پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 42 |
| تعداد شماره‌ها | 1,537 |
| تعداد مقالات | 12,639 |
| تعداد مشاهده مقاله | 26,036,281 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 10,697,752 |
بهره‌گیری از سیستم زیست‌سنجی گیاهی به‌منظور شناسایی کارکرد زیستی انواع هورمون اکسین | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نشریه زیست‌شناسی گیاهی ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 5، دوره 14، شماره 3 - شماره پیاپی 53، آذر 1401، صفحه 61-74 اصل مقاله (1.37 M) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/ijpb.2023.137352.1318 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| آزاده خادم* 1؛ زهرا سرگزی مقدم2؛ سنا انصاری3؛ احمد شریفی1؛ مهدیه خرازی1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1گروه پژوهشی بیوتکنولوژی گیاهان باغبانی، پژوهشکدۀ بیوتکنولوژی صنعتی، سازمان جهاد دانشگاهی خراسان رضوی، مشهد، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3گروه علوم باغبانی و مهندسی فضای سبز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| پژوهش حاضر با هدف بهینه‌سازی سیستم زیست‌سنجی انواع هورمون اکسین از طریق شناسایی اثر آنها بر شیوۀ رشد گیاه آرابیدوپسیس در شرایط درون‌شیشه‌ای انجام شد؛ به این منظور، بذرهای گیاه آرابیدوپسیس به‌شکل عمودی در محیط‌کشت MS½ جوانه زدند و پس‌از گذشت 5 روز، گیاهچه‌های دارای رشد ریشۀ یکسان به محیط‌کشت MS½ حاوی هورمون‌های IAA، IBA، NAA و 2,4-D با غلظت‌های صفر، 01/0، 03/0 و 05/0 میلیگرمدرلیتر منتقل شدند. پس‌از گذشت 10 روز، ویژگی‌های رشدی گیاه با تجزیه‌وتحلیل تصویر اندازه‌گیری و وزن تر و خشک گیاهچه‌ها در هر تیمار نیز تعیین شد. نتایج نشان دادند هورمون‌های مختلف آثار متفاوتی بر شیوۀ رشد ریشه و اندام هوایی دارند؛ به‌طوری‌که افزایش غلظت هورمون‌های IAA، IBA و NAA سبب کاهش القای ریشه‌های فرعی شد. همچنین استفاده از غلظت‌های مختلف هورمون 2,4-D از رشد ریشه‌ها جلوگیری کرد و غلظت‌های بیشترآن، تولید کالوس در ریشه‌ها را در پی داشت. بررسی میزان رشد گیاهچه‌ها نشان داد غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر بیشتر هورمون‌های اکسین بررسی‌شده (NAA، 2,4-D و IAA)، بیشترین میزان تشکیل برگ و تولید زیست‌توده را به همراه دارد. نتایج پژوهش حاضر، توانایی این روش زیست‌سنجی در تفکیک اثر هورمون‌های اکسین مختلف بر جنبه‌های مختلف رشد گیاه را نشان می‌دهند و می‌توانند کمک شایانی به گزینش هورمون اکسین لازم برای فعالیت‌های مختلف باشند. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| آنالیز تصویر؛ آرابیدوپسیس؛ اکسین؛ زیست سنجی؛ کشت بافت | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
مقدمه.. رشد و نمو گیاهان از طریق همکاری تعداد زیادی از واکنش‌های فیزیولوژیکی پیچیده با محوریت هورمون‌های گیاهی تنظیم می‌شود (Zwanenburg & Blanco-Ania, 2018). مطالعه‌های متعدد نشان داده‌اند هورمون‌های گیاهی باتوجهبه مرحلۀ رشدی گیاه یا در پاسخ به شرایط محیطی متفاوت، عملکرد زیستی متفاوتی در بافت‌های مختلف دارند (Yu et al., 2020)؛ در این میان، هورمون اکسین با فعالیت در فرایندهای مختلف ازجمله تشکیل کالوس، تعیین الگوی ساختاری جنین، تشکیل اندام‌های گیاهی و همچنین تنظیم پاسخ به شرایط محیطی، نقش کلیدی در رشد و نمو گیاه ایفا می‌کند (Semeradova et al., 2020). تغییر در میزان هورمون اکسین و توزیع غیریکنواخت آن بر اساس نیاز بافت‌ها و اندام‌های گیاهی در پاسخ به محرک‌های بیرونی و درونی ایجاد می‌شود (Skalický et al., 2018). شواهد بسیاری نشان می‌دهند پاسخ گیاه به انواع هورمون اکسین متفاوت است و فعالیت هریک از این هورمون‌ها به فعال‌شدن گستره‌ای از فرایندهای فیزیولوژیکی مختلف در گیاه منجر می‌شود (Campanoni & Nick, 2005)؛ از سوی دیگر، تمام مراحل رشد ریشه‌های جانبی شامل القا، ظهور و رشد آنها به میزان تجمع هورمون اکسین درون‌سلولی وابسته است (Meier et al., 