منابع تحقیقاتی برای نگارش مقاله بررسی و مقایسه ریزغده زایی رقم های زودرس و دیررس ... - منابع مورد نیاز برای پایان نامه : دانلود پژوهش های پیشین |
انگیزهای که باعث شروع فعالیت در زمینه باززایی گیاه در شرایط درون شیشه گردید را میتوان به وقایعی که در شرایط طبیعی[۲۴] بوقوع میپیوندد جستجو نمود. در قرن هجدهم، فردی به نام دوهامل دو مانسو[۲۵] با برداشتن بخشی از پوست درختان مشاهده کرد که در محل زخم، کالوس[۲۶] تولید می شود (گاسرت[۲۷]، ۱۹۸۵؛ بانگا[۲۸] و وانادرکس[۲۹]، ۱۹۹۲). مشاهدات وی اولین فعالیتی بود که در زمینه کشتبافت انجام شد ولی از آنجایی که در آن زمان نظریه کشتبافت عنوان نشده بود، به کشفیات او توجهی نشد، به همین دلیل، نتایج فعالیتهای دوهامل را به عنوان پیش تاریخ کشت بافت مطرح می کنند (گاسرت، ۱۹۸۵).
در حقیقت تاریخچه کشتبافت از زمانی آغاز شد که نظریه پرتوانی[۳۰] سلولهای گیاهی عنوان شد. این نظریه توسط اسکیلیدن[۳۱] و اسکووان[۳۲] مستقلا بیان شد (افشاریپور، ۱۹۹۳). این نظریه ادعا می کند سلولهای گیاهی از نظر داشتن کلیه اطلاعات لازم جهت ایجاد یک گیاه کامل، مستقل هستند و در اصل هر سلول گیاهی قادر است به گیاه جدیدی تبدیل شود (باجاج[۳۳]، ۱۹۸۷؛ بارون[۳۴] و فیناگولد[۳۵]، ۱۹۹۰).
از آن پس فعالیت زیادی برای تولید کالوس و اثبات نظریه پرتوانی سلولهای گیاهی انجام شد ولی نظریه تئوریکی کشت سلولها نهایتا توسط گیاهشناسی آلمانی به نام هابرلنت[۳۶] در سال ۱۹۰۲، مطرح شد. وی معتقد بود که یک محیط غذایی مصنوعی می تواند شرایط رشد و نمو و تکثیر را همانند شرایط طبیعی برای گیاه فراهم کند و این باعث توسعه یک سلول به یک گیاه کامل می شود (اسکیلد-رنتاسکلر[۳۷] و اسکمیدیش[۳۸]، ۱۹۸۴).
در اوایل قرن بیستم، عموما فعالیتهایی که در زمینه کشت سلول انجام میگرفت با شکست روبرو میشد ولی چشمانداز روشن، زمانی ایجاد شد که برای اولین بار کشت اندام با موفقیت انجام شد. این موفقیت توسط رابینز[۳۹] ۱۹۹۲ در امریکا بدست آمد (افشاریپور، ۱۹۹۳؛ باجاج و ساپوری[۴۰]، ۱۹۸۸)، به همین دلیل رابینز را اولین فردی که چندین مرحله بازکشت[۴۱] از ریشه های جدا شده بدست آورد، میدانند (افشاریپور، ۱۹۹۳؛ گاسرت، ۱۹۸۵). علیرغم این موفقیت، کشتهای وی بطور کامل زنده نمیماند. علت این شکست را در نوع ماده گیاهی انتخابی مورد کشت وی دانسته اند. اگر رابینز از ریشه گیاهان دولپه استفاده میکرد، احتمالا موفقیت بیشتری بدست می آورد زیرا هموطن او وایت[۴۲] ۱۹۳۴ توانست با بهره گرفتن از محیطهای کشت مشابه ولی با بهره گرفتن از ریشه گوجه فرنگی، کشتهای کاملی بدست آورد و آنها را به مدت طولانی زنده نگه دارد (گاسرت، ۱۹۸۵).
موفقیت دیگر وایت این بود که متوجه شد انتقال نوک ریشه از کشت اول به محیط کشت جدید، بافتهای سالمی بدست میدهد، در حالی که کشتهای اول آلوده به ویروس بودند. هجده سال بعد، این واقعیت که نقاط مریستمی نوک ریشه و ساقه عاری از ویروس هستند، کشف شد (گاسرت، ۱۹۸۵).
