بررسی تأثیر تنش‌های دمایی و گرسنگی بر زنده‌مانی و تقسیم‌های یاخته‌ای در کشت میکروسپورهای رز (Rosa hybrida L.)

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اردکان

2 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

3 دانشیار، بخش تحقیقات کشت بافت و انتقال ژن، پژوهشکدة بیوتکنولوژی کشاورزی ایران

4 دانشیار، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

چکیده

در این پژوهش نظام کشت میکروسپورهای (Microspore culture) جداشده در پانزده رقم رز بررسی شد. در آزمایش نخست تأثیر رقم‌های رز بر زنده­مانی و تقسیم‌های یاخته‌ای میکروسپورها بررسی شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که میکروسپورهای ‘Apollo’، ‘Amarosa’، ‘Majic’، ‘Candy’، ‘Exotic’و ‘Velvet’ در میان رقم‌های مورد بررسی بیشترین تقسیم‌های یاخته‌ای را انجام دادند. در آزمایش دوم تأثیر محیط­های کشت TMG و AT3 با منابع قندی متفاوت (مالتوز، گلوکز و ساکارز) با یا بدون آمینو­اسید لاکتوالبومین هیدرولیزات بر القای جنین­زایی میکروسپورهای رز آزمایش شد. بالاترین میزان زنده­مانی و تشکیل ساختارهای چندیاخته‌ای میکروسپورها در محیط کشت AT3 حاوی قند گلوکز و لاکتوالبومین هیدرولیزات به دست آمد. در آزمایش سوم اثر تنش­های دمایی (°C25، °C4 به مدت چهارده روز و °C30 به مدت هفت روز) بر زنده­مانی و تقسیم‌های یاخته‌ای میکروسپورها بررسی شد. اگرچه بالاترین درصد زنده­مانی میکروسپورها در دمای °C25 به­دست آمد، ولی میکروسپورها بیشترین تقسیم‌های یاخته‌ای خود را در تیمارهای تنشی نشان دادند. در آزمایش چهارم تأثیر تنش گرسنگی بر القای جنین­ در میکروسپورها آزمایش شد. در رقم Amarosa، تیمار گرسنگی به مدت سه روز در دمای °C4 باعث القای جنین شد. این نخستین گزارش القای جنین در میکروسپورهای رز است که باززایی جنین­های به‌دست‌آمده مشاهده نشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation the effects of cold and starvation stresses on viability and cell division of microspores in Rosa hybrida L.

نویسندگان [English]

  • Maryam Dehestani Ardakani 1
  • Mohsen Kafi 2
  • Mehran Enayati Shariatpanahi 3
  • Maryam Jafarkhani-Kermani 3
  • Mohammadreza Fattahi Moghaddam 4
1 Assistant Professor, Faculty of Agricultural Science & Engineering, College of Agriculture & Natural Resources, University of Ardakan, Iran
2 Professor, Faculty of Agricultural Science & Engineering, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, 31587, Iran
3 Assocaite Professor, Department of Tissue Culture and Gene Transformation, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran, Mahdasht Road, P.O. Box 31535-1897 Karaj, Iran
4 Assocaite Professor, Faculty of Agricultural Science & Engineering, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, 31587, Iran
چکیده [English]