2020)، تا آنجا که نور به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر رشد و نمو ریشه، نقش خود را از طریق تغییر میزان بیوسنتز هورمون اکسین یا انتقال سیگنال آن ایفا می‌کند (Yun et al., 2023). هورمون IAA فراوان‌ترین و فعال‌ترین هورمون اکسین طبیعی در گیاهان است؛ به‌طوری‌که از این هورمون به‌عنوان هورمون اکسین کلیدی در بیشتر گیاهان نام برده می‌شود. هورمون IAA علاوه بر القای پاسخ به نور و گرانش، تشکیل ریشه‌های جانبی و ریشه‌های مویین را افزایش می‌دهد (Ljung, 2013; Bhatla, 2018) و در رشد اندام هوایی، جوانه‌زنی بذر و غده، تمایز اندام‌ها، غالبیت انتهایی، سنتز اتیلن مؤثر است(Strader & Zhao, 2016)؛ همچنین این هورمون در فرایندهای رشد رویشی، رشد و پیری میوه، تشکیل اندام جانبی و اندام‌زایی (Ljung, 2013) ، برگ‌ریزی و تغذیه و افزایش رشد کامبیوم و اندازه سلول‌های آوندی تأثیر دارد (Skalický et al., 2018). هورمون IBA نیز هورمون اکسین طبیعی در گیاه است که به‌عنوان شکل ذخیره‌ای هورمون IAA معرفی شده است (Bartel et al., 2001; Woodward & Bartel, 2005). هورمون IBA در فرایندهای توسعه‌ای با واسطۀ اکسین مانند تنظیم اندازۀ مریستم ریشه و تشکیل و توسعۀ ریشه‌های مویین نقش دارد (Strader et al., 2010). هورمون NAA معمولاً در تولید ریشه‌های جانبی مؤثر است و به بهبود رشد ساقه و ریشه کمک می‌کند (Campanoni & Nick, 2005). هورمون‌های اکسین مصنوعی مانند هورمون 2,4-D آثار مشابه با اکسین‌های طبیعی دارند و به‌عنوان ترکیبات فعال در محلول‌های تجاری باغبانی استفاده می‌شوند؛ این نوع هورمون‌ها سبب گسترش فعالیت ریشه و در مراحل بعدی رشد موجب یکسان‌سازی فرایند گل‌دهی و میوه‌دهی در باغ‌ها می‌شوند تا برداشت تجاری محصولات باغی با سهولت بیشتری انجام پذیرد (Emenecker & Strader, 2020). با وجود تشابه نسبی انواع هورمون اکسین، این هورمون‌ها به‌دلیل تفاوت در ساختار شیمیایی و فضایی از نظر عملکردی تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند. هورمون‌های اکسین مصنوعی میزان گردش متابولیک کمی دارند و درنتیجه، این ترکیبات دارای پایداری بیشتری نسبت به اکسین‌های طبیعی هستند (Simon & Petrášek, 2011)؛ ازاین‌رو، غلظت زیاد این هورمون‌ها در گیاه آثار سمی ایجاد می‌کند و از رشد و فعالیت مسیرهای زیستی در گیاه جلوگیری می‌کند. وجود آثار سمی این هورمون‌ها سبب شده است برخی از آنها مانند هورمون 2,4-D در غلظت‌های زیاد به‌عنوان علف‌کش استفاده و موجب ازبین‌رفتن برخی از گیاهان دو‌لپه‌ای شود (Grossmann, 2010). تفاوت‌های موجود میان هورمون‌های اکسین سبب می‌شود انتقال سیگنال آنها به‌منظور فعال‌شدن مسیرهای فیزیولوژیکی پایین‌دستی آنها تحت‌تأثیر قرار گیرد. گیاه آرابیدوپسیس دارای ویژگی‌های مهمی شامل اندازۀ کوچک و چرخۀ زندگی کوتاه است که نیاز به امکانات رشد را محدود کرده و سبب شده است به‌عنوان گیاه مدل در آزمایش‌های فیزیولوژی گیاهی معرفی شود؛ همچنین ریشه‌های این گیاه ساختاری ساده دارند که سبب می‌شود برای مطالعۀ اثر هورمون اکسین مناسب باشند. باتوجهبه تفاوت‌های یادشده لازم است نوعی سیستم زیست‌سنجی بهینه شود تا هورمون‌های اکسین را بتوان بر اساس آثار اکسینی آنها شناسایی و از یکدیگر تفکیک شود؛ در این راستا، پژوهش حاضر با هدف زیست‌سنجی عملکرد غلظت‌های مختلف انواع هورمون اکسین انجام شد تا از این راه، شناسنامه‌ای از آثار مورفولوژیکی به دست آید تا در تفکیک اثر اکسینی هورمون‌های اکسین طبیعی و سنتزی مؤثر باشد.
مواد و روش‌ها مواد گیاهی و تهیۀ محیط‌کشت. در پژوهش حاضر، اثر سطوح مختلف انواع هورمون اکسین روی گیاهچه‌های Arabidopsis thaliana، رقم Columbia بررسی شد. به‌منظور انجام آزمایش از محیط‌کشت ½MS استفاده شد. ساکارز با غلظت 1 درصد (وزنی/حجمی) به‌عنوان منبع کربن به محیط‌کشت اضافه شد و سپس اسیدیتۀ محیط‌کشت با استفاده از محلول 1/0 مولار NaOH یا محلول 1/0 مولار HCL روی 1/0±8/5 تنظیم و پس‌از افزودن آگار 75/0 درصد (وزنی/حجمی) در دمای 121 درجۀ سانتی‌گراد به‌مدت 20 دقیقه اتوکلاو شد.
