تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، جلد ۳۲، شماره ۲، صفحات ۲۳۱-۲۴۰
عنوان فارسی بهینه‌سازی روش‌های حفاظت فراسرد برای حفظ بذر گونه انجیلی Parrotia persica
چکیده فارسی مقاله سابقه و هدف
حفاظت فراسرد (cryopreservation)، مؤثرترین روش حفظ بلندمدت منابع ژنتیکی گیاهیست. مهمترین مزایای آن، حفظ تنوع ژنتیکی، حذف ویروس‌ها، نیاز حداقلی به ذخیره‌سازی بدون نیاز به کشت فرعی مستمر، حفظ پایداری فنوتیپ و ژنوتیپ و تسهیل تبادل بین‌المللی ژرم‌پلاسم می‌باشد. مواد شیمیایی حفاظت کننده در فراسرد باعث افزایش پایداری غشای پلاسمایی، کاهش نقطه فراسرد و افزایش ویسکوزیته سیتوزول می‌شوند و در عین حال از سلول‌ها در برابر آسیب در طول سرد شدن محافظت می‌کنند. حفاظت از تنوع زیستی جنگل‌های هیرکانی به عنوان «فسیل زنده» اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف این مطالعه ارزیابی امکان نگهداری بذر گونه انجیلی Parrotia persica)) در شرایط فراسرد است که در اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت جزو گروه NC نزدیک به تهدید می‌باشد.
مواد و روش‌ها
بهینه‌سازی هر تیمار فراسرد، با توجه به تحمل ذاتی گیاه در برابر تنش و ظرفیت آن در برابر تحمل تیمارها، تعیین‌کننده میزان تأثیر هر روش می‌باشد. برای نگهداری بذرهای انجیلی در فراسرد، ابتدا با اعمال تیمارهای مختلف، به‌منظور جلوگیری از کریستاله شدن آب آزاد و آسیب به غشای پلاسمایی در دمای فراسرد، آب‌گیری بذرها انجام شد. به‌همین منظور، از ‌تیمارهای گلیسرول 30 درصد، محلول شیشه‌ای شدن و کاهش رطوبت بذر پیش از ورود به نیتروژن مایع و شاهد بدون پیش تیمار استفاده شد، تا تحمل به کم آبی و فرایندهای کرایوژنیک افزایش یابد. هر تیمار شامل سه تکرار و هر تکرار شامل 25 بذر بود. بذرهای تیمارشده و شاهد بدون پیش تیمار پس از 24 ساعت از نیتروژن مایع خارج و بلافاصله در دمای 42 درجه سانتی‌گراد ذوب شدند. سپس به منظور شکستن خواب، بذرهای خارج شده از نیتروژن مایع به همراه بذرهای شاهدی که در فراسرد قرار نگرفته بودند، در ماسه مرطوب کاشته شده و در دمای چهار درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. بذرها پس از پنج ماه شروع به جوانه‌زدن کردند. سپس پس از اندازه‌گیری میزان زنده‌مانی و درصد جوانه‌زنی، داده‌ها به روش تجزیه واریانس یک‌طرفه در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و مقایسه میانگین‌ها به‌روش چنددامنه‌ای دانکن بررسی شد.
نتایج
نتایج نشان داد که بین تیمارهای فراسرد بر روی بذرهای انجیلی از نظر درصد جوانه‌زنی و طول ساقه‌چه، تفاوت معنی‌داری در سطح اطمینان  %5 مشاهده شد. مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از روش دانکن نشان داد که تیمار شیشه‌ای شدن بیشترین درصد جوانه‌زنی (71%) را نسبت به تیمارهای دیگر داشت، این موضوع نشان می‌دهد که این روش در حفظ زنده‌مانی و توانایی جوانه‌زنی بذرها بسیار مؤثرتر بوده است. روش شیشه‌ای شدن به دلیل افزایش غلظت محلول خارج سلولی و کاهش آب درون سلولی، باعث ثبات غشاء سلولی در زمان آبگیری و سرمازدگی شده و از آسیب به ساختارهای سلولی جلوگیری کرده، در نتیجه زنده‌مانی و توانایی جوانه‌زنی بذرها را بهبود می‌بخشد. روش گلیسرول 30 درصد کمترین درصد جوانه‌زنی (6/24 درصد) را داشته است که حکایت از آسیب بیشتر به بذرها در این روش دارد. از نظر سایر صفات نیز، بین تیمارهای به‌کار رفته برای نگهداری در فراسرد تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد. در گونه انجیلی، تیمار آب‌گیری فیزیکی به کمک دسیکاتور، رطوبت بذر را به 79/1 درصد رساند که موجب کاهش درصد جوانه‌زنی کمتر از نمونه‌ شاهد (بدون قرارگیری در فراسرد، رطوبت بذر 8/3 درصد) شد. در واقع با اعمال این تیمار حدود دو درصد میزان رطوبت بذر کاهش یافت که این موضوع موجب آسیب به جنین بذر گردید.
