تولید گیاهان هاپلوئید طالبی (L. Cucumis melo) از طریق بکرزایی تحریک شده با گرده پرتوتابی شده با اشعه گاما

محورهای موضوعی : کشت بافت

احمد مکاری ¹ , علیرضا مطلبی آذر ² , جابر پناهنده ³

1 - گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز-، ایران،
2 - گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
3 - گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز-، ایران،

تاریخ دریافت : 1402/09/11 تاریخ پذیرش : 1403/03/25 تاریخ انتشار : 1404/01/14

کلید واژه: Cucumis melo L, پرتو گاما, بکرزایی, نجات جنین, کالوس, باززایی, هاپلوئید,

چکیده مقاله :

تولید گیاهان دابلد هاپلوئید یکی از مهم‌ترین ابزارها جهت به دست آوردن والدین برتر برای تولید بذر هیبرید F1 می‌باشد و روش گرده پرتوتابی شده یکی از موفق‌ترین روش‌های تولید گیاهان هاپلوئید در محصولات جالیزی می‌باشد. در این مطالعه، برای تولید گیاهان هاپلوئید از هیبرید هانی دیو× طالبی سمسوری، از گرده‌افشانی گل‌های اخته شده با گرده‌های پرتوتابی شده با اشعه گاما استفاده شد. دانه‌های گرده با چهار دز 100، 200، 300 و 400 گری اشعه گاما پرتوتابی شدند. سپس گل‌های اخته شده با این گرده‌های پرتوتابی شده در سه تاریخ متفاوت (تیر، مرداد و شهریور) گرده‌افشانی شدند. میوه‌ها 3 تا 5 هفته بعد از گرده‌افشانی برداشت شدند. جنین‌های نارس نجات داده شده و روی محیط کشت E20A کشت شدند. بعد از تولید کالوس، شاخه زایی و باززایی از کالوس انجام شد. از نوک ریشه گیاهچه‌های رشد یافته برای شمارش کروموزوم استفاده شد. نتایج نشان داد که دز 100 گری، برای زیستایی گرده، موفقیت گرده‌افشانی و تشکیل میوه و باززایی بهترین دز بود و با افزایش دز اشعه گاما، کاهش در این صفات مشاهده شد. تاریخ تیرماه برای این صفات بهترین تاریخ بود. دز پرتوتابی روی باززایی موثر بود و بیشترین باززایی در دز 200 گری به دست آمد. هاپلوئید بودن گیاهچه‌های تولید شده توسط شمارش کروموزوم تایید شد و نشان داد که دز 200 گری برای تولید گیاهان هاپلوئید بهترین دز و تاریخ تیرماه بهترین زمان بود. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از پرتو تابی گرده با اشعه گاما بخصوص در دزهای پایین می‌تواند در حداقل زمان گیاهان هاپلوئید مورد نیاز برای تولید دابلد هاپلوئید را فراهم کرده و بتوان در حداقل زمان اقدام به تولید واریته هیبرید F1 کرد.

چکیده انگلیسی:

Production of double haploid plants is one of the most important tools to obtain superior parents in order to produce F1 hybrid seeds. Irradiated pollen technique is one of the most successful methods to produce haploid plants in vegetables. In this study, to produce haploid plants in Hani Dew x Samsuri hybrid melon, emasculated flowers were pollenated with gamma irradiated pollens. Pollen grains were irradiated with 100, 200, 300 and 400 Gray of gamma rays. Then the emasculated flowers were pollinated with these irradiated pollens on three different dates (July, August and September). Fruits were harvested 3 to 4 weeks after pollination. Immature embryos were rescued and cultured on E20A medium. Regeneration and shooting occurred after callus production. The results indicated that irradiation dose at 100 gray was the best dose for pollen viability, pollination success and fruit set. Also, June was the best date for these properties. The highest percentage of regeneration was observed at 200 gray Chromosome counting confirmed haploid plants occurrence. Gamma dose at 200 gray and June were the best dose and date to produce haploid plants. These results indicated that irradiation at lower doses could produce haploid plants in a short time and accelerate the process of oblation to F1 hybrid varieties.

منابع و مأخذ:

Asadi, A., Zebarjadi, A., and Abdollahi, M. R. (2019). Production of Cucumber Doubled Haploid Plants via Ovule Culture. Plant Productions, 42(1):77–88. https://doi.org/10.22055/ppd.2019.23322.1514
Baktemur, G., Yücel, N. K., Taşkin, H., Çömlekçioğlu, S., and Büyükalaca, S. (2014). Effects of different genotypes and gamma ray doses on haploidization using irradiated pollen technique in squash. 327:318–327. https://doi.org/10.3906/biy-1309-5.
Brewbaker, J. L. and B. H. Kwack (1963). The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth. American Journal of Botany 50(9): 859-865. doi: 10.3390/ijms20020420
Chang, W. and Struckmeyer B. E. (1976). Influence of Temperature, Time of Day, and Flower Age on Pollen Germination, Stigma Receptivity, Pollen Tube Growth, and Fruit Set of Allium cepa L. ." Journal of the American Society for Horticultural Science 101(1): 81-83. DOI: https://doi.org/10.21273/JASHS.101.1.81
Dong, Y.-Q., Zhao, W.-X., Li, X.-H., Liu, X.-C., Gao, N.-N., Huang, J.-H., Wang, W.-Y., Xu, X.-L. and Tang, Z.-H. (2016). Androgenesis, gynogenesis, and parthenogenesis haploids in cucurbit species. Plant Cell Reports, 35:1991–2019. DOI: 10.1007/s00299-016-2018-7
Gałązka, J. and Niemirowicz-Szczytt, K. (2013). Review of research on haploid production in cucumber and other cucurbits. Folia Horticulturae 25(1): 67-78. DOI: https://doi.org/10.2478/fhort-2013-0008
Kurtar, E. S., Seymen, M., and Kal, Ü. (2020). An overview of doubled haploid plant production in Cucurbita species. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 30(3):510-520. DOI:10.29133/yyutbd.741087
Kesh, H. and Kaushik, P. (2021). Advances in melon (Cucumis melo L.) breeding: An update. Scientia Horticulturae 282: 110045. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110045
Lebeda, A., Widrlechner, M. P., Staub, J., Ezura, H., Zalapa, J. and Kristkova, E. (2007). Cucurbits (Cucurbitaceae; Cucumis spp ., Cucurbita spp ., Citrullus spp.).In: Genetic Resources, Chromosome Engineering, and Crop Improvement Vegetable Crops, 3:271-376. ed. Singh, Ram J.: CRC Press. DOI:10.1201/9781420009569.ch8
Lotfi, M., Kashi, A., Zamani, Z., Tabatabaie, B. E. and Earl, E. D. (2003). Efficient haploid plant production for pure line generation in melon (Cucumis melo L.). Iranian Journal of Agricultural Sciences.Vol. 34, No. 1, 55-65.
Møller, A. and Mousseau, T. (2017). Radiation levels affect pollen viability and germination among sites and species at Chernobyl. International Journal of Plant Sciences, 178(7): 537-545. https://doi.org/10.1086/692763
Mujeeb-Kazi, A. and M. JL (1985). Enhanced resolution of somatic chromosome constrictions as an aid to identifying intergeneric hybrids among some Triticeae. Cytologia, 50(4): 701-709. DOI: 10.1508/cytologia.50.701
Murashige, T. and Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3): 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
Sauton, A. (1988). Effect of season and genotype on gynogenetic haploid production in muskemlon, Cucumis melo L. Scientia Horticulturae, 35(1-2):71-75. https://doi.org/10.1016/0304-4238(88)90038-6
Tütüncü, M. and Mendi Y. Y. (2022). Effect of pollination with gamma irradiated pollen on in vitro regeneration of ovule culture in Cyclamen. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 10(12): 2415-2420. DOI:10.24925/turjaf.v10i12.2415-2420.5409
Van Den Boom, J. and Den Nijs, A. (1983). Effects of γ-radiation on vitality and competitive ability of Cucumis pollen. Euphytica, 32: 677-684. DOI:10.1007/BF00042146
Yiğit, D., Güleryüz, M. and Balcı, E. (2009). The effect of gamma rays on pollen viability, germination and pollen tube length in saki apple cultivar. Erzincan University Journal of Science and Technology, 1(2): 201-210. https://doi.org/10.18185/erzifbed.80615
Zottini, M., Mandolino, G. and Ranalli, P. (1997). Effects of γ-ray treatment on Cannabis saliva pollen viability. Plant cell, Tissue and Organ Culture, 47: 189-194. https://doi.org/10.1007/BF02318957

