اثر نوع ریزنمونه و غلظت‌های مختلف تنظیم کننده‌های رشد در ریز ازدیادی گیاه شمعدانی زینتی (Pelargonium hortorum Maverick) در شرایط درون‌شیشه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

2 استاد ژنتیک و اصلاح نباتات گروه بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هدف: گیاه شمعدانی از لحاظ اقتصادی یکی از پر اهمیت‌ترین گیاهان گلدانی در دنیا می‌باشد و در طراحی فضای سبز کاربرد فراوانی دارد. به جهت تولید گیاهان عاری از بیماری و یکنواخت از لحاظ ژنتیکی یکی از روش‌های جایگزین برای تولید انبوه این گیاه ارزشمند، تکثیر از طریق کشت بافت است. بنابراین هدف از این پژوهش دستیابی به روشی کارآمد و سریع در ریزازدیادی شمعدانی زینتی با مقایسه ریزنمونه‌های قطعات برگی، دمبرگ، ساقه و ریشه در محیط کشت MS و B5 می‌باشد.
مواد و روش‌ها: جهت کالوس‌زایی، از ریزنمونه‌های ساقه، برگ و ریشه در محیط کشت پایه MS با 11 نوع ترکیب هورمونی مختلف حاوی اکسین (NAA و IAA) و سایتوکینین (BAP، Kin و Zeatin) در غلظت‌های متفاوت استفاده شد. جهت باززایی مستقیم از ریزنمونه‌های ساقه، برگ و دمبرگ، 10 نوع محیط کشت‌ با ترکیب هورمونی متفاوت از MS و B5 استفاده گردید. ریزنمونه‌ها پس از شاخه‌زایی به محیط کشت B5 حاوی اکسین (0.5 mg/l NAA و 0.5mg/l IAA) جهت ریشه‌زایی منتقل شدند.
نتایج: بهترین تیمار هورمونی جهت القای کالوس 1mg/l NAA+10mg/l Kin با ریزنمونه ساقه و برگ به ترتیب به میزان 5/92 و 75/88 درصد کالوس‌زایی بود. همچنین بیشترین وزن‌تر و خشک کالوس نیز مربوط به ریزنمونه ساقه در محیط کشت MS حاوی 1mg/l NAA+10mg/l Kin بود که تفاوت معنی‌داری با ریزنمونه برگی در همین محیط کشت نداشت. بیشترین درصد باززایی مستقیم و تعداد شاخه مربوط به ریزنمونه ساقه در محیط کشت B5 حاوی 2mg/l BAP+1mg/l Zeatin به ترتیب به میزان 25/71 درصد و 12/7 عدد شاخه بود و بیشترین طول شاخه به میزان 56/2 سانتی‌متر طی باززایی مستقیم در محیط کشت MS حاوی0.2mg/l NAA+0.5mg/l BAP+1mg/l Zeatin دیده شد. در ادامه شاخه‌ها با موفقیت ریشه‌دار و سازگار شدند.
نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان داد، ریزازدیادی گیاه شمعدانی زینتی تحت تأثیر نوع ریزنمونه، غلظت تنظیم‌کننده‌های رشد و نوع محیط کشت قرار می‌گیرد و ریزنمونه ساقه در کالوس‌زایی و باززایی مستقیم دارای نتایج مطلوبی می‌باشد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of explant type and different concentrations of growth regulators on micropropagation of Pelargonium hortorum Maverick at In vitro condition

نویسندگان [English]

