پژوهش – بررسی و مقایسه ریزغده زایی رقم های زودرس و دیررس گیاه سیب زمینی- قسمت ۱۰

عوامل موثر بر رشد و نمو گیاه را در محیط آزمایشگاهی میتوان به دو دسته ژنتیکی و محیطی تقسیم نمود که عوامل ژنتیکی شامل خصوصیات ژنتیکی گیاه مورد نظر بوده و عوامل محیطی شامل موارد مختلفی از جمله عوامل فیزیکی و ترکیبات محیط کشت، شامل: آب، عناصر پرمصرف، عناصر کممصرف قندها و مواد آلی از قبیل تنظیم کنندههای رشد، ویتامینها و غیره میباشد (ادوین[۸۳] و همکاران، ۲۰۰۸).
۱-۶-۱- ترکیبات محیط کشت:
محیط کشتبافت گیاهی از اجزا مختلفی شامل آب، قند، مواد معدنی، آگار، ویتامینها، هگزیتولها[۸۴] و تنظیم کنندههای رشد گیاهی تشکیل میشود.
۱-۶-۱-۱- قند:
در شرایط درون شیشهای، شرایط مناسب برای فتوسنتز مهیا نیست و یا اصولا به علت کمبود نور، فتوسنتز انجام نمیشود. بافتهای سبز در این شرایط به قدر کافی اتوتروف نیستند، بنابراین قند جزء بسیار مهمی در هر نوع کشت است. ساکارز یا گلوکز با غلظت %۵-۲ به طور معمول در کشت بافت استفاده میشوند (کریکوریان[۸۵]، ۱۹۹۵). اتوکلاو کردن میتواند موجب ایجاد تغییراتی در قندها شود با این حال در منابع علمی هنوز ابهاماتی در این رابطه وجود دارد (جاکوبسن[۸۶]، ۱۹۸۱).
۱-۶-۱-۲- مواد معدنی:
مواد معدنی مورد استفاده گیاهان اصولا بر اساس میزان مصرف به دو دسته عناصر پرمصرف و کممصرف تقسیم میشوند. انتخاب مخلوط نمکهای پر مصرف و کم مصرف، شدیدا به گیاه مورد مطالعه بستگی دارد. کاربرد محیط کشت موراشیگ و اسکوگ ۱۹۶۲ یا محیط کشت MS به دلیل اینکه بسیاری از گیاهان به آن عکسالعمل مناسبی نشان میدهند، بسیار متداول است. عناصری مثل ازت، فسفر، گوگرد، منیزیم و کلسیم پر مصرف میباشند که به میزان گرم در لیتر استفاده میشوند. عناصری مثل آهن، منگنز، روی، بر، مس، مولیبدن و کبالت جزء عناصر کم مصرف بوده و به میزان کمتری در محیط کشت استفاده میشوند (بلارمینو[۸۷] و همکاران، ۱۹۹۴).
نیتروژن:
نیتروژن در متابولیسم اسیدهای آمینه و پروتئینها اهمیت دارد. بنابراین در رشد و تمایز نقش مهمی ایفا میکند. در شرایط طبیعی گیاهان، وجود نیتروژن بر رشد طولی ساقه و شکل ظاهری به نحو خاصی تاثیر میگذارد. در محیط کشت نیتروژن از طریق نمکهای نیترات و آمونیوم اسیدهای آمینه و فرآوردههای آلی و پیچیده نظیر شیره نارگیل و کازئین هیدرولیز شده فراهم میشود. نیتروژن یکی از پرمصرفترین عناصر است. بیشتر گیاهان را بر ترجیح میدهند. اگر چه بعضی اوقات از اشکال نیتروژن آلی مانند اسیدهای آمینه استفاده میشود. به عنوان مثال L-گلوتامین متداولترین منبع نیتروژن آلی است ( کارلس[۸۸] و همکاران، ۱۹۹۲). نیترات به دلیل اینکه به سرعت جذب شده و وارد متابولیسم سلولی میشود یک منبع خوب نیتروژن به حساب میآید. به علاوه نیترات در محیط کشت غذایی به دلیل اینکه روی تعدادی از فرآیندهای نمو اثر میگذارد دارای اهمیت است (جورج[۸۹] و د کلرک[۹۰]، ۲۰۰۸).
