حفظ ذخایر ژنتیکی گیلاس وحشی (.Cerasus avium (L.) Moench) در شرایط فراسرد

نوع مقاله : علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 دانشیار، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

4 دانشیار، بخش تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران

چکیده

گیلاس وحشی یا آلوکک (Cerasus avium (L.) Moench.) ازجمله گونه‌های در معرض خطر در ایران است. به همین دلیل، حفظ ذخیره ژنتیکی این گونه اهمیت زیادی دارد. ذخیره‌سازی در شرایط فراسرد، روشی بسیار کارآمد در نگهداری بلندمدت ژرم‌پلاسم گونه‌های گیاهی است. برای نگهداری بذرهای گیلاس وحشی در شرایط فراسرد ابتدا توسط اعمال تیمارهای مختلف و به‌منظور جلوگیری از کریستاله شدن آب آزاد و پاره شدن غشاء پلاسمایی در دمای فراسرد، آب‌گیری بذرها انجام شد. به همین منظور از پیش‌تیمارهای گلیسرول 30 درصد، محلول شیشه‌ای شدن و کاهش رطوبت بذر پیش از ورود به ازت مایع استفاده شد. بذرهای تیمارشده پس از خروج از ازت مایع در معرض شوک حرارتی قرار گرفتند. سپس، این ‌بذرها به‌همراه بذرهای شاهد از نظر زنده‌مانی و جوانه‌زنی بررسی شدند. در بین بذرهایی که در ازت مایع قرار گرفته بودند، بیشترین زنده‌مانی و درصد جوانه‌زنی در تیمار شاهد ازتی مشاهده شد. برخی تیمارهای فراسرد به‌علت اینکه موجب کاهش رطوبت بذر می‌شوند، کاهش ‌درصد جوانه‌زنی را در پی داشتند. بیشترین ‌درصد جوانه‌زنی (40 درصد) متعلق به بذرهایی بود که تحت هیچ‌گونه تیمار کاهش رطوبت قرار نگرفته بودند. این یافته نشان می‌دهد که مواد حفاظت فراسرد به جوانه‌زنی بذر آسیب می‌زنند. درنتیجه، مقدار رطوبت موجود در بذر، کمترین رطوبت مورد نیاز به‌منظور زنده‌مانی و جوانه‌زنی است و کم کردن رطوبت باعث آسیب به جنین بذر می‌شود. به‌این‌ترتیب، با استفاده از فناوری فراسرد و به‌کارگیری پیش‌تیمار بدون کاهش رطوبت، بذرهای گیلاس وحشی از چهار منطقه مختلف جمع‌آوری شدند و در بانک فراسرد مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ذخیره شدند تا برای مدت طولانی حفظ شوند و از انقراض این گونه ارزشمند و منحصربه‌فرد جلوگیری شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Preservation of the genome of sweet cherry (Cerasus avium (L.) Moench.) in cryopreservation conditions

نویسندگان [English]

  • L. Mirjani 1
  • A. Ghamari Zare 2
  • M. Emam 3
  • K. Espahbodi 4
1 Researcher, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Assistant Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
4 Associate Prof., Forests and Rangelands Research Department, Mazandaran Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sari, Iran
چکیده [English]

Sweet cherry (Cerasus avium (L.) Moench.) is an endangered species in Iran, which necessitates the preservation of its genome. Cryopreservation condition storage is an efficient way for long-term maintenance of the germplasm. To store sweet cherry seeds in cryopreservation conditions in this study, the first treatment was to dehydrate seeds to prevent free water crystallization and rupture of the plasma membrane at cryo temperatures. Therefore, 30% glycerol pretreatments, vitrification solution, and reduction of seed moisture were used before entering liquid nitrogen. The treated seeds were exposed to heat shock after taking out from liquid nitrogen, followed by examination of their seed survival and germination. The nitrogen control treatment showed the highest survival and germination percentage. Some cryopreservation treatments reduced germination percentage, since they reduced seed moisture. Furthermore, the highest germination percentage (40%) was found in seeds that were not treated with any moisture reduction. Therefore, cryopreservation preservatives impair seed germination. As a result, the amount of moisture in the seed is the minimum amount of moisture needed for survival and germination, and reducing the moisture will damage the seed embryo. Thus, by using cryopreservation technology and applying pretreatment without reducing moisture, the seeds were collected from four different regions and stored in the cryopreservation bank of the Research Institute of Forests and Rangelands in Iran, in order to preserve this species for long term.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cryoprotectant
  • genome storage
  • resuscitation
  • sweet cherry

