بررسي رشد و جذب عناصر معدني پايهGF677 (هيبريد هلو و بادام) در واكنش به پتانسيل آب در غلظت هاي مختلف آگار در محيط كشت بافت گياهي

Study of growth and mineral uptake of GF677 (peach and almond hybrid) rootstock in response to matric potential and agar concentration in vitro

سابقه و هدف: دسترسي و جذب عناصر توسط ريزنمونه به عنوان يك اصل مهم در كشت بافت گياهي محسوب مي شود. عامل محدود كننده حداكثر رشد بهينه گياه، كافي نبودن دسترسي به مواد معدني است. يك رابطه خطي بين رشد گياه، جذب عناصر، پتاسيل آب محيط كشت و حركت عناصر معدني از طريق محيط كشت وجود دارد. رشد گياهچه ها در شرايط محيط كشت بافت گياهي با افزايش غلظت آگار به دليل پتانسيل‌هاي گوناگون آبي كه ايجاد مي كند، كاهش مي يابد. با وجود اهميت جذب مواد معدني در شرايط محيط كشت بافت گياهي كه بخش مهمي براي رشد گياهچه ها است، ولي تا به امروز، كنترل جذب عناصر معدني و جنبه هاي حمل و نقل يون ها و نقش پتانسيل آب محيط كشت مواد معدني كمتر مورد توجه بوده است. اما اين پژوهش مي تواند براي شناسايي بهتر تاثير غلظت هاي مختلف آگار بر رشد و مقدار عناصر در دسترس ريزنمونه ها به‌كار رود. مواد و روش ها: براي تهيه ريزنمونه جوانه هاي يكساله پايه GF677 مورد استفاده قرار گرفتند. بعد از پرآوري، 3 ريزنمونه يكنواخت (حدود 20 ميلي متر طول) در همان محيط كشت پرآوري با غلظت هاي مختلف آگار [صفر (به‌عنوان محيط مايع)، 3، 5، 7، 10 و 14 گرم بر ليتر] به‌مدت 6 هفته واكشت شدند. اين پژوهش در قالب طرح كاملاً تصادفي با 4 تكرار اجرا گرديد. داده ها (صفات رشدي و عناصر معدني) در پايان دوره آزمايش (هفته ششم) جمع آوري شدند. پس از جمع آوري داده ها، براي تجزيه و تحليل آماري از نرم افزار MSTAT-C استفاده شد و مقايسه ميانگين ها به كمك آزمون دانكن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد. يافته ها: نتايج نشان داد، صفاتي از قبيل وزن تر، وزن خشك، محتواي آب، تعداد شاخساره، ارتفاع شاخساره و تعداد برگ به‌طور معني داري تا غلظت 5 گرم آگار افزايش يافتند. شاخص كلروفيل برگ در غلظت‌هاي بالاي آگار نسبت به شاهد كمي كاهش يافت. بيشترين غلظت عناصر پر مصرف (N, P, K, Mg, Ca) و كم مصرف (Zn, Fe, Mn, Cu) در پتانسيل آبي 11/0- و 77/0- مگاپاسكال و كمترين غلظت عناصر در پتانسيل آبي 98/0- و 15/1- مگاپاسكال به‌دست آمد. پايه GF677 يك پايه توانا در جذب روي (Zn) بود. بيشترين ارتفاع گياهچه ها در تيمار مايع و بهترين شرايط رشد و پرآوري در تيمار 3 و 5 گرم به‌دست آمد. نتيجه گيري: در اين آزمايش غلظت بهينه آگار براي رشد و پرآوري گياهچه هاي GF677 3 تا 5 گرم بود. در غلظت 3 گرم بيشترين سرعت پرآوري و در غلظت 5 گرم بهترين شرايط رشدي و پرآوري نسبت به غلظت‌هاي بالاتر آگار به‌دست آمد. البته در غلظت 3 گرم آگار براي جلوگيري از شيشه اي شدن بايستي ريزنمونه ها بلافاصله بعد از كشت و پرآوري به محيط جديد واكشت شوند و غلظت بالاتر از 7 گرم آگار در ليتر براي اين گياه توصيه نمي شود.

Background and objectives: Availability and uptake of mineral by explants are recognized as being important in tissue culture. The limiting factor for maximum mineral uptake and optimum growth is that minerals are not enough available to the explants. There are the inter-relationships between plant growth, mineral uptake, medium water potential, and mineral movement through the medium. Plantlets growth with increasing agar concentration in plant tissue culture medium decreased due to various water potentials. Despite importance of mineral uptake in vitro is an indispensable part for plantlet growth in vitro, to date, less attention has been paid to the control of mineral uptake and aspects of transporting of ions and the role of water potential in mineral diffusion in the culture medium. But, this work can be used to better understand of effects of different agar concentrations on growth and mineral availability of explants. Materials and Methods: For explant preparation, one year mature dormant shoots were used. After proliferation, three uniform explants (approximately 20 mm in length) were subcultured on same proliferation medium with different concentrations of agar [0 (as liquid medium), 3, 5, 7, 10 and 14 g l-1] for six weeks. The experiments were set up in a completely randomized design (CRD) with four replicates. Data were collected (growth parameters and mineral) at the end of experiment (6th weeks). After data collection statistical analysis was performed using MSTAT-C program and means were separated according to the least significant difference (DMRT) at 0.05 level of probability and charts were drawn by Excel 2007 software. Results: Results showed that growth parameters such as fresh weight, dry weight, water content, shoot number, shoot length, leaf number increased significantly (P=0.05) at 5 g l-1 agar. Chlorophyll index slightly decreased compared to control at high concentrations of agar. The highest concentrations of macro elements (N, P, K, Mg, Ca) and micro elements (Zn, Fe, Mn, Cu) were obtained at 0.11 MPa water potential and lowest concentrations of mineral at 0.98 and 1.15 MPa water potential. GF677 was a capable rootstock for N uptake. Maximum height of plants was obtained in liquid treatment and best growing conditions and proliferation in 3 and 5 treatments, respectively. Conclusion: In this experiment, optimum agar concentration for growth and proliferation of GF677 was 3 to 5 g l-1. At concentration of 3 g l-1 the highest proliferation and the best growth and proliferation conditions was obtained in 5 g l-1 than the higher agar concentrations. of course, at 3 g l-1 concentration of agar to prevent the virification explants must be transferred to new media after culture and proliferation and higher than 7 g l-1 of agar concentration for this plant is not recommended.