بهینه سازی باززایی آنیسون (Pimpinella anisum L.) در شرایط درون‌شیشه‌ای

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانش اموخته کارشناسی ارشد رشته بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی شیروان، دانشگاه بجنورد.

2 استادیار بیوتکنولوژی کشاورزی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی شیروان، دانشگاه بجنورد.

3 استادیار گروه گیاهان زینتی، پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد.

10.22092/ijrfpbgr.2023.362211.1436

چکیده

چکیده
     ﺳﺎﺑﻘﻪ و ﻫﺪف: آنیسون یا بادیان ­رومی با نام علمی  Pimpinella anisum L.از تیره­ (Apiaceae (Umbelliferea و جنس Pimpinella است. آنیسون بومی نواحی سواحل غربی دریای مدیترانه، مصر و آسیای صغیر است. جنس Pimpinella دارای گونه­های متعددی است که تاکنون ۱۵۰ گونه در اروپا، آسیا و آفریقا متعلق به این جنس شناخته شده­اند. حدود 2 تا 3 درصد وزن بذر آنیسون را اسانس تشکیل می‌دهد و مهمترین ماده­ تشکیل دهنده­ اسانس، ترانس آنتول به میزان 80 تا90 درصد آن است. این مطالعه با هدف بهینه­سازی باززایی این گیاه در محیط درون شیشه­ای انجام شده است.
ﻣﻮاد و روشﻫﺎ: در آزمایش اول، جوانه­زنی بذرهای گیاه و انتخاب روش مناسب ضدعفونی برای آلودگی‌زدایی نمونه­ها بررسی شد. در آزمایش دوم، باززایی مستقیم گیاه تحت تأثیر ترکیبات مختلف BA، Kin و NAA روی ریزنمونه­ جوانه هیپوکوتیلی بررسی گردید. در آزمایش سوم، تولید کالوس از ریزنمونه­های ریشه، هیپوکوتیل، جوانه هیپوکوتیلی، برگ لپه­ای و برگ معمولی با استفاده از غلظت‌های مختلف  2,4‐Dانجام شد. در آزمایش چهارم، اثر دامنه محدودتری از غلطت­های مناسب از 2,4‐D روی ریزنمونه­­های دمبرگ و ریشه بررسی شد. در آزمایش پنجم، کالوس­های تولید شده در مرحله قبل برای باززایی در معرض غلظت­های مختلف  BAو NAA قرار گرفتند. همه این آزمایش‌ها در قالب طرح‌های کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. آنالیز داده­ها نیز با استفاده از نرم­افزار Minitab انجام و مقایسه میانگین تیمارها با آزمون توکی در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.
یافته‌ها: بهترین پاسخ جوانه­زنی به میزان 70 درصد در شرایط 24 ساعت خیس کردن بذرها و ضدعفونی با الکل 70 درصد و هیپوکلریت­سدیم 5/1 درصد در محیط کشت MS 2/1 بدست آمد. بهترین پاسخ باززایی مستقیم از نظر طول دمبرگ مربوط به تیمارهای 9 (5/0 میلی­گرم بر لیتر BA به اضافه 5/0 میلی­گرم بر لیتر Kin به اضافه 5/0 میلی­گرم بر لیتر NAA )، 14( 5/0 میلی­گرم بر لیتر  Kinبه اضافه یک میلی­گرم بر لیتر NAA)، 17( 25/0 میلی­گرم بر لیتر BA به اضافه 25/0 میلی­گرم بر لیتر Kin به اضافه یک میلی‌گرم بر لیتر NAA ) و 19 (یک میلی­گرم بر لیتر BA به اضافه یک میلی­گرم بر لیتر Kin به اضافه یک میلی­گرم بر لیتر NAA ) با حدود 4 سانتی­متر بود. از نظر تعداد برگ، بهترین پاسخ مربوط به تیمارهای 14و 17 با 47 عدد برگ بود. در آزمایش سوم، ریزنمونه­های دمبرگ و ریشه بهترین کالوس‌زایی را داشتند. در آزمایش چهارم، با استفاده از تیمار 5/0 میلی­گرم بر لیتر BA به اضافه 75/0 میلی­گرم بر لیتر 2,4D به میزان 22/97 درصد در ریزنمونه دمبرگ، کالوس­زایی مشاهده شد. در آزمایش پنجم، کالوس­های بدست­آمده از مرحله قبل در تیمار شاهد بدون هورمون بیشترین شاخه­زایی را به میزان 40 درصد نشان دادند. بعضی از شاخه‌ها ریشه­‌دار شده و گیاهچه­های حاصل پس از سازگاری به گلخانه منتقل شدند.
ﻧﺘﯿﺠﻪگیری: در این آزمایش اگرچه باززایی مستقیم منجر به تولید ساقه نشد، اما تولید برگ در این روش مشاهده شد. با توجه به عدم مشاهده نتایج مورد انتظار در روش باززایی مستقیم، تولید کالوس و باززایی غیرمستقیم مدنظر قرار گرفت که با موفقیت چشمگیر همراه بود. در مجموع نتیجه‌گیری شد که برای باززایی گیاه انیسون، روش غیرمستقیم یعنی باززایی گیاه از کالوس مناسب­تر از روش باززایی مستقیم است. دمبرگ به عنوان بهترین ریزنمونه معرفی شد. تیمار هورمونی 75/0 میلی­گرم بر لیتر 2,4-D به همراه 5/0 میلی­گرم بر لیتر BA توانست در ریزنمونه­ دمبرگ به میزان 22/97 درصد کالوس القا نماید، بنابراین به عنوان یک ترکیب هورمونی موفق برای کالوس‌زایی در انیسون معرفی ­شد. تولید شاخه و ریشه از کالوس در تیمار شاهد، نشان داد که بعد از بدست آوردن کالوس، بدون استفاده از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی می­توان به گیاه کامل دست پیدا کرد. نتایج این پژوهش می­تواند در مطالعات ریزازدیادی، مهندسی ژنتیک، کشت سوسپانسیون سلولی و تولید متابولیت­های­ ثانویه و سایر پروژه­های مرتبط با اصلاح گیاه و پروژه­های کشاورزی مولکولی مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به ارزش دارویی گیاه آنیسون، نتایج این پژوهش می‌تواند دارای کاربرد عملی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadian, A., 2012. Important Medicinal Plants of Iran (Vol. 1- Shrub Plants). Publications of Torbat Heydarieh University, Iran 408p. (In Persian).
