ و نگهداری ذخایر ژنتیکی گیاهان، مطالعه ترکیبات تولیدی و بهبود ژنتیکی استفاده شده است (23 و 35). در ضمن روش­های کشت درون شیشه­ای، محیط­های یکنواخت و کنترل شده­ای را برای بررسی پاسخ به تنش شوری در گیاهچه­ها و کالوس­ها فراهم می­کنند (19 و 24). در چنین شرایطی امکان تولید گیاهان یکنواخت از نظر ژنتیکی و مورفولوژیکی نیز امکان­پذیر می­باشد (33). علاوه­بر مطالب گفته شده مشاهده شده است که بین رفتار گیاهان در رابطه با تحمل به شوری در شرایط درون شیشه­ای و برون شیشه­ای همبستگی وجود دارد (5). در نتیجه این امکان فراهم می­شود تا از روش کشت بافت برای انتخاب گیاهان متحمل به شوری استفاده نمود (11).

رشد گیاه سالیکورنیا در حالت عادی با استفاده از بذر محدود به فصل و جوانه­زنی آن می­باشد و به دلیل عدم رسیدگی همزمان بذور، تکثیر و تولید آن کاهش می­یابد. علاوه­بر­این به دلیل دگر­گشن بودن این گیاه، نسل­های بعدی که از طریق بذر گیاه اولیه تکثیر می­شوند با نسل­های قبلی خود متفاوت خواهد بود. برای غلبه بر این مشکلات و به منظور تکثیر این گیاه در مقیاس کلان و با حفظ خصوصیات گیاهچه مادری، استفاده از ریز­ازدیادی پیشنهاد شده است (11). کشت بافت هالوفیت­ها به­دلیل هتروزیگوتی و سخت کشت بودن (36) و همچنین اندازه کوچک جنین و مشکلات دسترسی به ریز­نمونه­ها در طول سال­های اخیر کم­تر مورد توجه قرار گرفته است (11)، به همین دلیل اکثر مطالعات انجام شده بر روی سالیکورنیا بیش­تر به اکولوژی، فیزیولوژی و بیوشیمیایی پرداخته است. تاکنون مطالعات اندکی بر روی باز­زایی و ریز­ازدیادی سالیکورنیا صورت گرفته است (11، 29، 30 و 31) و مطالعه حاضر اولین تحقیق در ارتباط با کشت بافت S. iranica Akhani می­باشد. هدف از این مطالعه، تعیین بهترین ترکیب تنظیم­کننده رشد و شوری بر شاخه­زایی و یهترین محیط بر ریشه­زایی سالیکورنیا و بررسی سازگاری گیاهچه­های حاصل از کشت درون شیشه­ای است.

مواد و روشها

مواد گیاهی: بذور جمعیت­های S. iranica در فصل پائیز از اطراف دریاچه ارومیه جمع­آوری شدند، سپس در گلدان­هایی با بستر کشت ماسه بادی و خاک با نسبت 2:1 در گلخانه کشت گردید (شکل 10). مشخصات سه جمعیت مورد مطالعه سالیکورنیا در جدول 1 آمده است. مطالعات کشت بافت در آزمایشگاه کشت بافت و مهندسی ژنتیک دانشگاه تبریز انجام شد.

شاخه­زایی: پس از تولید گیاهچه­های حاصل از بذر­های کشت شده در گلخانه، جهت ریز­ازدیادی، سر­شاخه و گره­های جمعیت­های سالیکورنیا به عنوان ریز­نمونه به­مدت 15 دقیقه با هیپو­کلریت­سدیم دو درصد ضد­عفونی و سپس 5-4 بار با آب مقطر استریل شستشو شدند.  

 

 

جدول 1- مشخصات جمعیت­های مورد مطالعه سالیکورنیا

عرض جغرافیایی

طول جغرافیایی

کد

جمعیت­ها

37°35'15.63"N

45°15'32.59"E

P1

چی­چست

37° 2'39.24"N

45°35'10.94"E

P2

تالاب سولدوز

37°15'3.44"N

45°19'32.19"E

P3

دیزج دول

 

 

برای کشت ریز­نمونه­ها از محیط کشت پایه MS (موراشیک و اسکوگ) حاوی 8/0 درصد آگار و 3 درصد ساکارز استفاده و همچنین اثرات تنظیم کننده­های رشد بنزیل­آمینو­پورین (BAP) (1، 2و 3 میلی­گرم در لیتر)، نفتالین­استیک­اسید (NAA) (5/0، 1 و 2 میلی­گرم در لیتر) و غلظت­های مختلف کلرید­سدیم (200، 400، 600 میلی­مولار) به­تنهایی و در ترکیب با یکدیگر ارزیابی شدند. پس از دو ماه صفات طول شاخه و تعداد گره اندازه­گیری و شمارش گردید. آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل چهار عاملی با سه تکرار انجام و در داخل هر شیشه 10 نمونه قرار داده شد.