In this research, the isolated microspore culture system in 15 rose cultivars was tested. In the first experiment, the effect of rose cultivars on microspore viability and multicellular formation was examined. Results showed that the most multicellular structures obtained in ‘Apollo’, ‘Amarosa’, ‘Majic’, ‘Candy’, ‘Exotic’ and ‘Velvet’ varieties. In the second experiment, the effect of various induction media i. e. TMG and AT3 with different carbohydrate sources (maltose, glucose and sucrose) with or without lactalbumin hydrolysate on microspore embryogenesis was tested. The highest percent of microspore viability and multicellular formed in AT3 medium contained glucose and lactalbumin hydrolysate. In the third experiment, the effect of temperature stresses (25 °C, 4 °C for 14 days and 30 °C for 7 days) on microspore viability and multicellular formation was tested. The most microspore viability obtained at 25 °C treatment, but the highest microspore multicellular formed in stress treatments. In the fourth experiment, the effect of sugar starvation on microspore embryogenesis was assessed. Starvation treatment in ‘Amarosa’ for 3 days at 4 °C caused to microspore embryogenesis. This is the first report of microspore embryogenesis in rose, however, embryos could not regenerate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • induction media
  • multi-cellular structures
  • Stress
  • starvation
  1. Abo, E. I., Nil, M. M. & Hildebrandt, A. C. (1973). Origin of androgenetic callus and haploid Geranium plants. Canadian Journal of Botany, 51, 2107-2109.
  2. Ahmadi, T. (2009). Microspore embryogenesis in Rosa hybrida cv. Apollo. M.Sc. thesis. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Faculty of Agriculture. (in Farsi)
  3. Barro, F. & Martín, A. (1999). Response of different genotypes of Brassica carinata to microspore culture. Plant Breeding, 118, 79-81.
  4. Bayliss, K.L., Wroth, J.M. & Cowling, W.A. (2004). Pro-embryos of Lupinus spp. produced from isolated microspore culture. Australian Journal Agriculture Resources. 55, 589-593.
  5. Cordewener, J. H. G., Hause. G., Gorgen, E., Busink, R., Hause, B., Dons, J.J.M., Van Lammeren, A. A. M., Van Lookeren Campagne, M. M. & Pechan, P. (1995). Changes in synthesis and localization of the 70 kDa class of heat shock proteins accompany the induction of embryogenesis in Brassica napus L microspores. Planta, 196, 747-755.
  6. Deutsch, F., Kumlehn, J., Ziegenhangen, B. & Fladung, M. (2004). Stable haploid poplar callus lines from immature pollen culture. Physioloogy Plant, 120, 613-622.
  7. Ferrie, A.M.R., Palmer, C.E. & Keller, W.A. (1995). Haploid embryogenesis. In Vitro Embryogenesis in Plants. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 20, 309-344.
  8. Garrido, D., Vicente, O., Heberle-Bors, E. & Isabel Rodriguez-Garcia, M. (1995). Cellular changes during the acquisition of embryogenic potential in isolated pollen grains of Nicotiana tabacum. Protoplasma, 18, 220-230.
  9. Germana, M. A. (2011). Anther culture for haploid and doubled haploid production. Plant Cell Tissue Organ Culture, 104, 283-300.
  10. Gudin, S. (2000). Rose: genetics and breeding. Plant Breeding 17, 59-189.
  11. Guha, S. & Maheshwari, S. C. (1964). In vitro production of embryos from anthers of Datura. Nature, 4957, 497.
  12. Guo, Y. D. & Pulli, S. (2000). An efficient androgenic embryogenesis and plant regeneration method through isolated microspore culture in timothy (Phleum pratense L.). PlantCell Reports, 19, 761-767.
  13. Hennry, R., Raymond, R. & Miller, A. (1996). Haploid plant regeneration from anther cultures of three North American cultivars strawberry (Fragaria ananassa Duch). Plant cell Reports, 15, 905-909.
  14. Heslop-Harrison, J. & Heslop-Harrison, Y. (1970). Evaluation of pollen viability by enzymatically induced fluorescence: Intracellular hydrolysis of fluoresce indiacetate. Stain Technology, 45, 115-120.
  15. Hofer, M. (2004). In vitro androgenesis in apple-improvement of the induction phase. Plant Reports, 22, 365-370.
  16. Hofer, M., Touraev, A. & Heberle-Bors, E. (1999). Induction of embryogenesis from isolated apple microspores. Plant Cell Reports, 18, 1012-1017.
  17. Meynet, J., Botton, E., Eychene, J. & Aime, F. (1996). Optimization of a method for the haploidization of cultivated roses. Acta Horticulturae, 424, 399-401.
  18. Raminez, C., Testillano, P. S., Pinto, B., Moreno, M. A., Bueno, M. A. & Risueno, M. C. (2004). Changes in pectins and MAPKs related to cell development during early microspore embryogenesis in Quercus suber L. European Journal of Cell Biology, 83, 213-225.
  19. Shariatpanahi, M. E., Bal, U., Heberle-Bors, E. & Touraev, A. (2006). Stresses applied for the re-programming of plant microspores towards in vitro embryogenesis. Physiology Plant, 127, 519-534.
  20. Sharp, W. R., Roskin, R.S. & Sommer, H. E. (1972). Haploidy in Lilium. Phytomorphology, 21, 234-337.
  21. Simmonds,D. H. & Keller, W. A. (1999).Significanceof preprophase bands of microtubules in the induction of microspore embryogenesis of Brassica napus. Planta, 208, 383-391.
  22. Sunderland, N. & Dunwell, J. M. (1977). Anther and pollen culture. In: Street, H.E. (ed) Plant tissue and cell culture. Oxford, Blackwell, pp 223-265.
  23. Sunderland, N. & Huang, B. (1987). Ultrastructural aspects of pollen dimorphism. International Review of Cytology, 107, 175-220.
  24. Sunderland, N. (1977). Observations on anther culture of ornamental plants. In: R.J. Gautheret (Editor), La Culture des Tissues et des Cellules des Vegetaux. Masson, Paris, pp. 34-36.
  25. Tabaiizadeh, Z. & Khosh-Khui. (1981). Anther culture of rose. Scientia Horticulturae, 15, 61-66.
  26. Touraev, A., Ilham, A., Vicente, O. & Heberle-Bors, E. (1996). Stress induced microspore embryogenesis from tobacco microspores: an optimized system for molecular studies. Plant Cell Reports, 15, 561-565.
  27. Touraev, A., Pfosser, M. & Heberle-Bors, E. (2001). The microspore: a haploid multipurpose cell. Advances in Botanical Resources, 35, 53-109.
  28. Vergne, P., Delvallee, I. & Dumas, C. (1987). Rapid assessment of microspore and pollen development stage in wheat and maize using DAPI and membrane permealization. Stain Technology, 62, 299-304.
  29. Weatherhead, M.A., Grout, B.W.W. & Short, K.C. (1982). Increased haploid production in Saintpaulia ionantha by anther culture. Scientia Horticulture, 17, 137-144. 
  30. Wenzel, G., Hoffmann, F. & Thomas, E. (1977). Increased induction and chromosome doubling of androgenetic haploid rye. Theoretical and Applied Genetics, 51, 81-86.
  31. Zarsky, V., Garrido, D., Eller, N., Tupy, J., Vicente, O., Schofel, F. & Heberle-Bors, E. (1995). The expression of a small heat shock gene is activated during induction of tobacco pollen embryogenesis by starvation. Plant Cell Environment, 18, 139-147.