بخشی از مقاله
چکیده
زعفران با نام علمی Crocus sativus L یکی از گیاهان زراعی مهم است که ماهیت تریپلوئیدی این گونه سبب سختی تکثیر جنسی در این گیاه شده است لذا تکثیر رویشی از طریق کورم ها تنها راه ازدیاد این گیاه است. نرخ تولید کورم های دختری در شرایط طبیعی کم میباشد و همچنین قارچ های بیماریزا و ویروس هایی که کورم ها را مورد هجوم قرار میدهند میتوانند بر عملکرد این گیاه در شرایط خاص تاثیر بگذارند، لذا کشت بافت میتواند در تولید انبوه کورم های عاری از بیماری به طور موثری کمک نماید.
پایین بودن میزان تولید کورم دختری، دسترسی به تولید انبوه زعفران را محدود می کند. کورم دختری معمولا سه تا چهار سال طول می کشد تا به رشد کامل برسد و منجر به ایجاد کورم دختری شود. به دلیل افزایش مداوم در تقاضا زعفران در سراسر جهان، گسترش سطح زیر کشت آن یکی از نیازهای مطرح میباشد، با این حال، دسترسی محدود به پیاز دختری یکی از ضعف های عمده برای گسترش سطح زیرکشت زعفران است. روش های دیگر شامل ریز ازدیادی زعفران است که با استفاده از القای مستقیم یا غیر مستقیم ساقه پیاز مانند - کورم - و یا بازآرایی گیاه از طریق جنین زایی سوماتیکی به دنبال تولید ریزکورم انجام میگیرد که توانایی تولید مقادیر زیادی از گیاه تکثیر شده در مدت زمانی کوتاه را فراهم میکند.
با این حال، پروتکل های موجود تا کنون برای استفاده تجاری مورد استفاده نبوده اند. روش دیگر تولید ترکیبات شیمیایی زعفران شامل کروسین، پیکروکروسین، کروستین و سافرانال میباشد که با استفاده از کشت بافت تولید می شود. ساختارهای مشابه کلاله زعفران به نام ساختارهای کلاله مانند - SLS - در شرایط آزمایشگاهی تولید شده است. کشت بافت مشتق از SLS حاوی یک ترکیب شیمیایی و ساختار فیزیکی مشابه کلاله طبیعی است؛
با این حال، عدم تولید مستمر آن در کشت بافت چالشی مهم برای بهره برداری از این فن آوری در مقیاس تجاری است. کشت سلول زعفران در غلظت های پایین تر ترکیبات شیمیایی کلاله را سنتز میکند. در میان مواد شیمیایی، تولید کروسین در کشت های سلولی تمرکز اصلی پژوهش ها بوده است ،این ماده شیمیایی دارای خواص ضد سرطان میباشد. غلظت مناسب تنظیم کننده های رشد، محتوای محیط کشت، فلزات سنگین، و سیستم کشت دو مرحله ای از دیگر دلایل بالقوه برای افزایش تولید کروسین در کشت های سلولی میباشد.
.1 مقدمه
زعفران با نام علمی با Crocus sativus L به خانواده زنبقیان تعلق دارد. نام این گیاه دارویی و صنعتی از کوریکوس نام منطقه ای در سیلیسیا واقع در شرق مدیترانه گرفته شده است. عده ای از پژوهشگران منشا زعفران را ایالت قدیم ماد ایران میدانند. در حالی که عده ای دیگر مبدا زعفران را منطقه وسیع تری از زمین میدانند و معتقدند که منشا زعفران یونان، ترکیه،آسیای صغیر و ایران میباشد و سپس کشت آن از مشرق تا شمالی ترین نقاط هندوستان و چین و از غرب تا اسپانیا گسترش یافته است.
با توجه به شرایط اقلیمی کشور ما که آب یکی از عوامل اصلی محدود کننده توسعه کشاورزی است، زعفران این گیاه کم توقع از بازده اقتصادی بالایی برخوردار است. زیرا زمان مصرف آب در زراعت زعفران موقعی از سال است که سایر محصولات به آب نیازی نداشته یا حداقل با مشکل کم آبی مواجه نمیباشند.[7] این گیاه در دوران خواب زمستانی هم نیاز به آبیاری ندارد و رویش گیاه زعفران در فصل سرد پائیز و زمستان موجب میشود که این گیاه آفات و بیماریهای مهمی نداشته و به سمپاشی های مکرر نیاز ندارد
در صنایع غذایی و داروسازی از زعفران به عنوان طعم دهنده، آرامبخش، ضد اسپاسم، کاهنده فشارخون، چربی و کلسترول خون، اشتها آور، ضد افسردگی و مقوی معده استفاده میشود. همچنین، به دلیل داشتن خاصیت آنتی اکسیدانی به عنوان پیشگیری کننده از بیماری های قلبی- عروقی و سرطان نیز مطرح است. مهمترین ترکیبات موجود در کلاله زعفران شامل ترکیبات زردرنگ محلول در آب - مشتقات کروستین - ، ترکیبات تلخ مزه - از جمله پیکرو کروسین - ، اسانس - سافرانال تا 1 در صد وزن خشک - ، چربی - حداکثر 10 درصد - ، رطوبت - حدود 10 تا 13 درصد - ، ویتامین ها و ترکیبات معدنی - حدود 5 درصد - است.