ریشه­زایی: ریز­ازدیادی کار­آمد به ریشه­دهی خوب برای سازگاری و زنده ماندن نیاز دارد. برای ریشه­زایی، ساقه­های 2-1 سانتی­متری تولید شده به محیط کشت MS حاوی غلظت­های مختلف تنظیم کننده­های رشد و MgCl2 (جدول 2) منتقل شدند. پس از ریشه­زایی، صفات درصد ریشه­زایی و تعداد ریشه اندازه­گیری شد. تمامی کشت­ها در اتاقک رشد با دمای 24 درجه سانتی­گراد، 16 ساعت روشنایی با نور 2000 لوکس نگهداری شدند.

سازگاری: سازگاری فرآیندی الزامی است که بوسیله آن گیاه با محیط برون شیشه­ای سازگار می­شود. در این مرحله گیاهچه­های دارای ریشه­های قوی از محیط کشت جدا گردید و برای زدودن آگار از گیاهچه­ها و همچنین جلوگیری از رشد میکروبی از آب استریل استفاده شد. جهت بررسی سازگاری به گلدان­های حاوی پرلیت و ورمیکولیت منتقل و رطوبت گلدان­ها با استفاده از پلاستیک به مدت 20 روز در اتاق کشت با دمای 24 درجه سانتی­گراد و 16 ساعت نور حفظ شد ودر طی این مدت با محلول MS 2/1 هر چهار روز یکبار مرطوب شدند. پس از برداشتن پلاستیک گیاهچه­ها به گلخانه منتقل و پس از دو ماه درصد بقای گیاهچه­ها ثبت گردید.

تجزیه و تحلیل آماری: پس از بررسی برقراری مفروضات تجزیه واریانس شامل نرمال و یکنواخت بودن خطا­های آزمایشی، تجزیه داده­ها بر­اساس مدل آماری طرح کاملا تصادفی انجام و میانگین داده­ها با آزمون چند دامنه­ای دانکن مقایسه شدند.

 

جدول 2- محیط­های کشت مورد استفاده در ریشه­زایی

ترکیبات

محیط­ها

NAA 1 mg/L+IBA 1 mg/L

M1

NAA 1.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L

M2

IBA 0.5 mg/L + Kin 0.1 mg/L

M3

IBA 1 mg/L + Kin 0.1 mg/L

M4

NAA 0.5 mg/L+ MgCl2 20 g/L

M5

 

 

تجزیه داده­ها و رسم نمودار­ها با استفاده از نرم افزار­های16  SPSS، SAS و Excel صورت گرفت.

نتایج

نتایج تجزیه واریانس داده­ها (جدول 3) نشان داد که از لحاظ طول شاخه در سطح احتمال یک درصد بین غلظت­های مختلف BAP ، NAA، NaCl وجمعیت­ها اختلاف معنی­داری وجود دارد. اثرات متقابل دو جانبه BS (شوری × BAP)، BP (جمعیت × BAP) و SP (جمعیت × شوری) در سطح احتمال یک درصد معنی­داری بودند. معنی­دار بودن اثر جمعیت نشان از وجود اختلاف ژنتیکی بالا بین جمعیت­های مورد ارزیابی داشت. همچنین براساس نتایج به­دست آمده، مشخص گردید که بین غلظت­های مختلف BAP، NAA، NaCl و جمعیت­ها برای صفت تعداد گره در سطح احتمال یک درصد اختلاف معنی­داری وجود دارد. اثرات متقابل دو جانبه BAP × NAA، BAP × جمعیت، کلرید­سدیم × جمعیت و همچنین اثر متقابل سه جانبه BAP × کلرید­سدیم × جمعیت در سطح احتمال یک درصد و اثر متقابل دو جانبه کلرید­سدیم × BAP در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار بودند.

