تأثیر اکسین‌ها بر کیفیت ریشه و یکپارچگی آناتومیکی در نخل خرمای کشت‌شده در شرایط کشت بافتی (Phoenix dactylifera L.) رقم میرهاج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه دیالی، دیالی، عراق

2 گروه زیست‌فناوری محیط‌زیست، مرکز زیست‌فناوری و محیط‌زیست، دانشگاه فلوجه، فلوجه، عراق.

3 گروه باغبانی و فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بغداد، بغداد، عراق.

4 مرکز تحقیقات محیط‌زیست، دانشگاه فناوری بغداد، بغداد، عراق.

چکیده

هدف: ریشه‌زایی مرحله‌ای حیاتی در ریزازدیادی نخل خرما محسوب می‌شود و کیفیت ریشه یکی از عوامل تعیین‌کننده مهم در استقرار موفق گیاهچه است. این مطالعه با هدف بررسی اثرات دو اکسین پرکاربرد، ایندول-3-بوتیریک اسید و نفتالین استیک اسید، بر کارایی ریشه‌زایی، مورفولوژی ریشه و ساختار آناتومیکی در نخل خرمای رقم میرهاج کشت‌شده در شرایط کشت بافتی انجام شد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در سال 2024 با استفاده از شاخساره‌های حاصل از جنین‌زایی سوماتیکی غیرمستقیم رقم میرهاج انجام شد. شاخساره‌های یکنواخت در مرحله طویل‌شدن انتخاب و در محیط نیمه‌جامد Murashige and Skoog (MS) با غلظت کامل، حاوی IBA یا NAA با غلظت‌های 1/0، 25/0، و 50/0 میلی‌گرم در لیتر کشت شدند. شش تیمار در قالب طرح کاملاً تصادفی با 15 تکرار برای هر تیمار تنظیم شدند که در آن هر شاخساره به‌عنوان یک تکرار در نظر گرفته شد. سه شاخساره در هر بطری 380 میلی‌لیتری حاوی 50 میلی‌لیتر محیط کشت قرار داده شدند. پس از هشت هفته، داده‌های مربوط به درصد ریشه‌زایی، تعداد ریشه در هر شاخساره، طول ریشه، تشکیل ریشه‌های ثانویه و میزان بروز ناهنجاری‌های ریشه جمع‌آوری شد. برای تجزیه‌وتحلیل آناتومیکی، مقاطع عرضی از ریشه‌های سالم و دارای ناهنجاری تهیه و با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی شدند.
نتایج: نوع و غلظت اکسین تأثیر معنی‌داری بر عملکرد ریشه‌زایی و مورفولوژی ریشه داشت. NAA با غلظت‌های 25/0 و 50/0 میلی‌گرم در لیتر بیشترین درصد ریشه‌زایی (90%) را ایجاد کرد و تعداد ریشه‌ها در هر شاخساره را افزایش داد. در مقابل، IBA با غلظت 1/0 میلی‌گرم در لیتر منجر به تولید بلندترین ریشه‌ها شد که نشان‌دهنده ظرفیت بهتر برای طویل‌شدن ریشه بود. بااین‌حال، غلظت‌های بالاتر NAA موجب کوتاه‌تر شدن ریشه‌ها و افزایش قابل توجه ناهنجاری‌های ریشه شد؛ به‌طوری‌که میزان ناهنجاری‌ها در غلظت 50/0 میلی‌گرم در لیتر به 50% رسید. در غلظت‌های پایین IBA هیچ‌گونه ناهنجاری مشاهده نشد. تجزیه‌وتحلیل آناتومیکی، ناهنجاری‌های ساختاری شدیدی را در ریشه‌های دارای ناهنجاری نشان داد که شامل اختلال در بافت‌های آوندی و سازمان‌یافتگی نامنظم سلولی بود.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش وجود یک توازن میان کارایی ریشه‌زایی و کیفیت ریشه را نشان می‌دهد. اگرچه NAA درصد ریشه‌زایی را بهبود بخشید، اما بر ساختار ریشه اثر منفی داشت. IBA با غلظت پایین، به‌ویژه 1/0 میلی‌گرم در لیتر، تحت شرایط مورد بررسی موجب تولید ریشه‌های بلندتر و بدون ناهنجاری مشاهده‌شده شد؛ بنابراین، این غلظت می‌تواند برای تولید ریشه‌هایی با ساختار مورفولوژیکی و آناتومیکی سالم مناسب باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of auxins on root quality and anatomical integrity in tissue-cultured date palm (Phoenix dactylifera L.) cv. Mirhaj