ضدعفونی و کشت بذرها. بذرهای A. thaliana به‌مدت 10 دقیقه با هیپوکلریت‌سدیم 1 درصد ضدعفونی سطحی و سپس به‌مدت 10 دقیقه با آب مقطر استریل آب‌شویی شدند؛ پس‌از آن، بذرها در محیط‌کشت ½MS بدون هورمون کشت شدند. پتری‌دیش‌ها پس‌از کشت به‌مدت 5 روز به‌طور عمودی در اتاق رشد قرار گرفتند و سپس گیاهچه‌های دارای ریشه‌های به طول 1 سانتی‌متر انتخاب و در محیط‌کشت حاوی تیمارهای هورمونی مورد بررسی واکشت شدند. اعمال تیمارهای هورمونی. آزمایش حاضر شامل چهار تیمار هورمونی IBA، 2,4-D، IAA و NAA در سه غلظت 01/0، 03/0 و 05/0 میلیگرمدرلیتر و تیمار شاهد (بدون هورمون) در سه تکرار بود. هورمون‌ها پس‌از عبور از فیلتر دارای منافذ 2 میکرومتری به محیط‌کشت استریل اضافه شدند.
جمع‌آوری داده‌ها و تحلیل آماری. پس‌از گذشت 10 روز از رشد گیاهچه‌ها در اتاق رشد و دمای 1±25 درجۀ سانتی‌گراد، صفت‌های رشدی مختلف شامل تعداد برگ، طول ریشه‌چه، تعداد ریشۀ جانبی تشکیل‌شده، سطح رشد اندام هوایی و ریشه، میزان سبزینگی برگ گیاهچه‌ها و وزن تر و خشک گیاهچه‌ها اندازه‌گیری شدند. سطح رشد اندام هوایی و ریشه و میزان سبزینگی برگ گیاهچه‌ها از طریق تجزیه‌وتحلیل تصویر و با نرم‌افزار ImageJ انجام شد (شکل 1). به‌منظور اندازه‌گیری وزن خشک، گیاهچه‌ها به‌مدت 48 ساعت در دمای 72 درجۀ سانتی‌گراد قرار گرفتند و سپس وزن خشک آنها اندازه‌گیری شد. تمام تیمارها با آنالیز واریانس یک‌طرفه بررسی شدند و مقایسۀ میانگین تیمارها به کمک آزمون LSD با حداقل تفاوت معنا‌دار در سطح احتمال 5 درصد و با نرم‌افزار آماری JMP (نسخۀ 8.0) انجام شد. نمودارها با نرم‌افزار Excel رسم شدند.
شکل 1- پردازش صفت‌های رشدی مرتبط با اندام هوایی و ریشه گیاه آرابیدوپسیس از طریق تجزیه‌وتحلیل تصویر و با نرم‌افزار ImageJ Figure 1- Processing of growth traits related to shoot and root of Arabidopsis plant through image analysis and using ImageJ software
نتایج و بحث اثر اکسین بر رشد ریشه. کاربرد هورمون اکسین بر صفت‌های مورفولوژیکی اندازه‌گیری‌شده در آزمایش تأثیرگذار بود. بر اساس نتایج، حضور هورمون اکسین در غلظت‌های مختلف، بازدارندۀ رشد طولی ریشه است و گیاهچه‌های رشدیافته در محیط‌کشت بدون هورمون اکسین، بیشترین رشد طولی ریشه را نشان می‌دهند (شکل 2). نتایج نشان دادند ریزنمونه‌های IBA با میانگین طول ریشۀ 24/5 سانتی‌متر، بیشترین طول ریشه را دارند و پسازآنها، ریزنمونه‌های تیمارشده با IAA قرار می‌گیرند و تیمار 2,4-D با 08/2 سانتی‌متر طول ریشه، کمترین طول ریشه را دارد؛ همچنین نتایج نشان دادند با افزایش غلظت هورمون اکسین، میزان رشد طولی ریشه کاهش می‌یابد و نمونۀ شاهد با متوسط 64/5 سانتی‌متر طول ریشه، بیشترین میزان طول ریشه را دارد و پس‌از آن، غلظت‌های 01/0، 03/0 و 05/0 میلیگرمدرلیتر با متوسط 97/3، 00/3 و 79/2 سانتی‌متر طول ریشه قرار می‌گیرند. در بررسی آثار متقابل نوع و غلظت هورمون مشخص شد گیاهچه‌های رشدیافته در غلظت‌های زیاد هورمون NAA همراه با گیاهچه‌های رشدیافته در حضور هورمون 2,4-D با میانگین 1 سانتی‌متر، کمترین طول ریشه را به خود اختصاص می‌دهند (شکل 2). کاربرد هورمون IBA با غلظت 05/0 میلیگرمدرلیتر، میانگین طول ریشه را کاهش داد، اما استفاده از غلظت 03/0 میلیگرمدرلیتر آن منجر به افزایش طول ریشه شد (شکل 2). بررسی تعداد ریشۀ فرعی در تیمارهای هورمونی مختلف نشان داد ریزنمونه‌های 2,4-D و IAA با میانگین به‌ترتیب 73/16 و 31/16 ریشۀ فرعی، بیشترین تعداد ریشه را دارند؛ این در حالیست که تیمار NAA با 92/14 و IBA با 93/13، ریشۀ فرعی کمتری داشتند. در میان غلظت‌های مختلف استفاده‌شده، غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر با متوسط 33/18 ریشۀ فرعی، بیشترین