شکل 1 نمودار مقایسه میانگین ترکیبات تیماری مربوط به شوری و سطوح مختلف BAP را از نظر طول شاخه نشان می­دهد. ترکیبات تیماری B3S2 (BAP 3 mg/L + 400 mM NaCl)، B2S2 (BAP 2 mg/L + 400 mM NaCl) و B1S2 (BAP 1 mg/L + 400 mM NaCl) به­ترتیب با میانگین­های 94/41، 09/41 و 88/40 میلی­متر بیشترین و ترکیب B1S1 (BAP 1 mg/L + 200mM NaCl) با 36 میلی­متر کمترین طول شاخه را موجب شدند. با توجه به نتایج به­دست آمده، می­توان چنین استنباط کرد که سطوح مورد مطالعه BAP تاثیری در افزایش طول شاخه نداشتند و غلظت 400 میلی­مولار کلرید­سدیم نقش مهمی در شاخه­زایی سالیکورنیا داشت. مقایسه میانگین ترکیبات تیماری جمعیت × BAP از لحاظ طول شاخه شکل (2) نشان داد که ترکیبات تیماری B3P3، B2P3 و B1P3 به­ترتیب با میانگین­های 14/44، 58/43 و 96/42 میلی­متر بیشترین طول شاخه را داشتند. جمعیت دیزج دول در تمامی سطوح BAP بالا­ترین رتبه را از نظر طول شاخه دارا بود. به­عبارتی جمعیت دیزج­دول از پتانسیل بالایی از نظر ریز­ازدیادی، برای گیاه سالیکورنیا برخوردار است. جمعیت چی­چست در ترکیب با 1 میلی­گرم در لیتر BAP (B1P1) و 2 میلی­گرم در لیتر BAP (B2P1) ، به­ترتیب با میانگین­های 30/34 و 42/35 میلی­متر کمترین طول شاخه را داشت. ترکیبات تیماری S2P3 و S3P3 یعنی جمعیت دیزج دول در سطوح 200 و 400 میلی مولار NaCl با میانگین 92/44 و 73/43 میلی­متر بیشترین میزان طول شاخه و جمعیت چی­چست در ترکیب با 200 میلی­مولار NaCl (S1P1) با میانگین 36/32 میلی­متر کمترین طول شاخه را به خود اختصاص داده که در شکل 3 نشان داده شده است.

مقایسه میانگین ترکیبات تیماری مربوط به شوری × BAP از نظر تعداد گره نشان داد که تیمار B3S2 (3 mg/L BAP + 400 mM NaCl) با میانگین 20/7 بهترین تیمار و کمترین تعداد گره با میانگین 40/2 مربوط به تیمار B1S1 (1 mg/L BAP + 200 mM NaCl) می­باشد (شکل 4).

 

 

جدول 3- تجزیه واریانس طول شاخه و تعداد گره

 

 

میانگین مربعات

منابع تغییرات

درجه آزادی

طول شاخه

تعداد گره

B

2

45.103**

42.491**

N

2

4.157**

4.134**

S

2

285.853**

225.498**

P

2

1339.164**

60.306**

B × N

4

0.103ns

0.207**

B × S

4

7.013**

0.129*

B × P

4

3.032**

0.197**

N × S

4

0.520ns

0.025ns

N × P

4

0.658ns

0.029ns

S × P

4

18.858**

1.802**

B × N × S

8

0.765ns

0.053ns

B × N × P

8

0.343ns

0.018ns

B × S × P

8

0.737ns

0.690**

N × S × P

8

0.183ns

0.084ns

B × N × S × P

16

0.239ns

0.008ns

خطا

162

0.644

0.048

 ضریب تغییرات (%)

 

2.02

4.43

ns ، *، ** بترتیب نشان­دهنده عدم­معنی­داری و معنی­داری در سطح احتمال پنج و یک درصد می­باشد.

 

# B: BAP, N: NAA, P: Populations, S: Salt (NaCl)

شکل 1- تاثیر بنزیل آمینو­پورین و شوری بر طول شاخه در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

 

شکل 2- تاثیر بنزیل­آمینو­پورین و جمعیت بر طول شاخه در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

شکل 3- تاثیر شوری و جمعیت بر طول شاخه در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

 

 

ترکیبات تیماری B3N2 (3 mg/L BAP + 1 mg/L NAA) و B3N1 (3 mg/L BAP + 0.5 mg/L NAA) به­ترتیب با میانگین­های 90/5 و 85/5 بیشترین و B1N3 (1 mg/L BAP + 2 mg/L NAA) با میانگین 96/3 کمترین تعداد گره را به خود اختصاص داده­اند (شکل 5). پس می­توان چنین استنباط نمود که غلظت­های کمتر NAA با ثابت ماندن میزان BAP نسبت به غلظت­های بیشتر، موجب تشکیل تعداد گره بیشتری شده است. مقایسه میانگین ترکیبات تیماری جمعیت × BAP از نظر تعداد گره در شکل 6 آورده شده است. ترکیب تیماری جمعیت تالاب سولدوز و 1 میلی­گرم بر لیتر BAP (B1P2) و جمعیت چی­چست و 1 میلی­گرم بر لیتر BAP (B1P1) با میانگین­های 20/8 و 41/3 به­ترتیب بیشترین و کمترین تعداد گره را موجب شدند. شکل 7 نمودار مقایسه میانگین ترکیبات تیماری جمعیت­های سالیکورنیا و شوری را از نظر تعداد گره نشان ­می­دهد. ترکیب جمعیت دیزج­دول و 400 میلی مولار کلرید سدیم (S2P3) با میانگین 64/7 بیشترین و جمعیت چی­چست و 200 میلی مولار کلرید­سدیم (S1P1) با میانگین 39/2 کمترین تعداد گره را به خود اختصاص دادند.