متن کامل:



 

 

Production of haploid plants in melon (Cucumis melo L.) through induced parthenogenesis with gamma-irradiated pollen

Ahmad Mokari Khajehdizaj1, Alireza Motellebi Azar2*, Jaber Panahandeh Yengejeh 3

 

1Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, Email: [e-mail]

2Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, Email: [e-mail]

3Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, Emai: [e-mail]

 

Article type:		Abstract
Research article         Article history Received: 02.12.2023  Revised:09.05.2024 Accepted: 14.06.2024 Published:21.12.2024     Keywords Callus Cucumis melo L. Embryo rescue Gamma radiation Haploid Parthenogenesis Regeneration		The production of doubled plants is one of the most effective procedures to obtain superior parents in order to produce F1 hybrid seeds. Production of haploid plants is the first and most important stage. Haploid plants can be obtained by different methods such as androgenesis, gynogenesis and interspecific cross. But parthenogenesis by pollination with irradiated pollen is the most successful method in cucurbits. In this study, we investigated the effects of gamma irradiation dose (four doses) and three pollination dates (June, July and August 2021) on pollen viability, successful pollination, callusing, regeneration and haploid plant percentage in hybrid melon (Samsuri× Honeydew). At first, the hermaphrodite flowers were emasculated before anthesis and bagged in order to prevent pollination with unwanted pollens. The male flowers were collected just before anthesis. Then, they were irradiated with gamma radiation at 100, 200, 300 and 400 Gy. The irradiated pollens was sampled and cultured in liquid medium to investigate pollen viability. The emasculated flowers were pollinated with irradiated pollens. The obtained fruits were collected 3–5 weeks after pollination. The immature embryos in them were rescued via In vitro culture. The explants produced callus and then regenerated to full plantlets. When new plantlets were obtained, root tips were used for chromosome counting. The results indicated that the effect of irradiation dose, pollination date and their interaction on all parameters were significant. The most pollen viability, successful pollination, fruit set and in vitro regeneration were achieved at 100 Gy of gamma dose and in June. As gamma dose increased, the rate of these parameters decreased. But the highest rate of callusing was observed at 200 Gy and in June. The chromosome counting showed that some obtained plantlets were haploid and the largest percentage of haploid plants was obtained at 200 Gy.
Cite this article as: Mokari Khajehdizaj, A., Motellebi Azar, A.R., Panahandeh Yengejeh, J., (2023). Production of haploid plants in melon (Cucumis melo L.) through induced parthenogenesis with gamma-irradiated pollen. Journal of Plant Environmental Physiology, 19(4): 1-15.
	©The author(s)                   Publisher: Islamic Azad University, Gorgan branch Doi: https://doi.org/10.71890/iper.2024.984484

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تولید گیاهان هاپلوئید طالبی (L. Cucumis melo) از طریق بکرزایی تحریک شده با گرده پرتوتابی شده با اشعه گاما

 

احمد مکاری خواجه دیزج1،علیرضا مطلبی آذر*2، جابر پناهنده ینگجه 3 

 

1گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، رایانامه: [e-mail]

2گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، رایانامه: [e-mail] 

3گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، رایانامه: [e-mail]

 

نوع مقاله: مقاله پژوهشی     تاریخ دریافت: 11/09/1402 تاریخ بازنگری:20/02/1403  تاریخ پذیرش:25/03/1403  تــاریخ چاپ:01/10/1403     واژه‌های کلیدی: .Cucumis melo L  باززایی  بکرزایی  پرتو گاما   کالوس  نجات جنین  هاپلوئید	چکيده
	تولید گیاهان دابل هاپلوئید یکی از مهم‌ترین ابزارها جهت به دست آوردن والدین برتر برای تولید بذر هیبرید F1 می‌باشد. روش گرده پرتوتابی شده موفق‌ترین روش تولید گیاهان هاپلوئید به منظور تولید گیاهان دابلدهاپلوئید در کدوئیان است. در این مطالعه، تاثیر مقدار پرتوتابی با گاما (4 مقدار) و تاریخ گرده افشانی  (تیر، مرداد و شهریور سال 1400) روی زیستایی گرده، موفقیت گرده‌افشانی، تشکیل میوه، کالوس‌زایی و باززایی و درصد تولید گیاهان هاپلوئید در هیبرید طالبی هانی دیو× سمسوری، از طریق گرده‌افشانی با گرده پرتوتابی شده بررسی شد. ابتدا گل‌های دوجنسه قبل از باز شدن، اخته شده و کیسه گذاری شدند. گل‌های نر درست در مرحله قبل از باز شدن جمع‌آوری شدند و با چهار مقدار 100، 200، 300 و 400 گری اشعه گاما پرتوتابی شدند. از هر مقدار، نمونه گرده تهیه و در محیط مایع کشت شدند تا زیستایی دانه‌های گرده پرتوتابی بررسی شود. گل‌های اخته شده با گرده‌های پرتوتابی شده گرده‌افشانی و مجدداً کیسه‌گذاری شدند. میوه‌های به دست آمده، 3 تا 5 هفته بعد از گرده‌افشانی، برای هر مقدار شمارش و برداشت شدند. جنین‌های نارس داخل میوه‌ها با کشت درون شیشه‌ای نجات داده شدند. بعد از تولید کالوس، باززایی از کالوس انجام شد. از نوک ریشه گیاهچه‌های رشد یافته برای شمارش کروموزوم استفاده شد. نتایج نشان داد مقدار پرتوتابی و تاریخ گرده‌افشانی و اثر متقابل آنها تاثیر معنی‌داری روی زیستایی گرده، موفقیت گرده‌افشانی، تشکیل میوه، کالوس‌زایی و باززایی داشتند و 100 گری بهترین مقدار و تیرماه بهترین زمان برای زیستایی گرده، موفقیت گرده‌افشانی و تشکیل میوه بودند؛ اما بیشترین کالوس‌زایی در 200 گری و در تیرماه به دست آمد. مقدار پرتوتابی روی باززایی موثر بود و بیشترین باززایی در مقدار 100 گری به دست آمد. هاپلوئید بودن گیاهچه‌ها،توسط شمارش کروموزوم تایید شد و درصد گیاهچه‌های هاپلوئید نشان داد که مقدار 200 گری و تیرماه برای تولید گیاهان هاپلوئید بهترین بود.
استناد: مکاری خواجه دیزج، احمد؛ مطلبی آذر ، علیرضا؛ پناهنده ینگجه، جابر. (۱۴۰۳). تولید گیاهان هاپلوئید طالبی (Cucumis melo L.) از طریق بکرزایی تحریک شده با گرده پرتوتابی شده با اشعه گاما. فیزیولوژی محیطی گیاهی، ۱۹(4)، ۱5-1.
	ناشر: دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گرگان © نویسندگان.	Doi: https://doi.org/10.71890/iper.2024.984484