مقدار ریشه را داشت و پسازآن، غلظت 05/0، 03/0 میلیگرمدرلیتر و شاهد به‌ترتیب متوسط 15/15 و 28/14 و 10/14 ریشه فرعی را داشتند. در مقایسۀ میانگین آثار متقابل نوع و غلظت هورمون مشخص شد گیاهچه‌های رشدیافته در تیمار هورمونی NAA با غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر، بیشترین تعداد ریشه فرعی را دارند (جدول 1)؛ در این میان، ریشه‌های تشکیل‌شده در حضور هورمون 2,4-D و نیز غلظت‌های زیاد هورمون NAA، کالوس تولید کردند و رشد طبیعی نداشتند. هورمون NAA نقش مهمی در افزایش تقسیم سلولی در ریشه و درنتیجه، القای ریشه‌های جانبی ایفا می‌کند. پژوهش‌های پیشین نشان می‌دهند غلظت‌های کم این هورمون سبب القای ریشه‌های جانبی در گیاه می‌شود، اما غلظت‌های زیاد آن از رشد ریشه‌ها جلوگیری می‌کند (Raju et al., 2010; Yan et al., 2014; da Costa et al., 2018). نکتۀ درخور توجه این است که کاربرد هورمون NAA برای ریشه‌دهی شاخساره‌های گیاه چای (Camellia sinensis) سبب می‌شود میزان هورمون IAA در آنها کاهش یابد (Wang et al., 2022). داکوستا و همکاران (2018) با بررسی گیاه آرابیدوپسیس گزارش کردند زمانی که مقدار هورمون NAA در سلول‌ها افزایش می‌یابد، فرآیند خودتنظیمی هورمون اکسین با جلوگیری از رونویسی ژن‌های مرتبط با انتقال سیگنال اکسین از طویل شدن ریشه به شدت جلوگیری می‌کند(da Costa et al., 2018)؛ بنابراین، بسیاری از تنظیم‌کننده‌های رشد طولی ریشه، مقدار هورمون NAA در مریستم ریشه را در سطح پایینی نگه می‌دارند تا امکان رشد طولی آن را فراهم کنند (Motte et al., 2019)؛ از سوی دیگر، هورمون NAA شباهت کمی با ساختار فضایی اتصال اکسین در ناقل‌های PIN دارد و انتقال بین‌سلولی آن به‌شکل قطبی به میزان کمی انجام می شود؛ به‌طوری‌که میزان انتقال قطبی هورمون IAA در حضور مادۀ نفتیل فتالامیک‌اسید (NPA) به‌عنوان بازدارندۀ انتقال قطبی اکسین به‌شدت کاهش می‌یابد، اما حضور این ماده تأثیری بر میزان انتقال قطبی هورمون NAA ندارد (Karami et al., 2022). در پژوهش حاضر مشخص شد سطح ریشۀ گیاهچه‌های رشدیافته در حضور هورمون IBA بیش از گیاهچه‌های رشدیافته در حضور هورمون IAA است (شکل 2). Ling et al. (2009) نشان دادند هورمون IBA در مقایسه با هورمون‌های NAA و IAA توانایی بیشتری در القای ریشه‌زایی در گیاه Centella asiatica دارد (Ling et al., 2009). در پژوهش‌های پیشین مشخص شده است هورمون IBA در گیاه طی فرایند بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب به IAA تبدیل می‌شود (Bhatla, 2018). مطالعۀ Zolman et al. (2000) نشان داد هورمون IBA در مقایسه با IAA سبب افزایش مدت زمان ریشه‌زایی و به دنبال آن، افزایش عملکرد ریشه‌زایی در آرابیدوپسیس می‌شود و دلیل آن را می‌توان میل ترکیبی کمتر این هورمون و سرعت تخریب کمتر آن نسبت به هورمون IAA پیشنهاد کرد. شواهد نشان می‌دهند تعادل میان منابع هورمون اکسین آزاد در گیاه، نقشی کلیدی در تنظیم اثر هورمون اکسین بر فرایند رشد و نمو و پاسخ گیاه به تغییرات شرایط محیطی دارد؛ از این‌رو، میزان هورمون IBA درون‌سلولی به‌طور درخور توجهی بر میزان دسترسی به منابع هورمون اکسین در گیاه و شیوۀ پاسخ گیاه به شرایط محیطی مؤثر است (Simon & Petrášek, 2011).
شکل 2- میزان رشد ریشه در انواع تیمارهای هورمون اکسین. میانگین‌ها با سه تکرار و هر تکرار 10 ریزنمونه ± 1/0 است. حروف یکسان بیان‌کنندۀ عدم اختلاف منعادار با استفاده از آزمون LSD هستند. Figure 2- Diagram of root length changes according to the type and concentration of PGR treatments. The mean with three repetitions and each repetition with 10± 0.1 explants. The same letters indicate no significant difference using the LSD test.