فراز مهم دیگر در تاریخ کشت بافت زمانی حاصل شد که جنینهای ارکیده استریل در شرایط درون شیشه بر روی محیط کشت ساده رشد کردند و این کار ثابت کرد رشد و توسعه گیاه می تواند بدون همزیستی با سایر اندامها امکان پذیر گردد (باجاج، ۱۹۸۷).
در رابطه با کشت جوانه، فعالیتهایی توسط رابینز ۱۹۹۲ و وایت ۱۹۳۴ انجام گرفت ولی هر دو، نتایج ضعیفی بدست آوردند. لو[۴۳] در سال ۱۹۴۵ موفقیتهایی در زمینه کشت جوانههای مارچوبه بدست آورد (باجاج، ۱۹۸۷)، ولی بال[۴۴] در سال ۱۹۴۶ در مقالهای که انتشار داد بیان کرد با کشت قسمتی از مریستم ساقه، توانسته است به یک گیاه کامل برسد. به همین دلیل بال را به عنوان پدر ریزازدیادی و تکثیر میشناسند (گاسرت، ۱۹۸۵).
مرحله مهم دیگر در تاریخ کشتبافت، کشف اکسین[۴۵] بود. توسط ونت[۴۶] در سال ۱۹۲۶ کشف شد. این هورمون ایندول استیک اسید[۴۷] (IAA) بود که در سال ۱۹۳۴ خصوصیات آن توسط کوگل[۴۸] و همکاران ۱۹۳۴ بر روی گیاه تعیین شد. نهایتا گاسرت و وایت در سال ۱۹۳۴ مستقلا ولی به طور همزمان، از اکسین جهت تولید کالوس بر روی اندام گیاهی کشت شده و تداوم رشد آن استفاده کردند. قبل از این، تولید کالوس بدون استفاده از اکسین امکان پذیر نبود (اسکیلد-رنتاسکلر و اسکمیدیش، ۱۹۸۴؛ گاسرت، ۱۹۸۵؛ باجاج، ۱۹۸۷).
با شناخته شدن اثرات اکسین، فعالیتهای زیادی در ایجاد کالوس بر روی گیاهان دولپهای انجام شد و موفقیتهایی نیز حاصل شد که این نتایج ناشی از حساسیت کامبیوم[۴۹] به اکسین بود. یعنی تنها ماده تنظیم کننده رشدی که تا آن زمان شناخته شده بود. علیرغم این مطلب، کاربرد اکسین در کشت گیاهان تک لپهای نتیجه بخش نبود و با شکستی که در تلاش های اولیه ایجاد گشت، مشخص شد که اکسین نمیتواند از کشت بافت گیاهان تک لپهای حمایت کند (گاسرت، ۱۹۸۵).
در سال ۱۹۴۰ بِلَکِسلی[۵۰] سعی کرد هیبریدهایی[۵۱] از گونه های مختلف تاتوره بدست آورد. با توجه به اینکه لقاح با موفقیت انجام میشد ولی جنین پس از مدتی از بین میرفت. وی معتقد بود مادگی اطراف جنین بر روی آن اثر سوء دارد و پیشنهاد کرد که جنین، خارج از مادگی کشت داده شود. برای این منظور، آندوسپرم[۵۲] مایع نارگیل (شیره نارگیل) به عنوان محیطی مناسب برای رشد جنین، مطرح شد (اسکیلد-رنتاسکلر و اسکمیدیش، ۱۹۸۴؛ گاسرت، ۱۹۸۵؛ باجاج، ۱۹۸۷). آزمایشات اولیه با این ماده موفقیتآمیز بود و در نهایت ون آوربیک[۵۳] و همکارانش در سال ۱۹۴۱ توانستند هیبریدهای کامل تاتوره را بدست آورند. با مشخص شدن اثر شیره نارگیل، آزمایشات زیادی با بهره گرفتن از آن انجام شد. گاسرت با بکارگیری شیره نارگیل در کشت کامبیوم هویج، تکثیری به مراتب بیش از اکسین بدست آورد. مورل[۵۴] ۱۹۵۰ با بهره گرفتن از این ماده توانست رشد زیادی در کشت بافت تک لپهایها مشاهده کند (گاسرت، ۱۹۸۵).