 

شکل 4- تاثیر بنزیل آمینو­پورین و شوری بر تعداد گره در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (05/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

 

شکل 5- تاثیر بنزیل آمینو­پورین و نفتالین استیک اسید بر تعداد گره در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

شکل 6- تاثیر بنزیل آمینو­پورین و جمعیت بر تعداد گره در گیاه سالیکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

شکل 7- تاثیر شوری و جمعیت بر تعداد گره در گیاه سالکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

 

 

تجزیه واریانس داده­های مربوط به ریشه­زایی (جدول 4) نشان داد که ازنظر تعداد ریشه، اثرات اصلی محیط کشت و جمعیت­های سالیکورنیا در سطح احتمال یک درصد اختلاف معنی­داری دارند. همچنین اثر متقابل دو جانبه جمعیت و محیط کشت در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود. معنی­داری اثر متقابل جمعیت × محیط در سطح احتمال یک درصد نشان از واکنش متفاوت جمعیت‌­ها در محیط­های مختلف دارد. از لحاظ درصد ریشه­زایی تنها اختلاف معنی­دار (P<0.01) بین محیط­های کشت مشاهده گردید. شکل 8 مقایسه میانگین ترکیبات تیماری جمعیت × محیط را از نظر تعداد ریشه نشان می­دهد. جمعیت دیزج دول در ترکیب با M5 (M5P3) با میانگین 08/11 و جمعیت چی­چست در ترکیب با M2 (M2P1) و M1 (M1P1) به­ترتیب با میانگین 33/3 و 3 کمترین تعداد ریشه را موجب شدند. محیط M5 (NAA 0.5 mg/L+ MgCl2 20 g/L) با 33/73 درصد ریشه­زایی بهترین تیمار بود و تفاوت معنی­داری با سایر محیط­ها داشت. محیط­های M1 (NAA 1 mg/L+IBA 1 mg/L) و M2 (NAA 1.5 mg/L+IBA 0.5 mg/L) به­ترتیب با 30 و 36 درصد کمترین میزان ریشه­زایی را به خود اختصاص دادند (شکل9). در مطالعه حاضر، در مجموع 60 درصد از گیاهان تولید شده از کشت بافت، در محیط بیرون با موفقیت سازگار گردیدند. مراحل مختلف کشت بافت سالیکورنیا در شکل 10 نشان داده شده است.

بحث و نتیجه گیری

استفاده از فناوری کشت بافت میتواند از جمله مطلوب­ترین روش­های تکثیر سریع گیاهان در زمانی کوتاه و فضایی محدود محسوب شود (2). علی­رغم پتانسیل­های فراوانی که سالیکورنیا در ابعاد متنوع دارد اما تاکنون مطالعات کشت بافتی اندکی انجام شده است و اغلب مطالعات مربوط به اکولوژی و فیزیولوژی این گیاه است.

 

 

جدول 4- تجزیه واریانس تعداد ریشه و درصد ریشه­زایی

 

میانگین مربعات

 

 

درصد ریشه­زایی

تعداد ریشه

درجه آزادی

منابع تغییرات

0.259**

19.982**

4

محیط

0.010ns

53.324**

2

جمعیت

0.003ns

1.697**

8

محیط × جمعیت

0.003

0.134

30

خطا

11.06

5.91

 

ضریب تغییرات (%)

ns ،** بترتیب نشان­دهنده عدم­معنی­داری و معنی­داری در سطح احتمال یک درصد می­باشد.

شکل 8- تاثیر محیط­های کشت و جمعیت بر تعداد ریشه در گیاه سالکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

شکل 9-تاثیر محیط­های کشت بر درصد ریشه­زایی در گیاه سالکورنیا

حروف غیر­مشابه نشان­دهنده تفاوت معنی­دار (01/0>P) بین میانگین داده­ها با استفاده از آزمون دانکن است.

 

       
   

C
 
 

 

 

 

 

 

 


شکل 10- مراحل ریز­ازدیادی سالیکورنیا: گیاهچه­های سالیکورنیا (A)، شاخه­زایی (B)، ریشه­زایی (C)  و سازگاری (D)

 

 