جدول 1- اثر نوع و غلظت هورمون اکسین بر صفت‌های رشدی گیاه آرابیدوپسیس Table 1- The effect of type and concentration of auxin hormone on growth characteristics of Arabidopsis plant
اثر اکسین بر رشد اندام هوایی. نتایج بررسی اثر هورمون بر تعداد برگ تشکیل‌یافتۀ ریزنمونه نشان دادند ریزنمونه های کشت‌شده در محیط حاوی IAA با تعداد متوسط 5/7 برگ، بیشترین تعداد برگ را دارند؛ این در حالی بود که تیمارهای IBA با 28/7 برگ، میانگین تعداد برگ کمتری داشت و در پایان نیز تیمارهای 2.4-D و NAA با متوسط 9/6 تعداد برگ قرار داشتند. در میان غلظت‌های مختلف استفاده‌شده، شاهد و غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر با متوسط 1± 5/7 برگ نسبت به غلظت‌های 03/0 و 05/0 میلیگرمدرلیتر با متوسط به‌ترتیب 8/6 و 7/6 برگ، بیشترین تعداد برگ را داشتند. بررسی اثر نوع و غلظت هورمون اکسین بر میزان تشکیل برگ نشان داد تعداد برگ گیاهچه‌های رشدیافته در غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر هورمون‌های بررسی‌شده، برابر یا بیش از غلظت‌های زیاد این هورمون‌ها بود. در مجموع، کمترین تعداد برگ به گیاهچه‌های رشدیافته در تیمارهای 03/0 میلیگرمدرلیتر NAA و 05/0 میلیگرمدرلیتر 2,4-D تعلق داشت (جدول 1 و شکل 4). اثر هورمون‌های اکسین مختلف بر صفت‌هایی مانند سطح برگ و میزان سبزینگی گیاهچه‌ها معنا‌دار بود. پس‌از انجام مقایسه در میانگین‌های به‌دست‌آمده در داده‌های سطح برگ مشخص شد از میان هورمون‌های اکسین مختلف، هورمون IBA سطح برگ را به میزان درخور توجهی افزایش داده است. مقایسۀ میانگین غلظت‌های مختلف هورمون‌های استفاده‌شده نشان داد غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر سبب بیشترین سطح برگ می‌شود. در بررسی آثار متقابل مشخص شد غلظت هورمون IAA رابطۀ مستقیمی با سطح برگ دارد و بازیادشدن غلظت این هورمون، سطح برگ افزایش می‌یابد، اما استفاده از هورمون IBA اثر معکوس بر سطح برگ داشت و با افزایش غلظت آن، سطح برگ کاهش یافت. طبق نتایج یادشده، سطح برگ گیاهچه‌های رشدیافته در غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر هورمون‌های NAA و 2,4-D نیز از شاهد بیشتر بود، ولی استفاده از غلظت‌های بیشتر این ترکیبات هورمونی سبب کاهش رشد سطح برگ نسبت به شاهد شد. کمترین میزان سطح برگ در گیاهچه‌های رشدیافته در غلظت 03/0 میلیگرمدرلیتر هورمون‌های NAA و 2,4-D مشاهده شد (شکل 3). هورمون IAA در مقایسه با سایر هورمون‌ها سبب بیشترین میزان سبزینگی برگ شد. در بررسی غلظت‌های مختلف مشخص شد با افزایش غلظت هورمون از میزان سبزینگی کاسته می‌شود؛ به‌طوری‌که شاهد بیشترین میزان سبزینگی را داشت. با بررسی آثار متقابل هورمون و غلظت، بیشترین میزان سبزینگی در سه غلظت هورمون 2,4-D و پسازآن، در شاهد مشاهده شد؛ این در حالی بود که استفاده از سایر هورمون‌های اکسین در محیط‌کشت، بازدارندۀ تولید کلروفیل در سلول‌ها بود (جدول 1). تمایز بافت‌های آوندی در برگ نشان می‌دهد انتقال قطبی هورمون اکسین در تمایز آوندها و الگوهای تشکیل آنها در برگ مؤثر است (Govindaraju et al., 2020)؛ همچنین مشخص شده است اختلال در مسیر ژنتیکی پاسخ به اکسین سبب تغییر الگوی تشکیل آوندها می‌شود (Liu et al., 2015). در پژوهش‌های پیشین نشان داده شده است افزایش تجمع هورمون اکسین سبب کاهش تولید کلروفیل در سلول‌ها می‌شود، اگرچه غلظت بازدارندۀ هورمون اکسین در گونه‌های مختلف با یکدیگر متفاوت است .(Czerpak et al., 2002; Tolentino et al., 2005; Bagheri et al., 2013). احتمالاً افزایش سبزینگی برگ در گیاهچه‌های تیمارشده با هورمون 2,4-D از کاهش چشمگیر سطح برگ در این گیاهچه‌ها ناشی می‌شود. در مجموع، نتایج پژوهش حاضر نشان دادند تفاوت در میزان انتقال و دریافت انواع هورمون اکسین بر شیوۀ رشد برگ مؤثر است.
شکل 3- میزان سطح برگ در انواع تیمارهای هورمون اکسین. میانگین‌ها با سه تکرار و هر تکرار 10 ریزنمونه ± 001/0 است. حروف یکسان بیان‌کنندۀ عدم اختلاف منعادار با استفاده از آزمون LSD هستند. Figure 3- Diagram of Leaf area change according to the type and concentration of PGR treatments. The mean with three repetitions and each repetition with 10± 0.001 explants. The same letters indicate no significant difference using the LSD test.