 نتیجه‌گیری کلی
نتایج این تحقیق نشان داد که بیشترین درصد جوانه‌زنی متعلق به بذرهایی بود که تحت تیمار شیشه‌ای شدن قرار گرفته بودند و در این راستا بذرهای گونه انجیلی جمع‌آوری‌شده از مناطق مختلف استان گلستان، تحت تیمار بهینه شیشه‌ای شدن قرار گرفتند و در تانک ذخیره نیتروژن مایع موجود در بخش تحقیقات زیست‌فناوری منابع طبیعی در مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ذخیره شدند. به این ترتیب، این فناوری امکان حفاظت این گونه را در شرایط بحرانی فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله آبگیری،احیا،حفاظت ژرم پلاسم،حفاظت‌کننده‌ فراسرد،شیشه‌ای شدن و نیتروژن مایع،
عنوان انگلیسی Optimization of cryopreservation methods for the preservation of seeds of the species Parrotia persica
چکیده انگلیسی مقاله Background and Objective
 Cryopreservation is an effective method for the long-term preservation of plant genetic resources. Its main advantages include the preservation of genetic diversity, elimination of viruses, minimal storage requirements without the need for continuous subculturing, maintenance of phenotypic and genotypic stability, and facilitation of international germplasm exchange. Cryoprotective chemicals in cryopreservation increase plasma membrane stability, lower the freezing point, and increase cytosol viscosity while protecting cells from damage during cooling. Protecting the biodiversity of the Hyrcanian forests, as a living fossil, is of special importance. This study aimed to evaluate the possibility of preserving the seeds of the Persian ironwood (Parrotia persica) under cryopreservation conditions, which is classified as a near-threatened species by the International :union: for Conservation of Nature (IUCN).
Materials and Methods
 The optimization of each cryopreservation protocol depends on the plant's inherent stress tolerance and its capacity to withstand the pretreatment procedures. For cryopreserving Parrotia persica seeds, dehydration was first carried out using various pretreatments to prevent free water crystallization and plasma membrane damage during cryogenic temperature exposure. These involved treatments with 30% glycerol, vitrification solution, and seed moisture reduction through desiccation before being immersed in liquid nitrogen, along with a non-pretreated control, were used to enhance desiccation tolerance and cryogenic processes. Each treatment comprised three replicates of 25 seeds. Pretreated and control seeds were retrieved from liquid nitrogen after 24 hours and immediately thawed at 42°C. To break dormancy, cryopreserved seeds and non-cryopreserved controls were sown in moist sand and stratified at 4°C. Germination started after five months. After assessment of viability and germination percentage, data were analyzed using one-way ANOVA based on a completely randomized design, with mean comparison using Duncan’s multiple range test (p≤0.05).
Results
 There were significant differences in germination percentage and shoot length among the cryopreservation treatments for the P. persica seeds (P<0.05). Result of the mean comparison based on Duncan's method indicated that the vitrification treatment had the highest germination percentage (71%) compared to other treatments, suggesting that this method was much more effective in preserving seed viability and germination ability. The vitrification method enhances the extracellular solution concentration, thereby reducing intracellular water, which stabilizes the cell membrane during dehydration and freezing, preventing damage to cellular structures and improving seed viability and germination. The 30% glycerol treatment exhibited the lowest germination percentage with value (24.6%), indicating greater damage to the seeds with this method. There were no significant differences among the treatments for other seed germination traits for cryopreservation. In the P. persica  species, the desiccation dehydration treatment using a desiccator reduced seed moisture to 1.79%, resulting in a germination percentage even lower than that of the cryopreserved control with value (3.8%). This treatment caused approximately a 2% reduction in seed moisture, which led to damage to the seed embryo.
Conclusion
The results of this study showed that the highest germination percentage belonged to seeds that treated by vitrification method and in this regard, the seeds of the P. persica species collected from various regions of Golestan province were subjected to optimal vitrification treatment and stored in the liquid nitrogen tank at the Biotechnology Research division of Forests and Rangelands Research Institute, Tehran, Iran. This technology aims to provide a means of conserving this species under critical conditions.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله آبگیری,احیا,حفاظت ژرم پلاسم,حفاظت‌کننده‌ فراسرد,شیشه‌ای شدن و نیتروژن مایع
نویسندگان مقاله لیلا میرجانی |
کارشناس کشت بافت

عباس قمری زارع |
بخش تحقیقات زیست فناوری منابع طبیعی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

نشانی اینترنتی https://ijrfpbgr.areeo.ac.ir/article_134072_0612c6e3d592e46a765773c8e43b54da.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات