القای درون‌شیشه‌ای پلی پلوییدی با استفاده از کلشی‌سین در بنت‌القنسول

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد اصلاح گیاهان باغبانی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، ایران

2 استادیار، گروه باغبانی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

در این آزمایش مهارکننده میتوزی کلشی­سین برای القای تتراپلوییدی در گیاه زینتی بنت­القنسول (Euphorbiapulcherrima) رقم Pandora redاستفاده شد. تیمار کلشی‌سین روی نوک شاخساره در شرایط درون‌شیشه­ای انجام گرفت و ریزنمونه‌ها با غلظت­های 00/0، 02/0، 05/0، 1/0، 2/0، 5/0 و 1 درصد (وزنی به حجمی) کلشی­سین، در سه بازه زمانی 6، 12 و 20 ساعته مورد تیمار قرار گرفتند. زنده‌مانی ریز نمونه‌ها پس از تیمار با کلشی‌سین با غلظت و مدت‌زمان تیمار ارتباط داشت و غلظت‌های بالاتر و مدت‌زمان طولانی­تر منجر به کاهش نرخ زنده­مانی و افزایش مرگ‌ومیر شد، به‌طوری‌که ریز نمونه‌ها در تیمار فاقد کلشی‌سین و غلظت­ بالای کلشی‌سین (1%) به‌مدت 20 ساعت کمترین درصد زنده­مانی (0%) را داشتند. گیاهان شاهد در بنت‌القنسول که به‌عنوان دیپلوییدلویید درنظر گرفته شدند عدد کروموزومی برابر 28n= 2x=2 نشان دادند درحالی‌که گیاهان تیمارشده با غلظت 1 درصد وزنی به حجمی و زمان 6 ساعت کلشی‌سین، دارای سلول­هایی با تعداد کروموزوم دو برابر شده (2n=4x=56) بودند که به‌عنوان گیاهان تتراپلوییدلویید معرفی شدند. مؤثرترین تیمار القای پلی­پلوییدلوییدی با غلظت 1 درصد وزنی به حجمی کلشی‌سین و مدت‌زمان 6 ساعت و با نرخ القای 33% به‌دست آمد. میانگین اندازه سلول‌های روزنه در گیاهان تتراپلوییدلویید (μm 37/5×23/18) به‌صورت معناداری از گیاهان دیپلوییدلویید (μm 31/4×1/12) بزرگ‌تر است اما تراکم سلول‌های روزنه در گیاهان تتراپلوییدلویید (89/14 روزنه در میلی‌مترمربع) به‌صورت معناداری کمتر از گیاهان دیپلوییدلویید (10/23 روزنه در میلی‌مترمربع) مشاهده گردید. در تیمار 1 درصد وزنی به حجمی و زمان 6 ساعت، گیاه دارای سیستم ریشه­ای کوچک‌تر و رشد آهسته­تر و ارتفاع گیاه کمتر بود. تغییر در تعداد و تراکم روزنه­ها و تغییر در عدد کروموزومی گیاهان تیمارشده شاخصه‌ای مهمی در شناسایی گیاهان تتراپلوییدلویید القا شده توسط کلشی­سین می­باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

In vitro polyploidy induction by colchicine in Poinssetia

نویسندگان [English]