اثر اکسین بر میزان رشد کل.. در پژوهش حاضر، وزن تر و خشک گیاه به‌عنوان معیاری از رشد کل در نظر گرفته شد. نتایج نشان دادند استفاده از هورمون اکسین در شرایط کشت بافت بر مقدار کل رشد گیاهچه‌های آرابیدوپسیس تأثیرگذار است. اعمال هورمون‌های اکسین در گیاه آرابیدوپسیس بر وزن تر این گونه تأثیر داشت؛ به‌طوری‌که میانگین وزن تر در تیمار NAA و IBA با 16/0 گرم، بیشترین مقدار را داشت و پسازآن، هورمون‌های IAA و 2,4-D به‌ترتیب با 15/0 و 14/0 گرم قرار داشتند؛ این روند کاهش وزن در تیمار وزن خشک نیز به همین ترتیب مشاهده شد. در زمینۀ غلظت تیمارهای بررسی‌شده، غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر نسبت به سایر غلظت‌ها، بیشترین وزن تر و خشک را در پی داشت. در مقایسۀ میانگین‌های برهم‌کنش نوع و غلظت هورمون مشخص شد گیاهچه‌های رشدیافته در حضور غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر NAA بیشترین وزن تر را به خود اختصاص می‌دهند و پسازآنها، غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر 2,4-D قرار می‌گیرد؛ این روند در صفت وزن خشک نیز بررسی و مشاهده شد غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر NAA بیشترین وزن خشک را ایجاد می‌کند و پسازآن، غلظت 01/0 میلیگرمدرلیتر IAA قرار می‌گیرد و کمترین وزن تر و خشک نیز در غلظت 03/0 میلیگرمدرلیتر NAA مشاهده می‌شود (جدول 1). مقایسۀ واکنش گیاه به غلظت‌های 01/0 و 03/0 میلیگرمدرلیتر هورمون NAA نشان داد در غلظت کم این هورمون، پاسخ به هورمون اکسین با شدت زیادی در سلول‌های گیاهی شکل می‌گیرد، اما با افزایش سه برابری غلظت این هورمون، مسیرهای خودتنظیمی پاسخ به هورمون اکسین فعال می‌شوند که بازدارندۀ رشد گیاه هستند (جدول 1). میزان اکسین در سلول‌ها تحت‌تأثیر فرایندهای متعددی شامل بیوسنتز اکسین، انتقال قطبی هورمون اکسین و مسیرهای متابولیکی آن قرار می‌گیرد؛ در این میان، انتقال قطبی هورمون اکسین سبب ایجاد شیب غلظت این هورمون در اندام‌های مختلف می‌شود که بر شیوۀ تمایز اندام‌ها و پاسخ به شرایط محیطی طی فرایند رشد گیاه مؤثر است (Hayashi et al., 2014). رشد و گسترش ریشه و نیز اندام هوایی در گیاهان به هماهنگی گسترده بین بافت‌های مختلف دارد تا نشانه‌های محیطی در طول رشد گیاه مورد توجه قرار گیرند؛ مشخص شده است اکسین نقش اصلی در تنظیم رشد ریشه دارد و سنتز، انتقال و انتقال سیگنال آن برای رشد ریشه و اندام هوایی گیاه دارای اهمیت زیادی است؛ تفاوت در ساختار شیمیایی و فضایی اکسین‌ها سبب می‌شود انتقال سیگنال آنها به‌منظور فعال‌شدن مسیرهای فیزیولوژیکی پایین‌دستی آنها تحت‌تأثیر قرار گیرد که تفاوت آثار مورفولوژیکی را در پی دارد (Dubrovsky et al., 2008).
شکل 4- گیاهچه‌های آرابیدوپسیس رشدیافته در حضور هورمون‌های اکسین مختلف. شاخص موجود در تصاویر دارای طول 1 سانتی‌متر است. Figure 4- Arabidopsis seedlings grown in the presence of different auxin hormones. The index in the images has a length of 1 cm.
نتیجه‌گیری بر اساس نتایج پژوهش حاضر، اثر هورمون‌های اکسین بر جنبه‌های مختلف رشد گیاه با یکدیگر متفاوت است؛ به‌طوری‌که هورمون IAA بدون تأثیر بر میزان رشد ریشۀ اصلی، تعداد ریشه‌های فرعی را افزایش داد. پاسخ ریشه به هورمون NAA به غلظت این هورمون وابسته است؛ به‌طوری‌که در غلظت کم، طول ریشۀ اصلی برابر با تیمار شاهد بود، اما تعداد بسیاری ریشۀ فرعی روی ریشۀ اصلی تشکیل شد. غلظت‌های زیاد این هورمون، افزایش تعداد ریشه‌های جانبی را در پی داشت، ولی طول ریشه نسبت به تیمار شاهد به مقدار زیادی کاهش یافت. استفاده از هورمون 2,4-D تولید کالوس را در ریشه‌ها تحریک کرد و با افزایش غلظت آن، میزان کالوس‌زایی نیز افزایش یافت. غلظت زیاد و کم IBA در محیط‌کشت به کاهش میانگین طول ریشه منجر شد. نتایج یادشده نشان می‌دهند غلظت مناسبی از هر هورمون باید در محیط‌کشت استفاده شود تا نتیجۀ مطلوب در ارتباط با رشد ریشه حاصل شود. تفاوت آثار مورفولوژیکی هورمون‌های اکسین مختلف را می‌توان نقشۀ راهی در نظر گرفت که امکان شناسایی هورمون اکسین موجود در عصاره‌های ناشناخته را طی پژوهش‌های آینده فراهم می‌کند. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Bagheri, H., Hashemabadi, D., Sedaghathoor, S., Zarchini, M. & Eslami, A. (2013) Effect of naphthalene acetic acid (NAA) on vase life, chlorophyll b content and water relation of cut Alestroemeria hybrida. Annals of Biological Research, 4(1), 59-61.
