بررسی اثرات منبع هیدرات کربن، عامل ژلی و ظرف کشت روی ریزازدیادی گیاه سیب زمینی (Solanum tuberosum L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه ملایر

2 عضو هیات علمی

چکیده

سابقه و هدف: سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) مهمترین گیاه مغذی و چهارمین محصول عمدة دنیا به شمار می‌رود. عوامل متعددی تکثیر این گیاه از طریق کشت بافت را تحت تاثیر قرار می‌دهند که از جمله می‌توان به ظرف محیط کشت، نوع و غلظت منبع هیدرات کربن و عامل ژلی اشاره کرد. در پژوهش حاضر اثرات این عوامل برریزازدیادی گیاه سیب‌‌زمینی، با استفاده از سه رقم اگریا، ساوالان و مارفونا با استفاد از محیط کشت پایه MS بررسی شد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه، دو عامل ژلی (آگار به مقدارgl-1 7 و فیتاژل به مقدار gl-1 5/3)، سه منبع هیدرات کربن (ساکارز آزمایشگاهی، شکر سفید معمولی و شکر قهوه‌ای، هریک به مقدار gl-1 30) و ظروف کشت مختلف (لوله آزمایش، ظرف شیشه‌ای با اندازه 60 × 110میلی‌متر، ظرف شیشه‌ای با اندازه 95 × 150 میلی‌متر و ظروف مکعبی از جنس پلی پروپیلن با اندازه 110 × 90 × 90 میلی‌متر) مورد بررسی قرار گرفتند. اثر این عوامل به‌صورت یک آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با ده تکرار بررسی شد. بعد از 30 روز، صفات مختلفی شامل متوسط طول نوساقه در هر گیاهچه، میانگین طول ریشه در هر گیاهچه، تعداد ریشه در هر گیاهچه، تعداد و اندازه برگ در هر گیاهچه بررسی شدند. سپس، گیاهان نسبت به شرایط برون شیشه‌ا‌ی سازگار شده و جهت غده‌زایی در مزرعه‌ کشت شدند.
یافته‌ها: بطورکلی نتایج آزمایش بررسی عامل ژلی نشان داد که بیشترین طول نوساقه در هر گیاهچه(16/5 سانتیمتر) و میانگین طول ریشه در هر گیاهچه (06/6 سانتیمتر) با استفاده از آگار بدست آمده است، با استفاده از این عامل ژلی، بیشترین تعداد ریشه در هر گیاهچه (7/4) در ارقام مارفونا و ساوالان و بیشترین تعداد گره در هر گیاهچه (2/9) در رقم مارفونا حاصل شد.. نتایج بررسی اثر منبع هیدرات کربن نیز نشان داد که استفاده از شکر قهوه‌ای در محیط کشت برای اکثر صفات مورد مطالعه بطور معنی‌داری بهتر بوده است بطوریکه بیشترین طول نوساقه در هر گیاهچه (07/7 سانتیمتر)، میانگین طول ریشه در هر گیاهچه (61/6 سانتیمتر) با استفاده از شکر قهوه‌ای بدست آمد. همچنین استفاده از ظروف کشت مکعبی از جنس پلی پروپیلن به طور معنی‌داری باعث بهتر شدن صفات طول نوساقه (96/17 سانتیمتر) و میانگین طول ریشه (73/11 سانتیمتر) در هر نوساقه شده است.
نتیجه‌گیری: بطور کلی استفاده از ظروف مکعبی از جنس پلی پروپیلن و شکر قهوه‌ای تاثیر بسزایی در افزایش میزان ریزازدیادی گیاه سیب‌زمینی داشت. استفاده از این ظروف دارای مزایای متعددی می‌باشد، یکی از مهمترین مزایای این ظروف این است که امکان تبادل گازی فضای داخل ظرف با بیرون وجود دارد و امکان استفاده از هوای تازه را فراهم می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Gelling agent, carbohydrate source and culture container on potato micropropagation (Solanum tuberosum L.)

چکیده [English]

Investigation of the effects of gelling agents, carbohydrate sources and culture containersonmicropropagation of three potato (Solanumtuberosum L.)cultivars
Zahra Movahedi1, Ahmad Moieni2*
Abstract
Background and objectives:Potato (Solanumtuberosum L.) is the fourth most important food crop in the world. Potato micropropagation can be affected by some factors including the type of culture container, carbohydrate source and gelling agent.
Materials and methods:In this study, the effects of above-mentioned different factors were investigated on the micropropagation of three potato cultivars (Agria, Marfona and Savalan) using MS medium. The effects of two type gelling agents (Agar Agar (7 gl-1)and Phytagel (3.5 gl-1) ), three carbohydrate sources (grade sucrose, table sugar, brown sugar (30 gl-1) ) and different culture containers (test tube, small glass bottle (110 × 60 mm), large glassbottle (150 × 95 mm) and polypropylenecontainer (90 × 90 ×110 mm) ) were investigated in the separated experiments. Each experiment was performed according to a factorial experiment based on completely randomized design (CRD) with 10 replications. After 30 days, different traits including shoot length per plantlet, mean of root length per plantlet, number of roots per plantlet, leaf size per plantlet, number of nodes per plantlet and mean of minituber weight per plantletwere measured.The regenerated plants were acclimatized and cultured in the field conditions for minituber production.
Results:The results indicated that the medium containing agar-agar as gelling agent had the highest shoot length per plantlet (5.16 cm) and mean of root length per plantlet (6.06 cm). The highest number of roots per plantlet (4.7) has been obtained by cultivars Marfona and Savalan. Cultivar Marfona also produced the maximum number of nodes per plantlet (9.2). Investigation of the carbohydrate source showed that the brown sugar has improved the most studied traits and the highest shoot length per plantlet (7.07 cm)and mean of root length per plantlet (6.61) have been obtained by the use of brown sugar. Also, the use of polypropylenecontainer (Vitro vent plant tissue container) improved the different studied characters including shoot length per plantlet(17.96 cm) andmean of root length per plantlet (11.73 cm).
Conclusion:In general, the use of agar–agar, brown sugar and polypropylene container can enhance the micropropagation rate and decrease the production input costs.Polypropylenecontainer has the unique capacity of continuous gas-exchange between the inner volume of the container and the outside environment. There is a continuous supply of fresh air in the container and no accumulation of volatile compounds.
Key words: Potato, Micropropagation, Gelling agent, Carbohydrate source, Culture container