مراجع

- Beardmore, T. and Whittle, C.A., 2005. Induction of tolerance to desiccation and cryopreservation in silver maple (Acer saccharinum) embryonic axes. Tree Physiology, 25(8): 965-972.
- Dixit, S., Mandal, B.B., Ahuja, S. and Srivastava, P.S., 2003. Genetic stability assessment of plants regenerated from cryopreserved embryogenic tissues of Dioscorea bulbifera L. using RAPD, biochemical and morphological analysis. National Bureau plant genetic resources.Cryoletters, 24(2): 77-84.
- Gale, S., John A., Harding, K. and Benson, E., 2008 Developing cryopreservation for Picea stichensis (sitca spruce) somatic embyos: a compareson of vitrification protocols. CryoLetters 29(2):135-144.            
- Hawksworth, D.L. and Bull, A.T., 2007. Plant Conservation and Biodiversity. Springer, Volume 6, 420 p.
- ISTA (International Seed Testing Association), 1996. International rules for seed testing, 1996. Seed Science and Technology, 21(Supplement): 1B288.
- Jain, M., 2010. Date palm genetic diversity conservation for sustainable production. Acta Horticulturae, 882: 785-791.
- Jebelli, M., Tabari Koochaksoraei, M., Hatami, F. and Mehrparvar, Sh., 2015. Possibility evaluation of Pistacia vera L. seed conservation under cryogenic condition. Journal of Conservation and Utilization of Natural Resources, 4(1): 101-116 (In Persian).
- Kuleshova, L.L., MacFarlane, D.R., Trounson, A.O. and Shaw, J.M., 1999. Sugars exert a major influence on the vitrification properties of ethylene glycol–based solutions and have low toxicity to embryos and oocytes. Cryobiology, 38 (2): 119 –130.
- Lambardi, M., Fabbri, A. and Caccavale, A., 2000. Cryopreservation of white poplar (Populus alba L.) by vitrification of in vitro-grown shoot tips. Plant Cell Reports, 19(3): 213-218.
- Michalak, M., Plitta-Michalak, B.P. and Chmielarz, P., 2015. A new insight in desiccation tolerance and cryopreservation of mazzard cherry (Prunus avium L.) seeds. Open Life Sciences, 10(1): 354-364.
- Mozaffarian, V., 2005. Trees and Shrubs of Iran. Farhang Moaser, Tehran, Iran, 1082p (In Persian).
- Popov, A.S., Popova, E.V., Nikishina, T.V. and Vysotskaya, O.N., 2006. Cryobank of plant genetic resoureces in Russian Academy of Sciences. International Journal of Refrigeration, 29(3): 403-410.
- Rajasekharan, P.E. and Ganeshan, S., 2019. Current perspectives on pollen cryopreservation in horticultural species. Acta Horticulturae, 1234: 47-56.
- Reed, B.M., Kovalchuk, I., Kushnarenko, S., Merier-Dinkel, A., Schoenweiss, K., Pluta, S. and Benson, E.E., 2004. Evaluation of critical points in technology transfer of cryopreservation protocols to international plant conservation laboratories. CryoLetters, 25(5): 341-352.
- Sant, R., Taylor, M. and Taygi, A. 2006. Cryopreservation of in vitro-grown shoot-tips of tropical taro (Colocasia esculenta var. esculenta) by vitrification. CryoLetters, 27(3): 133-142.
- Shahbazi, S. Ghamari-Zare, A., Sefidkon, F., Jafari, A.A. and Abdossi, V., 2014. Investigation on possibility of cryopreservation of Satureja rechingeri seeds. International Journal of Biosciences (IJB), 5(1):113-119.
- Stanwood, P.C., 1987. Survival of sesame seeds at the temperature (−196°C) of liquid nitrogen. Crop Science, 27(2): 327-331.
- Turner, S., Seranatna, T., Touchell, D., Bunn, E., Dixon, K. and Tan, B., 2001. Stereochemical arrangement of hydroxyl groups in sugar and polyalcohol molecules as an important factor in effective cryopreservation. Plant Science, 160(3): 489-497.
- Veiga-Barbosa, L., Mira, S., González-Benito, M.E., Souza, M.M., Meletti, L.M.M. and Pérez-García, F., 2013. Seed germination, desiccation tolerance and cryopreservation of Passiflora species. Seed Science and Technology, 41(1): 89-97.
- Volk, G.M., Harris, J.L. and Rotindo, K., 2006. Sruvival of mint shoot tips after exposure to cryoprotectant solution components. Cryobiology, 52: 305 – 308.
- Vujović, T., Chatelet, P., Ružić, Ð. and Engelmann, F., 2015. Cryopreservation of Prunus spp. using aluminium cryo-plates. Scientia Horticulturae, 195: 173-182.
- Walters, C., Touchell, H.D., Power, P., Wesley-Smith, J. and Antolin, M.F., 2002. A cryopreservation protocol for embryos of the endangered species Zizania texana. CryoLetters, 23(5): 291-298.
- Wen, B. and Song, S., 2007. Acquisition and loss of cryotolerance in Livistona chinensis embryos during seed development. CryoLetters, 28(4): 291-302.
- Wu, R.Y., Chang, S.Y., Hsieh, T.F. and Chang, Y.S., 2013. Cryopreservation of Bletilla formosana seeds (Orchidaceae) by desiccation. Scientia Horticulturae, 157, 108-112.
- Zhai, Z., Wu, Y., Engelmann, F., Chen, R. and Zhao, Y., 2003. Genetic stability assessments of plantlets regenerated from cryopreserved in vitro cultures grape and kiwi shoot tips using RAPD. Cryoletters, 24(5): 315- 322.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار