مجله زیست شناسی ایران

تولید و نگهداری بذر مصنوعی در گیاهان

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی ژنتیک و به نژادی گیاهی

2 استادیار گروه مهندسی ژنتیک و به نژادی گیاهی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

3 کارشناس ارشد ژنتیک و به نژادی گیاهی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

تولید بذر مصنوعی در گیاهانی که با مشکل تولید بذر یا بذوری با قوه نامیه ضعیف­اند یک روش کارآمد به­شمار می­آید. این فناوری یک روش عالی به منظور نگهداری ژرم پلاسم­های منتخب، تکثیر دورگه­های نادر، ژنوتیپ­های مختلف و گیاهان تراریخت با بذور گران و غیر قابل دسترس، است.  بذر­مصنوعی در واقع استفاده از واحد­های تکثیری نظیر جنین­های سومایی، پروپاگول­های رویشی نظیر (جوانه­های جانبی، گره و جوانه­های انتهایی) و یا بخش­های مریستمی است که قابلیت کپسوله شدن در پوشش هیدروژلی آلژینات را به منظور جوانه­زنی و تبدیل شدن به یک بذر حقیقی را با هدف  سازگاری گیاهچه­های رشد یافته با شرایط آزمایشگاهی یا مزرعه­ای را داشته باشند. بهینه نمودن شرایط محیط آندوسپرم بذور مصنوعی، باعث افزایش راندمان جوانه­­زنی، تبدیل و سازگاری گیاهچه­های حاصل خواهد شد به طوری­که انتخاب محیط کشت، محرک­های رشد گیاهی مانند هورمون­های تحریک کننده رشد ریشه و ساقه، محرک­های دمایی و غیره کمک فراوانی به رشد گیاهچه­ها­ می­­کنند. محققان مختلف مواد مختلفی را برای تولید آندوسپرم مصنوعی توصیه کرده­اند که هورمون­های رشد اکسین و سیتوکنین و محیط کشت پایه MS از مهمترین آن­ها ست، این مواد باعث افزایش راندمان بذور به منظور تولید گیاهچه­های قوی­تر و امکان رشد در محیط غیر آزمایشگاهی را فراهم می­سازد.

کلیدواژه‌ها

  1. . ابراهیمی م، پزشکی نجف آبادی ع، خیام نکویی م، کدخدایی س، 1392. بررسی تاثیر نوع و غلظت کپسول های آلژینات سدیم در جوانه‌زنی و رشد بذر‌های مصنوعی یونجه، پژوهش و سازندگی، 101: 55-38.
  2. بابا زاده بدوستانی ا، یوسف پور دخانیه ا، رضانژاد امیر دهی س، بابازاده بدوستانی ع، 1391. ایجاد بذور مصنوعی پوشش‌دار از جنین‌های سوماکلونال زنجبیل. ویژه نامه دوازدهمین کنگره ژنتیک ایران، تهران، 1 تا 3 خرداد، ص 8-1.