 

مقدمه

خانواده كدوئيان از مهم‌ترين منابع غذايي انسان بوده و از لحاظ اهميت اقتصادي، پس از خانواده Solanaceae در رتبه دوم قرار دارد. از اقتصادي­ترين محصولات اين خانواده مي‌توان به انواع طالبی (Cucumis melo L.) اشاره كرد؛ بنابراین اصلاح و بهبود آن همیشه مورد توجه اصلاحگران بوده است (Lebeda et al., 2007). امروزه، از واریته­های هیبرید F1 به دلیل مزایای برتر و عالی زراعی (بازده و کیفیت بالا، مقاوم یا متحمل به تنش‌های زیستی و غیر زیستی و سازگاری بالا) در تولید سبزی‌ها، در مقیاس گسترده‌ای استفاده می‌شود (Kesh and Kaushik, 2021). تولید سبزی‌های هیبرید، بدون استفاده از لاین­های والدی هموزیگوت خالص (اینبرد) با صفات مشخص و ترکیب­پذیری بالا غیرممکن است. این در حالی است که تولید لاین­های اینبرد از طریق روش‌های سنتی، به زمان طولانی، زحمت زیاد و هزینه بالا نیاز دارد. رسیدن به واریته هیبرید F1 از طریق روش‌های سنتی به‌ویژه در گیاهانی مانند کدوئیان که دارای دگرگرده‌افشانی بالایی هستند، به 8 تا 10 سال زمان نیاز دارد. تولید دابلدهاپلوئید¹ یا هاپلوئید مضاعف شده از طریق پارتنوژنز، آندروژنز و ژینوژنز به روش‌های جایگزین برای روش‌های سنتی تبدیل شده‌اند و با استفاده از این روش‌ها می‌توان در عرض یک تا دو سال به لاین­های اینبرد دست یافت  (Kurtar et al., 2020). 

از بین روش‌های تولید گیاهان دابلد هاپلوئید، کشت بساك، تخمک و تخمدان تلقیح نشده براي تولید گیاهان هاپلوئید در انواع محصولات جالیزي از جمله کدوئیان، موفقیت چندانی نداشته و موفق‌ترین روش در این خانواده‌ها، القاء جنین‌های پارتنوژنیک² با استفاده از گرده‌های پرتوتابی شده و سپس نجات جنین‌ها در محیط کشت اختصاصی می‌باشد (Gałązka and Niemirowicz-Szczytt, 2013). در حال حاضر، بررسی‌های مختلف، نشان داده‌اند که تکنیک گرده‌های پرتوتابی شده (با اشعه گاما، اشعه ایکس و یا فرابنفش) تکنیک موثری در تولید گیاهان هاپلوئید است (Baktemur et al., 2014).

از تکنیک گرده‌افشانی با گرده پرتوتابی شده، در بسیاری از گونه‌های کدوئیان از جمله هندوانه، کدو، خیار و طالبی استفاده شده است. عوامل بسیاری روی درصد موفقیت این روش تاثیر دارند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: منبع پرتوتابی، مقدار پرتوتابی، ژنوتیپ گیاه دهنده و شرایط محیطی رشد آن، زمان و تکنیک‌های نجات جنین و محیط کشت باززایی گیاه از جنین. در طالبی از اشعه گاما، پرتو ایکس و سزیوم 137(137Cs) استفاده می‌شود که طبق گزارش‌های انجام شده، اشعه گاما مناسب‌تر از بقیه بوده است (Dong, Zhao et al., 2016). اشعه گاما به خاطر کاربرد راحت، نفوذ خوب، اثربخشی بالا و خطرات کمتر در برنامه‌های تولید گیاهان هاپلوئید به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرده پرتوتابی شده از لحاظ ژنتیکی غیرفعال بوده و قادر به باروري سلول تخم نیست اما در سطح کلاله جوانه می‌زند که باعث تحریک تقسیم سلولی در سلول تخم می‌گردد و بنابراین باعث القا پارتنوژنز یا نمو میوه پارتنوکارپ می‌گردد (Baktemur et al., 2014). مقدار مناسب بسته به گونه متفاوت است. مقدار مناسب در خیار بین 100 تا 500 گری، در  طالبی بین  150 تا 2500 گری، در کدوتنبل 50 تا 100 گری، کدو مسمایی 25 تا 150 گری و در هندوانه 200 تا 300 گری و در کدو زمستانه 50 تا 100 گری بسته به زمان انجام آزمایش و نوع رقم متفاوت بوده است. (Dong et al., 2016). ژنوتیپ، تاثیر زیادی در تولید گیاهان هاپلوئید دارد. گزارش شده است که گیاهان هیبرید در مقایسه با لاین­های اینبرد، نتیجه بهتری در تولید گیاهان هاپلوئید به همراه داشته است. فصل انجام گرده‌افشانی نیز موثر بوده است؛ به‌طوری که در خیار، تعداد گیاهان هاپلوئید به دست آمده در  گرده‌افشانی در تابستان بالاتر  از زمستان و بهار بود. در کدوی مسمایی تعداد جنین هاپلوئید در میوه در ماه‌های شهریور و تیرماه بالاتر از سایر ماه‌ها بود. در کدوئیان، بهترین زمان برای نجات جنین، 3 تا 5 هفته بعد از گرده‌افشانی است و چنانچه جنین‌ها در مرحله قلبی شکل یا لپه‌ای باشند، نجات جنین موفق‌تر خواهد بود. برای نجات جنین از سه نوع محیط کشت MS ، CP و E20A استفاده شده است که محیط E20A متداول‌ترین محیط است؛ اما در یک مطالعه، هیچ‌گونه اختلاف آماری معنی‌داری بین این سه محیط مشاهده نشده است (Asadi et al., 2019). همچنین هرچه تعداد گرده مورد استفاده در گرده‌افشانی با گرده پرتوتابی بیشتر باشد، امکان  تحریک و تشکیل جنین هاپلوئید بیشتر می‌گردد (Dong, Zhao et al., 2016).