با­این حال در مورد استفاده از تنظیم­کننده­های رشدی محققین مختلف به نتایج متفاوتی دست یافتند، به­عنوان مثال Onaindia و Amezaga (1999) بیان کردند که S. ramosissima مکان­های غنی از مواد آلی را ترجیح می­دهد (25). Stefaniak و همکاران (2003) برای دست یافتن به رشد سریع در علف­شور (Salsola rigida) از BAP وIAA استفاده نمودند (34). همچنین Mei و همکاران (1997) نیز از تنظیم­کننده­های مذکور برای شکستن خواب بذر آتریپلکس مورد استفاده قرار دادند (20). در مطالعه حاضر، از لحاظ طول شاخه و تعداد گره در سطح احتمال یک درصد بین غلظت­های مختلف BAP ، NAA، NaCl و همچنین جمعیت­ها تفاوت معنی­داری وجود داشت. معنی­دار بودن اثر جمعیت در سطح احتمال یک درصد برای صفات مورد ارزیابی نشان از وجود اختلاف ژنتیکی بالا بین جمعیت­های مورد مطالعه بود. علت این امر می‌­تواند ناشی از اختلافات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و حتی ژنتیکی باشد که بین سه جمعیت چی‌چست، تالاب سولدوز و دیزج دول در اثر تکامل و در پاسخ به ریز اقلیم­‌های منطقه صورت گرفته باشد. در نتیجه همین تغییرات، پاسخ‌­های کشت بافتی سه جمعیت مذکور متفاوت است. در پژوهشی که توسط Joshi و همکاران (2012) روی ریز­ازدیادی S. brachiate با استفاده از سر­شاخه­ها و گره­ها صورت گرفت، به این نتیجه رسیدند که شاخه­زایی با استفاده از BAP بهتر از Kin می­باشد. در این تحقیق همچنین مشاهده شد که در حالت ترکیب BAP + NAA شاخه­زایی نسبت به BAP + 2,4-D بیشتر بود. مطالعات محققین مذکور نشان داد که طول شاخه به­طور معنی­داری با تیمار 500 میلی­مولار NaCl در ترکیب با BAP 2 mg/L + NAA 1 mg/L افزایش می­یابد. آن­ها چنین نتیجه گرفتند که NaCl برای ریز­ازدیادی لازم و ضروری می­باشد (11). نتایج به­دست آمده در این پژوهش در مرحله شاخه­زایی با نتایج Shi و همکاران (2006) و Raposo و Morais (2014) مطابقت داشت. این محققان گزارش نمودند که کلرید­سدیم نقش بسیار مهمی در کشت بافت S. europeae و Sarcocornia fruticosa دارد (27 و 30). با توجه به بررسی انجام شده و نتایج محققان دیگر می­توان به این نتیجه دست یافت که NaCl برای ریز­ازدیادی S. iranica نیزلازم و ضروری است. مطالعات ریاحی‌نیا و دانایی‌پور (1401) نشان داد که در مرحله جوانه­زنی با افزایش شوری، سرعت و درصد جوانه‌زنی، طول ساقه‌چه، طول ریشه‌چه، ارتفاع گیاهچه، شاخص ویگور و وزن ساقه‌چه در سالیکورنیا کاهش می­یابد (1). همچنین در گیاه هالوفیت Crithmum maritimum تشکیل شاخه جدید با غلظت نمک کاهش می­یابد اما طول شاخه به­طور معنی­داری افزایش می­یابد (8). مطالعات Yuan و همکاران (2019) نشان می­‌دهد که گیاهان هالوفیت از مکانیسم‌­های مختلفی برای تحمل شوری استفاده می­‌کنند که شامل کده‌­بندی یون سدیم در واکوئل، استفاده از غده­‌های نمک و وجود ژن­‌های متحمل به شوری است. در نتیجه در غلظت‌­های معینی از نمک، نه­‌تنها رشد گیاهان هالوفیت کاهش نمی‌­یابد، بلکه با استفاده از مکانیسم‌­های مذکور، افزایش می­‌یابد (39). Singh و همکاران (2014) با مطالعه خود بر روی نقش NAA به این نتیجه رسیدند که تنظیم­کننده مذکور همراه با TDZ بر روی صفت طول شاخه S. brachiata اثر هم­افزایی داشتند (31). در حالی­که Lee و همکاران (1992) و Grigoriadou و Maloupa (2009) به ترتیب در S. bigelovii و C. maritimum به این نتیجه دست یافتند که ترکیب هورمون NAA و BAP موجب افزایش تکثیر ساقه می­شود که با نتایج این آزمایش مطابقت دارد (8 و 15). همچنین نتایج به­دست آمده از این پژوهش با نتایج سایر پژوهشگران در به­کار­گیری از محیط کشت MS برای ریز­ازدیادی سالیکورنیا همسویی دارد (11 و 30). در حالی­که Singh و همکاران (2014) استفاده از محیط کشت DMS را برای ریز­ازدیادی S. brachiata و Groll و همکاران(2001) برای کاساوا پیشنهاد کردند (9 و 31). درضمن با توجه به نتایج بدست آمده از این آزمایش، مشخص گردید 400 میلی­مولار کلرید­سدیم به­عنوان بهترین غلظت برای ریز­ازدیادی S. iranica می­باشد. بنابر­این می­توان چنین بیان کرد که تقریبا شوری نزدیک به آب دریا برای ریزازدیادی بهینه سالیکورنیا لازم و ضروری است.