  3. زینالی م، قادریان م، ملکی زنجانی ب، مقدم آقاجری ش، جعفر لو م. 1391. تولید، ذخیره و باززایی جنین‌های سوماتیکی کلزا ((Brassica napus cv. Tallayeh کپسوله شده در دانه‌های سدیم آلژینات، دوازدهمین کنگره ژنتیک ایران، تهران، 1 تا 3 خرداد. ص 6-1. 4. قاسمیان خ، ناظری س، چهرگانی راد ع ا، میرزایی اصل ا. 1391. مراحل رویان زایی سوماتیکی حاصل از رویان بذری در گیاه وشا (Dorema ammoniacum D.). سلول و بافت، 3(1): 27-21. 5. قمبرعلی باغنی، س (1394) مطالعه تولید بذر مصنوعی در دو رقم سیب زمینی از طریق کپسوله کردن جوانه های جانبی. رساله کارشناسی ارشد. 6. قمبرعلی ،س، شعفی، ب، موسوی، س، عبداللهی، م، ساری خانی، ح. 1397. ریز ازدیادی گیاه دارویی استویا (Stevia rebaudiana Berton) از طریق کشت دو ریز‌نمونه جوانه‌انتهایی. مجله پژوهش‌های سلولی و ملکولی (مجله زیست شناسی ایران). جلد 32. 7. مجد ا، احساندار ش، چوگان ر، عبدی ح ر. 1390. تولید بذر مصنوعی بوسیله کپسوله کردن رویان‌های پیکری در گیاه سیب-زمینی (Solanum tuberosum L.) . فصلنامه گیاه و زیست فناوری ایران، 4: 76-68. 8. شعفی، ب (1395) مطالعه عوامل موثر در تولید و نگهداری بذر مصنوعی در گیاه استویا، دانشگاه بوعلی سینا. رساله کارشناسی ارشد. 9. شعفی،ب، قمبرعلی، س (1397). تکنیک‌های کاربردی کشت بافت گیاهی. جلد اول. انتشارات حکایت قلم نوین. تهران.جلد اول. 10. کاکایی، م، مظاهری لقب، عبداللهی، م، موسوی، س.( 1392).مطالعه حفاظت انجمادی بذور کلزا (Brassica napus L.) به روش شیشه ای شدن. فن آوری زیستی در کشاورزی. جلد4. ص 33-39. 11.Abdollahi, M, Chardoli, Z.2017.Improvement in androgenic response of borage (Borago officinalis L.) cultured anthers using antibrowning agents and picloram. Turkish journal of biology 41 : 354-363. 12.Abdollahi, M, Mossavi, S.2015.Induction of androgenesis and production of haploid embryos in anther cultures of borage (Borago officinalis L). PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE 122: 321-329. 13.Ahmed Abbas Nower, (2013). "In vitropropagation and synthetic seeds production, an efficient methods for Stevia rebaudiana Bertoni". Sugar Tech, 16(1): 100-108. 14.Arun Kumar˒ M.B.˒ Vakeswaran˒ V. and Krishnasamy˒ V. 2005. ˮEnhancement of Synthetic Seed conversion to seedling in hybrid rice‟.Plant Cell Tiss. Organ.Cult.81: 97-100. 15.Antonietta GM, Micheli M, Pulcini L, Stardardi A, 2007. "Perspectives of the encapsulation technology in the nursery activity of Citrus caryologia". 60(1-2): 192-195. 16. Baskaran, A Kumari, J Van Staden (2015). "Embryogenesis and synthetic seed production in Mondia Whitei". Plant Cell, Tissue and Organ Cult, 35:120-132. 17. Bazinet˒ C.˒ Kersulec˒ A.˒ Dufrene˒ V.˒ Timbert˒ R.˒ Hervagault˒ J.F and Barbotin˒ J.N. 1992. ˮPhysiological somatic embryos ( Daucus carota L.)‟. Behavior depending on the storage condition. Biotechnology. 92: 139. 18. Biradar S, 2008. "Development and evalution of synthetic seed in sugarcane, M.S.C." Dissertation Department of Agronomy University of Agricultural Science, Dharwad, India: 100-106. 19. Badaran A.E, Mohamed R.A. Abd Alhady, Wffa A, Hassan (2015). "In vitro evaluation of some traits in Stevia rebaudiana (Bertoni) under drough stress and their relationship stevioside conten". American Journal of Plant Sciences, 6: 746-752. 20. Bustam, S., Sinniah, U.R., Kadir, M.A., Zaman , F.Q. and Subramaniam, S. 2013. ˮSelection of optimal stage for protocom-like bodies and production of artificial seeds for direct regeneration on different media and short term storage of Dendrobium shavin white‟. Plant Growth Regulation. 