 بر اساس اطلاعات موجود، بیشتر آزمایش‌هایی که در کشور ما در این زمینه انجام شده، روی خربزه بوده و کمتر از طالبی استفاده شده است. ازآنجا که رقم هانی دیو دارای عمر انبارداری بالا و رقم سمسوری دارای قند و طعم مناسب است، بنابراین هیبرید آن‌ها می‌تواند برای برنامه‌های اصلاحی مفید باشد.. در این تحقیق با هدف تعیین بهترین مقدار و بهترین زمان گرده‌افشانی با گرده‌های پرتوتابی شده در شرایط آب‌وهوای تبریز روی تولید گیاهان هاپلوئید از هیبرید هانی دیو × سمسوری انجام شد.

مواد و روش‌ها

مواد گیاهی: در این آزمایش، بذرهای هیبرید هانی دیو × سمسوری از بانک بذر گروه علوم باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز تهیه شد. بذرها در اردیبهشت‌ماه سال 1400در گلدان نشایی کاشته شده و در گلخانه نگهداری شدند. وقتی که گیاهان به مرحله 4 برگی رسیدند، نشاها در مزرعه آزمایشی در ایستگاه تحقیقاتی خلعت پوشان، دانشگاه تبریز کاشته شدند. آبیاري، کوددهی و مبارزه با آفات و بیماري‌ها مطابق روش‌های مرسوم صورت گرفت.

پرتوتابی و گرده‌افشانی: یک روز قبل از باز شدن گل‌های نر (گلبرگ‌هاي سبز مایل به زرد) (شکل 1، A) اقدام به جمع‌آوری گل‌های نر شد و عصر همان روز و روز بعد گل‌های هرمافرودیت (شکل 1، B) اخته شده و با کیسه پوشانده شدند تا از گرده‌افشانی ناخواسته جلوگیری شود. گل‌های نر در جعبه حاوی یخ خشک به پژوهشکده کشاورزی هسته‌ای، واقع در کرج منتقل شدند و با چهار مقدار پرتو گاما (100، 200، 300 و 400 گري) حاصل از چشمه کبالت 60 پرتوتابی شدند. بعد از پرتوتابی، گل‌ها در دمای اتاق نگهداری شدند.

در صبح روز بعد، گرده‌افشانی گل‌های اخته شده با گرده‌هاي پرتوتابی شده به‌صورت دستی انجام شد. هر گل ماده با استفاده از 2 تا 3 گل نر پرتوتابی شده، گرده‌افشانی شده و با کیسه پوشانده شد. از روز سوم بعد از گرده‌افشانی، گل‌ها از نظر موفقیت گرده‌افشانی و تشکیل میوه بررسی شدند (شکل 1، C). تورم تخمدان به عنوان نشانه موفقیت گرده‌افشانی در نظر گرفته شد. در طی سه هفته تعداد میوه‌های رشد یافته در هر چهار تیمار پرتوتابی یادداشت‌برداری شد.

درصد زیستایی گرده: به‌منظور بررسی زیستایی گرده‌های پرتوتابی شده، از محیط کشت مایع با 100 پی پی ام اسید بوریک، 300 پی پی ام نیترات کلسیم و 2 درصد ساکاروز استفاده شد (Brewbaker and Kwack, 1963). گرده‌ها در روی محیط کشت پخش شدند و در تاریکی و دمای 25 درجه سانتی‌گراد نگهداری شد و پس از 24 ساعت درصد زیستایی در هر مقدار پرتوتابی، بر اساس رشد لوله گرده، بررسی شد.

تشکیل میوه و نجات جنین: پس از گذشت 3 تا 5 هفته از گرده‌افشانی (Dong, Zhao et al., 2016)، میوه‌هاي تشکیل شده (شکل 1، D) جمع‌آوری شدند. میوه‌هاي برداشت شده در آزمایشگاه با آب شسته شده و با اتانول 70 درصد ضدعفونی سطحی شد. سپس جنین‌های نارس در زیر هود لامینار و با استفاده از بینکولار نجات داده شده و در داخل پتریدیش­های حاوي محیط کشت جامد E20A (Sauton and Vaulx, 1987) با ترکیب هورمونی 5/0 میلی‌گرم در لیتر بنزیل آمینو پورین (BAP) و 4/0 میلی‌گرم در لیتر ۴،۲-دی‌کلروفنوکسی‌استیک اسید (D-2,4) کشت شدند. کشت‌ها در اتاقک رشد با دماي 25 درجه سانتی‌گراد و در تاریکی مداوم به مدت دو ماه نگهداري شدند. پس از دو ماه تعداد جنین‌های پاسخ داد (مشاهده علائم اولیه کالوس) یادداشت‌برداری شد.

 

---

[1] - Doubled haploid

[2] - Parthenogenetic embryos

 

 

شکل 1- گل نر در زمان برداشت برای انجام پرتوتابی (A)، گل هرمافرودیت (B)، گل‌های گرده‌افشانی شده با پرتوگاما (C) و میوه به دست آمده با سه مقدار مختلف (D).

 

 

باززایی شاخساره: از محیط کشت MS (Murashige and Skoog 1962) دارای سه ترکیب هورمونی استفاده شد: الف- یک میلی‌گرم در لیتر نفتالین استیک اسید (NAA) و یک میلی‌گرم در لیتر BAP، ب- 5/1 میلی‌گرم در لیتر NAA و 5/1 میلی‌گرم در لیتر BAP و ج- محیط کشت بدون هورمون. نمونه‌هایی که در مرحله قبل کالوس داده بودند، در این محیط‌های کشت بازکشت شدند و پتريدیش در اتاقک رشد با دماي 25 درجه سانتی‌گراد و فتوپریود 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی با شدت روشنایی µmol m-2 s-1 50 به مدت یک ماه نگهداري شدند. بعد از یک ماه، درصد باززایی شاخساره از کالوس­های رشد کرده ثبت گردید. شاخسارهای تولیدی به محیط کشت ریشه‌زایی انتقال داده شد.