با بهره گرفتن از این کشف جدید، کشت بافت به تمام گروه های گیاهان آوندی توسعه یافت. ولی این سوال که شیرهی نارگیل حاوی چه مادهای است که دارای حالت تحریک کننده ای متفاوت با اکسین است، مطرح شد. برای پاسخ به این سوال، درصدد پی بردن به خصوصیات شیمیایی این ماده برآمدند. پس از تقطیر شیرهی نارگیل و آزمایشات متعدد بر روی آن، نهایتا ساختمان شیمیایی این ماده فعال غیراکسینی موجود در بافتهای گیاهی توسط اسکوگ[۵۵] و همکارانش در سال ۱۹۴۸ شناخته شد. وی ثابت کرد که آدنین[۵۶]، تقسیم سلولی را تحریک کرده و تشکیل جوانه در بافتهای توتون را ایجاد می کند (گاسرت، ۱۹۸۵).
در آن زمان دخالت آدنین در تقسیم سلولی مشخص شده بود و اسکوگ تصور میکرد که شیرهی نارگیل محتوی مادهای شبیه به آدنین است که قادر به تکثیر بافت میباشد. وی توسط همکارانش آزمایشهایی با عصاره اسید نوکلئیک اسپرم ماهی، گوساله و مخمر انجام دادند و نهایتا موفق شدند از عصارهی مخمر اتوکلاو شده، یک مشتق از آدنین به نام کینتین[۵۷] را استخراج کنند (افشاریپور، ۱۹۹۳). این ماده در حضور IAA باعث تکثیر سلولهای توتون و تشکیل جوانه میشد (گاسرت، ۱۹۸۵). آنها همچنین بیان کردند خصوصیت تحریک جوانه توسط کینتین ناشی از اثر متقابل بین کینتین و اکسین است. انتشار این نتیجه منجر به آزمایشهایی شد که نهایتا مشخص کرد ایجاد ریشه و ساقه مشروط به تعادل بین این دو ماده است، بدین معنی که نسبت بیشتر اکسین به کینتین باعث تولید ریشه و نسبت کمتر تولید ساقه را سبب می شود (وانگ[۵۸] و هو[۵۹]، ۱۹۸۵؛ گاسرت، ۱۹۸۵).
این نظریه میتوانست در رابطه با توتون کاربرد داشته باشد ولی عمومیت دادن آن برای تمام گیاهان صحیح نبود. با کشف اسید جیبرلیک[۶۰] (GA3) و آبسِسیک اسید[۶۱] (ABA)، تئوری اسکوگ کامل گردید (گاسرت، ۱۹۸۵).
از آنجاییکه کینتین یک ماده مصنوعی و دارای فعالیتی شبیه به ماده موجود در شیره نارگیل بنام سیتوکینین[۶۲]بود، بنابراین تحقیقات برای یافتن سیتوکینین طبیعی همچنان ادامه داشت. اولین گام در این زمینه توسط میللر[۶۳] در سال ۱۹۶۱ برداشته شد، وی مشخص کرد در اندوسپرم جوان ذرت مادهای با خصوصیات شبیه سیتوکینین وجود دارد. این ماده زآتین[۶۴] نامیده شد. زآتین توسط لسام[۶۵] ۱۹۶۳ جدا شد و توسط شنون[۶۶] و مکدونالد[۶۷]، ساختمان مولکولی آن مشخص گردید. نهایتا، آنها ثابت کردند که سیتوکینین شیرهی نارگیل در واقع ریبوزیل زآتین[۶۸] میباشد. این نتیجه در سال ۱۹۷۵ مورد تایید دروز[۶۹] و وناستادن[۷۰] نیز قرار گرفت.
- ریزازدیادی سیبزمینی:
زمانی که تعداد زیادی گیاهچه دارای ژنوتیپ مطلوب با حداکثر سلامت از نظر عوامل بیماریزا، در مدت زمان کوتاهی مورد نیاز باشد، اغلب از کشت گره برای تکثیر سریع استفاده می شود. سیبزمینی یکی از گیاهان الگو جهت انجام آزمایشات کشتبافت میباشد که به دلیل توان باززایی بالا، تولید گیاهچه این گیاه از طریق کشت بافت در سطح بسیار وسیع صورت میگیرد (هاگمن[۷۱]، ۱۹۹۱؛ کریستوفر[۷۲] و راجم[۷۳]، ۱۹۹۶؛ آنددرید[۷۴] و همکاران، ۱۹۹۹). در این تحقیقات، چپمن[۷۵] در سال ۱۹۵۵ تکثیر سیبزمینی و تولید ریزغده را در شرایط درون شیشه ای با بهره گرفتن از جوانههای رویشی در محیط کشت وایت انجام داد (چپمن، ۱۹۵۵).
معرفی محیط کشت MS[76] در سال ۱۹۶۲ موجب تحول زیادی در کشتبافت و ریزازدیادی سیبزمینی گردید (موراشیگ[۷۷] و اسکوگ، ۱۹۶۲).
