بررسی اثر تنظیم ‏کننده ‏های رشد گیاهی بر القای کالوس و جنین در کشت بساک خیار (Cucumis sativus L.)

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی سابق دکتری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه

2 گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

3 دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی، همدان

چکیده

در مطالعه حاضر به­منظور بررسی اثر تنظیم­‏کننده‏های رشد گیاهی بر القای کالوس و جنین در کشت بساک خیار، 25 محیط مختلف برای القای کالوس و چهار مسیر مختلف برای القای جنین در نظر گرفته شد. دو آزمایش جداگانه به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار و سه تکرار، به­ترتیب برای القای کالوس و جنین انجام شد. در آزمایش القای کالوس، فاکتورها شامل دو ژنوتیپ خیار (اصفهانی و بتا آلفا)، و ترکیب غلظت‏های مختلفBAP  (0، 225/0، 45/0، 68/0 و 91/0 میلی‏گرم در لیتر) و 2,4-D (0، 25/0، 5/0، 75/0 و 1 میلی‏گرم در لیتر) بوده و در آزمایش القای جنین نیز فاکتورها شامل ترکیب غلظت‏های مختلف BAP (2، 3 و 4 میلی‏گرم در لیتر) و NAA (05/0 و 1/0 میلی‏گرم در لیتر) و همچنین انواع محیط مایع و جامد بودند. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‏ها، اختلاف آماری معنی‏داری در سطح یک‏ درصد بین محیط‏های کشت و در سطح پنج درصد بین اثرهای متقابل ژنوتیپ و محیط کشت نشان داد. بساک‏های کشت­شده در محیط پایه MS و محیط‏های تهیه­شده با تنظیم‏کننده‏های رشد گیاهی، در حالت جداگانه پاسخی نشان ندادند و بعد از 4 هفته از کشت از بین رفتند، اما ترکیب تنظیم‏­کنند‏ه‏های رشد اثرات مختلفی بر القای کالوس داشت. بر اساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین‏ها، محیط‏های M24، M22 و M15 به‌ترتیب با میانگین‏های 98، 75/97 و 96/75 درصد در بین 25 محیط مورد آزمایش، بیشترین کالوس و محیط M10 نیز با میانگین 5/77 درصد نیز کمترین کالوس را برای ژنوتیپ اصفهانی داشتند. محیط M22 با میانگین 45/98 درصد در رقم بتا آلفا، بیشترین کالوس و محیط M10 نیز با میانگین 7/59 درصد، کمترین میزان کالوس را برای این رقم داشت. در القای جنین نیز در هیچ­کدام از سه مسیر جامد- جامد، جامد-مایع و مایع-مایع جنینی مشاهده نشد؛ اما در مسیر مایع- جامد نرخ بالایی از جنین‏زایی مشاهده شد و تفاوت آماری معنی‏داری در سطح 5 درصد، در بین محیط‏های آزمایش­شده مشاهده شد. مقایسه میانگین محیط‏های مورد استفاده برای جنین‏زایی نیز نشان داد که محیط M6 با میانگین 58/60 درصد، بیشترین درصد جنین‏زایی و محیط M4 نیز با میانگین 20 درصد کمترین درصد جنین‏زایی را داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The influence of plant regulators on callus and embryo induction in cucumber (Cucumis sativus L.) anther culture

نویسندگان [English]

  • Abozar Asadi 1
  • Alireza Zebarjadi 2
  • Mohammad Reza Abdollahi 3
1 Former Ph.D. Student, College of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Campos of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Associate Professor of Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