نویسندگان [English]

  • Mohammed D. Abdulhadi 1
  • Ahmed Mahmood Ibrahim 2
  • Mayada T. Al-Jubori 3
  • Muslim Muayad N. Al-Dayyeni 4
1 Horticulture and Landscape Gardening Department, ‏College of Agriculture, ‏University of Diyala, Diyala, Iraq
2 Environmental Biotechnology Department, Biotechnology and Environmental Center, University of Fallujah, Fallujah, Iraq
3 Horticulture and Landscape Gardening Department, ‏College of Agriculture, ‏University of Baghdad, Baghdad, Iraq.
4 Center for Environmental Research, University of Technology Baghdad, Baghdad, Iraq.
چکیده [English]

Objective
Rooting represents a crucial phase in the micropropagation of date palm, and root quality is an important determinant of successful plantlet establishment. This study aimed to investigate the effects of two widely used auxins, indole-3-butyric acid (IBA) and naphthalene acetic acid (NAA), on rooting efficiency, root morphology, and anatomical structure in tissue-cultured date palm (Phoenix dactylifera L.) cv. Mirhaj. Special attention was given to identifying root malformations associated with different auxin types and concentrations, as well as understanding their anatomical characteristics.
Materials and methods
The experiment was conducted in 2024 using shoots derived from indirect somatic embryogenesis of cv. Mirhaj. Uniform shoots at the elongation stage were selected and cultured on full-strength semi-solid Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with IBA or NAA at concentrations of 0.1, 0.25, and 0.5 mg L-1. Six treatments were arranged in a completely randomized design with fifteen replicates per treatment, where each shoot represented one replicate. Three shoots were cultured per 380 ml bottle containing 50 ml of medium. Cultures were maintained under controlled environmental conditions. After eight weeks, data were collected on rooting percentage, number of roots per shoot, root length, secondary root formation, and incidence of root malformations. For anatomical analysis, cross-sections of healthy and malformed roots were prepared, fixed in 70% ethanol, stained with safranin and fast green, and examined under a light microscope.
Results
Auxin type and concentration significantly influenced rooting performance and root morphology. NAA at 0.25 and 0.5 mg L-1 produced the highest rooting percentage (90%) and increased the number of roots per shoot. In contrast, IBA at 0.1 mg L-1 resulted in the longest roots, indicating better elongation capacity. However, higher concentrations of NAA led to shorter roots and a marked increase in root malformations, reaching 50% at 0.5 mg L-1. No malformations were observed with low IBA concentrations. Anatomical analysis revealed severe structural abnormalities in malformed roots, including disrupted vascular tissues and irregular cellular organization.
Conclusion
The findings highlight a trade-off between rooting efficiency and root quality. While NAA improved rooting percentage, it negatively affected root structure. Low-concentration IBA, particularly 0.1 mg L⁻¹, promoted longer roots with no observed malformations under the conditions tested, suggesting its potential suitability for producing morphologically and anatomically sound roots.

کلیدواژه‌ها [English]