در تحقیقی اسپینوزا[۷۸] و همکاران سال ۱۹۹۱ قطعات ساقه که دارای گره بودند را روی محیط کشت MS با ۲۵/۰ میلیگرم در لیتر GA3 و ۲ میلیگرم در لیتر کلسیم پنتوتنات[۷۹] کشت کردند که در طی ۳-۴ هفته، تعداد گرهها ۶ برابر شد ولی زمانی که در محیط کشت مایع MS همراه با ۴/۰ میلیگرم در لیتر GA3 و ۵/۰ میلیگرم در لیتر بنزیل آدنین[۸۰] (BA) و ۱/۰ میلیگرم در لیتر نفتالین استیک اسید[۸۱] (NAA) کشت نمودند افزایش تعداد گرهها ۱۰ تا ۲۰ برابر بود (زیمرمن[۸۲] و همکاران، ۱۹۹۵).
استفاده از کشت بافت جهت ریزازدیادی سیبزمینی در بسیاری از کشورها به ویژه برای تکثیر سریع، حذف عامل بیماریزا، کنترل بیماری و اصلاح نباتات به دلایل ذیل خیلی سریع توسعه یافته است:
- تعداد زیادی گیاهچه عاری از بیماری در مدت زمان کوتاهی تولید می شود.
- تکثیر را میتوان در محیط کوچک با کنترل دقیق محیطی صورت داد، بنابراین تولید در تمام سال امکان پذیر است و علاوه بر این، انبار دارای نتاج تکثیر یافته، اغلب آسان است (استروک و ویرسیما، ۲۰۰۲).
- عوامل موثر در ریزازدیادی سیبزمینی:
عوامل موثر بر رشد و نمو گیاه را در محیط آزمایشگاهی میتوان به دو دسته ژنتیکی و محیطی تقسیم نمود که عوامل ژنتیکی شامل خصوصیات ژنتیکی گیاه مورد نظر بوده و عوامل محیطی شامل موارد مختلفی از جمله عوامل فیزیکی و ترکیبات محیط کشت، شامل: آب، عناصر پرمصرف، عناصر کممصرف قندها و مواد آلی از قبیل تنظیم کننده های رشد، ویتامینها و غیره میباشد (ادوین[۸۳] و همکاران، ۲۰۰۸).
۱-۶-۱- ترکیبات محیط کشت:
محیط کشتبافت گیاهی از اجزا مختلفی شامل آب، قند، مواد معدنی، آگار، ویتامینها، هگزیتولها[۸۴] و تنظیم کننده های رشد گیاهی تشکیل می شود.
۱-۶-۱-۱- قند:
در شرایط درون شیشه ای، شرایط مناسب برای فتوسنتز مهیا نیست و یا اصولا به علت کمبود نور، فتوسنتز انجام نمی شود. بافتهای سبز در این شرایط به قدر کافی اتوتروف نیستند، بنابراین قند جزء بسیار مهمی در هر نوع کشت است. ساکارز یا گلوکز با غلظت %۵-۲ به طور معمول در کشت بافت استفاده میشوند (کریکوریان[۸۵]، ۱۹۹۵). اتوکلاو کردن می تواند موجب ایجاد تغییراتی در قندها شود با این حال در منابع علمی هنوز ابهاماتی در این رابطه وجود دارد (جاکوبسن[۸۶]، ۱۹۸۱).
۱-۶-۱-۲- مواد معدنی:
مواد معدنی مورد استفاده گیاهان اصولا بر اساس میزان مصرف به دو دسته عناصر پرمصرف و کممصرف تقسیم میشوند. انتخاب مخلوط نمکهای پر مصرف و کم مصرف، شدیدا به گیاه مورد مطالعه بستگی دارد. کاربرد محیط کشت موراشیگ و اسکوگ ۱۹۶۲ یا محیط کشت MS به دلیل اینکه بسیاری از گیاهان به آن عکسالعمل مناسبی نشان می دهند، بسیار متداول است. عناصری مثل ازت، فسفر، گوگرد، منیزیم و کلسیم پر مصرف میباشند که به میزان گرم در لیتر استفاده میشوند. عناصری مثل آهن، منگنز، روی، بر، مس، مولیبدن و کبالت جزء عناصر کم مصرف بوده و به میزان کمتری در محیط کشت استفاده میشوند (بلارمینو[۸۷] و همکاران، ۱۹۹۴).