  • Peyman Farzandi 1
  • seyed hasan maraashi 2
  • Nasrin Moshtaghi 3
  • Fereshte Moshiri 3
1 Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
3 Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Geranium is one of the most economically important pot plants in the world and is widely used in landscape. In order to produce disease-free and homogenic plants, proliferation by tissue culture is one of the alternative methods for mass production of this valuable plant. The aim of this study was to achieve an efficient and rapid method for micropropagation of Geranium by comparing leaf discs, petiole, stem and root explants on MS and B5 media.
Material and methods
For callus induction, stem, leaf and root explants were cultured on MS basal medium with 11 different kinds of hormonal combination, containing auxin (NAA and IAA) and cytokinin (BAP, Kin and Zeatin) with various concentrations. For direct regeneration of stem, leaf and petiole explants, 10 different culture media were used in MS and B5. After shooting, the explants were transferred to B5 culture medium containing auxin (0.5 mg/l NAA and 0.5 mg/l IAA) for root induction.
Results
The best hormonal treatment for callus induction was 1mg/l NAA+10mg/l Kin by using stem and leaf explants as 92.5% and 88.75%, respectively. Also, the maximum fresh and dry weight of callus were related to stem explants on MS culture medium included 1mg/l NAA+10mg/l Kin, which were not significantly different from leaf explants on the same culture medium. The maximum percentage of direct regeneration and number of branches, respectively as 71.25% and 7.12 shoots, were related to stem explant on B5 medium containing 2mg/l BAP+1mg/l Zeatin, and the maximum shoot length, as 2.56 cm, was observed during direct regeneration in MS culture medium included 0.2 mg/l NAA+0.5 mg/l BAP+1 mg/l Zeatin. The shoots were successfully rooted and adapted to the environment.
Conclusions
The results of the present study were showed that the micropropagation of ornamental geranium plant is affected by the type of explant, the concentration of growth regulators and the type of culture medium and the stem explant is efficient in callus induction and direct regeneration.

کلیدواژه‌ها [English]

