پديد آورندگان :
جمشيدي، بنفشه دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات - گروه علوم باغباني و زراعي، تهران، ايران , قنبري جهرمي، مرضيه دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات - گروه علوم باغباني و زراعي، تهران، ايران , موسوي، امير پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري، تهران، ايران
كليدواژه :
تنش خشكي , پلي‌اتيلن‌گليكول , ريزافزايي , سوربيتول
چكيده فارسي :
تحقيق حاضر به منظور بررسي كارايي ريزغده‌زايي سه رقم سيب‌زميني (Solanum tuberosum L.) تحت تنش اسمزي در شرايط درون‌شيشه صورت گرفت. اين آزمايش در سال 1397 در قالب طرح كامل تصادفي به‌صورت فاكتوريل (دو فاكتور رقم و مواد اسمتيك) با سه تكرار در مجتمع آزمايشگاهي زكرياي رازي دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات تهران انجام شد. بذر سه رقم سيب‌زميني (آگريا، ساوالان، HPS-II/67) در محيط MS كشت شدند كه پس از پرآوري گياهچه‌ها به محيط‌هاي حاوي نه تيمار ايجاد‌كننده تنش اسمتيك شامل پلي‌اتيلن‌گليكول در چهار غلظت (003/0، 006/0، 009/0 و 012/0 مولار) و سوربيتول در چهار غلظت (1/0، 2/0، 3/0 و 4/0 مولار) و يك محيط بدون عامل اسمتيك (شاهد) منتقل شدند. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده گياهچه‌هاي رشد يافته در شرايط غيرتنش (شاهد) نسبت به گياهچه‌هاي تحت تيمار تنش از نظر صفات تعداد برگ، طول نوشاخه و ضريب پرآوري از مقادير بالاتري برخوردار بودند. رقم آگريا نسبت به بقيه ارقام در شرايط تنش ويژگي‌هاي رشدي بهتري نشان داد. بالاترين درصد خشكيدگي به‌ترتيب در تيمار 012/0 مولار پلي‌اتيلن‌گليكول در رقم ساوالان و تيمار 4/0 مولار سوربيتول در هر سه رقم مشاهده شد. درصد ريزغده‌زايي در هر سه رقم با ايجاد تنش جزيي (003/0 مولار پلي‌اتيلن‌گليكول) نسبت به شاهد تا حدودي افزايش و در سطوح بالاتر تنش اين صفت كاهش پيدا كرد. بيشترين درصد ريزغده‌زايي (66/58) در رقم آگريا و غلظت 003/0 مولار پلي‌اتيلن‌گليكول به‌دست‌آمد. ميزان توليد پرولين، آنزيم كاتالاز و سوپراكسيدديسموتاز (SOD) با ايجاد تنش نسبت به شاهد افزايش يافت. هم‌چنين، ميزان كلروفيل كل با ايجاد تنش نسبت به شاهد كاهش پيدا كرد. به‌طور‌كلي بر اساس نتايج به‌دست‌آمده بيشترين ميزان ريزغده‌زايي به‌ترتيب در ارقام آگريا (66/58 درصد) و HPS-II/67 (66/53 درصد) و بيشترين وزن ريزغده (96/0 گرم) در رقم HPS-II/67 مشاهده شد. بر اساس نتايج، تنش اسمزي ملايم در افزايش ريزغده‌زايي در گياه سيب‌زميني موثر واقع شد، بنابراين پلي‌اتيلن گليكول در غلظت 003/0 مولار مي‌تواند در تكثير تجاري اين گياه مورد استفاده قرار گيرد.
چكيده لاتين :
Introduction
Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the most important crops worldwide. It is vegetatively propagated using pieces or whole potato tubers, but a virus infection causes crop reduction to almost a half or even one third, which varies from place to place and from season to another. Micropropagation is the practice of rapidly multiplying stock plant material to produce many progeny plants, using modern plant tissue culture methods. Microtuberization in potato needs the right interaction between several factors such as cyto, sucrose and osmotic stress. The purpose of present study was to investigate microtuberization efficiency of three potato cultivars under osmotic stress and in vitro conditions.
Materials and Methods
This experiment was carried out based on completely randomized design (CRD) in three replications. Potato seeds of three cultivars (Agria, Savalan and HPS-II/67) were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium. After proliferation, plantlets were transferred to the media containing nine treatments with polyethylene glycol hydrogel (PEG) at four levels (0.003, 0.006, 0.009, 0.012 M), sorbitol at four levels (0.1, 0.2, 0.3, and 0.4 M). For this purpose, potato quality, microtuberization percentage, proline concentration, chlorophyll content, and Catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) activities were measured.
Results and Discussion
The results showed that plantlets grown under non-stressed conditions (control) possessed higher rates of leaf number, new shoot length and proliferation index compared to the under stressed conditions. Agria cultivar presented better growth characteristics under stressed conditions compared to other experimental cultivars. The highest potato destruction was observed at 0.012 M PEG in Savalan cultivar followed by 0.4 M sorbitol in all cultivars. Microtuberization percentage increased in all three cultivars by stress conditions, in which it increased with progressing in stress levels. The greatest percentage of microtuberization was obtained from Agria cultivar at 0.003 M PEG. Compared to the control, proline concentration, and also CAT and SOD activities increased under stress conditions. Moreover, total chlorophyll content decreased under the stress conditions in comparison to the control. Generally, based on the results, maximum rates of microtuberization and viability were observed in Agria followed by HPS-II/67, and the highest microtuber weight was obtained in HPS-II/67 cultivar. When plants are faced to stress conditions like osmotic stress, free radicals such as reactive oxygen species (ROS) increases. On the other hand, plants use different strategies to scavenge the generated ROS. The reduction of chlorophyll content and increases of antioxidant enzyme activities are due to increase of ROS under osmotic stress conditions.
Conclusion
At slight stress conditions, potato plants utilize the strategy to generate more tuber. Therefore, the lower concentrations of PEG can be introduced as a stimulator of microtuber.