شمارش کروموزوم‌ها: شمارش کروموزوم‌ها طبق روش (Mujeeb-Kazi and JL 1985) انجام شد. نوک ریشه‌چه‌های در حال رشد جدا شده و به مدت 5/2 تا 5/3 ساعت در آلفابرومونفتالين قرار داده شدند. سپس، نمونه‌ها با آب مقطر شسته شده و داخل ماده فيكساتيو فارمر (محلول 1 به 3 اسيد استيك گلاسيال و اتانول) قرار داده شدند. برای شمارش کروموزوم‌ها، ریشه‌ها به مدت 10 دقیقه در اسیدکلریدریک یک نرمال با دماي 60 درجه سانتی‌گراد قرار داده شدند تا هیدرولیز گردند. سپس، هماتوكسيلين به نمونه‌ها اضافه شد تا رنگ‌آمیزی شوند. نمونه‌ها بین لام و لامل قرار داده شدند و با فشار ملایم له شدند. شمارش كروموزومي و عکس‌برداری، توسط ميكروسكوپ نوري انجام شد. همه مراحل در سه تاریخ به فاصله حدود 40 روز، اول تیرماه، 10 مرداد و 20 شهریور تکرار شد.

طرح آزمایشی و تجزیه داده‌ها: در این تحقیق از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار، برای بررسی اثر مقدار پرتوتابی و تاریخ گرده‌افشانی روی زیستایی گرده، تشکیل میوه و پاسخ جنین‌های نارس از طریق پارتنوژنز انجام شد. هر تکرار شامل 40 گل گرده‌افشانی شده با گرده‌های پرتوتابی شده بود. در بررسی اثر محیط کشت و مقدار پرتوتابی روی شاخه زایی و باززایی از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار استفاده شد که هر واحد آزمایش شامل یک پتری دیش با 10 جنین پاسخ داده، بود. درنهایت برای بررسی درصد تولید گیاهان هاپلوئید در چهار ذر پرتوتابی از طرح کاملا تصادفی استفاده شد. تجزیه واریانس داده‌ها و مقایسات میانگین با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال 5 درصد با استفاده از نرم‌افزار SPSS نسخه 21 انجام شد و نمودارها با استفاده از نرم‌افزار Microsoft Excel رسم شد.

 

نتایج

زیستایی دانه گرده: بعد از گذشت 24 ساعت از کشت گرده‌های پرتوتابی شده در محیط کشت مایع، زیستایی گرده‌ها در زیر میکروسکوپ بررسی شد و رشد لوله گرده به عنوان نشانه زیستایی تلقی گردید. نتایج حاصل از تجزیه واریانس (جدول 1) نشان داد که درصد زیستایی دانه گرده به طور معنی‌داری تحت تاثیر مقدار پرتو گاما و تاریخ گرده‌افشانی و اثر متقابل آن‌ها قرار گرفت. مقایسه میانگین درصد زیستایی دانه گرده نشان داد که با افزایش مقدار اشعه گاما، درصد زیستایی کاهش معنی‌داری را نشان داد به‌طوری که حداکثر درصد زیستایی در مقدار 100 گری و حداقل آن در مقدار 400 مشاهده گردید. از طرف دیگر در هر مقدار پرتوتابی، درصد زیستایی دانه گرده در گرده‌افشانی تیر و شهریور به‌طور معنی‌داری بالا و برابر بوده و اختلاف معنی‌داری با گرده‌افشانی در مردادماه داشت (شکل 2).

گرده‌افشانی موفق: سه روز بعد از گرده‌افشانی، گل‌های گرده‌افشانی شده بررسی شدند و میوه‌هایی که تخمدان آن‌ها متورم شده بودند، به عنوان گرده‌افشانی موفق ثبت گردید. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که مقدار پرتوتابی، تاریخ گرده‌افشانی و اثر متقابل آن‌ها تاثیر معنی‌داری روی موفقیت گرده‌افشانی داشتند (جدول 1). همان‌طور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، در کل، مقدار 100 گری و 400 گری به ترتیب، بیشترین و کمترین درصد موفقیت گرده‌افشانی را در سه تاریخ گرده‌افشانی برخوردار بودند. در هر مقدار گرده‌افشانی، درصد گرده‌افشانی موفق در ماه‌های تیر و شهریور بیشتر از مردادماه بود. بر این اساس بالاترین درصد گرده‌افشانی موفق در مقدار 100 گری و در گرده‌افشانی تیرماه و پایین‌ترین موفقیت، در مقادیر 300 و 400 گری در مردادماه مشاهده شد (شکل 3).

 

 

جدول 1- تجزیه واریانس تاثیر مقدار پرتوگاما و تاریخ گرده‌افشانی روی زیستایی دانه گرده، گرده‌افشانی موفق، تشکیل میوه و کالوس زایی در هیبرید هانی دیو با طالبی سمسوری

منابع تغییرات	درجه آزادی	میانگین مربعات
		زیستایی گرده	گرده‌افشانی موفق	تشکیل میوه	کالوس زایی
مقدار پرتوتابی	3	**29/4788	** 58/2141	**11/1893	**41/1693
تاریخ گرده‌افشانی	2	**33/569	** 2188	**52/93	**42/1486
مقدار پرتوتابی× تاریخ گرده‌افشانی	6	**29/13	**33/20	**19/14	**39/235
اشتباه آزمایشی	24	28/2	91/8	11/3	51/15
ضریب تغییرات (%)		28/10	12/14	37/11	32/14

** معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد

 

شکل 2- متوسط درصد زیستایی گرده در چهار مقدار پرتو گاما و سه تاریخ گرده‌افشانی در هیبرید هانی دیو× سمسوری طالبی. حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

 

شکل 3- متوسط درصد گرده‌افشانی موفق در مقادیر مختلف و تاریخ‌های مختلف گرده‌افشانی در هیبرید هانی دیو× سمسوری طالبی. حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

 

تشکیل میوه: میوه‌هایی که بعد از تورم تخمدان رشد کردند، ثبت گردید. نتایج نشان داد که تاریخ گرده‌افشانی و مقدار پرتوتابی و اثر متقابل آن‌ها، اثر معنی‌داری روی درصد تشکل میوه داشت (جدول 1). بیشترین و کمترین درصد تشکیل میوه به ترتیب در مقدار 100 گری در تیرماه (36 درصد) و 400 گری در شهریورماه (صفر درصد) به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار پرتوتابی در هر سه ماه، درصد تشکیل میوه کاهش معنی‌داری نشان داد و این کاهش در تاریخ گرده‌افشانی مردادماه بیشتر از گرده‌افشانی تیر و شهریور بود.

 

 

شکل 4- متوسط درصد تشکیل میوه در مقادیر مختلف و تاریخ‌های مختلف گرده‌افشانی در هیبرید هانی دیو× سمسوری طالبی. حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

درصد کالوس زایی: دو ماه بعد از کشت جنین‌های در محیط کشت، کشت‌ها بررسی شده و اولین نشانه ظهور کالوس (شکل 5، B)، به عنوان پاسخ‌دهی جنین و کالوس زایی در نظر گرفته شد. کالوس‌ها به رشد خود ادامه دادند (شکل 5، C)، در فواصل یک ماه بازکشت شدند. در روی بعضی از کالوس­ها گره نیز مشاهده شد. جدول تجزیه واریانس (جدول 1) نشان داد که درصد کالوس زایی بطور معنی‌داری تحت تاثیر مقدار پرتوتابی و تاریخ گرده‌افشانی و اثر متقابل آن‌ها قرار گرفت. بیشترین درصد کالوس زایی در مقدار 200 گری در تیرماه و کمترین در مقدار 400 گری در شهریورماه مشاهده گردید. این در حالی است که درصد کالوس زایی در هر سه مقدار اشعه گاما در گرده‌افشانی مردادماه بطور معنی‌داری کمتر از گرده‌افشانی تیر و شهریور بود (شکل 6).