کلیدواژه‌ها [English]

  • potato
  • Micropropagation
  • Gelling agent
  • Carbohydrate source
  • Culture container
1. Bajaj, Y.P.S. 1986. Biotechnology in agriculture and forestry. 2: Crops. Springer Verlag,
Berlin: 1-608.
2. Bowen, W.T. 2003. Water Productivity and Potato Cultivation. In: J.W. Kijne, R. Barker and
D. Molden (eds). Water Productivity in Agriculture: Limits and Opportunities for
Improvement. CAB International 2003. Pp: 229-238.
3. Corder, W.G., and Foreman, D.I. 2009. Nonparametric Statistics for Non-Statisticians: A
step-by-step Approach.Wiley. 264p.
4. Demo, P., Kuria, P., Nyende, A.B., and Kahangi, E.M. 2008. Table sugar as an alternative
low cost medium component for in vitro micro-propagation of potato (Solanum tuberosum
L.). Afr. J. Biotechnol, 7(15): 2578-2584.
5. Edwin, F.G., Hall, M.A., and De Klerk, G.J. 2008. Plant Propagation by Tissue Culture.
Spinger, Dordrecht, the Netherlands, 479p.
6. Islam, M.D., Dembele, D.P., and Keller, E.RJ. 2005. Influence of explants, temperature and
different culture vessels on in vitro culture for germplasm maintenance of four mint
accessions. Plant. Cell. Tiss. Org. 81: 123-130.
7. Jain, N., and Babbar, S.H. 2002. Gum katira- a cheap gelling agent for plant tissue culture
media. Plant. Cell. Tiss. Org. 71: 223-229.
8. Kacar, Y.A., Biçen, B., Varol, I., Mendi, Y.Y., Serçe, S., and Cetiner, S. 2010. Gelling
agents and culture vessels affect in vitro multiplication of banana plantlets. G.M.R, 9(1):
416-424.
9. Kornova, K., and Popov, S. 2007. Effect of the in vitro container type on growth
characteristics of the microplants in in vitro propagation of GF 677. I Balkan Symp Fruit
Grow. 825: 277–282.
10. Korosteleva, O. 2013. Nonparametric Methods in Statistics with SAS Applications.
Chapman and Hall/CRC. 195p.
11. Krikorian, A.D. 1995. Hormones in tissue culture and micropropagation. In Davies, P.J.
(ed.). Plant hormones: Physiology, Biochemistry and Molecular Biology. Kluwer, Dordrecht,
pp. 774-796.
12. Nestakova, M., Havrlentova, M., and Farago, J. 2000. Effect of gelling agents on in vitro
multiplication of two ornamental plants. Biologica Bratislava, 55(4): 409– 411.
13. Rahimian, N., Moieni, A., and Shams bakhsh, M. 2013. Investigation of some virus –
elimination methods and their effects on minituber yield in potato (Solanum tuberosum L.).
Iran. J. Field Crop Sci., 44: 623- 634. (In Persian)
14. Ramesh, Y., Ramanujam, V., and Ramassamy, V. 2014. Effect of gelling agents and Carbon
sources in in vitro multiplication of banana (Musa paradisiaca L.) var. Robusta. I.J.A.B.l.R,
4(2), Pp: 153-157.
15. Savangikar, V.A. 2002. Role of low cost options in tissue culture. In: Low cost options for
tissue culture technology in developing countries. Proc. of technical organized by the joint
FAO/IAEA division of nuclear techniques in food and agriculture, 2002, IAEA.
16. Sharma, S., Venkatasalam, EP., Patial, R., Latawa, J., and Singh, S. 2011. Influence of
gelling agents and nodes on the growth of potato microplant. Potato J. 38(1): 41-46.
17. Spooner, D.M., McLean, K., Ramsay, G., Waugh, R., and Bryan, G.J. 2005. A single
domestication for potato based on multilocus amplified fragment length polymorphism
genotyping. PNAS, 102: 14694–99.
18. Struik, P.C. 2007. Above-ground and below-ground plant development. In: D. Vreugdenhil
(ed), J. Bradshaw, C., Gebhardt, F., Govers, D.K.L., Mackerron, M.A., Taylor and H.A.,
Ross. Potato Biology and Biotechnology Advances and Perspectives. Elsevier Ltd, Oxford,
UK. 219-236.
19. Uranbey, S., Parmaksız, İ., Sancak, C., Çöçü, S., and Özcan, S. 2004. Temperature and
gelling agent effects on in vitro microtuberization of potato (Solanum tuberosum L.).
Biotechnol Biotec EQ, 18(2): 89-94.
20. Veramendi, J., Villafranca, M.J., Sota, V., and Mingo-Castel, A.M. 1997. Gelrite as an
alternative to agar for micropropagation and microtuberization of Solanum tuberosum L. cv.
Baraka. In Vitro Cellular Dev. Biol- Plant, 33: 195-199.
21. Wasserman, L. 2007. All of Nonparametric Statistics. Springer. 270p.