  • date palm
  • indole-3-butyric acid (IBA)
  • Mirhaj cultivar
  • naphthalene acetic acid (NAA)
  • tissue culture
Abahmane, L. (2011). Date palm micropropagation via organogenesis. In S. M. Jain, J. M. Al-Khayri, & D. V. Johnson (Eds.), Date palm biotechnology (pp. 69–90). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1318-5_5
Abul-Soad, A. A. (2011). Micropropagation of date palm using inflorescence explants. In S. M. Jain, J. M. Al-Khayri, & D. V. Johnson (Eds.), Date palm biotechnology (pp. 91–117). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1318-5_6
Afzal, M., Khan, M. A., Pervez, M. A., & Ahmed, R. (2011). Root induction in the aerial offshoots of date palm (Phoenix dactylifera L.) cultivar Hillawi. Pakistan Journal of Agricultural Sciences, 48(1), 11–17. https://hero.epa.gov/reference/10966449/
Ali, A. M. A., Qahtan, A. A., Al-Khayri, J. M., & Ghazzawy, H. S. (2025). Effect of low 2,4-D concentration on enhancing indirect embryogenesis and genetic stability in date palm (Phoenix dactylifera L.). Scientific Reports, 15, Article 43865. https://doi.org/10.1038/s41598-025-29924-0
Al-Khalifah, N. S., & Askari, E. (2011). Growth abnormalities associated with micropropagation of date palm. In S. M. Jain, J. M. Al-Khayri, & D. V. Johnson (Eds.), Date palm biotechnology (pp. 205–219). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1318-5_10
Al-Khayri, J. M., & Naik, P. M. (2017). Date palm micropropagation: Advances and applications. Ciencia e Agrotecnologia, 41(4), 347–358. https://doi.org/10.1590/1413-70542017414000217
Alzohairy, A. M., Latef, A. A. H. A., Alharbi, K., Al-Khayri, J. M., Aljuwayzi, N. I. M., El-Moneim, D. A., & Hassanin, A. A. (2023). In vitro propagation of three date palm (Phoenix dactylifera L.) varieties using immature female inflorescences. Plants, 12(3), Article 644. https://doi.org/10.3390/plants12030644
Bhaskaran, S., & Smith, R. H. (1992). Somatic embryogenesis from shoot tip and immature inflorescence of Phoenix dactylifera cv. Barhee. Plant Cell Reports, 12, 22–25. https://doi.org/10.1007/BF00232416
Duncan, R. R. (1997). Tissue culture-induced variation and crop improvement. Advances in Agronomy, 58, 201–240. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60256-4
Epstein, E., & Ludwig-Mueller, J. (1993). Indole-3-butyric acid in plants: Occurrence, synthesis, metabolism and transport. Physiologia Plantarum, 88(2), 382–389. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1993.tb05513.x
Fki, L., Masmoudi, R., Kriaa, W., Mahjoub, A., Sghaier, B., Mzid, R., Mliki, A., Rival, A., & Drira, N. (2011). Date palm micropropagation via somatic embryogenesis. In S. M. Jain, J. M. Al-Khayri, & D. V. Johnson (Eds.), Date palm biotechnology (pp. 47–68). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1318-5_4
Hartmann, H. T., Kester, D. E., Davies, F. T., & Geneve, R. L. (2014). Hartmann & Kester's plant propagation: Principles and practices (8th ed.). Pearson.
Jain, S. M., Al-Khayri, J. M., & Johnson, D. V. (Eds.). (2011). Date palm biotechnology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-1318-5
Johansen, D. A. (1940). Plant microtechnique. McGraw-Hill.
Khierallah, H. S. M., & Bader, S. M. (2007). Micropropagation of date palm (Phoenix dactylifera L.) var. Maktoom through direct organogenesis. Acta Horticulturae, 736, 213–224. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2007.736.19
Ma, Y., Sawhney, V. K., & Steeves, T. A. (1993). Staining of paraffin-embedded plant material in safranin and fast green without prior removal of paraffin. Canadian Journal of Botany, 71(7), 996–999. https://doi.org/10.1139/b93-114
Maene, L., & Debergh, P. (1985). Liquid medium additions to established tissue cultures to improve elongation and rooting in vivo. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 5(1), 23–33. https://doi.org/10.1007/BF00033566
Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15, 473–497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
Nimavat, N., & Parikh, P. (2024). Innovations in date palm (Phoenix dactylifera L.) micropropagation: Detailed review of in vitro culture methods and plant growth regulator applications. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 159, Article 6. https://doi.org/10.1007/s11240-024-02866-7
Pincelli-Souza, R. P., Tang, Q., Miller, B. M., & Cohen, J. D. (2024). Horticultural potential of chemical biology to improve adventitious rooting. Horticulture Advances, 2(1), Article 12. https://doi.org/10.1007/s44281-024-00034-7
Tisserat, B. (1984). Propagation of date palms by shoot tip cultures. HortScience, 19(2), 230–231. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.19.2.230
Wang, P. J., & Charles, A. (1991). Micropropagation through meristem culture. In Y. P. S. Bajaj (Ed.), High-tech and micropropagation I (Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 17, pp. 32–??). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-76415-8_3