بهینه سازی سیستم جوانه زنی آرابیدوپسیس برای مطالعات تغذیه ای در کشت های بدون خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار علوم و مهندسی باغبانی، واحد مهاباد، دانشگاه آزاد اسلامی، مهاباد، ایران

2 استادیار گروه باغبانی و فیزیولوژی گیاهی، دانشگاه واخنینگن، واخنینگن، هلند

3 استاد گروه باغبانی و فیزیولوژی گیاهی، دانشگاه واخنینگن، واخنینگن، هلند

چکیده

آرابیدوپسیس مهمترین گیاه مدل در تحقیقات تغذیه و ژنتیک گیاهی است. این آزمایش براساس اهمیت پرورش آرابیدوپسیس در سیستمهای بدون خاک به منظور آزمایشهای دقیق تغذیه‌ای و اهمیت سیستم جوانه‌زنی کارآمد و تولید گیاهچه‌های سالم، در بسترترکیبی آگار وعناصر معدنی اجراگردید. برهمین اساس میکروتیوب‌های دو میلی‌لیتری به‌طول 10 میلی‌متر برش وتوسط نوارچسب عریض به‌شکل وارونه به میز هود متصل وسپس بامحیط کشت حاوی آگار (55/0%) و عناصر معدنی (هوگلند) با نسبت حجمی 1:1 پر شدند. پس از انجماد محیط کشت، میکروتیوب‌ها به‌شکل معمولی و طبیعی برگردانیده و بذور استریل و استراتیفه شده آرابیدوپسیس در آن‌ها کشت و سپس به اتاقک رشد با شرایط محیطی کنترل شده منتقل گردیدند. درصد جوانه‌زنی بذور، وزن تر و خشک برگ، سطح رزت و گیاهچه‌های سالم و قابل انتقال (210 گیاهچه) طی سه هفته اول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش بیانگر کارایی سیستم طراحی شده به‌منظور جوانه‌زنی بذور آرابیدوپسیس برای کشت‌های بدون خاک بود. درصد جوانه‌زنی بذور کشت شده بیش از 5/97% بود.بیش از 85% گیاهچه‌های تولیدی سالم، دارای رشد مناسب و یکنواخت، به‌ویژه دارای ریشه‌های سالم و قابل بررسی در مطالعات بیولوژی ریشه و قابل انتقال به محیط کشت اصلی بودند. نشاهای تولید شده دراین سیستم در هفته سوم و در مرحله 8 برگی پس از کشت آماده انتقال به محیط اصلی کشت بودند. براساس نتایج آزمایش سیستم طراحی شده در این تحقیق بدلیل کارایی بالا، کنترل دقیق محیط کشت جوانه‌زنی و رشد ریشه، جهت آزمایش‌های مربوط به جوانه-زنی و کشت آرابیدوپسیس در سیستم بدون خاک به‌ویژه آزمایشات مرتبط با تغذیه‌ معرفی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


مهدیه، م.، و محمدصالح، ف.، 1394. نقش microRNA399 و سوکروز در پاسخ های فیزیولوژیک گیاه آرابیدوپسیس (Arabidopsis thaliana) نسبت به کمبود فسفر، زیست­شناسی گیاهی ایران، شماره 23، صص 75-86.‎

دیدار، ن.، پژوهنده، م.، و محمودی، ف.، 1393. ایجاد گیاهان زودگلده آرابیدوپسیس از طریق خاموش کردن ژن CLF به روش RNA silencing. مجله بیوتکنولوژی کشاورزی، شماره 6، صص 61-74.‎

وحدتی، م.، اقدسی، م.، و صادقی پور، ح.، 1389. بر هم کنش ترهالوز و اسید آسکوربیک در رشد گیاهچه­های آرابیدوپسیس. پژوهش­های تولید گیاهی، شماره 4، صص 48-27.‎

Arabidopsis Genome Initiative. 2000. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature 408: 796–815.

Arteca, R. N., and J. M. Arteca. 2000. A novel method for growing Arabidopsis thaliana plants hydroponically. Physiologia Plantarum 108: 188–193.

Boyes, D. C., A. M. Zayed, R., Ascenzi, A. J. McCaskill, N. E. Hoffman, K. R. Davis, and J. Görlach. 2001. Growth stage–based phenotypic analysis of Arabidopsis: a model for high throughput functional genomics in plants. The Plant Cell 13(7): 1499-1510.

Conn S. J., B. M.Hocking Dayod, B. Xu, A. Athman, S. Henderson, L. Aukett, V.Conn, M. K. Shearer, S. Fuentes, S. D. Tyerman, and M. Gilliham. 2013. Protocol: optimising hydroponic growth systems for nutritional and physiological analysis of Arabidopsis thaliana and other plants. Plant methods 9: 4.

Hermans, C., M. Vuylsteke, F. Coppens, A. Craciun, D. Inzé, and N. Verbruggen. 2010. Early transcriptomic changes induced by magnesium deficiency in Arabidopsis thaliana reveal the alteration of circadian clock gene expression in roots and the triggering of abscisic acid‐responsive genes. New Phytologist 187(1: 119-131.

Hoagland, D. R., and D. I. Arnon. 1950. The water-culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station Circular 347: 1–32.

Marschner, H. 2011. Marschner's mineral nutrition of higher plants. Academic press.

Murashige, T., and F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiologia plantarum 15: 473–497.

Norén H., P. Svensson, B. Andersson, H. Nore, P. Svensson, B. Andersson. 2004. A convenient and versatile hydroponic cultivation system for Arabidopsis thaliana. Physiologia Plantarum 121: 343–348.

Provart, N. J., J. Alonso, S. M. Assmann, D. Bergmann, S. M.Brady, J. Brkljacic, P. McCourt. 2016. 50 years of Arabidopsis research: highlights and future directions. New Phytologist 209(3): 921–944.

Schlesier, B., F. Bréton, and H. P. Mock. 2003. A hydroponic culture system for growing Arabidopsis thaliana plantlets under sterile conditions. Plant molecular biology reporter, 21(4): 449-456.

Smeets, K., J. Ruytinx, F. Van Belleghem, B. Semane, D. Lin, J. Vangronsveld, and A. Cuypers. 2008. Critical evaluation and statistical validation of a hydroponic culture system for Arabidopsis thaliana. Plant physiology and biochemistry 46(2): 212-218.

Somerville, C., and M. Koornneef. 2002. A fortunate choice: the history of Arabidopsis as a model plant. Nature Reviews Genetics 3(11): 883–889.

Tocquin P., L. Corbesier, A. Havelange, A. Pieltain, E. Kurtem, G. Bernier, and C. Périlleux. 2003. A novel high efficiency, low maintenance, hydroponic system for synchronous growth and flowering of Arabidopsis thaliana. BMC plant biology 3: 2.

Toda, T., H. Koyama, and Hara, T. 1999. A simple hydroponic culture method for the development of a highly viable root system in Arabidopsis thaliana. Bioscience, biotechnology, and biochemistry 63(1): 210-212.

Zhu, J.K., J. Liu, and L. Xiong. 1998. Genetic analysis of salt tolerance in Arabidopsis: evidence for a critical role of potassium nutrition. The Plant Cell 10(7): 1181-1191.