نیتروژن:
نیتروژن در متابولیسم اسیدهای آمینه و پروتئینها اهمیت دارد. بنابراین در رشد و تمایز نقش مهمی ایفا می کند. در شرایط طبیعی گیاهان، وجود نیتروژن بر رشد طولی ساقه و شکل ظاهری به نحو خاصی تاثیر می گذارد. در محیط کشت نیتروژن از طریق نمکهای نیترات و آمونیوم اسیدهای آمینه و فرآورده های آلی و پیچیده نظیر شیره نارگیل و کازئین هیدرولیز شده فراهم می شود. نیتروژن یکی از پرمصرفترین عناصر است. بیشتر گیاهان را بر ترجیح می دهند. اگر چه بعضی اوقات از اشکال نیتروژن آلی مانند اسیدهای آمینه استفاده می شود. به عنوان مثال L-گلوتامین متداولترین منبع نیتروژن آلی است ( کارلس[۸۸] و همکاران، ۱۹۹۲). نیترات به دلیل اینکه به سرعت جذب شده و وارد متابولیسم سلولی می شود یک منبع خوب نیتروژن به حساب می آید. به علاوه نیترات در محیط کشت غذایی به دلیل اینکه روی تعدادی از فرآیندهای نمو اثر می گذارد دارای اهمیت است (جورج[۸۹] و د کلرک[۹۰]، ۲۰۰۸).
کلسیم:
کلسیم جزیی از دیواره سلولی، غشاها و لیگنین است که دارای فعالیت یونی سیتوپلاسمی و تحریک فیزیولوژیکی کمی است در نتیجه میزان تجمع، تعادل بین سلولی و انتقال آن در آوندهای چوبی پایین میباشد. یک وظیفه مهم کلسیم حفاظت از غشای سلولی در برابر آسیب دیدن و پاره نشدن است. بهعلاوه، کلسیم با تقسیم و بزرگ شدن سلول در ارتباط است. همچنین کلسیم در واکنشهای فیتوکرومی نقش داشته و با سنتز دیواره سلولی که توسط اکسین تحریک میگردد، مرتبط است. کلسیم سیتوپلاسمی تنظیم کننده عمل هورمونها است و به طیف وسیعی از علایم محیطی از قبیل نور و حرارت واکنش نشان میدهد. وجود کلسیم با غلظت بالا در محیط کشت اثرات سوء غلظت بیش از حد را که باعث عدم رویانزایی غیرجنسی می شود، خنثی می کند. غلظت کلسیم در محیط کشت به دلیل این که دارای حلالیت کمتری در آب میباشد اغلب کم است. چنین حالتی به کمبود کلسیم در بافت کشت شده میانجامد. مشخصه بارز کمبود کلسیم نکروزه شدن نوک ساقه است (ادوین، ۲۰۰۸).
منیزیم:
منیزیم، فعال کننده آنزیمها یا محرک عمل آنها پس از شروع فعالیت است. همچنین یک عضو ساختمانی کلروفیل بوده و برای حفظ تمامیت ریبوزوم و اسیدهای نوکلئیک و استحکام غشاها ضروری است. منیزیم به شدت با کلسیم و منگنز در تقابل است (ادوین، ۲۰۰۸).
پتاسیم:
پتاسیم، فراوانترین کاتیون در سلول است که نقش مهمی در کنترل اسمزی ایفا می کنند. پتاسیم تعدادی از آنزیم های مهم سیتوپلاسم را که برخی از آنها در سنتز پروتئین و گلیکولز دخالت دارند، فعال می کند. پتاسیم سیتوپلاسمی برای حداکثر کردن فعالیت فتوسنتزی، کنترل فرایند انتقال غشایی و تنظیم pH سیتوپلاسمی لازم است. در واکوئل پتاسیم نقش مهمی در کنترل فشار تورژسانس دارد. در گیاهان با کمبود پتاسیم، کاتیونهایی نظیر سدیم، منیزیم و کلسیم می توانند در کنترل تورم سلولی جانشین پتاسیم گردند. در محیط کشت که به طور مطلوبی بالانس شده، بافتهای کشت شده تجمع پتاسیم را بیش از سدیم ترجیح می دهند. در شرایط نامتعادل این تمایلات به شدت به جذب سدیم تبدیل میگردد. غلظت پتاسیم در ساقهها و در برگهای جوان بیشتر است. جذب پتاسیم با سیتوکینینها و نور تحریک شده و با ABA محدود میگردد. کمبود پتاسیم می تواند منجر به تجمع پلیآمین[۹۱] گردد (ادوین، ۲۰۰۸).
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1401-04-18] [ 12:34:00 ق.ظ ]
|