69: 215-224. 21. Chetia˒ S. and Devi˒ J. 1996. ˮRegeneration of three orchid species from artificial seeds‟. In Souvenir Nation. Symp. Hort. Biotechnol.˒ Hort. Sco. India and IIHR˒ Bangalore˒ P. 6. 22. Divakaran SP, Nair AS (2011). "Somatic embryogenesis from bract cultures in diploid Musa acuminate cultivars from Sout India". Sci Hortic, 131: 99-102. 23.Dobariya˒ K.L. 1994.ˮ Investigation on in vitro morpgogensis and somaclonal variation in sugarcane ( Saccharum Spp. Hybrid)‟.Ph.D. Thesis˒ Submitted to Uni. Agric. Sci.Dharwad (India). 24. Devendra, B.N., Srinivas, N. and Naik, G.R. 2011."Direct somatic embryogenesis and synthetic seed production from (Tylophora indica Burm f.j) Merrill an endangered". Medicinally Important Plant. Int. J. Biol, 7: 216-222. 25. Fatima N, Ahmad N, Anis M, Ahmad I (2013). "Animproved in vitro encapsulation protocol, biochemical analysis and genetic integrity used DNA based molecular markers in regenerated plants of withania somnifera L." Ind Crop Prod 50: 460-477. 26. Felek W, Mekibib F, Admassu B (2015). "Optimization of explant surface sterilization coundition for field grown peach (Purnus Persica L. Batsch.cv.Garnem) intended for in vitro culture". Afr J Biotechnol, 14: 657-660. 27. Ghanbarali, M.R. Abdollahi. H. Zolnorian. Sayyed saeed Moosavi, 2016. "Optimization of the conditions for production of synthetic seeds by encapsulation of axillary buds derived from minituber sprouts in potato (Solanum tubersum)'. Plant Cell Tiss Organ Cult. 28. German MA, Micheli M, Chiancone B, Macaluso L, Standardi A, 2011. "Organnogenesis and encapsulation of in vtro-derived propagules of Carrizo citrange (Citrus sinensis L. osb.x Poncirus trifoliate (L.) Raf)". Plant Cell Tissue Organ Cult, 106:229-307. 29. Hafize, A.I., Micheli, M. and Stardardi, A. 2007. "Encapsulation of in vtro-drive explants of olive (Olea europea L. cv. Moraiolo). II,effect of storage on capsule and derived shoots performance". Hort Sci, 113: 286-292. 30. Hung CD, Truman Sj (2011c). "Encapsulation technologhy short-term preservation and germplasm distribution of the African mahogany khaya senegalensis". Plant Cell Tiss Organ Cult, 107: 397-405. 31. Hung CD, Truman SJ (2012a). ˮ Alginate encapsulation of shoot tips and nodal segments for short-term storage and distribution of the eucalypt Corymbia torelliana 9 C.citriodora‟. Acta Physiol Plant 34:117-128. 32. Khayatenzhad M, Shahriari R, Gholamin R, 2011. "Correlation and path analysis between yield and yield components in potato (Solanum tubersum L.)". Middle-East Journal Scientific Research, 7(1): 17-21. 33. Kulus D, Zalewska M (2014). "In vitro plant recovery from alginate encapsulated chrysanthemum ×grandi florum (Ramat.) kitam shoot tips". Prop Orn Plants, 14: 3-12. 34.Jamuna, S., Paulsamy, S. and Karthika, K, 2013b. "In vitro antitungal activity of leaf and root extracts of the medicinal plant, Hypochaeris rodicata L". Int J Pharmacy Pharmacev Sci, 5(3): 758-761. 35.Mazur K, Buchner R, Bonn M, Hunger J (2014). "Hydration of sodium alginate in aqueous solution". Macromolecules, 47(2): 771-776. 36. Mahendran, N.Parimola Devi and V. Narmatha Bai, 2014. "Encapsulation of protocorm of Cymbidium bicolor Lindl for short term storage and germplasm exchange". Journal Of Ommental Plants, Volume (4): 205-215. 