کلسیم:
کلسیم جزیی از دیواره سلولی، غشاها و لیگنین است که دارای فعالیت یونی سیتوپلاسمی و تحریک فیزیولوژیکی کمی است در نتیجه میزان تجمع، تعادل بین سلولی و انتقال آن در آوندهای چوبی پایین میباشد. یک وظیفه مهم کلسیم حفاظت از غشای سلولی در برابر آسیب دیدن و پاره نشدن است. بهعلاوه، کلسیم با تقسیم و بزرگ شدن سلول در ارتباط است. همچنین کلسیم در واکنشهای فیتوکرومی نقش داشته و با سنتز دیواره سلولی که توسط اکسین تحریک میگردد، مرتبط است. کلسیم سیتوپلاسمی تنظیم کنندهی عمل هورمونها است و به طیف وسیعی از علایم محیطی از قبیل نور و حرارت واکنش نشان میدهد. وجود کلسیم با غلظت بالا در محیط کشت اثرات سوء غلظت بیش از حد را که باعث عدم رویانزایی غیرجنسی میشود، خنثی میکند. غلظت کلسیم در محیط کشت به دلیل این که دارای حلالیت کمتری در آب میباشد اغلب کم است. چنین حالتی به کمبود کلسیم در بافت کشت شده میانجامد. مشخصه بارز کمبود کلسیم نکروزه شدن نوک ساقه است (ادوین، ۲۰۰۸).
منیزیم:
منیزیم، فعال کننده آنزیمها یا محرک عمل آنها پس از شروع فعالیت است. همچنین یک عضو ساختمانی کلروفیل بوده و برای حفظ تمامیت ریبوزوم و اسیدهای نوکلئیک و استحکام غشاها ضروری است. منیزیم به شدت با کلسیم و منگنز در تقابل است (ادوین، ۲۰۰۸).
پتاسیم:
پتاسیم، فراوانترین کاتیون در سلول است که نقش مهمی در کنترل اسمزی ایفا میکنند. پتاسیم تعدادی از آنزیمهای مهم سیتوپلاسم را که برخی از آنها در سنتز پروتئین و گلیکولز دخالت دارند، فعال میکند. پتاسیم سیتوپلاسمی برای حداکثر کردن فعالیت فتوسنتزی، کنترل فرآیند انتقال غشایی و تنظیم pH سیتوپلاسمی لازم است. در واکوئل پتاسیم نقش مهمی در کنترل فشار تورژسانس دارد. در گیاهان با کمبود پتاسیم، کاتیونهایی نظیر سدیم، منیزیم و کلسیم می توانند در کنترل تورم سلولی جانشین پتاسیم گردند. در محیط کشت که به طور مطلوبی بالانس شده، بافتهای کشت شده تجمع پتاسیم را بیش از سدیم ترجیح میدهند. در شرایط نامتعادل این تمایلات به شدت به جذب سدیم تبدیل میگردد. غلظت پتاسیم در ساقهها و در برگهای جوان بیشتر است. جذب پتاسیم با سیتوکینینها و نور تحریک شده و با ABA محدود میگردد. کمبود پتاسیم میتواند منجر به تجمع پلیآمین[۹۱] گردد (ادوین، ۲۰۰۸).
فسفر:
فسفر در فسفریلاسیون نوری، مسیر پنتوز فسفات و گلیکولیز و یا به عبارت دیگر در چرخههای متابولیکی که به ATP و NADPH مربوط میشود، نقش مهمی دارد. فسفر عضو مهم غشاهای بیولوژیکی (در فسفولیپیدها) و اسیدهای نکلوئیک است. در گیاهانی که دارای کمبود فسفر هستند. تحرک نشاسته به رگبرگهای آنها خسارت وارد میکند. در چنین گیاهانی نشاسته به مقدار زیاد در کلروپلاستها تجمع مییابد. وجود فسفر در محیط کشتی که دارای سطح بالای فسفات معدنی است، مانع سنتز بیولوژیکی اتیلن[۹۲] میگردد. در محیط کشت دارای آگار، میزان فسفر قابل دسترس به دلیل جذب توسط آگار کاهش مییابد (ادوین، ۲۰۰۸).