 

 

 

 

 

شکل 5- مراحل تولید گیاه هاپلوئید. کشت جنین‌های نارس (A)، کالوس زایی (B)، پرآوری کالوس (C) باززایی (D)، رشد گیاهچه (E)، کروموزوم­های گیاه هاپلوئید (n=12) (F) و کروموزوم‌های گیاه دیپلوئید (2n=24) (G).

 

 

شکل 6- درصد کالوس زایی در مقادیر مختلف و تاریخ‌های مختلف گرده‌افشانی در نجات جنین هیبرید هانی دیو× سمسوری طالبی. حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

باززایی شاخساره: نمونه‌هایی که برای باززایی به سه محیط کشت منتقل شده بودند، به‌تدریج شروع به باززایی نمودند (شکل 5، D). تولید شاخه به عنوان موفقیت باززایی تلقی شد. جدول تجزیه واریانس (جدول 2) نشان داد که اثر مقدار پرتوتابی در سطح احتمال 5 درصد و اثر محیط کشت در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد اما اثر متقابل این دو تیمار معنی‌دار نبود. بالاترین درصد باززایی در محیط کشت الف و ب (دارای هورمون) مشاهده شد اما اختلاف معنی‌داری بین این دو محیط کشت مشاهده نگردید. این در حالی است که باززایی شاخساره در محیط ج (بدون هورمون) اتفاق نیفتاد و کالوس­ها، قهوه‌ای شدند (شکل 7). بیشترین درصد باززایی نیز در مقدار پرتوتابی 100 گری (67 درصد) مشاهده گردید (شکل 8).

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس تاثیر مقدار پرتوگاما و محیط کشت روی باززایی شاخساره

منابع تغییرات	درجه آزادی	میانگین مربعات
مقدار پرتوتابی	3	*69/14
محیط کشت	2	**58/25841
مقدار پرتوتابی× محیط کشت	6	ns13/6
اشتباه آزمایشی	24	78/5
ضریب تغییرات (%)		7/13

ns، * و ** به ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطح احتمال پنج و یک درصد.

 

شکل 7- متوسط درصد باززایی گیاهچه­ها در محیط‌های کشت مختلف. M1 (یک میلی‌گرم در لیتر NAA و یک میلی‌گرم در لیتر BAP)، M2 (5/1 میلی‌گرم در لیتر NAA و 5/1 میلی‌گرم در لیتر BAP) و M3 (محیط بدون هورمون). حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

 

شکل 8- متوسط درصد باززایی گیاهچه در مقادیر مختلف پرتوتابی. حروف مشابه روی ستونها نشان دهنده عدم اختلاف معنی­دار در سطح احتمال پنج درصد می باشد. بار روی ستونها انحراف معیار می باشد.

 

 

درصد گیاهان هاپلوئید: با استفاده از نمونه نوک ریشه‌چه گیاهچه­های رشد یافته (شکل 5، E)، شمارش و عکس‌برداری از کروموزوم‌ها انجام شد. نتایج نشان دادند که در تمام مقادیر پرتوتابی دانه گرده، گیاهان هاپلوئید تولید شده‌اند و این نتیجه به‌وضوح نشان داد که پرتوتابی، در کل موثر بوده است (شکل 5، F و G). نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر مقدار پرتوتابی در تولید گیاهان هاپلوئید در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود (جدول 3) بطوری که اختلاف معنی‌داری بین هر چهار مقدار پرتوتابی مشاهده شد و بیشترین و کمترین درصد گیاهان هاپلوئید به ترتیب در مقادیر 200 گری (54%) و 100 گری (66/16) مشاهده شد.

 

 

جدول 3- تعداد و درصد گیاهان هاپلوئید در مقادیر مختلف پرتوتابی

مقدار پرتو گاما (گری)	تعداد گیاهچه	تعداد گیاهان هاپلوئید	درصد گیاهان هاپلوئید
100	30	5	d66/16
200	54	26	a14/54
300 400	35 15	13 4	b 14/37 c 66/26

 

 

بحث 

نتایج نشان داد که هر دو فاکتور مقدار پرتوتابی و تاریخ گرده‌افشانی و اثر متقابل آنها تاثیر معنی‌داری روی زیستایی دانه گرده داشتند (شکل 2) و با افزایش مقدار، درصد زیستایی دانه گرده کاهش یافت و رابطه معکوسی بین این دو مشاهده گردید؛ به‌طوری که در مقدار 100 گری بیشترین و 400 گری کمترین درصد زیستایی مشاهده گردید. زیستایی دانه گرده در مقدار 100 گری تقریبا مشابه زیستایی دانه­های گرده پرتوتابی نشده بود. بعبارت دیگر، مقدار 100 گری احتمالا در غیر فعال کردن دانه گرده نسبت به مقادیر بالاتر، کمتر موثر بوده است. از طرف دیگر وجود زیستایی دانه گرده در مقدار 400 گری نشانگر این امر است که این مقدار باعث غیر فعال شدن کامل دانه گرده نگردیده و می تواند در بکرزایی نقش داشته باشد. مقدار 200 گری باعث کاهش 50 درصدی زیستایی دانه گرده شده و می توان این مقدار را LD50 اشعه گاما در نظر گرفت. نتایج این مطالعه با نتایج مشاهده شده در سیب ( Yiğit et al. 2009)، شاهدانه (Zottini et al. 1997) و خیار (Van Den Boom and Den Nijs 1983) مطابقت دارد. در این تحقیقات، با افزایش مقدار پرتو گاما، زیستایی و درصد جوانه‌زنی و رشد لوله گرده کاهش یافت. به طور کلی پرتوهای یونیزه کننده تاثیر منفی روی زیستایی و جوانه‌زنی دانه گرده دارد. این واقعیت با تحقیقات انجام شده در سایت انفجار هسته‌ای چرنوبیل در اوکراین تایید شده است. گزارش شده است که پرتوهای یونیزه کننده می‌تواند حتی روی جوانه‌زنی و وزن بذر نیز تاثیر گذار باشد که به‌نوبه خود روی تولیدمثل گیاهان تاثیر منفی می‌گذارد (Møller and Mousseau 2017). همچنین بیشترین و کمترین درصد زیستایی گرده به ترتیب در تیرماه و مرداد ماه مشاهده گردید. این تفاوت را می‌توان به تغییرات دما در طول تابستان نسبت داد. معمولا در تبریز دما تا اواسط مردادماه افزایش می‌یابد که این امر موجب کاهش زیستایی مرداد نسبت به تیرماه شده است اما در شهریورماه دمای کاهش نسبی می‌یابد و این می‌تواند دلیل افزایش زیستایی در شهریورماه نسبت به مردادماه باشد. در پیاز مشاهده گردیده است که افزایش دما، باعث کاهش چشمگیرجوانه‌زنی گرده می شود (Chang and Struckmeyer 1976). دما می‌تواند از طریق افزایش از دست دادن آب گرده موثر باشد. از طرف دیگر پرتوتابی دانه‌های گرده با رطوبت بالا موفق‌تر دانه‌های گرده دارای رطوبت پایین است (Dong, Zhao et al. 2016).