Barendse, G., Croes, A., Bosveld, M., Van Der Krieken, W. & Wullems, G. (1987) Uptake and metabolism of NAA and BAP in explants of tobacco in relation toin vitro flower bud formation. Journal of Plant Growth Regulation, 6(4), 193-200. doi: 10.1007/BF02102547
Bartel, B., LeClere, S., Magidin, M. & Zolman, B. K. (2001) Inputs to the active indole-3-acetic acid pool: de novo synthesis, conjugate hydrolysis, and indole-3-butyric acid b-oxidation. Journal of Plant Growth Regulation, 20(3), 198-216. doi: 10.1007/s003440010025
Bhatla, S. C. (2018) Auxins. In: Plant Physiology, Development and Metabolism (pp. 569-601). Springer. doi: 10.1007/978-981-13-2023-1_15
Çakmakçı, R., Mosber, G., Milton, A. H., Alatürk, F. & Ali, B. (2020) The effect of auxin and auxin-producing bacteria on the growth, essential oil yield, and composition in medicinal and aromatic plants. Current Microbiology, 77(4), 564-577. doi: 10.1007/s00284-020-01917-4
Campanoni, P. & Nick, P. (2005) Auxin-dependent cell division and cell elongation. 1-Naphthaleneacetic acid and 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid activate different pathways. Plant Physiology, 137(3), 939-948. doi: 10.1104/pp.104.053843
Celenza, J. J., Grisafi, P. L. & Fink, G. R. (1995) A pathway for lateral root formation in Arabidopsis thaliana. Genes & development, 9(17), 2131-2142. doi: 10.1101/gad.9.17.2131
Chhun, T., Taketa, S., Tsurumi, S. & Ichii, M. (2003) The effects of auxin on lateral root initiation and root gravitropism in a lateral rootless mutant Lrt1 of rice (Oryza sativa L.). Plant Growth Regulation, 39(2), 161-170. doi: 10.1023/A:1022592511387
Czerpak, R., Dobrzyn, P., Krotke, A. & Kicinska, E. (2002) The effect of auxins and salicylic acid on chlorophyll and carotenoid contents. Polish Journal of Environmental Studies, 11(3), 231-235.
da Costa, C. T., Gaeta, M. L., de Araujo Mariath, J. E., Offringa, R. & Fett-Neto, A. G. (2018) Comparative adventitious root development in pre-etiolated and flooded Arabidopsis hypocotyls exposed to different auxins. Plant Physiology and Biochemistry, 127, 161-168. doi: 10.1016/j.plaphy.2018.03.022
Dubrovsky, J. G., Sauer, M., Napsucialy-Mendivil, S., Ivanchenko, M. G., Friml, J., Shishkova, S. … & Benková, E. (2008). Auxin acts as a local morphogenetic trigger to specify lateral root founder cells. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(25), 8790-8794. doi: 10.1073/pnas.0712307105
Emenecker, R. J., & Strader, L. C. (2020). Auxin-abscisic acid interactions in plant growth and development. Biomolecules, 10(2), 281. doi: 10.3390/biom10020281
Gallei, M., Luschnig, C. & Friml, J. (2020) Auxin signalling in growth: Schrödinger’s cat out of the bag. Current Opinion in Plant Biology, 53, 43-49. doi: 10.1016/j.pbi.2019.10.003
Govindaraju, P., Verna, C., Zhu, T. & Scarpella, E. (2020) Vein patterning by tissue-specific auxin transport. Development, 147(13), dev187666. doi: 10.1242/dev.187666
Grossmann, K. (2010) Auxin herbicides: Current status of mechanism and mode of action. Pest Management Science: Formerly Pesticide Science, 66(2), 113-120. doi: 10.1002/ps.1860
Hayashi, K. I., Nakamura, S., Fukunaga, S., Nishimura, T., Jenness, M. K., Murphy, A. S. ... & Aoyama, T. (2014) Auxin transport sites are visualized in planta using fluorescent auxin analogs. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(31), 11557-11562. doi: 10.1073/pnas.1408960111
Karami, O., Khadem, A., Rahimi, A. & Offringa, R. (2022) Key role of auxin cellular accumulation in totipotency and pluripotency acquisition. bioRxiv, 2022-2029. doi: 10.1101/2022.09.02.505607
Klemš, M., Truksa, M., Eder, J. & Procházka, S. (1998) Uptake, transport and metabolism of 14C-2, 4-dichlorophenoxyacetic acid (14C-2, 4-d) in cucumber (Cucumis sativus L.) explants. Plant Growth Regulation, 26(3), 195-202. doi: 10.1023/A:1006159021969
Leyser, O. (2018) Auxin signaling. Plant Physiology, 176(1), 465-479. doi: 10.1104/pp.17.00765
Ling, A. P. K., Chin, M. F. & Hussein, S. (2009) Adventitious root production of Centella asiatica in response to plant growth regulators and sucrose concentration. Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology, 3(1), 36-41.