۱-۶-۱-۳- عامل ژلی:
آگار[۹۳] گرانترین ترکیب در محیط کشت جامد میباشد. آگار قابل حل به صورت ژل در میآید که قادر به جذب آب میباشد. نوع آگار مورد استفاده میتواند بر روی آزمایشهای کشت بافت تاثیر بگذارد. متخصصین کشت بافت گیاهی اغلب از آگار دیفکو-باکتو با غلظت ۶/۰ تا ۸/۰ درصد استفاده میکنند اگر چه سایر انواع آگار (گیبکوفیت آگار، فلوآگار و غیره) نیز مورد استفاده قرار میگیرند (ادوین، ۲۰۰۸).
۱-۶-۱-۴- ویتامینها:
ویتامینها دارای وظایف کاتالیزوری در واکنشهای آنزیمی میباشند. ویتامینها دارای اهمیت زیادی در کشت سلولی میباشند. از جمله ویتامینهای مورد استفاده در کشت بافت میتوان از تیامین (B1)، کلسیم پانتوتنات یا اسید پانتوتنیک، اسید فولیک (ویتامین M)، ریبوفلاوین (لاکتوفلاوین، ویتامین B2)، اسید اسکوربیک (ویتامین C)، اسید نیکوتنیک (ویتامین PP، نیاسین)، پیرودوکسین (آدرمین، ویتامین B6)، بیوتین (ویتامین H)، پاراآمینواسید بنزوئیک، توکوفرول (ویتامین E) و اینوزیتول (میواینوزیتول، مزواینوزیتول) نام برد (ادوین، ۲۰۰۸).
۱-۶-۱-۵- تنظیم کنندههای رشد گیاهی:
نوع و غلظت تنظیم کنندههای رشد گیاهی مورد استفاده در کشتبافت بر حسب کشت سلولی تغییر میکند. مواد تنظیم کننده رشد گیاهی را میتوان به پنج گروه اکسینها، جیبرلینها، سیتوکینینها، بازدارندههای رشد و اتیلن تقسیمبندی نمود (کریکوریان، ۱۹۹۵).
اکسینها:
اکسینها طیف وسیعی از عکسالعملهای رشد را باعث میشوند. اکسینها معمولا باعث رشد طولی ساقه، تورم بافتها، تقسیم سلولی (تشکیل کالوس) و تشکیل ریشههای نابجا و ممانعت از تشکیل شاخههای نابجا و جانبی میشوند و غالبا رویانزایی را تحریک میکنند. در غلظت کم اکسین، تشکیل ریشههای نابجا، حالت غالب دارد در حالی که در غلظت زیاد اکسین تشکیل ریشه صورت نمیگیرد و تشکیل کالوس اتفاق میافتد (بلارمینو و همکاران، ۱۹۹۴).
سیتوکینینها:
این گروه شامل سیتوکینینهای طبیعی ۲- ایزوپنتنیل آدنین[۹۴] (۲ip) و زآتین و سیتوکینین مصنوعی کینتین و بنزیل آمینو پورین[۹۵] (BAP) هستند. سیتوکینینهای مصنوعی، فعالیت بیولوژیکی بسیار بالا دارند و گران نیستند، لذا کاربرد وسیعی در کشت بافت دارند. سیتوکینینها باعث تورم بافتها، تحریک نمو جوانههای جانبی و نابجا و تحریک تقسیم سلولی میشوند. در کشت بافت گیاهی، نقش سیتوکینینها در تحریک نمو جوانه جانبی از طریق کاهش غالبیت انتهایی بسیار با اهمیت است. سیتوکینینها در حضور گرما پایدار هستند و ممکن است که قبل از اتوکلاو کردن به محیط کشت اضافه شوند (معینی و کهریزی، ۱۳۸۲).