از نظر درصد ریشه­زایی اثرات اصلی محیط و جمعیت­های سالیکورنیا و همچنین اثر متقابل جمعیت و محیط در سطح احتمال یک درصد معنی­داری بودند. معنی­داری اثر متقابل در سطح احتمال یک درصد نشان از واکنش متفاوت جمعیت­‌ها در محیط­های مختلف داشت. محققین مختلف نیز نشان دادند که پاسخ به کشت بافت تحت تاثیر ژنوتیپ بوده و معمولاً اثر متقابل معنی­داری بین ژنوتیپ و محیط کشت مشاهده می­شود و ژنوتیپ­های مختلف واکنش متفاوتی به شرایط کشت بافت نشان می­دهند (6، 12 و 22). در ارتباط با نقش تنظیم کننده‌­های مختلف رشدی بر روی صفات ریشه­زایی سالیکورنیا مطالعات کمی صورت گرفته است. Shi و همکاران (2006) ریشه­دهی مناسب را در محیط کشت القا ریشه شامل ترکیبات تنظیم­کننده رشد گیاهی IBA (46/2 میکرو­مولار) و Kn (46/0 میکرو­مولار) با 25 درصد ریشه­زایی گزارش کردند (30). در مطالعه حاضر نیز همین ترکیب با 33/53 درصد در رتبه دوم قرار داشت. در مطالعه Singh و همکاران (2012) بیشترین درصد ریشه­زایی مربوط به محیط حاوی NAA و MgCl2 بود. شاید MgCl2 شرایط کشت طبیعی را برای سالیکورنیا تقلید کرده و موجب افزایش ریشه­دهی شده است. سالیکورنیا در نواحی ساحلی با آب دریا می­روید و MgCl2 جز ترکیبات اصلی آب دریا است. این محققان ترکیب تیماری NAA 0.5 mg/L+ MgCl2 20 g/L را با 90 درصد ریشه­زایی و 9/14 تعداد ریشه بهترین محیط برایS. brachiata معرفی کردند، که با نتایج این پژوهش مطابقت داشت (31). در این پژوهش نیزجمعیت دیزج­دول در ترکیب با همین محیط با میانگین 08/11 بیشترین تعداد ریشه را موجب شد. با توجه به مطالب گفته شده در این پژوهش می­توان چنین نتیجه گرفت که در بین جمعیت­های مورد مطالعه جمعیت دیزج­دول از نظر کلیه صفات مورد ارزیابی بهترین جمعیت برای ریز­ازدیای سالیکورنیا بود.

نتایج این پژوهش نشان داد که ریز­ازدیادی سالیکورنیا می‍تواند منجر به تولید گیاهان یکنواخت با تعداد مطلوب در زمان کوتاهی شود. درضمن مشخص گردید 400 میلی­مولار کلرید­سدیم به­عنوان بهترین غلظت برای ریز­ازدیادی
S. iranica می­باشد. بنابر­این می­توان چنین بیان کرد که تقریبا شوری نزدیک به آب دریا برای ریز­ازدیادی بهینه سالیکورنیا لازم و ضروری است. استفاده از400 میلی­مولار  NaCl به ­تنهایی وهمچنین در ترکیب با سطوح مختلف BAP بیشترین طول شاخه را منجر شدند. همچنین ترکیب 400 میلی­مولار NaCl و 3 میلی­گرم BAP توانست از نظر تعداد گره بهتر باشد. در مرحله ریشه­زایی نیز استفاده از 5/0 میلی­گرم در لیتر NAA در ترکیب با 20 گرم در لیتر MgCl2 توانست ریشه­های مطلوبی را با تعداد مناسب تولید کند. با توجه به اینکه مطالعه حاضر اولین گزارش در ارتباط با ریز­ازدیادی S. iranica  می­باشد. نتایج حاصل از این پژوهش می­تواند در گسترش تحقیقات مربوط به کشت بافت و مهندسی ژنتیک سالیکورنیا موثر باشد.

سپاسگزاری

این مطالعه با حمایت دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی، گروه به­نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی صورت گرفته است.

1-     ریاحی نیا، شهرام. و دانایی پور، زهرا. (1401). بررسی تاثیر تیمار نانو کود آهن و کلات آهن در دو مرحله زیستی گیاه سالیکورنیا تحت تنش شوری، پژوهش‌های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران). 35 (1): 188-174. https://dorl.net/dor/20.1001.1. 23832592.1401.35.1.11.5.
2-     شیرزادیان خرم آباد، رضا. و تقی پور، فرشته. (1398). بررسی تأثیر تنظیم کننده‌های رشد بر ریزازدیادی درون‌شیشه‌ای بنفشه آفریقایی (Saintpaulia, Pretty Miss Kelly) از ریزقطعات برگ، پژوهش‌های گیاهی (مجله زیست شناسی ایران). 32 (1): 136-125. https://dorl.net/dor/20.1001.1.23832592.1398.32. 1.15.8.  
 