In order to investigate effects of plant regulators on callus and embryo induction in cucumber anther culture, 25 media for callus induction and 4 methods for embryo induction were tested. The experimental layout was conducted in factorial arrangement in randomized completely design with four and three replications for callus and embryo induction, respectively. Factors for callus induction were two cucumber genotypes (Esfahani and Beta Alfa) and different concentrations of BAP (0, 0.225, 0.45, 0.68 and 0.91 mg/l) and 2, 4-D (0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1 mg/l). Also factors for embryo induction were different concentration of BAP (2, 3 and 4 mg/l) and NAA (0.05 and 0.1 mg/l) and different solid and liquid media. Results indicated that there are statistical significant effect at 1% among PGR concentrations and 5% among interaction between genotype and PGR concentrations. The anthers, which were cultured on basal MS medium and media supplemented with individual concentration of plant regulators did not show any response and they became necrotic after 4 weeks of culture, but combination of plant regulators had different effect on callus induction. According to results of means comparison M24, M22 and M15 media with average of 98, 97.75 and 96.75 percent and M10 medium with average of 77.5 percent had highest and lowest callus induction for Esfahani genotype, respectively. The highest and lowest callus induction for Beta Alfa cultivar obtained in M13 (98.45%) and M1 (59.7%) media, respectively. There was no response for embryo induction in Solid-Solid, Solid-Liquid and Liquid-Liquid methods, but high rate of embryo induction obtained in Liquid-Solid method. Results indicated that there was statistical significant effect at 5% among media. Means comparison for tested media showed that M6 (60.58%) and M4 (20%) medium had highest and lowest embryo induction, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Androgenesis
  • BAP
  • Cucumber
  • 2
  • 4-D
  1. Abdollahi, M. R., Najafi, S., Sarikhani, H. & Moosavi, S. S. (2016). Induction and development of anther-derived gametic embryos in cucumber (Cucumis sativus L.) by optimizing the macronutrient and agar concentrations in culture medium. Turkish Journal of Biology, 40, 571-579.
  2. Alverson, A. J., Rice, D. W., Dickinson, S., Barry, K. & Palmer, J. D. (2011). Origins and recombination of the bacterial-sized multichromosomal mitochondrial genome of cucumber. The Plant Cell, 23, 2499-2513.
  3. Armstrong, T., Metz, S. & Mascia, P. (1987). Two regeneration systems for the production of haploid plants from wheat anther culture. Plant Science, 51, 231-237.
  4. Ashok Kumar, H. & Murthy, H. (2004). Effect of sugars and amino acids on androgenesis of Cucumis sativus. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 78, 201-208.
  5. Ashok Kumar, H. G., Murthy, H. N. & Paek, K. Y. (2003). Embryogenesis and plant regeneration from anther cultures of Cucumis sativus L. Scientia horticulturae, 98, 213-222.
  6. Bajaj, Y. (1990). In vitro production of haploids and their use in cell genetics and plant breeding. Haploids in Crop Improvement I. Springer.
  7. Ball, S. T., Zhou, H. & Konzak, C. F. (1993). Influence of 2, 4-D, IAA, and duration of callus induction in anther cultures of spring wheat. Plant Science, 90, 195-200.
  8. Chu, C., Hill, R. & Brule-Babel, L. (1990). High frequency of pollen embryoid formation and plant regeneration in Triticum aestivum L. on monosaccharide containing media. Plant Science, 66, 255-262.
  9. Gałązka, J. & Niemirowicz-Szczytt, K. (2013). Review of research on haploid production in cucumber and other cucurbits. Folia Horticulturae, 25.
  10. Germanà, M. A. (2010). Anther culture for haploid and doubled haploid production. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 104, 283-300.
  11. Hamidvand, Y., Abdollahi, M. R., Chaichi, M. & Saeed, S. (2013). The effect of plant growth regulators on callogenesis and gametic embryogenesis from anther culture of cucumber (Cucumis sativus L.). International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5, 1089.
  12. Hasandokht, M. R. (2006). Greenhouse managing (greenhouse production technology). Ed.^Eds. Thran: Marz Danesh. 320. (in Farsi)
  13. Jihad, M. O. A. (2016). Agricultural statistics year book.  Retrieved November 6, 2016, from http://amar.maj.ir/portal.
  14. Maheshwari, S., Rashid, A. & Tyagi, A. (1982). Haploids from pollen grains--retrospect and prospect. American Journal of Botany, 865-879.
  15. Organization, F. A. A. (2015). Statistical Yearbook of the Food and Agriculture Organization of the United Nations, from UN Food and Agriculture Organization:  http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx.
  16. Sauton, A. & Dumas de Vaulx, R. (1988). Doubled haploid production in melon (Cucumis melo L.). Proc Eucarpia Meetg on Cucurbitaceae, Avignon-Monfavet, France, 119-128.
  17. Song, H., Lou, Q.-F., Luo, X.-D., Wolukau, J. N., Diao, W.-P., Qian, C.-T. & Chen, J.-F. (2007). Regeneration of doubled haploid plants by androgenesis of cucumber (Cucumis sativus L.). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 90, 245-254.
  18. Suprunova, T., Shmykova, N. & Pitrat, M. (2008). In vitro induction of haploid plants in unpollinated ovules, anther and microspore culture of Cucumis sativus.
  19. Zhang, B., Tolstikov, V., Turnbull, C., Hicks, L. M. & Fiehn, O. (2010). Divergent metabolome and proteome suggest functional independence of dual phloem transport systems in cucurbits. In: Proceedings of the National Academy of Sciences, 107, 13532-13537.