بخشی از مقاله
بهبود نخود (Cicer arietinum L.) با استفاده از اصلاح موتاسیونی و کشت اینویترو
چکیده
تنش یخزدگی نوعی تنش مرکب است که در نتیجه قرار گرفتن گیاه در معرض دماهاي پایین و به همراه تنش مکانیکی ناشی از تشکیل یخ در بافتها بروز مییابد که منجر به خسارت اقتصادي و نابودي گیاهان میشود. یکی از راههاي افزایش تحمل، القاي موتاسیون با استفاده از موتاژنهاي فیزیکی در کشت این ویترو است. لذا این آزمایش با هدف شناسایی موتانتهایی از نخود که قادر به تحمل دماهاي پایینتر از میانگین حداقل دماي منطقه کشت خود باشند، انجام شد. در این آزمایش بذور سه ژنوتیپ نخود MCC477)، MCC495 و (MCC741با دزهاي مختلف اشعه گاما 60)، 100، 140 و 180 گري) تیمار شدند و شاخههاي القا شده جهت اعمال تنش در میانگین حداقل دماي 20 سال اخیر شهر مشهد که - 14 درجه سانتیگراد تعیین شد، قرار گرفتند تا میزان تحمل به یخزدگی آنها مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد که در بین تمامی شاخههاي القا شده، تنها 23 شاخه از ژنوتیپ MCC741 دز 180 گري قادر به تحمل این دما بودند. به عبارتی دماي پایین سبب از بین رفتن تمامی شاخهها شد. تنها شاخه هایی قادر به بقا بودند که در آنها تابش و تنوع حاصل از آن، افزایش تحمل به یخزدگی آنها را بهمراه داشته است. نتایج این تحقیق نشان داد که میتوان از القاي موتاسیون در کشت بافت به عنوان راهکاري مناسب جهت شناسایی موتانتهاي متحمل به یخ زدگی در گیاه نخود بهره جست.
کلید واژگان: کشت بافت، القاي موتاسیون، تحمل به یخزدگی و نخود.
مقدمه
نخود (Cicer arietinum L.)، از بقولات مهم سرمادوست است که با داشتن درصد بالایی از پروتئین نقش مهمی را در تامین اسید آمینههاي مورد نیاز بدن انسان به صورت مکمل با غلات ایفا میکند (سامرز و همکاران، .(2003 عوامل مختلفی در پایین بودن عملکرد نخود زراعی دخالت دارند که مهم ترین آنها، تنشهاي زیستی و غیر زیستی میباشند. نامناسب بودن زمان کاشت، خصوصاً در مناطق معتدل وینمه گرمسیري منجر به مواجه شدن دوره زایشی این گیاه با تنش خشکی خواهد شد (آدامسن و کافلت، .(2005 در چنین شرایطی به نظر میرسد براي مناطق معتدل و نیمه گرمسیري، تغییر زمان کاشت نخود از بهار به پاییز-زمستان در افزایش و بهبود عملکرد تاثیر خواهد داشت. اما در مورد مناطق مرتفع به دلیل در اختیار نبودن ارقام متحمل به سرما این کار امکانپذیر نیست. با توجه به مطالب ذکر شده میتوان گفت که تحمل به یخزدگی در مناطق مرتفع یکی از مهمترین پیش نیازها در کشت نخود پاییزه- زمستانه است (کانونی و همکاران، .(2009 در سالهاي اخیر تلاشهاي زیادي براي تکمیل روشهاي متداول اصلاحی جهت تولید گیاهان متحمل به تنشها صورت گرفته است. یکی از این روشها، القاي موتاسیون در کشت بافت است. با القاي موتاسیون و انتخاب در محیط این ویترو میتوان موتانتهایی با صفات مفید را در یک مدت زمان کوتاه به دست آورد (جین، .(2001 نتایج بررسیهاي موجود نشان میدهد که تلاشهاي انجام شده در مورد تولید موتانتهاي متحمل به تنشها در حبوبات به دلیل سرسختی آنها در باززایی با موفقیت همراه نبوده است (دیتا و همکاران، .(2006 بهبود دستورالعملهاي باززایی حبوبات در سالهاي اخیر میتواند کاربرد موتاژنهاي اینویترو را در اصلاح حبوبات فراهم سازد (بیهایتا و همکاران، 2001؛ مشتاقی، 1387؛ یوسفی آرا، .(2008 لذا در این تحقیق از تابش گاما به عنوان القا کننده موتاسیون در شرایط کشت بافت جهت شناسایی موتانتهایی از نخود که قادر به تحمل دماهاي پایینتر از میانگین حداقل دماي منطقه تحت کشت خود باشند، استفاده
گردید.