3-   Akhani, H., 2008. Taxonomic revision of the genus Salicornia L. (Chenopodiaceae) in Central and Southern Iran. Pakistan Journal of Botany, 40(4): 1635-1655.
4-   Akin-Idowu, P.E., Ibitoye, D.O. and Ademoyegun, O.T., 2009. Tissue culture as a plant production technique for horticultural crops. African Journal of Biotechnology, 8: 3782-3788.
5-   Carretero, C.L., Cantos, M., García, J.L. and Troncoso, A., 2007. In vitro–ex vitro salt (NaCl) tolerance of cassava (Manihot esculenta Crantz) plants. In Vitro Cellular and Developmental Biology - Plant, 43: 364–369. https://doi.org/10.1007/s11627-006-9022-5
6-   Devi, R., Dhaliwal, M.S., Kaur, A. and Gosal, S.S., 2008. Effect of growth regulators on in vitro morphogenic response of tomato. Indian Journal of Biotechnology, 7: 526-530. https://nopr.niscpr.res.in/handle/123456789/2359
7-   Ghorbanalizadeh, A., Akhani, H. and Bergmeier, E., 2020. Vegetation patterns of a rapidly drying up salt lake ecosystem: Lake Urmia, NW Iran. Phytocoenologia, 50(1): 1–46. https://doi.org/10.1127/phyto/2019/0338
8-   Grigoriadou, K. and Maloupa, E., 2008. Micropropagation and salt tolerance of in vitro grown Crithmum maritimum L. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 94:209-217. https://doi.org/10.1007/s11240-008-9406-9
9-   Groll, J., Mycock, D.J., Gray, V.M. and Laminski, S., 2001. Secondary somatic embryogenesis of cassava on picloram supplemented media. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 65: 201–210. https://doi.org/10.1023/A:1010622424627
10-  Ha, B.J., Lee, S.H., Kim, H.J. and Lee, J.Y., 2006. The role of Salicornia herbacea in ovariectomy-induced oxidative stress. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 29: 1305–1309. https://doi.org/10.1248/ bpb.29.1305
11-  Joshi, M., Mishra, A. and Jha, B., 2012. NaCl plays a key role for in vitro micropropagation of Salicornia brachiata, an extreme halophyte. Industrial Crops and Products, 35(1): 313–316. https://doi.org/10.1016/j. indcrop.2011.06.024
12-  Kaur, N., Sharma, R.K., Sharma, M., Singh, V. and Ahuja, P.S., 2007. Molecular evaluation and micropropagation of field selected elites of Rosa damascena. General and Applied Plant Physiology, 33: 171-186.
13-  Khan, M.A., Ozturk, M., Gul, B. and Ahmed, M.Z., 2016. Halophytes For Food Security in Drylands. Academic Press, Elsevier, New York, USA, 338p.
14-  Koyro, H.W., Khan, M.A. and Lieth, H., 2011. Halophytic crops: A resource for the future to reduce the water crisis? Emirates Journal of Food and Agriculture, 23 (1): 1-16. https://doi.org/10.9755/ejfa.v23i1.5308
15-  Lee, C.W., Glenn, E.P. and O'Leary, J.W., 1992. In vitro propagation of Salicornia bigelovii by shoot-tip cultures. HortScience, 27(5):472-472. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.27.5.472
16-  Lee, J.H., Kim, H.J. and Rhim, J.W., 2012. Vacuum drying characteristics of Salicornia herbacea L. Journal of Agricultural Science and Technology, 14: 587–598.
17-  Li, Y., Zhang, Y., Feng, F., Liang, D., Cheng, L., Ma, F. and Shi, S., 2010. Overexpression of a Malus vacuolar Na+/H+ antiporter gene (MdNHX1) in apple rootstock M.26 and its influence on salt tolerance. Plant Cell and Tissue Organ Culture, 102: 337–345. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9738-0
18-  Manikandan, T., Neelakandan, T. and Usha Rani, T.G., 2009. Antibacterial activity of Salicornia brachiate, a halophyte. Journal of Phytology, 1: 441-443.
19-  McCoy, T.J., 1987. Tissue culture evaluation of NaCl tolerance in Medicago sativa species: cellular versus whole plant response. Plant Cell Reports, 6: 31-34. https://doi.org/10.1007/BF00269733
20-  Mei, B., No, E.G., McWilliams, E., Gould, J.H. and Newton, R.J., 1997. In vitro regeneration of fourwing salt bush Atriplex canescens (Pursh) Nutt. Journal of Range Management, 50: 413-418. https://doi.org/10.2307/4003309
21-  Murashige, T. and Skoog, F., 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15:473–479. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
22-  Nakano, M., Nagai, M., Tanaka, S., Nakata, M. and Godo, T., 2005. Adventitious shoot regeneration and micropropagation of the Japanese endangered Hylotelephium sieboldii (Sweet ex Hook.) H. Ohba and H. sieboldii var. ettyuense (Tomida) H. Ohba. Plant Biotechnology, 22: 221–224. https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.22.221