Amer A. and Omar H. 2019. In vitro propagation of the multipurpose Egyptian medicinal plant Pimpinella anisum. Egyptian Pharmaceutical Journal, 18(3):254-262.
Antony, T., Anees, P. V. M., Kumar, V., Sangamithra, D., Philip, T. and Santhoshkumar, A. V. 2015. Application of mercuric chloride and charcoal in micro-propagation of teak (Tectona grandis). Indian Journal of Tropical Biodiversity, 23(2): 157-166.
Arafa, N. M. and Aly, U. I. 2022. Induced biosynthesis of acephenanthrylene in callus culture of Pimpinella anisum L., by yeast and phenylalanine application. Egyptian Journal of Chemistry, 65(12): 327 – 335
Bansal, S., Sharma, M. K., Joshi, P., Malhotra, E. V., and Malik, S. K. 2023. Meta-topolin mediated enhanced in vitro propagation and genetic integrity assessment in sweet potato (Ipomoea batatas L. Lam). South African Journal of Botany, 157: 27-36.
Bhat, M. S., Rather, Z. A., Nazki, I. T., Banday, N., Wani, T., Rafiq, S., and Darwish, H. 2022. Standardization of in vitro micropropagation of Winter Jasmine (Jasminum nudiflorum) using nodal explants. Saudi Journal of Biological Sciences, 29(5): 3425-3431.
Davazdah emami, S. and Majnoun Hosseini, N., 2018. Cultivation and production of some medicinal and spice plants. Tehran University Publication, Tehran, Iran. 320 pages. (In Persian).
Darroudi H, Akbari Nia M., Safar Nejad A., Hosseini S.M. And Hajian Shahri M. 2017. Acclimatization of tissue cultured plantlets Ribes khorasanicum as an endemic endanger species in different substrates. Plant Research Journal (Iranian Biology Journal). 30(2), 346-356. (In Persian).
De Carlo, A., Tarraf, W., Lambardi, M., and Benelli, C. 2021).Temporary immersion system for production of biomass and bioactive compounds from medicinal plants. Agronomy, 11(12), 2414.
Desai, P., Desai, S., Rafaliya, R., and Patil, G. 2022. Plant tissue culture: Somatic embryogenesis and organogenesis. In Advances in Plant Tissue Culture (pp. 109-130). Academic Press.
Fathi, Sh. and Hasanpour, M., 2018. The effect of osmotic pretreatment on germination indicators of anise medicinal plant under salt stress. Seed Research, 9(32), 45-55. (In Persian).
Fazeli-Nasab, B. and Fooladvand Z., 2017. The effects of plant growth regulators and explants on callus
induction in Ajowan. The journal of Molecular and cellular researches. Iranian Biology Journal, 32(1): 63-75. (In Persian).
Ghazi, A., Ghani, F. H., and Mohsin, N. M. 2019. In Vitro Regeneration of Pimpinella Anisum L. Using Different Plant Growth Regulators. Iraqi Journal of Science, 60(4), 715-723.
Hasnain, A., Naqvi, S. A. H., Ayesha, S. I., Khalid, F., Ellahi, M., Iqbal, S. and Abdelhamid, M. 2022. Plants in vitro propagation with its applications in food, pharmaceuticals and cosmetic industries; current scenario and future approaches. Frontiers in Plant Science, 13, 1009395.
Khatibzadeh, R., Azizi, M., Arouiee, H. and Farsi, M., 2013. Effect of explants types and levels of plant growth substances on callogenesis in Levisticum officinale Koch. on a modified MS medium. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 29(2): 387-397. (In Persian).