میوه‌هایی که بعد از روز سوم شروع به تورم کردند، به عنوان، گرده‌افشانی موفق تلقی شد. نتایج نشان داد که مقدار پرتوتابی، تاریخ گرده افشانی و اثر متقابل آنها، تاثیر معنی‌داری روی موفقیت گرده‌افشانی و تشکیل میوه داشتند. بیشترین درصد موفقیت گرده‌افشانی در مقدار 100 گری در تیرماه و کمترین در مقدار 400 گری در تاریخ گرده افشانی مرداد ماه مشاهده گردید. از طرف دیگر، تشکیل میوه در مقدار 400 گری و گرده افشانی مرداد ماه مشاهده نشد که نشان

دهنده تاثیر منفی دمای بالای هوا روی موفقیت گرده افشانی و تشکیل میوه بود. در همه مقادیر پرتوتابی، تیرماه بهترین زمان برای گرده‌افشانی بود که این نتیجه با نتایج Sauton (1988) کاملا مطابقت دارد. وی گزارش کرد بیشترین تشکیل میوه در گرده‌افشانی در طالبی 16 ژوئن تا 15 جولای می‌باشد. علت اختلاف بین تاریخ­های گرده افشانی، ممکن است به علت شیوع آفت و بیماری ها باشد. با گذشت زمان گیاهان مزرعه به بیماریها و آفات مبتلا می شوند و این تنش­ها روی میزان تشکیل میوه تاثیر منفی دارند (Lotfi et al. 2003). 

ازآنجا که گرده‌افشانی نتیجه جوانه‌زنی و رشد لوله گرده است، بنابراین هر عاملی که روی زیستایی و جوانه‌زنی گرده موثر باشد، روی درصد موفقیت گرده‌افشانی و تشکیل میوه نیز موثر خواهد بود. هرچه تعداد لوله گرده رشد کرده بیشتر باشد، احتمال موفقیت گرده‌افشانی و در نتیجه تشکیل میوه به‌ویژه در گرده‌های پرتوتابی شده بیشتر خواهد بود (Dong, Zhao et al. 2016). با افزایش مقدار پرتوتابی، درصد گرده افشانی موفق و تشکیل میوه بطور معنی داری کاهش یافت و این امر بوضوح نشان داد که مقادیر بالاتر از 200 گری می تواند باعث غیر فعال شدن دانه گرده شده و تعداد گلهای ماده تحریک شده، رشد یافته و تولید میوه را کاهش داده و احتمالا باعث افزایش بکرزایی و تولید جنین­های هاپلویید در داخل میوه شود. در این صفات نیز مقدار 200 گری به مقدار LD50 نزدیک بوده است و  این امر همبستگی مثبت بین صفات گرده افشانی را نشان می دهد.

بیشترین درصد کالوس زایی در مقدار 200 گری در تیرماه و کمترین در مقدار 400 گری در شهریورماه مشاهده گردید. این در حالی است که درصد کالوس زایی در هر سه مقدار اشعه گاما در گرده‌افشانی مردادماه بطور معنی‌داری کمتر از گرده‌افشانی تیر و شهریور بود (شکل 6).

در تمامی مقادیر پرتوتابی دانه گرده و تاریخ های گرده افشانی، نجات جنین با موفقیت انجام شد؛ با این حال موفقیت در تولید کالوس از جنین های نجات یافته در مقدار 200 گری در تیرماه بیشتر از سایر تیمارها بود و در مقادیر پایین و بالاتر از 200 گری پاسخ جنین ها کاهش نشان داد بطوری که کمترین درصد کالوس زایی در 400 گری مشاهده شد. به نظر می رسد که شرایط رشدی جنین های نارس در تیمار 200 گری باعث پاسخ بهتر این جنین ها به محیط کشت شده است. قبلا Tütüncü و Mendi (2022) گزارش کردند که تولید کالوس از گلهای سیکلامن گرده‌افشانی شده با گرده پرتوتابی شده با گاما، با افزایش مقدار پرتوتابی، کاهش یافت. آن‌ها نتیجه گرفتند که گرده‌افشانی دستی با دانه گرده پرتوتابی شده، روی شرایط بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی و در نتیجه واکنش به کشت بافت و تولید کالوس و باززایی تاثیر گذار بود. از طرف دیگر تاریخ گرده افشانی نیز روی خصوصیات رشد جنین تاثیر گذار بوده و تاریخ گرده افشانی تیر ماه به دلیل شرایط فصلی بهتر، نسبت به مرداد و شهریور، اثر بهتری روی کالوس زایی داشته است. در کل بیشترین درصد کالوس زایی در تیرماه مشاهده شد که با نتایج Sauton (1988) مطابقت دارد. وی نتیجه گرفت که موفقیت در گرده افشانی در 16 ژوئن تا 15 جولای از نظر تعداد جنین‌های زنده بالاتر از سایر تاریخ ها بود.

شکل 7 نشان می‌دهد که بین محیط‌های «الف» و «ب» از نظر تاثیر روی باززایی اختلاف معنی‌داری وجود ندارد و فقط محیط «ج» که فاقد هورمون بودن در باززایی کالوس بی تاثیر بود. لذا با توجه نقش تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی در باززایی و رشد درون شیشه‌ای، کاملا طبیعی و قابل‌انتظار است. ذر پرتوتابی تاثیر معنی‌داری روی باززایی داشته است و با افزایش ذر، درصد باززایی کاهش یافت که با یافته‌های Tütüncü و Mendi (2022) مطابقت دارد. آنان دریافتند که با افزایش مقدار پرتوتابی گرده‌های سیکلامن، باززایی از کالوس حاصل از تخمک کاهش می‌یابد. پرتوتابی روی شرایط فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی نمونه تاثیر گذار است و درنهایت روی تولید کالوس و باززایی موثر است (Tütüncü and Mendi 2022).

