بهینه‌سازی میکروبیوگرافی و ریشه‌زایی در کشت بافت: بررسی دقیق اثرات هورمون NAA در مقایسه با IAA و IBA (مطالعه سال ۲۰۲۴)

این مقاله بر اساس داده‌های پژوهش علمی جدید با عنوان “Improving Micropropagation: Effects of Different Types and Levels of Auxin on Root Development (2024)” تدوین و ترجمه شده است.

چکیده (Abstract)

ریشه‌زایی موفق یکی از چالش‌های اصلی در مرحله سازگاری گیاهان کشت بافتی است. این مطالعه که در سال ۲۰۲۴ انجام شده است، اثرات سه نوع اکسین شامل نفتالین استیک اسید (NAA)، ایندول استیک اسید (IAA) و ایندول بوتیریک اسید (IBA) را بر روی پارامترهای مورفولوژیکی ریشه بررسی می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که اگرچه همه تیمارهای اکسینی نسبت به گروه کنترل (بدون هورمون) برتری داشتند، اما نوع پاسخ‌دهی بافت به NAA متفاوت از سایر اکسین‌ها بود. NAA در غلظت‌های بالا تمایل به القای کالوس‌زایی داشت، در حالی که IAA در غلظت ۰.۵ میلی‌گرم بر لیتر، طویل‌ترین ریشه‌ها (میانگین ۳۰.۸۲ میلی‌متر) را تولید کرد.

۱. مقدمه (Introduction)

 

کشت بافت گیاهی (Plant Tissue Culture) به عنوان ابزاری حیاتی برای تکثیر انبوه گیاهان عاری از بیماری و با ارزش ژنتیکی بالا شناخته می‌شود. در این فرآیند، تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی (PGRs) نقشی کلیدی ایفا می‌کنند. در میان این تنظیم‌کننده‌ها، اکسین‌ها مسئول اصلی القای ریشه‌های نابجا (Adventitious Roots) هستند.

نفتالین استیک اسید (NAA) یک اکسین سنتتیک (مصنوعی) است که به دلیل پایداری شیمیایی بالا و عدم تجزیه سریع توسط آنزیم‌های اکسیداز گیاهی، کاربرد گسترده‌ای دارد. با این حال، استفاده نادرست از NAA می‌تواند منجر به ناهنجاری‌های فیزیولوژیکی و تشکیل کالوس ناخواسته در انتهای ریزنمونه شود. هدف از این پژوهش، تعیین غلظت بهینه NAA برای دستیابی به سیستم ریشه‌ای کارآمد بدون اختلال در رشد هوایی گیاه است.

۲. مواد و روش‌ها (Materials and Methods)

 

۲-۱. آماده‌سازی ریزنمونه و استریلیزاسیون در این پژوهش، از جوانه‌های جانبی (Axillary buds) به عنوان ریزنمونه استفاده شد. پروتکل استریلیزاسیون به شرح زیر انجام گرفت:

1. شستشو در محلول توئین ۲۰ (Tween 20) با غلظت ۰.۱ درصد وزنی/حجمی به مدت ۳۰ دقیقه.

2. تیمار با قارچ‌کش کاربندازیم (Carbendazim) با غلظت ۲ درصد.

3. غوطه‌وری در اتانول ۷۰ درصد به مدت ۱ دقیقه.

4. تیمار نهایی با کلرید جیوه (HgCl2) یک درصد به مدت ۶ دقیقه (این مرحله در زیر هود لامینار انجام شد).

5. شستشوی نهایی (۴ مرتبه) با آب مقطر استریل.

۲-۲. محیط کشت و تیمارهای هورمونی ریزنمونه‌ها در محیط کشت پایه موراشیگ و اسکوگ (MS) حاوی ۳۰ گرم بر لیتر ساکارز و ۷ گرم بر لیتر آگار کشت داده شدند. تیمارهای هورمونی شامل غلظت‌های ۰.۰ (کنترل)، ۰.۵، ۱.۰، ۱.۵ و ۲.۰ میلی‌گرم بر لیتر از هورمون‌های NAA، IAA و IBA بود. pH محیط قبل از اتوکلاو روی ۵.۸ تنظیم شد.

۳. نتایج (Results)

 

۳-۱. اثر NAA بر القای ریشه داده‌های حاصل از آزمایش نشان داد که هورمون NAA قدرتمندترین اکسین برای “شروع” (Initiation) ریشه‌زایی است. در غلظت ۱.۰ میلی‌گرم بر لیتر، NAA بیشترین تعداد ریشه را در هر ریزنمونه تولید کرد. با این حال، ریشه‌های تولید شده تحت تیمار NAA ضخیم‌تر، کوتاه‌تر و دارای انشعابات کمتری نسبت به تیمار IAA بودند.

۳-۲. تحلیل آماری (ANOVA)

• طول ریشه: تیمار با ۰.۵ میلی‌گرم بر لیتر IAA منجر به تولید ریشه‌هایی با میانگین طول ۳۰.۸۲ میلی‌متر شد که به طور معناداری (P<0.05) بلندتر از تیمارهای NAA بود.

• تشکیل کالوس: در غلظت‌های ۱.۵ و ۲.۰ میلی‌گرم بر لیتر NAA، در پایِ ۸۰ درصد از ریزنمونه‌ها توده کالوسی مشاهده شد که مانع از ارتباط آوندی صحیح بین ریشه و ساقه می‌شود.

۴. بحث و نتیجه‌گیری (Discussion)

 

یافته‌های این پژوهش در سال ۲۰۲۴ تایید می‌کند که اگرچه NAA یک ابزار قدرتمند برای ریشه‌دار کردن گیاهان سخت‌ریشه‌زا (Recalcitrant) است، اما پایداری متابولیکی آن در بافت گیاه می‌تواند مانند شمشیر دو لبه عمل کند.

مولکول NAA به دلیل ساختار شیمیایی خود (حلقه نفتالین)، به گیرنده‌های اکسین در سلول متصل شده و سیگنال‌دهی را برای مدت طولانی‌تری نسبت به اکسین‌های طبیعی ادامه می‌دهد. این امر باعث تقسیم سلولی سریع و کنترل نشده (کالوس) می‌شود.

توصیه کاربردی برای آزمایشگاه‌های تجاری (مانند ایران سبز): برای دستیابی به بهترین کیفیت گیاهچه (Plantlet)، پیشنهاد می‌شود از یک استراتژی دو مرحله‌ای استفاده شود:

1. فاز القا (Induction Phase): استفاده از NAA با غلظت ۱ میلی‌گرم بر لیتر تنها به مدت ۷ تا ۱۰ روز برای تحریک سلول‌های بنیادین.

2. فاز طویل‌شدن (Elongation Phase): انتقال گیاه به محیط کشت فاقد هورمون یا حاوی غلظت بسیار کم IBA برای رشد طولی ریشه‌ها.

---

منبع: Indian Journal of Agricultural Research, 2024 – “Improving Pineapple Micropropagation: Effects of Auxin Types”.