37. Malabadi˒ R. and J.Van Staden˒ 2005. ˮStorability and germination of sodium alginate encapsulated somatic embryos derived from vegetative shoot apces of mature Pinus patula trees‟. Plant Cell Tiss. Organ cult. 82: 259-265. 38. Mahendran, N.Parimola Devi and V. Narmatha Bai, 2014. "Encapsulation of protocorm of Cymbidium bicolor Lindl for short term storage and germplasm exchange". Journal Of Ommental Plants, Volume (4): 205-215. 39. Mousavi-Anzabi, S.H., 2013. "In vitro plant regeneration from alginate-encapsulated somatic embryos of rapeseed (Brassica napus cv. Tallayeh)". IWT.J.Trad.Herb Medic.Vol, 1(1): 13-18. 40. Monja-Mio, K.M., and M.L. Robert. 2013. "Direct somatic embryogenesis of Agave four croydes Lem, through thin cell layer technique". In vitro cellular developmental Biology 49: 541-549. 41. Najafi, S, Abdollahi, M, Mossavi, S.2016.Induction and development of anther-derived gametic embryos in cucumber (Cucumis sativus L.) by optimizing the macronutrient and agar concentrations in culture medium. Turkish journal of biology 40: 571-579. 42. Palanyandy SR, Gantait S, Surauthrau P, Sinniah UR, Subramaniam S (2015). "Storage of encapsulated oil palm polyem bryoids, influence of temperature and duration". In vitro Cell Dev Biol Plant, 51: 118-124. 43. Priya˒B.T. and Shakila˒A. 2003. ˮSynthetic Seed production in banana‟. Adv. Plant Sci. 16(1): 219-222. 44. Perveen S., Anis, M. 2014. "Encapsulation of inter node regenerated adventitious shoot bude of Indian Siris in alginate beads for temporary storage and two fold clonal plant production". Acta Physiologiae Plantarum, 36, 2067-2077. 45. Preethi, D.,T.M. Sridhar, and C.V. Naidu. 2011. "Carbohydrate concerntration influences on in vitro plant regeneration in Stevia rebaudiana". Journal of Phytology 3: 61-64. 46. Ravi D˒ Anand P.2012. ˮProduction and Application of Artificial seeds‟: A Review. International Research Journal of Biological Sciences˒ 1(5): 74 – 78. 47. Rai˒ M.K.˒ Jaiswal˒ V.S. and Jaiswal˒ U. 2009.ˮ Encapsulation of shoot tips of guava (Psidium guajava L.) for short term storage and germplasm exchange‟. Hort. Sci: 118: 33-38. 48. Rihan˒ Hail Z.˒ Al - Issawi˒ M.˒ Burchet˒ S. and Fuller˒ M.P. 2015.ˮ Encapsulation of Cauliflower (Brassica Olerace Var Botrytis) micro shoot as artificial seeds and their conversion and growthin commercial substrates‟. Plants Cell Tiss. Organ. Cult. 107: 243 – 250. 49. Rizkalla, A. A, A.M. Badr-Elden, M.E. Ottai, M.I. Nasr and M.N.M.Esmail,(2012). "Development of artificial seed technology and preservation sugar beet". Sugar Tech, 14(3): 312-320. 50. Redenbaugh˒ K.˒ Paasch˒ B.D.˒ Nichel˒ I.W.˒ Kosslu˒ M.W.˒ Viss˒ P.R. and Walker˒ K.a. 1986˒ ˮSomatic Seeds:ʼ Encapsulation of asexual embryo‟. Biotch. 4: 797 – 801. . 51. Sanaie, H, Abdollahi, M, Mirzaie Asl, A, Mossavi, S. 2017. Production of doubled haploid plants from anther cultures of borage (Borago officinalis L.) by the application of chemical and physical stress. PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE 130: 369–378. 52. Sharma S, Shahzad A, Teixeira da Silva JA (2013). "Synseed technologhy-a complete segment for propagation, short-term conservation and germplasm exchange and distribution of Eclipta alba (red medicinal L.)". Acta Physiol Plant, 32: 607-610. 