Liu, S., Hu, Q., Luo, S., Li, Q., Yang, X., Wang, X. & Wang, S. (2015) Expression of wild-type PtrIAA14. 1, a poplar Aux/IAA gene causes morphological changes in Arabidopsis. Frontiers in Plant Science, 6, 388. doi: 10.3389/fpls.2015.00388
Ljung, K. (2013) Auxin metabolism and homeostasis during plant development. Development, 140(5), 943-950. doi: 10.1242/dev.086363
Meier, M., Liu, Y., Lay-Pruitt, K. S., Takahashi, H. & von Wirén, N. (2020) Auxin-mediated root branching is determined by the form of available nitrogen. Nature Plants, 6(9), 1136-1145. doi: 10.1038/s41477-020-00756-2
Motte, H., Vanneste, S. & Beeckman, T. (2019) Molecular and environmental regulation of root development. Annual Review of Plant Biology, 70, 465-488. doi: 10.1146/annurev-arplant-050718-100423
Osmont, K. S., Sibout, R. & Hardtke, C. S. (2007) Hidden branches: Developments in root system architecture. Annual Review of Plant Biology, 58, 93-113. doi: 10.1146/annurev.arplant.58.032806.104006
Qaddoury, A. & Amssa, M. (2004) Effect of exogenous indole butyric acid on root formation and peroxidase and indole-3-acetic acid oxidase activities and phenolic contents in date Palm offshoots. Botanical Bulletin of Academia Sinica, 45, 127-131.
Raju, N. L. & Prasad, M. N. V. (2010) Influence of growth hormones on adventitious root formation in semi-hardwood cuttings of Celasturs paniculatus Willd.: A contribution for rapid multiplication and conservation management. Agroforestry Systems, 79, 249-252. doi: 10.1007/s10457-009-9251-9
Semeradova, H., Montesinos, J. C. & Benkova, E. (2020) All roads lead to auxin: Post-translational regulation of auxin transport by multiple hormonal pathways. Plant Communications, 1(3), 100048. doi: 10.1016/j.xplc.2020.100048
Simon, S., & Petrášek, J. (2011). Why plants need more than one type of auxin. Plant Science, 180(3), 454-460. doi: 10.1016/j.plantsci.2010.12.007
Skalický, V., Kubeš, M., Napier, R. & Novák, O. (2018) Auxins and cytokinins—the role of subcellular organization on homeostasis. International Journal of Molecular Sciences, 19(10), 3115. doi: 10.3390/ijms19103115
Strader, L. C., Culler, A. H., Cohen, J. D. & Bartel, B. (2010) Conversion of endogenous indole-3-butyric acid to indole-3-acetic acid drives cell expansion in Arabidopsis seedlings. Plant Physiology, 153(4), 1577-1586. doi: 10.1104/pp.110.157461
Strader, L. C. & Zhao, Y. (2016). Auxin perception and downstream events. Current Opinion in Plant Biology, 33, 8-14. doi: 10.1016/j.pbi.2016.04.004
Tolentino, M. F. & Cadiz, N. M. (2005) Effects of Naphthaleneacetic Acid (NAA) and Gibberellic Acid (GA~ 3) on fruit morphology, parthenocarpy, alkaloid content and chlorophyll content in bittergourd (Momordica charantia L.Makiling'). Philippine Agricultural Scientist, 88(1), 35-39.
Wang, Y., Pang, D., Ruan, L., Liang, J., Zhang, Q., Qian, Y. ... & Wei, K. (2022) Integrated transcriptome and hormonal analysis of naphthalene acetic acid-induced adventitious root formation of tea cuttings (Camellia sinensis). BMC Plant Biology, 22(1), 319. doi: 10.1186/s12870-022-03701-x
Woodward, A. W. & Bartel, B. (2005) Auxin: regulation, action, and interaction. Annals of Botany, 95(5), 707-735. doi: 10.1093/aob/mci083
Xu, P., Zhao, P. X., Cai, X. T., Mao, J. L., Miao, Z. Q. & Xiang, C. B. (2020) Integration of jasmonic acid and ethylene into auxin signaling in root development. Frontiers in Plant Science, 11, 271. doi: 10.3389/fpls.2020.00271
Yan, Y. H., Li, J. L., Zhang, X. Q., Yang, W. Y., Wan, Y., Ma, Y. M. ... & Huang, L. K. (2014) Effect of naphthalene acetic acid on adventitious root development and associated physiological changes in stem cutting of Hemarthria compressa. Plos One, 9(3), e90700. doi: 10.1371/journal.pone.0090700
Yu, Z., Duan, X., Luo, L., Dai, S., Ding, Z. & Xia, G. (2020) How plant hormones mediate salt stress responses. Trends in Plant Science, 25(11), 1117-1130. doi: 10.1016/j.tplants.2020.06.008
Yun, F., Liu, H., Deng, Y., Hou, X. & Liao, W. (2023) The role of light-regulated auxin signaling in root development. International Journal of Molecular Sciences, 24(6), 5253. doi: 10.3390/ijms24065253
Zolman, B. K., Yoder, A. & Bartel, B. (2000). Genetic analysis of indole-3-butyric acid responses in Arabidopsis thaliana reveals four mutant classes. Genetics, 156(3), 1323-1337. doi: 10.1093/genetics/156.3.1323
Zwanenburg, B. & Blanco-Ania, D. (2018) Strigolactones: New plant hormones in the spotlight. Journal of Experimental Botany, 69(9), 2205-2218. doi: 10.1093/jxb/erx487
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 110 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 64 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||