artificial polyploidy in the improvement of horticultural crops

Polyploids are organisms that have more than two paired homologous sets of chromosomes. polyploidy has played a significant role in the evolution and diversification of higher plants. artificial polyploidization has been induced using a few antimitotic chemicals such as colchicine, trifluralin and oryzalin. the type of mitotic inhibitors and their concentration and duration time are variable and species-dependent. this technique can be applied ex vitro or in vitro of which, tissue culture is simpler and more efficient. changes in nuclear dna content, gene expression and developmental processes due to ploidy manipulation can lead to morphological, anatomical and physiological changes in polyploid plants. in general, polyploid plants exhibit larger organs, greater biomass, higher yield, superior tolerance to biotic and abiotic stresses as well as higher primary and secondary metabolites. also, polyploidy often reduces fertility and allows the production of seedless fruits. in ornamental plants, increasing the size of polyploid flowers is aesthetically and economically important. there are two direct and indirect methods for the ploidy determination of plants. indirect methods are simpler but more inaccurate, involving the relationship between ploidy level and morphological (i.e. plant height, leaf size and pollen diameter) and anatomical (i.e. stomatal frequency and size as well as chloroplast number in guard cells) properties. in contrast, direct assay methods, such as chromosome counting in mitotic cells of root-tips and flow cytometry are accurate techniques for the determination of ploidy level in plants. overall, polyploidy manipulation has long been used in improving the yield of many crop plants and can be considered as one of the most promising tools in plant breeding programs.

پلی پلوئیدی مصنوعی در بهبود محصولات باغی

پلی ­پلوئیدها موجوداتی هستند که بیش از دو مجموعه کروموزوم زوج (همولوگ) دارند. پلی­پلوئیدی نقش مهمی در تکامل و تنوع گیاهان عالی داشته است. با استفاده از چند ماده شیمیایی ضدمیتوزی مانند کلشیسین، تری فلورالین و اوریزالین، پلی­پلوئیدی مصنوعی القا می­شود. نوع مهار کننده­های میتوزی و غلظت و مدت زمان آن متغیر و وابسته به گونه­ها است. این روش می­تواند به صورت برون شیشه­ای یا درون شیشه­ای باشد که روش کشت بافت ساده­تر و کارآمدتر است. تغییر در محتوای DNA هسته­ای، بیان ژن و فرایندهای رشد به دلیل دستکاری پلوئیدی می­تواند منجر به تغییرات موفولوژیکی، آناتومیکی و فیزیولوژیکی در گیاهان پلی­پلوئید شود. به طور کلی، گیاهان پلی­پلوئید اندام­های بزرگتر، زیست توده بیشتر، عملکرد بالاتر، تحمل برتر در برابر تنش­های زنده و غیر زنده و نیز متابولیت­های اولیه و ثانویه بیشتری دارند. همچنین، پلی­پلوئیدی اغلب باروری گیاهان را کاهش می­دهد و امکان تولید میوه­های بدون بذر را فراهم می­کند. در گیاهان زینتی، افزایش اندازه گل­های پلی­پلوئید از نظر زیبایی شناختی و اقتصادی از اهمیت بالایی برخوردار است. دو روش مستقیم و غیرمستقیم برای تعیین پلوئیدی گیاهان وجود دارد. روش­های غیرمستقیم ساده­تر اما غیر دقیق­تر هستند که شامل ارتباط سطح پلوئیدی با ویژگی­های مورفولوژیکی (مانند ارتفاع گیاه، اندازه برگ و قطر دانه گرده) و آناتومیک (تراکم و اندازه روزنه و همچنین تراکم کلروپلاست در سلول­های محافظ) می­باشد. در مقابل، روش­های سنجش مستقیم مانند شمارش کروموزوم در سلول­های مریستمی ریشه و فلوسایتومتری، تکنیک­های دقیقی برای تعیین سطح پلوئیدی در گیاهان هستند. اخیرا، نشانگرهای مولکولی ابزارهای کارآمد، سریع و مقرون به صرفه­ای برای تجزیه و تحلیل تعداد زیادی از نمونه­ها ارائه می­دهند. در این بررسی، برخی از اثرات پلی­پلوئیدی در چنین محصول باغی نیز به طور خلاصه بررسی شده است. به طور کلی، دستکاری­های پلی­پلوئیدی مدت­هاست که در بهبود عملکرد بسیاری از گیاهان باغی مورد استفاده قرار گرفته و می­تواند یکی از امیدوار کننده­ترین ابزارها در برنامه­های اصلاح نباتات محسوب ­شود.