23-  Nalwade, S.M. and Tsay, H.S., 2004. In vitro propagation of some important Chinese medicinal plants and their sustainable usage. In Vitro Cellular and Developmental Biology - Plant, 40: 143-154. https://doi.org/10.1079/IVP2003504
24-  Niknam, V., Razavi, N., Ebrahimzadeh, H. and Sharifizadeh, B., 2006. Effect of NaCl on biomass, protein and proline contents, and antioxidant enzymes in seedlings and calli of two Trigonella species. Biologia Plantarum, 50: 591-596. https://doi.org/10.1007/ s10535-006-0093-2
25-  Onaindia, M. and Amezaga, I., 1999. Natural regeneration in salt marshes of northern Spain. Annales Botanici Fennici, 36:59-66.
26-  Ramani, B., Reeck, T., Debez, A., Stelzer, R., Huchzermeyer, B., Schmidt, A. and Papenbrock, J., 2006. Aster tripolium L. and Sesuvium portulacastrum L. two halophytes, two strategies to survive in saline habitats. Plant Physiology and Biochemistry, 44: 395-408. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2006.06.007
27-  Raposo, M.F.D.J. and Morais, R.M.S.C.D., 2014. Micropropagation of the halophyte Sarcocornia fruticosa (L.) AJ Scott. Journal of Basic & Applied Sciences, 10:53-59. https: //doi.org/10.6000/1927-5129.2014.10.08
28-  Rathod, M.R., Shethia, B.D., Pandya, J.B., Ghosh, P.K., Dodia, P.J., Srivastava, B.S., Srivastava, R., Srivastava, A., Chaturvedi, V. and Vairmani, M., 2011. Antitubercular extracts of Salicornia brachiata. US patnet 7,989,004 B2 United States Patent and Trademark Office, Washington, 2 Aug.
29-  Rathore, M.S., Paliwal, N., Anand, K.G.V. and Agrawal, P.K., 2015. Somatic embryogenesis and in vitro plantlet regeneration in Salicornia brachiata Roxb. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 120 (1): 355-360. https://doi.org/10.1007/s11240-014-0571-8
30-  Shi, X.L., Han, H.P., Shi, W.L. and Li, Y.X., 2006. NaCl and TDZ are two key factors for the improvement of in vitro regeneration rate of Salicornia europaea L. Journal of Integrative Plant Biology, 48(10):1185–1189. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2006.00342.x
31-  Singh, D., Buhmann, A. K., Flowers, T. J., Seal, C. E. and Papenbrock, J., 2014. Salicornia as a crop plant in temperate regions: selection of genetically characterised ecotypes and optimization of their cultivation conditions. AoB PLANTS, 6: plus071. https://doi.org/10.1093/aobpla/plu071
32-  Smillie, C., 2015. Salicornia spp. as a biomonitor of Cu and Zn in salt marsh sediments. Ecological Indicator, 56:70–78. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2015.03.010
33-  Smith, R.H., 2012. Plant Tissue Culture: Techniques and Experiments, 3nd ed. Elsevier, Academic Press.
34-  Stefaniak, B., Wozny, A. and Li, V., 2003. Plant micropropagation and callus induction of some annual Salsola species. Biologia Plantarum, 46 (2): 305- 308. https://doi.org/10.1023/A:1022879400747
35-  Tripathi, L. and Tripathi, J.N., 2003. Role of biotechnology in medicinal plants. Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 2: 243-253. https://doi.org/10.4314/tjpr.v2i2.14607
36-  Uno, Y., Nakao, S., Yamai, Y., Koyama, R., Kanechi, M. and Inagaki, N., 2009. Callus formation, plant regeneration, and transient expression in the halophyte sea aster (Aster tripolium L.). Plant Cell Tissue and Organ Culture, 98: 303–309. https://doi.org/10.1007/s11240-009-9564-4
37-  Ventura, Y. and Sagi, M., 2013. Halophyte crop cultivation: The case for Salicornia and Sarcocornia. Environmental and Experimental Botany, 92: 144-153. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.07.010
38-  Yamamoto, K., Oguri, S., Chiba, S. and Momonoki, Y.S., 2009. Molecular cloning of acetylcholinesterase gene from Salicornia europaea L. Plant Signaling and Behavior, 4:361–366. https://doi.org/10.4161/psb.4.5.8360
39-  Yuan, F., Xu, Y., Leng, B. and Wang, B., 2019. Beneficial effects of salt on halophyte growth: morphology, cells, and genes. Open life sciences, 14(1): 191-200. https://doi.org/10.1515/biol-2019-0021
Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 38, Issue 1
Spring 2025
Pages 49-64

  • Receive Date 16 December 2022
  • Revise Date 01 May 2023
  • Accept Date 08 May 2023