53. Sharma˒ Sh. And Shahzad˒ A. 2012. ˮEncapsulation technology for short- term storage and conservation of woody climber Decaepis hamilttoui Wight and Aru‟.Plant Cell Tiss. Organ. Cult. 111: 191-198. Saiprasad˒ G.V.S. 2001. ˮArtificial Seed and their application‟. Resonance. pp: 39-47. 54. 55. Sakamoto˒ Y.˒ Umeda˒ S. and Ogishima˒ H. 1991. ˮSeed comprising a sustained release granule‟. U.S. Patext. 50: 010˒865. 56.Sundaraj SG, Agrawal A, Taygi RK (2010). "Encapsulation for in vitro short-term storage and exchange of gine (Zingiber officinal Rosc.) germplasm". Sci Hoticult, 125: 761-766. 57. Sujatha, M., Vijay, SH., Vasvi, S., Sivaraj. N. and Rao, S.N. 2012. "Combination of thidiazuron and isopenteny lodenine promotes highly efficient adventitious shoot regeneration from cotyledons of mature Sunflower (Helianthus annus L.) seeds". Plant Cell Tiss Organ Cult, 111: 359-372. 58. Sunikumar, K.K., Sudhakara, K. and Vijayakumar, N.K, 2000. "Attempt to improve storage life of Hopes parviflora seeds through synthetic seed production". Sees Res, 28(2): 126-130. 59. Standardi, A, Micheli M (2013). "Encapsulation of in vitro derived explants, aninovative tool for nurseries". Methods Mol Biol, 11013: 397-418. 60. Singh, S., Manojk., Rai, P., Sarita Pandey, V.S. and Jaiswal, U., 2010. " Plant regeneration from alginate-encapsulated shoot tips of (Spilanthes acmelia L.), murr., a medicinally important and herbal pesticidal plant species". Acta physiol. Plant, 31: 649-653. 61. Teixeira Da Silva JA, Kix H, Engelrnann F (2015). "Chrysanthemum low-temperature storage and cryopreservation, a review". Plant Cell Tissue Organ Cult, 120:423-440. 62. Tiyagarajan, M., and P. Venkata Chalam, 2012. "Large scale in vitro propagation of Stevia rebaudiana (Bert) for commercial application" farmaceutically important and antidiabetic medicinal herb". Industrial Crops and Products, 37: 111-117. 63. Thobunluepop, P.E. Pawelzik and Vearaslip, S. 2009. "Possibility of sweet corn synthetic seed production". Pak. J. Biol. Sci, 12: 1085-1089. 64.Varshney A, Anis M (2014). "Synseed conceptiav for short-term storage, germplasm exchange and potentialities of regeneration genetically stable plantlets of desert data trec (Balaui tes aegyp tiaca Del.)". Agro for Syst, 88: 321-329. 65. Verma SK, Raj MK, Asthana P, Jaiswal VS, Jaiswal U (2010). ˮIn vitro plantlets from alginate- encapsulated shoot tips of Solanum nigrum L‟. Sci. Hortic. 124:517-521. 66.Yang,Z.,Yunfeng,Z.,Yan,s.2011.ˮFactors offecting germination and propagators of artificial seeds of Dendrobium candidum‟.International conference on Agricultral and Biosytems EngineeringAdvances in Biomedical Engineering vols.1-2. 67.Zhang YF˒ Yan S. 2011. ˮFactors affecting germination and propagators of artificial seeds of Dendrobium Candidium‟. Advances in Biomedical Engineering˒ 1-2: 404 – 410.A 68.Zych, M., FurmanowA, M., Patan, A.K., Lowicka, A., Derger, M. and Mendlewska, S, 2005. "Micropropagation of (Rhodiola kirilowii) plant using encapsulated axillary buds and callus". Act. Biol. Crac.boot, 47(2): 83-87.
مجله زیست شناسی ایران
دوره 3، شماره 5 - شماره پیاپی 5
خرداد 1398
صفحه 70-83
  • تاریخ دریافت: 12 اردیبهشت 1398
  • تاریخ بازنگری: 29 اردیبهشت 1398
  • تاریخ پذیرش: 29 اردیبهشت 1398