نتایج شمارش کروموزوم نشان داد که در تمام مقادیر پرتوتابی دانه گرده با اشعه گاما، گیاهان هاپلوئید تولید می شود. نتایج (جدول 3) نشان داد که بالاترین درصد گیاهان هاپلوئید در مقدار 200 گری تولید شدند. کمترین درصد، در مقدار 100 گری مشاهده گردید. این نتایج با برخی از گزارش‌های قبلی مطابقت دارد و با برخی دیگر در تضاد است. در تحقیقات قبلی مقدار بین 50 تا 2500 گری پرتو گاما، به عنوان بهترین مقدار برای تحریک پارتنوکارپی و تولید گیاه هاپلوئید در ژنوتیپ­های مختلف طالبی و خربزه گزارش شده است. این تضاد نتایج ما با نتایج قبلی را می‌توان به تفاوت در ژنوتیپ، شرایط رشد گیاه و زمان انجام گرده‌افشانی و شرایط فیزیولوژیکی گیاه دهنده نسبت داد (Dong, Zhao et al. 2016). به نظر می‌رسد که مقدار 100 گری برای تاثیر مناسب روی دانه‌های گرده به‌اندازه کافی قوی نیست و مقادیر 300 و 400 تاثیر منفی روی شرایط فیزیولوژیکی گرده می‌گذراند. مقدار پرتوتابی نباید آن‌قدر بالا باشد که از جوانه‌زنی لوله گرده ممانعت کند یا آن را کاملا از بین ببرد؛ بلکه باید تا حدي باشد که از انجام لقاح طبیعی و تولید جنین دیپلوئید جلوگیري کند (Dong, Zhao et al., 2016.

 

نتیجه‌گیری نهایی

بر اساس نتایج این تحقیق، اشعه گاما با مقدار 200 گری مناسب‌ترین مقدار و تیرماه بهترین زمان برای تولید گیاهان هاپلوئید در هیبرید هانی دیو×سمسوری است. در این شرایط، بالاترین درصد گیاهان هاپلوئید به دست آمد. مقدار 100 گری، گرچه بهترین مقدار برای زیستایی گرده، گرده افشانی موفق، تشکیل میوه و باززایی بود، اما تعداد جنین هاپلوئید تولید شده کمتر از مقدار 200 گری بود که می­تواند به علت تاثیر پایین مقدار 100 گری روی دانه گرده باشد. با توجه به تاثیر ژنوتیپ و عوامل محیطی، تحقیقات بیشتری برای بررسی اثر عوامل موثر بر فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه دهنده از قبیل تغذیه و شرایط گلخانه مورد نیاز است.

 

تشکر و قدردانی

این تحقیق با حمایت پژوهشکده کشاورزی هسته‌ای با شماره طرح 1443/101/99 انجام شد و از زحمات کارکنان پژوهشکده کشاورزی هسته ای کرج، آزمایشگاه‌های دانشکده کشاورزی و ایستگاه تحقیقاتی خلعت پوشان قدردانی می‌شود.

 

 

Refrences

Asadi, A., Zebarjadi, A., and Abdollahi, M. R. (2019). Production of Cucumber Doubled Haploid Plants via Ovule Culture. Plant Productions, 42(1):77–88. https://doi.org/10.22055/ppd.2019.23322.1514

Baktemur, G., Yücel, N. K., Taşkin, H., Çömlekçioğlu, S., and Büyükalaca, S. (2014). Effects of different genotypes and gamma ray doses on haploidization using irradiated pollen technique in squash. 327:318–327. https://doi.org/10.3906/biy-1309-5.

Brewbaker, J. L. and B. H. Kwack (1963). The essential role of calcium ion in pollen germination and pollen tube growth. American Journal of Botany 50(9): 859-865. doi: 10.3390/ijms20020420

Chang, W. and Struckmeyer B. E. (1976). Influence of Temperature, Time of Day, and Flower Age on Pollen Germination, Stigma Receptivity, Pollen Tube Growth, and Fruit Set of Allium cepa L. ." Journal of the American Society for Horticultural Science 101(1): 81-83. DOI: https://doi.org/10.21273/JASHS.101.1.81

Dong, Y.-Q., Zhao, W.-X., Li, X.-H., Liu, X.-C., Gao, N.-N., Huang, J.-H., Wang, W.-Y., Xu, X.-L. and Tang, Z.-H. (2016). Androgenesis, gynogenesis, and parthenogenesis haploids in cucurbit species. Plant Cell Reports, 35:1991–2019. DOI: 10.1007/s00299-016-2018-7

Gałązka, J. and Niemirowicz-Szczytt, K. (2013). Review of research on haploid production in cucumber and other cucurbits. Folia Horticulturae 25(1): 67-78. DOI: https://doi.org/10.2478/fhort-2013-0008

Kurtar, E. S., Seymen, M., and Kal, Ü. (2020). An overview of doubled haploid plant production in Cucurbita species. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 30(3):510-520. DOI:10.29133/yyutbd.741087

Kesh, H. and Kaushik, P. (2021). Advances in melon (Cucumis melo L.) breeding: An update. Scientia Horticulturae 282: 110045. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110045

Lebeda, A., Widrlechner, M. P., Staub, J., Ezura, H., Zalapa, J. and Kristkova, E. (2007). Cucurbits (Cucurbitaceae; Cucumis spp ., Cucurbita spp ., Citrullus spp.).In: Genetic Resources, Chromosome Engineering, and Crop Improvement Vegetable Crops, 3:271-376.  ed. Singh, Ram J.: CRC Press. DOI:10.1201/9781420009569.ch8

Lotfi, M., Kashi, A., Zamani, Z., Tabatabaie, B. E. and Earl, E. D. (2003). Efficient haploid plant production for pure line generation in melon (Cucumis melo L.). Iranian Journal of Agricultural Sciences.Vol. 34, No. 1, 55-65.

Møller, A. and Mousseau, T. (2017). Radiation levels affect pollen viability and germination among sites and species at Chernobyl. International Journal of Plant Sciences, 178(7): 537-545. https://doi.org/10.1086/692763

Mujeeb-Kazi, A. and M. JL (1985). Enhanced resolution of somatic chromosome constrictions as an aid to identifying intergeneric hybrids among some Triticeae. Cytologia, 50(4): 701-709. DOI: 10.1508/cytologia.50.701

Murashige, T. and Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3): 473-497. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x

Sauton, A. (1988). Effect of season and genotype on gynogenetic haploid production in muskemlon, Cucumis melo L. Scientia Horticulturae, 35(1-2):71-75. https://doi.org/10.1016/0304-4238(88)90038-6

Tütüncü, M. and Mendi Y. Y. (2022). Effect of pollination with gamma irradiated pollen on in vitro regeneration of ovule culture in Cyclamen. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 10(12): 2415-2420. DOI:10.24925/turjaf.v10i12.2415-2420.5409

Van Den Boom, J. and Den Nijs, A. (1983). Effects of γ-radiation on vitality and competitive ability of Cucumis pollen. Euphytica, 32: 677-684. DOI:10.1007/BF00042146

Yiğit, D., Güleryüz, M. and Balcı, E. (2009). The effect of gamma rays on pollen viability, germination and pollen tube length in saki apple cultivar. Erzincan University Journal of Science and Technology, 1(2): 201-210. https://doi.org/10.18185/erzifbed.80615

Zottini, M., Mandolino, G. and Ranalli, P.  (1997). Effects of γ-ray treatment on Cannabis saliva pollen viability. Plant cell, Tissue and Organ Culture, 47: 189-194. https://doi.org/10.1007/BF02318957

 

 

---