مطالعات سیتولوژیکی تشان داده که زعفران گیاه تریپلوئید و در نتیجه عقیم - 2n = 3x = 24 - است.[9] گیاه زعفران در سراسر جهان توزیع ژنتیکی یکنواختی دارد. از آنجا که زعفران یک گیاه تریپلوئید و در نتیجه عقیم است. ویژگی تریپلوئید بودن گونه ها تکثیر جنسی آنها را دچار مشکل میکند، اما تکثیر رویشی در آنها ممکن است.[11] کورم های این گیاه فقط از طریق جوانه زنی و تبدیل جوانه ها به کورم های جدید تکثیر مییابند و در نتیجه تکثیر زعفران به صورت پرورشی بسیار دشوار است.
هر کورم مادر 10-8 کورم کوچک - Cormiet - در اندازه های متعدد تولید میکند. در حقیقت زعفران فقط از طریق کورم های تولید شده جدید تکثیر مییابد و به عنوان یک گیاه ژئوفیت آرام رشد میکند.[1] این گیاه منحصرا از طریق رویشی تکثیر میشود به طوری که تنها سه یا چهار کورمچه در هر فصل تولید میکند. ایجاد مزارع جدید فقط به وسیله کشت کورم های این گیاه مقدور و معمول است
از آنجا که کورم ها مدت نسبتا زیادی 5 - تا 7 سال - در زمین میمانند، لذا کورم های انتخاب شده بایستی سالم و عاری از هرگونه بیماری و یا آسیب دیدگی باشند. این گیاه توسط قارچه ای بیماریزا و ویروس هایی مورد هجوم قرار میگیرد که روی کورم ها قرار دارند و ممکن است بر گیاهان زراعی در شرایط خاص اثر بگذارد. پس قبل از کاشت بایستی با سموم قارچ کش ضد عفونی شده باشند درحالی که تیمار کورم های آلوده به ویروس با موفقیت همراه نبوده است
با توجه به مشکلات تکثیر رویشی که عاملی برای رشد آهسته و امکان آلودگی است، ریز نمونه هایی از قطعات کورم در محیط کشت مناسب و عاری از هرگونه آلودگی جوانه زده و اندام هوایی مورد نیاز برای تولید کورم را ایجاد میکنند با این حال، کورم ها در اندازه های بزرگ گل و کورم های دختری بزرگتری را تولید میکنند. بنابراین، امکان انتخاب نمونه ای بهتر برای محصولی بهینه از کلاله وجود دارد. توزیع نمونه های با کیفیت برای سطح زیرکشت بیشتر به دلیل محدودیت تولید کورم های دختری که توسط کورم مادری تولید میشود، دشوار است. بنابراین برای تضمین آینده زعفران زراعی باید تکنیک های کشت بهبود یابد
هر تلاشی برای مدرنیزه کردن کشت زعفران ممکن است نیاز به تولید انبوه موثری از کورم های عاری از بیماری داشته باشد که کشت بافت در این زمینه میتواند کمک نماید. تکثیر به روش این ویترو برای تولید اندام های عاری از بیماری در بعضی از گیاهان خاکی خانواده های زنبقیان، آماریلید اسه و لیلیاس ها بدست آمده است. باتوجه به مشکلات موجود در رابطه با عاری از بیماری نمودن گیاهان پیازی، امروزه استفاده از روش های کشت بافت و ریز ازدیادی به منظور تکثیر انبوه و عاری از عوامل بیماریزای آنها در مقیاس وسیع امری ضرورری به نظر میرسد
مشخصات گیاه شناسی زعفران
زعفران با نام علمی Crocus sativus L گیاهی چند ساله، متعلق به خانواده زنبقیان - - Iridacea و راسته لیلیال ها - Liliales - میباشد. این گیاه علفی، بدون ساقه و پیازدار است و پیاز آن از نوع کورم - Corm - و برخلاف پیاز خوراکی که از یک ساقه کپه ای محصور در برگ های اندوخته ای تشکیل شده است. پیاز زعفران یک ساقه زیرزمینی مدور، سخت، گوشتدار و توپر بوده که از پوسته های فیبری قهوه ای رنگی پوشیده شده است.[6]