Long, Y., Yang, Y., Pan, G., and Shen, Y. 2022. New insights into tissue culture plant-regeneration mechanisms. Frontiers in plant science, 13, 926752.
Mahdavi, B., 2016. Effects of Priming Treatments on Germination and Seedling Growth of Anise (Pimpinella anisum L.). Agriculture Science Developments, 5(3): 28-32.
Mir Haider, H., 2018. Herbal education, the use of plants in the prevention and treatment of diseases. Islamic culture publishing office, Tehran. Iran (Vol.2). 536p. (In Persian).
Momeni, A., Zaker Tavallaie, F., Shokoohifar, F. and Kheirkhah, M., 2018. Optimization of regeneration in Mountain Ziziphora (Ziziphora clinopodioides Lam). 151 Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 27(1): 143-151. (In Persian).
Mohammadian, A., Barzin, G., Atai Samagh, H. and Safarzadeh, A., 2017. Effect of priming with nitric oxide on germination indicators of medicinal plant anise (Pimpinella anisum L.) under salinity stress conditions, 7th National Conference on Sustainable Agriculture and Natural Resources, Tehran, Institute of Education Excellent Mehr Arvand، Tehran, Iran (In Persian).
Mukherjee, S., and Chakraborty, S. 2021. Plant tissue culture: a review on recent advances and future prospects. Journal of Applied Biology and Biotechnology, 9(02): 1-10.
Narimani, R., Samiei, L., and Moghaddam, M. 2022. Micro propagation optimization of two endangered and endemic of Iran species of Ferulago (Ferulago subvelutina Rech. f. and Ferulago angulata (Schlecht) Boiss). Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 29(2). (In Persian).
Nazari, R., Abedy, B., Balandari, A., Samiei, L., and Tehranifar, A. 2020. Use of response surface methodology for optimizing the media of establishment and proliferation phases of Iranian seedless barberry. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 141, 87-101.
Romdhane, M. and Tizaoui, C. 2005. The kinetic modelling of a steam distillation unit for the extraction of
aniseed (Pimpinella anisum) essential oil. Journal of chemical technology and Biotechnology, 80: 759-766.
Samiei, L., Davoudi Pahnehkolayi, M., Tehranifar, A., and Karimian, Z. 2021. Organic and inorganic elicitors enhance in vitro regeneration of Rosa canina. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 19, 1-7.
Sadatnoori, S.A., Mortazavian, S.M.M., Ghamari Zare, A., Omidi M. and Hoori M. 2013. Evaluation of Callus Induction and Somatic Embryogenesis in Black Cumin (Bunium persicum Boiss). Journal of Agricultural Biotechnology, 5(2): 69-86. (In Persian).
Sobhanverdi, T. , Chopani, A. and Fatovat, R., 2013, investigating the effect of different hormonal compounds and the type of explant on callus formation and regeneration of the medicinal plant anise (Pimpinella anisum L.), the second national conference of medicinal plants and sustainable agriculture, Hamadan. (In Persian).
Srilakshmi, A. and Gayatri, M.C., 2014. Micropropagation of Pimpinella candolleana wight & ARN. An endemic medicinal herb from South India. International Journal of Pharma and Biosciences, 5(4): 253-259.
Yildiz, M., Fatih Ozcan, S., T Kahramanogullari, C., and Tuna, E. 2012. The effect of sodium hypochlorite solutions on the viability and in vitro regeneration capacity of the Tissue. The Natural Products Journal, 2(4), 328-331.
Yousefzadeh, S., 2018. The response of anise medicinal plant to the effect of salinity and drought stress in the germination stage, the third national biology conference of Payame Noor University, Sari. (In Persian).
Zaker Tavallaie, F., Ebrahimi, S., Zare Mehrjerdi, M. and Ghorbanzadeh Neghab, M., 2019. Investigating the effect of explant type and hormonal composition on Astragalus verus callogenesis, Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 28(1): 102-114. (In Persian)