  • auxin
  • Growth regulator
  • explant
  • Callus
  • culture medium
گودرزی غلامرضا، پیام نور وحیده، جعفری مصطفی، علی عرب علیرضا (1395) اثرات تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی و محیط کشت بر شاخساره‌زایی و کاهش میزان شیشه‌ای شدن محلب (Prunus mahaleb L.) در کشت درون‌شیشه‌ای. تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران 24(1)، 1-12.
محمد زاده مقدم نجمه، صفی پور افشار اکبر، سعید نعمت پور فاطمه (1398) بررسی چند نوع محیط کشت، تیمار ضد عفونی و هورمونی جهت ریز ازدیادی برخی پایه های سیب (Mallus domestica Borkh.). مجله پژوهشهای گیاهی (زیست شناسی ایران) 32(3)، ۵۱۲-۵۲۳.
References
Amidon CW, Brobst JE (2005) To grow pelargoniums is to know them. The Herbalist 71, 4-10. 
Bagheri A, Ghasemi Omraan VO, Hatefi S (2012) Indirect in vitro regeneration of lentil (Lens culinaris Medik.). J Plant Mol Breed 1(1), 43-50.
Benazir JF, Suganthi R, Mathithumilan B (2013) In vitro regeneration and transformation studies on Pelargonium graveolens (geranium)-an important medicinal and aromatic plant. Res J Med Plant 7(38), 2815-2822.
Gandhi K, Saravanan S (2018) In vitro regeneration of Geranium (Pelargonium graveolens L. Hert.) through Axillary bud culture- an important essential oil yielding plant. Int J Sci Res 7(11), 17-23.
Goodarzi GH, Payamnour V, Jafari M, Ali-Arab A (2016) Effects of plant growth regulators and culture media on shoot proliferation and reduction of vitrification of Prunus mahaleb L. via in vitro culture. Iran J Rangel Forest Plant Breed Genetic Res 24(1), 1-12 (In Persian).
Guo DP, Zhu ZJ, Hu XX, Zheng SJ (2005) Effect of cytokinins on shoot regeneration from cotyledon and leaf segment of stem mustard (Brassica juncea var. tsatsai). Plant Cell Tissue Organ Cult 83(1), 123-127.
Gupta R, Gupta SK, Banerjee S et al. (2002) Micropropagation of Elite Cultivars of Rose-scented Geranium (Pelargonium graveolens L'Herit.) for Industrial Production of Propagules. Indian J Biotechnol 1(3), 286-291.
Iranbakhsh AR, Oshagi MA, Ebadi M (2007) Growth and production optimization of tropane alkaloids in Datura stramonium cell suspension culture. Pak J Biol Sci  10(8), 1236-1242.
Laughner LJ (1993) History. In: White JW (ed) Geraniums IV. Ball Publishing, Geneva, pp. 363-371.
Magyar-Tábori K, Dobránszki J, Da Silva JA, Bulley SM, Hudák I (2010) The role of cytokinins in shoot organogenesis in apple. Plant Cell Tissue Organ Cult 101(3), 251-267.
Mastalerz JW (1971) A manual on the culture, diseases, insects, economics, taxonomy and breeding of geraniums. Pennsylvania Flower Growers Bulletin, Pennsylvania, p.350.
Mayer L (1956) Growth and organ formation of in vitro cultivated segments of Pelargonium zonale and Cyclamen persicum. Planta 47, 401-446.
Mithila J, Murch SJ, KrishnaRaj S, Saxena PK (2001) Recent advances in Pelargonium in vitro regeneration systems. Plant Cell Tissue Organ Cult 67(1), 1-9.
Mohamadzadeh Moghadam N, Safipour Afshar A, Saeid Nematpour F (2019 (Study on the effects of medium, sterilization and hormonal treatment on micropropagation of some apple (Mallus domestica Borkh.) rootstocks. J Plant Res 32 (3), 512-523 (In Persian).
Negi PS, Biswas VR, Verma S, Kumar N (2004) A new protocol for micropropagation of rose geranium (Pelargonium graveolens). Indian J Hortic Res Dev 36, 31-34.
Raymond CA (2004) Factors affecting media pH and nutrient uptake in geraniums. PhD thesis, University of Maryland. pp. 220.
Razdan MK (2003) Germplasm conservation. Introduction to plant tissue culture, 2nd edn. Science Publishers Inc. pp. 122-134.
Richard C, Lescot M, Inzé D, De Veylder L (2002) Effect of auxin, cytokinin, and sucrose on cell cycle gene expression in Arabidopsis thaliana cell suspension cultures. Plant Cell Tissue Organ 69(2), 167-176.
Ristić MS, Radanović D (2006) Proceedings from the Third Conference on Medicinal and Aromatic Plants of Southeast European Countries, Belgrade, Serbia, 5-8 September 2004. Institute for Medicinal Plant Research and Association for Medicinal and Aromatic Plants of Southeast European Countries (AMAPSEEC), Serbia. pp. 167.
Saxena G, Banerjee S, Rahman L et al. (2000) An efficient in vitro procedure for micropropagation and generation of somaclones of rose scented Pelargonium. Plant Sci 155(2), 133-140.
Silveira V, Floh EI, Handro W, Guerra MP (2004) Effect of plant growth regulators on the cellular growth and levels of intracellular protein, starch and polyamines in embryogenic suspension cultures of Pinus taeda. Plant Cell Tissue Organ Cult 76(1), 53-60.
Steephen M, Nagarajan S, Ganesh D (2010) Phloroglucinol and silver nitrate enhances axillary shoot proliferation in nodal explants of Vitex negundo L.–an aromatic medicinal plant. Iran J Biotechnol 8(2), 82-89.
Tembe RP, Deodhar MA (2010) Clonal propagation of different cultivars of Pelargonium graveolens (L’Herit.) viz., Reunion, Bourbon and Egyptian. Biotech 9(4), 492-498.
Wojtania A, Gabryszewska E, Marasek A (2004) Regeneration of Pelargonium× hederaefolium ‘Bonete’from petiole explants. Acta Physiol Plant 26(3), 255-262.
Ye G, McNeil DL, Conner AJ, Hill GD (2002) Multiple shoot formation in lentil (Lens culinaris) seeds. New Zeal J Crop Hort 30(1), 1-8.
Zaffari GR, Kerbauy GB, Kraus JE, Romano EC (2000) Hormonal and histological studies related to in vitro banana bud formation. Plant Cell Tissue Organ Cult 63(3), 187-192.
Zuraida AR, Shukri M, Ayu Nazreena O, Zamri Z (2013). Improved micropropagation of biopesticidal plant, Pelargonium radula via direct shoot regeneration. Am J Res Commun 1(1), 1-12.