القاء پلی‌پلوئیدی با استفاده از کلشی‌سین و شناسائی آن از طریق ویژگی‌های سیتولوژیکی در گل سوسن (lilium dandie)

سابقه و هدف: بهنژادگران همواره به دنبال منابع ایجاد تنوع در گیاهان مختلف هستند. از آنجا که جهش‌های خود به خودی در گیاهان به ندرت اتفاق می‌افتد، تولید جهش یافته‌های القائی روش مناسب‌تری برای ایجاد تنوع در گیاهان محسوب می‌شود. لذا دستورزی سطح پلوئیدی از طریق موتاژنها به‌ویژه موتاژن‌های شیمیایی در سلول‌های سوماتیکی امکان بهنژادی به منظور تولید واریتههای جدید و با صفات برتر و مطلوب در بسیاری از گونه‌های گیاهی را موفقیت آمیزتر نموده است. گونه‌های گیاهی با بیش از دو سری کروموزومی (پلی‌پلوئید) به علت افزایش تنوع ژنتیکی در سلسله گیاهان در سازگار کردن بهتر آنها در محیط‌های جدید، تکامل طبیعی و بهنژادی گیاهان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. بر همین اساس پژوهشی به منظور القای پلی‌پلوئیدی از طریق کلشی‌سین بصورت درون‌شیشه‌ای در یکی از گونه‌های جدید هیبرید آسیایی گل سوسن (lilium dandie) انجام گرفت که دارای پتانسیل بالای زینتی و دارویی می‌باشد.مواد و روش‌ها: در این آزمایش فلس‌های سوخک درون شیشه‌ای در قالب طرح کاملاً تصادفی به صورت فاکتوریل در غلظتهای مختلف محلول کلشی‌سین ( 0.01، 0.05 و 0.1 درصد) به مدت 6، 12 و 24 ساعت تیمار گردید سپس نمونه‌های فلسی جهت باززایی و رشد عادی در محیط کشت بدون تنظیم کننده‌های رشدی واکشت شدند. پس از بررسی میزان زنده‌مانی، سطح پلوئیدی گیاهچه‌های باززایی شده از طریق شمارش مستقیم تعداد کروموزوم‌های مریستمی نوک ریشه‌ها تعیین گردید. طول، عرض و تراکم روزنه برگ با استفاده از تکنیک لاک بی‌رنگ و شمارش مستقیم تعداد کلروپلاست سلولهای محافظ روزنه‌ در برگ‌های بالغ و توسعه یافته به عنوان فاکتورهای سیتولوژیکی و بین گیاهچه‌های شاهد (دیپلوئید) و پلی‌پلوئید (تریپلوئید) مورد مقایسه قرار گرفت وزن تر گیاهچه‌ها با استفاده از ترازو و شاخص‌های مورفولوژیکی طول و عرض برگ و طول ریشه نیز از طریق خط‌کش دقیق اندازه‌گیری شد.یافته‌ها: بررسی نتایج نشان داد که با افزایش غلظت و مدت زمان تیمار ریزنمونه‌های فلسی با کلشی‌سین میزان زنده‌مانی آن‌ها کاهش یافت، کلشی‌سین در القاء پلی‌پلوئیدی (تریپلوئیدی) گل سوسن کاملاً کارآمد و موثر بوده و بیشترین میزان پلی‌پلوئیدی (%24.55) در مدت زمان 12 ساعت اتفاق افتاد و بالاترین ضریب بهره‌وری نیز در این مدت زمان از تیمار %0.01 کلشی‌سین به‌دست آمد. در گیاهچه‌های پلی‌پلوئید نسبت به شاهد (دیپلوئید) تراکم روزنه بطور معنی‌داری کاهش یافت در حالی طول روزنه و تعداد کلروپلاست‌های موجود در سلول محافظ روزنه‌ همبستگی مثبتی با افزایش سطح پلوئیدی نشان داد. شاخص‌های وزن تر و ویژگی‌های مورفولوژیکی طول و عرض برگ و همچنین طول ریشه در گیاهچه‌های پلی‌پلوئید در مقایسه با گیاهچه‌های شاهد بطور معنی‌داری افزایش نشان داد.نتیجه‌گیری: کاربرد کلشی‌سین در القاء پلی‌پلوئیدی در گل سوسن کاملاً موفقیت‌آمیز بوده و بیشترین بهره‌وری پلی‌پلوئیدی (%42.85) در مدت زمان 12 ساعت تیمار بهینه شد. تراکم پایین و طول بیشتر روزنه و همچنین تعداد کلروپلاست بالای سلولهای محافظ روزنه در گیاهچه‌های پلی‌پلوئید نسبت به دیپلوئید، شاخص خوبی برای غربال‌گری گیاهچه‌های پلی‌پلوئید می‌باشد. شاخص‌های وزن تر و ویژگی‌های مورفولوژیکی طول و عرض برگ و طول ریشه گیاهچه‌ها با افزایش سطح پلوئیدی افزایش می‌یابد.

The induction of polyploidy by using of colchicine and its identification through cytological traits in Lilium dandie

Background and objective: Breeders are always looking for sources of diversity in different plants. Because spontaneous mutations occur rarely in environment, induced mutation is a more appropriate method for plant diversity. Therefore, the ploidy level instruction through mutagens, especially chemical mutagens in somatic cells, has the potential to improve the ability to produce new varieties with superior and desirable traits in many plant species. Plant species with more than two chromosome (polyploid) sequences are of particular importance due to increased genetic variation in their better adaptation to new environments, natural evolution and plant breeding. Accordingly, an investigation was conducted to induce in vitro polyploidy through colchicine in a new species of asiatic hybrid Lilium dandie, which has high potential for ornamental and medicinal.Material and Methods: In this experiment, in vitro bulb scales were treated in a completely randomized design with factorial arrangement in different concentrations of filter sterilized colchicine solution (0.01, 0.05 and 0.1%) for 6, 12 and 24 hours. Then samples were taken to regenerate and grow normally in a culture medium without growth regulators. After assessing the survival rate, ploidy levels of regenerated plantlets by direct counting of the number of root meristem chromosomes were determined. Length, width and density of leaf apertures using bachelor varnish technique and direct counting of chloroplast number of stomatal guard cells in adult and developed leaves as cytological factors between the control (diploid) and polypoid (triploid) plantlets was compared. plantlet fresh weight was also measured using scales and morphological indices of leaf length and width and root length were measured by precise ruler.Results: The results of this study showed that with increasing concentration and duration of treatment of colchicine, the survival rate of explants decreased. colchicine was completely effective in inducing polyploidy (triploid) L. dandie and the highest amount of polyploidy (14) occurred during 12 hours. The highest efficiency of productivity was obtained during treatment with 0.01% colchicine. In the polyploid plantlets, the stomatal density decreased significantly compared to the control, while the stomatal length and the number of chloroplasts in the stomatal guard cells showed a positive correlation with the increase in ploidy levels. Fresh weight and morphological characteristics of leaf length and width as well as root length in polyploidy plantlets were significantly increased compared to control.Conclusion: The use of colchicine in polyploidy induction in L. dandie was completely successful and the highest polyploidy productivity (42.85%) was optimized for 12 hours treatment. Low density and longer stomatal length, as well as high chloroplast count in the chloroplast guard cells in polyploid plantlets, are a good indicator of polyploid plantlets screening than diploid plantlets. Fresh weight indices and morphological characteristics of leaf length and root width and plantlets length increased with increasing ploidy level.