این ساقه های زیرزمینی در اصطلاح باغبانی پداژه و در گیاهشناسی به بنه نیز معروف است. هر کورم بسته به زمان آبیاری قبل، بعد و یا همزمان با گلدهی، 6 تا 9 برگ باریک نظیر برگ علف های چمنی تولید میکند. در قسمت فوقانی کورم بسته به درشتی آن 1-4 جوانه رأسی دیده می شود که این جوانه ها بعداً وظیفه ایجاد گل و برگ را به عهده دارند و از هر جوانه رأسی معمولاً یک و به ندرت 2 تا 3 گل به رنگ بنفش، ظاهر میشود. ارتفاع زعفران 10 تا 15 سانتیمتر است. مجموعه برگها و گلها در داخل یک پوشش نازک و سفید رنگ به نام چمچه - Spathe - که از روی کورم میروید، قرار دارد. چمچه اولین اندامی است که سطح خاک را شکافته و از خاک بیرون میآید. گل ها ابتدا به صورت غنچه بوده که با تابش آفتاب باز میشوند. گلها معمولاً در اوایل پاییز ظاهر میشوند
برگها معمولا بعد یا همزمان با ظهور گل، ظاهر میشوند. گل های زعفران دارای 3 گلبرگ و 3 کاسبرگ تغییر شکل یافته به رنگ بنفش، 3 پرچم، - طول میله آن دو برابر بساک زردرنگ است - و مادگی با یک تخمدان که در مرکز گل قرار گرفته، تشکیل شده است. از قسمت تخمدان خامه باریک و بلندی به رنگ زرد روشن به طول 7 تا 10 سانتیمتر خارج میگردد و در انتها به سه کلاله بوقی شکل به رنگ قرمز عنابی که طول هر رشته 2 تا 3 سانتیمتر است ختم میشود.
این سه کلاله پس از خشک شدن، زعفران تجاری را تشکیل می دهند که معطر و دارای بوی تند و طعمی تلخ است. تعداد برگ های هر کورم که داخل یک چمچه قرار دارد بین 3 تا 20 عدد و طول برگها 19 تا 60 سانتیمتر و عرض آنها بین 3 تا 6 میلیمتر است
تکثیر زعفران به وسیله پیاز توپر - Corm - صورت میگیرد، زیرا به علت تریپلوئید بودن گیاه، بذری در آن تولید نمیشود. زعفران دارای طیف وسیعی از نظر تعداد کروموزوم میباشد ولی در تمامی منابع زعفران خوراکی - 2n = - 3x = 24 ذکر شده است. پیازچه های جدید اغلب در بالا و تعداد کمی هم در اطراف و قاعده پیاز قبلی به وجود میآید.
تکثیر جوانه با استفاده از کشت بافت کورم زعفران
کشت بافت میتواند در تولید انبوه کورم های عاری از بیماری به طور موثری کمک نماید.[12] بدین منظور کورم های ضد عفونی شده به اندازه 1 تا 2 سانتیمتری در شرایط استریلی جدا شده و برای جوانه زنی مورد استفاده قرار گرفتند. ریز نمونه ها در 18 تیمار متفاوت شامل محیط کشت های MS و SH با ترکیب هورمونی - 1BAP، 2 و 3 میلی گرم در لیتر - و 0.5 NAA - و 1 میلی گرم در لیتر - منتقل شدند.
نتایج حاصل از آزمایش نشان داده است که بیشترین درصد جوانه زنی 14/88 - ٪ - و میانگین تعداد جوانه - 95/2 - در هر ریز نمونه در محیط کشت SH، بیشترین درصد جوانه زنی 33/83 - ٪ - و میانگین تعداد جوانه - 88/2 - در هر ریز نمونه در غلظت 3 میلی گرم در لیتر از هورمون BAP و همچنین بیشترین درصد جوانه زنی 06/84 - ٪ - و میانگین تعداد جوانه - 17/3 - در هر ریز نمونه در غلظت یک میلی گرم در لیتر از هورمون NAA بوده است. همچنین بین اثرات متقابل آنها تفاوت معنی داری وجود نداشته است.