مواد و روشها
در این مطالعهاثر دزهاي مختلف اشعه گاما روي ژنوتیپهاي نخود جهت دستیابی به نمونههاي متحمل به یخزدگی بررسی شد. در مرحله اول، حداکثر مقدار بذر قابل دسترس از 3 ژنوتیپ نخود شامل MCC477، MCC495 وMCC741با دزهاي مختل ف اشعه گاما با منبع کبالت (co60 )60 شامل 60، 100، 140 و 180گيرِ(یاسار سیفتکل و همکاران، (2006 در سازمان انرژ ي اتمی ایران تیمار شدند. براي تهیه ریزنمونه جهت کشت در محیط کشت باززایی، بذور در محیط کشت 1/2MB (نمکهاي MS و ویتامینهاي (B5 به همراه 15 گرم در لیتر ساکارز کشت و به مدت 2 روز در شرایط تاریکی اتاق رشد نگهداري شدند. سپس محور جنینی سربرداري شده به همراه تک لپه به عنوان ریزنمونه جهت القاي شاخه در محیط کشت MB حاوي 0/5 میلیگرم در لیتر BAP، 0/5 میلیگرم در لیتر کینتین و 0/05 میلیگرم در لیتر NAA کشت و در اتاق رشد با شرایط نوري 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت نگهداري شدند. پس از 2 هفته از کشت ریزنمونهها در محیط القاي شاخه، نمونههایی که جوانه زده و تشکیل شاخه دادند، به محیط کشت بعدي شامل محیط کشت MB حاوي 0/5 میلیگرم در لیتر BAP و کینتین انتقال داده شدند. شاخهها در این محیط کشت نیز به مدت 2 هفته نگهداري شدند. کلیه شاخهها بعد از گذراندن دوره خوسرمایی 12) روز در دماي 4±1 درجه سانتیگراد) در معرض تیمار تنش یخزدگی قرار گرفتند. بدین منظور، نمونههاي مربوط به هر یکاز دزهاي تابشی در هر یک از ژنوتیپها، در میانگین حداقل دماي مطلق 20 سال اخیر مشهد (سال (1368- 1388 که از طریق سازمان هواشناسی منطقه -14 درجه سانتیگراد تعیین شد، برداشت شدند و به مدت 24 ساعت در اتاقک رشد نگهداري و سپس به اتاق رشد منتقل شدند. بعد از 3 هفته از اعمال تنش، میزان بقاي آنها مورد ارزیابی قرار گرفت و نمونههاي بقا یافته، جهت ریشه دار شدن به محیط کشت ریشهزایی MB حاوي 0/1 میلیگرم در لیتر IAA منتقل شدند. شاخههاي ریشهدار شده، جهت رشد بیشتر و سازگاري با شرایط محیطی به کشت هیدروپونیک انتقال یافتند.
نتایج و بحث
تغییرات مورفولوژیکی ناشی از تابش
با گذشت دو هفته از کشت ریزنمونههاي سه ژنوتیپ نخود در محیط کشت شاخهزایی، شاخههاي القا شده در هر یکاز دزهاي تابشی مربوط به هر ژنوتیپ برخی تغییرات مورفولوژیکی را نشان دادند. در بین شاخههاي القا شده، تنها در یک نمونه از ژنوتیپ MCC495 هک با دز180 گري تیمار شده بود، گیاه آلبینو (فاقد رنگیزه و به رنگ سفید) مشاهده شد (شکل-1الف). حضور این گیاه آلبینو نشاندهنده اثر تابش بر روي ساختار ژنتیکی گیاه است هک احتمالاً از طریق تاثیر بر سیستم فتوسنتزي گیاه، مانع تولید رنگیزه شده است. تحقیقات زیادي با استفاده از موتاژنها در شرایط اینویترو صورت گرفته است که در اکثر آنها به علت اثر تابش و وقوع موتاسیون، تغییرات مورفولوژیکی قابل مشاهده، گزارش شده است (جیریجا و هاناول، .(2009
تغییر مورفولوژیکی دیگر شامل جوانهزنی و رشد ریشه از محل دومین گره در شاخه نیز مشاهده شد. بطوري که 3 گیاه از ژنوتیپ MCC741در دز تابشی 180 گري، 1 گیاه از ژنوتیپ MCC495در دز تابشی60 گري و 1 گیاه نیز از ژنوتیپ MCC477 هک با دز 60 گري تیمار شده بود داراي این ویژگی بودند (شکل-1ب). وجود موتانتهاي مورفولوژیکی نشاندهنده اثر تابش گاما در افزایش فراوانی تنوع است. به عبارتی تابش قادر است با اثر بر قسمتهاي مختلف ژنوم، باعث تغییر در فعالیتهاي ساختاري، بیوشیمیایی و کارکردي گیاه شده و از این طریق فرمهاي جدیدي از گیاه با صفات تغییر یافته تولید شود (سلوي و همکاران، .(2007
اثر تابش گاما بر میزان تحمل به یخزدگی سه ژنوتیپ نخود
با اعمال تیمار یخزدگی -14 درجه سانتیگراد، تمامی شاخههايحاصل از دزهاي مختلف اشعه گاما در هر سه ژنوتیپ نخود، از بین رفتند. تنها 23 شاخه از ژنوتیپ MCC741 دردز180 گري باقی ماندند. شاخههاي باقیمانده به محیط کشت ریشهزایی منتقل شدند که از بین نمونههاي موجود، تنها 16 شاخه ریشهدار شدند که به کشت هیدروپونیک انتقال یافتند (شکل-1 ج و د).
(ال (ب (ج) (د)
شکل١. الف) تولید گیاه آلبینو تحت تاثیر تابش گاما ب) تغییر مورفولوژیکی
در جوانهزنی و رشد ریشه از محل اولین گره روي ساقه اصلی ناشی از تابش
گاما در سه ژنوتیپ نخود ج) ریشهدار شدن شاخهھاي متحمل سه ژنوتیپ نخود با
انتقال آنھا به محیط کشت ریشهزایی د) رشد گیاھچهھاي حاصل از کشت این-
از مزایایی که القاي موتاسیون در شرایط کشت اینویترو به همراه دارد، میتوان به موارد زیر اشاره کرد: تیمار موتاسیونی میتواند براي جمعیت بزرگی از نمونههاي گیاهی استفاده شود؛ مواد گیاهی به سرعت قابل تکثیر میباشند؛ گزینش موتانتها در شرایط این ویترو امکانپذیر است و فضاي کمی براي تکثیر موتانتها نیاز است. همچنین کشت بافت قادر به شناسایی شیمرها بوده و بسته به