  • Zhilla Mehrs-Samin 1
  • Maryam Norouzi 2
  • Mostafa Arab 2
  • Shirin Dianati Daylami 2
  • Sina Khalili 1
1 Former M.Sc. Student, Department of Horticultural Science, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Horticultural Science, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this experiment the mitotic inhibitore colchicine was evaluated for tetraploid induction of Poinssetia (Euphorbia pulcherrima var. pendora red). The regenerated shoot tip explants were induced with 0.00, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 and 1% (­w/v) concentrations of colchicine for 6, 12 and 20 hours, respectively. The most effective treatment was 0.1% colchicine for 12 hours with polyploidy induction rate of 33.0%. The stomata size of tetraploids (18.23× 5.37μm) was significantly larger than that of diploids (12.1× 4.31 μm) but the stomata density of tetraploids (14.89 mm2 ) was significantly lower than that of diploids (23.10 mm2). Compared with diploids, tetraploids had thicker, wider, shorter, rougher and deeper-colorful leaves, fewer roots, shorter shoots and slower growth. Control plants that were considered as diploid  plants showed 2n = 2x =28 chromosome number whereas treated plants with 1 ­w/v % and 6 hours colchicine, showed doubled the number of chromosomes (2n = 4x = 56) who were identified as tetraploid plants. The leaf and the stoma characteristics and chromosome counting could be regarded as helpful indexes to identify colchicine-induced tetraploids in Poinssetia.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Colchicine
  • Poinssetia
  • in vitro
  • polyploidy induction
  1. Antait  S, Mandal  N Bhattacharyya  S and  Das P K (2011) Induction and   identification of tetraploids using in vitro colchicine treatment of Gerbera  jamesonii Bolus cv. Sciella. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 106(3), 485-493.
  2. Caperta  A D, Delgado M Ressurreição F Meister  A Jones  R  N Viegas  W and  Houben A (2006)  Colchicine-induced polyploidization depends on tubulin polymerization in c-metaphase cells. Protoplasma, 227: 147-153.
  3. Ehdai B (2000) Plant Breeding. Bartava Press. Mashhad. 458Pp. (in Farsi)                   
  4. Gantait, S and Mandal N (2011( Induction and identification of tetraploids using in vitro colchicines treatment of Gerbera jamesonii Bolus cv. Sciella. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 106: 485-493.
  5. Gao S L, Zhu, D N Cai  Z H  and  Xu D R  (1996) Autotetraploid plants from colchicine-treated bud culture of Salvia miltiorrhiza Bge Plant Cell, Tissue and Organ Culture 47:73-77.     
  6. Gu X , Yang  A Meng  H Zhang J  (2005)  In vitro induction of tetraploid plants from diploid Ziziphus jujuba  Mill. cv. Zhanhu. Plant cell reports, 24(11): 671-676.
  7. Hamill S D, Smith M K and Dodd W A (1992) In vitro Induction of banana autotetraploids by colchicine treatment of micropropagated diploids. Australian Journal of Botany, 40: 887-896.
  8. Hasandokht M and Ebrahimi R (2006) Principals of Plant tissue culture, Marzedanesh Publication,328Pp. (In Farsi)
  9. Jafarkhani Kermani M, Jokar A Habashi A A (2008) A Revision on Moderrn ornamental plants breeding teqniques.  Modern Genetics 3th Issue,  Third Volume.Pp.5-14. (in Farsi)
  10. Mendioro  M  S, Genaleen  M Diaz  Q Alcantara  M Hilario  O  J Mateo P  and Maghirang  R (2005). Cytological Studies of Selected Medicinal Plants: Euphorbia pulcherrima Willd. ex Klotz., Moringa oleifera Lam., Catharanthus roseus (L.) Don., and Chrysanthemum indicum Linn. Philippine Journal of Science, 134 (1): 31-37.
  11. Pikens  K  A  (2004) In vitro propagation  regeneration attempted tetraploid induction, and agrobacterium-mediated transformation of Euphorbia pulcherrima 'winter rose'. A dissertation presented for the doctor of philosophy degree the University of Tennessee, Knoxville. 117p.
  12. Pikens K A and Cheng Z M (2006)  Effects of Colchicine and Oryzalin on Callus and Adventitious Shoot Formation of Euphorbia pulchrrima 'Winter Rose'. HortScience, 41(7): 1651- 1655.
  13. Predieri S (2001) Mutation induction and tissue culture in improving fruits. Plant Cell Tiss Organ Cult 64: 185-210
  14. Roy  A, Leggett G  and  Koutoulis  A (2001) In vitro tetraploid induction and generation of tetraploids from mixoploid in hop (Humulus lupulus L.)  Plant Cell Reports,  20: 489-495.
  15. Rose J B, Kubba J Tobutt K R (2001) Induction of tetraploids for breeding hardy ornamentals. Acta Hortic, 560: 109-112
  16. Shahriari Ahmadi  F, Dehghan E Farsi M  and Azizi  M  (2008) Tetraploid induction of Hyoscyamus muticus L. using colchicine treatment. Pakistan Journal of Biological Sciences, 11: 2653- 2659.
  17. Singh  R J  (1993)  Plant cytogenetics. CRC Press, USA.
  18. Tang Z Q, Chen D L Song Z J He Y C and Cai D T (2010) In vitro induction and identification of tetraploid plants of Paulownia tomentosa. Plant Cell Tiss Organ Cult, 102: 213-220.
  19. Vanstechelman I , Vansteenkiste H , Eeckhaut T, Van Huylenbroeck  J and Van Labeke  M C (2009) Morphological and anatomical characterisation of chemically induced polyploids in Spathiphyllum wallisii. In XXIII International Eucarpia Symposium, Section Ornamentals: Colourful Breeding and Genetics 836: 79-84.
  20. Vainola A (2000) Polyploidization and early screening of Rhododendron hybrids. Euphytica, 112: 239- 244.
  21. United States Department of Agriculture. National Agricultural Statistics Service (2013) California Floriculture Report.
  22. Wissemann H, Zimmermann I Hensen G Werlemark  and  Nybom H  (2011)  Roses  In chittaranjan kole (ed.) Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources. Plantation and Ornamental Crops (pp.243-275). Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.