بررسی اثر 5-آزاسیتیدین به‌عنوان ماده ضدمتیلاسیون dna بر روی صفات زراعی، القای آندروژنز از طریق کشت بساک و بیان ژن dna متیل‌ترانسفراز در بافت برگی ذرت (.zea mays l)

بهینه‌‌سازی روش‌‌های درون شیشه‌ای برای تولید گیاهان دابل‌‌هاپلوئید ذرت نقش مهمی در برنامه‌‌های اصلاحی این گیاه دارد. در این مطالعه اثرات ماده 5آزاسیتیدین بر روی صفات زراعی، کارایی القای آندروژنز و همچنین بیان ژن dna متیل‌ترانسفراز (af229183.1) در دو مرحله رشدی ذرت شامل مرحله 7 تا 8 برگی و مرحله گلدهی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌‌های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. دو ژنوتیپ ذرت (dh5 × dh7 و etmh82) به‌‌عنوان عامل اول و تیمار بذور ذرت با 5آزاسیتیدین (0، 5، 10 و 100 میکرومولار) به‌‌عنوان عامل دوم در نظر گرفته شدند. بذور تیمار شده در مزرعه کشت گردیده و در طول مراحل رشد، صفات مختلف مورفولوژیکی و زراعی اندازه‌گیری شدند. در آزمایش کشت بساک، بساک‌های حاوی میکروسپور‌‌هایی در مراحل تک‌هسته‌ای میانی تا تک‌هسته‌ای انتهایی انتخاب و در محیط‌کشت پایه ypm حاوی 1 میلی‌گرم در لیتر d2,4 و 2 میلی‌گرم در لیتر bap کشت گردیدند. اثرات متقابل ژنوتیپ × سطوح 5آزاسیتیدین برای همه صفات مورد مطالعه به‌جز تعداد دانه در ردیف بلال، عمق دانه، قطر بوته، تعداد برگ در بوته و تعداد بلال اختلاف معنی‌‌داری را نشان دادند. بیشترین میزان وزن هزار دانه در تیمارهای 10 و 100 میکرومولار و همچنین بیشترین عملکرد‌‌ دانه و عملکرد بیولوژیک در تیمار 100 میکرومولار 5آزاسیتیدین برای هر دو ژنوتیپ مشاهده شد. بذور ژنوتیپ dh5 × dh7 تیمار شده با غلظت 5 میکرومولار 5آزاسیتیدین بیشترین میانگین تعداد ساختارهای رویان مانند (0.1833) و گیاهچه باززایی شده (0.067) به‌ازای هر بساک را ایجاد کردند. بیان نسبی ژن dna متیل‌ترانسفراز در گیاهان حاصل از بذور تیمار شده با غلظت‌‌های مختلف 5آزاسیتیدین در هر دو ژنوتیپ و هر دو مرحله رشدی مورد مطالعه نسبت به‌‌ گیاهان شاهد (غلظت صفر میکرومولار 5آزاسیتیدین) کاهش معنی‌‌داری نشان داد که این کاهش بیان ژن می‌‌تواند منجر‌به بهبود القای آندروژنز در کشت بساک ژنوتیپ dh5 × dh7 شده باشد. به‌هر حال، علی‌‌رغم کاهش بیان این ژن در دو مرحله رشدی ژنوتیپ etmh82، القای آندروژنز در این ژنوتیپ مشاهده نگردید. نتایج تحقیق حاضر می‌تواند به تعیین نقش عوامل اپی‌ژنتیکی در القاء آندروژنز و بهبود تولید گیاهان هاپلوئید در ذرت کمک کند.

Study of the Effect of 5-Azacytidine as a DNA Demethylating Agent on Agronomic Traits, Androgenesis Induction via Anther Culture and DNA-Methyltransferase Gene Expression in Maize (Zea mays L.) Leaf Tissue

Optimization of in vitro methods for the production of maize double haploids plays an important role in the breeding programs of this plant. In this study, the effects of 5azacytidine on agronomic traits, androgenesis induction efficiency and also, DNA methyltransferase gene expression (AF229183.1) in two growth stages of maize were investigated. This experiment was performed as factorial based on a completely randomized block design with three replications. Two maize genotypes (DH5 × DH7 and ETMH82) were considered as the first factor and treatment of maize seeds with 5azacytidine (0, 5, 10, and 100 mu;M) was considered as the second factor. The maize seeds were sowed in the field and during the growth stages, various morphological and agronomic traits were recorded. In the anther culture experiment, the suitable anthers containing microspores at mid to lateuninucleate stages were selected and cultured in an YPm culture medium containing 1 mg/l 2, 4D, and 2 mg/l BAP. Interaction effects of genotype and 5azacytidine concentrations showed significant differences for the majority of studied traits except for number of kernel per ear row, kernel depth, plant diameter, number of leaves and number of ears. The highest amounts of 1000kernel weight were obtained with treatments of 10 and 100 mu;M and the highest ones for grain yield and biological yield traits were obtained with 100 mu;M 5azacytidine treatment for both genotypes. Seeds of DH5 × DH7 genotype treated with 5 mu;M 5azacYtidine produced the highest mean number of embryolike structures (0.1833) and regenerated plantlets (0.067) per each anther. Relative expression of DNA methyltransferase gene in maize seeds treated with different concentrations of 5azacytidine showed a significant decrease in both genotypes and both growth stages compared to control plants (treated with 0 mu;M 5azacytidine), that this decrease in gene expression could lead to improved androgenesis induction in anther culture of DH5 × DH7 genotype. However, despite the decrease in expression of this gene in two growth stages of ETMH82 genotype, androgenesis induction was not observed in this genotype. The results of the present study can help to determine the role of epigenetic factors in androgenesis induction and improving the production of haploid plants in maize.