جیبرلینها:
در بین انواع جیبرلینها، GA3 بیشتر از همه مورد استفاده قرار میگیرد (اسکاتلند[۹۶] و لنگیل[۹۷]، ۱۹۹۸) جیبرلینها نیز علاوه بر افزایش رشد طولی ساقهها، باعث کاهش میزان غدهزایی در سیبزمینی میشوند (بابر[۹۸] و جین[۹۹]، ۱۹۹۸).
۱-۵-۱- عوامل فیزیکی موثر بر کشت بافت:
عوامل فیزیکی شامل نور (شدت و مدت)، دما، pH، رطوبت، قابلیت دسترسی به آب (اسمولاریته محیط کشت)، میزان اکسیژن قابل دسترسی، میزان گاز کربنیک موجود در فضای کشت و همچنین میدانهای الکتریکی، عوامل جوی و فضایی مثل پرتوها، امواج صوتی و الکترومغناطیس (ادوین وهمکاران، ۲۰۰۸). pH مناسب برای رشد و کشت بافت گیاهی معمولا در محدوده ۵٫۵ تا ۶ میباشد. در pH بالاتر از ۶، ژل سفت و سخت میشود (بلارمینو و همکاران، ۱۹۹۴).
در رابطه با نور باید سه عامل طول روز، شدت نور و ترکیب آن را در نظر گرفت. در رابطه با تاثیر طول روز در کشت درون شیشهای اطلاعات کمی موجود است. معمولا طول روز بین ۱۴ تا ۱۶ ساعت در نظر گرفته شده ولی نور مدوام هم به کار رفته است. البته در موارد بسیار خاص، رشد در تاریکی مداوم هم اتفاق افتاده است. غالبا در کشت بافت از میزان تشعشع پایین استفاده میشود (اسکاتلند و لانگیل، ۱۹۹۸).
۱-۶-۱- تاثیر مواد گیاهی بر کشت بافت:
ریزنمونه قطعهای از بافت گیاهی است که در محیط کشت قرار میگیرد. انتخاب ریزنمونه مناسب در کشت بافت گیاهی از اهمیت زیادی برخوردار است. عوامل زیادی در انتخاب ریزنمونه مناسب دخالت دارند.
در کشت میزان موفقیت در ریزنمونههایی که از جوانههای انتهایی گرفته شده بیشتر از جوانههای جانبی است (سنِویراتنی[۱۰۰] و همکاران، ۱۹۹۸). به نظر میرسد که قدرت رشد جوانههای انتهایی نسبت به جوانههای جانبی بیشتر بوده و استفاده از ریزنمونههای انتهایی در اغلب کشتها مناسبتر است.
سن ریزنمونه در انتخاب ریزنمونه مناسب اهمیت زیادی دارد. بافتهای جوانتر معمولا در محیط درون شیشهای زودتر پاسخ میدهند (اسمیت[۱۰۱] و درو[۱۰۲]، ۱۹۹۰).
فصلی که ریزنمونه از گیاه جدا میشود نیز بر روی پاسخ ریزنمونه به کشت بافت موثر است. به عنوان مثال، جوانهها یا ساقههای گرفته شده از گیاه در فصل بهار که گیاه در حال رشد است، پاسخ خوب و سریعی به کشت بافت نشان میدهند (اسمیت و درو، ۱۹۹۰).
اندازه ریزنمونه نیز تاثیر مهمی در کشت بافت دارد. عموما القا رشد در ریزنمونههای کوچکتر نسبت به ریزنمونههای بزرگتر مشکلتر است. ریزنمونههای گرفته شده از گیاهان سالم نسبت به گیاهانی که تحت تنش مواد غذایی و آبی بوده یا در معرض عوامل بیماریزا میباشند، مفیدتر هستند. همچنین نوع گونه گیاهی تاثیر مهمی در پاسخ به کشت بافت گیاهی دارد. معمولا کشت بافت در گیاهان دولپهای نسبت به گیاهان تک لپهای با موفقیت بیشتری همراه است (موحدی، ۱۳۹۰).

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  fumi.ir  مراجعه نمایید.