فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی

با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

بهینه‌سازی شرایط رشد ریشه‌های مویین گیاه Stevia rebaudiana Bertoni حاصل تلقیح Agrobacterium rhizogenes

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

2 استادیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.

3 دانشیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران و دانشیار پژوهشی مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

گیاه دارویی استویا Stevia rebaudiana Bertoni درختچه چند ساله کوچکی از خانواده Asteraceae است که بومی جنوب آمریکا، به‌ویژه برزیل و پاراگوئه، می‌باشد. این پژوهش به‌منظور بررسی تأثیر عوامل مختلف در القا و رشد ریشه‌های مویین توسط آگروباکتریوم رایزوژنز در گیاه استویا صورت گرفت. بذور استویا در شرایط درون‌شیشه‌ای کشت شدند. پس از جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌ها، ریزنمونه‌های قطعات ریشه، ساقه و برگ در سنین 30، 60 و 90 روزه از گیاهچه‌های درون شیشه‌ای به‌دست آمد. سویه‌های ATCC15834، R1000 وC58 آگروباکتریوم رایزوژنز (حاوی صفر و 100 میکرومولار استوسرینگون) در دو محیط کشت NYA و LB با روش غوطه‌وری و اسپری به‌مدت 72 ساعت در دمای 27 درجه سانتی‌گراد هم‌کشت گردیدند. ریزنمونه‌های تلقیح شده بعد از حذف باکتری اضافی به محیط 1/2MS و MS جامد حاوی 400 میلی‌گرم بر لیتر آنتی‌بیوتیک سفوتاکسیم منتقل گردیدند. به‌منظور بهینه‌سازی محیط‌کشت‌های مختلف بر رشد ریشه‌های مویین در محیط کشت مایع، از محیط1/2MS با غلظت‌های 5/1% و 3 % ساکارز و IBA 2/0 میلی‌گرم بر لیتر استفاده‌ شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد هر سه سویه آگروباکتریوم بر القای ریشه مویین در ریزنمونه برگ استویا مناسب بودند ولی، سویه ATCC15834 قابلیت بیشتری در القای ریشه‌های مویین داشت. بیشترین میزان فراوانی ریشه مویین در محیط سوسپانسیون NYA و محیط هم‌کشتی 1/2MS بود. همچنین در مرحله پرآوری ریشه‌های مویین محیط 1/2MS دارای 5/1درصد ساکارز مناسب-ترین محیط شناخته شد. لاین‌های حاصل از سویه ATCC15834 استویا، کلون برگ (C2 LA) پر‌رشدترین لاین بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of hairy root production for Stevia rebaudiana Bertoni through inoculation by Agrobacterium rhizogenes

نویسندگان [English]

  • Roghieh Sharifpour 1
  • Mohammadali Ali Aazami 2
  • Mohammad Bagher Hassanpouraghdam 3

1 M. Sc. Student , Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran.

2 M. Sc. Student, Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran.

3 Associate Professor, Department of Horticulture, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran. and Research Associate Professor, Islamic Parliament Research Center, Tehran, Iran

چکیده [English]

Stevia rebaudiana Bertoni is a perennial shrub from the Asteraceae; native of Brazil and Paraguai. This Plant is containing sweet steviosides; rebaudioside and isostevol. This experiment was conducted to study the effects of diverse factors on induction and growth of hairy roots induced by Agrobacterium rhizogenes. The seeds were surface sterilized and then cultured on solid MS medium under 250C and 16:8 h photoperiod. After germination and development of seedlings, the root, stem and leaf explant of three different ages (30, 60 and 90 days) were placed on NYA and LB suspension media. Agrobacterium rhizogenes strains (ATTCC15834, R1000 and C58) and acetosyringone were treated on the plant sample by floating and spray method for 72 hrs at 270C. The incubated explants were treated to remove any bacteria and were transferred to 1/2MS media containing 400 mgl-1 cefotaxime. To optimize the growing media for hairy root induction and growth, 1/2 MS medium was enriched with 3% sucrose and 0.2 mgl-1 Indole-3-butyric acid. The results revealed that all the Agrobacterium strains were effective on hairy root induction from root and leaf explant. The highest hairy root induction was belonged to NYA suspension medium co-cultured with 1/2 MS. Furthermore, for the roots proliferation, 1/2MS medium containing 1/5% sucrose was the selected one. Leaf clone (C2LA) stevia lines obtained from ATCC15834 strain had the highest growth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stevia rebaudiana
  • Agrobacterium rhizogenes
  • Hairy root
  • medium
مراجع
Abdy liaei Z, Maleki M, Omidi M (2016) Production of stevioside by hairy root culture of Stevia rebaudiana Bertoni transformed by Agrobacterium rhizogenes. International Iranian Genetics congress. 23 May. Tehran. Iran.
Aminha S, Soumya AN, Raju VG, Goud BM, Irfath M, Quadri SAP (2014) Isolation and extraction of artificial sweetner (Stevia). World J. Pharm. Res. 3: 481-486.
Avish M, Jafari M, Maleki R (2014). Hairy root induction in the medicinal plant, Scrophularia striata Boiss. 1PstP International and 13PthP National Iranian Genetics Congress, May 24-26, Tehran, Iran.
Bais HP, Walker TS, Schweizer HP, Vivanco JM (2002) Root specific elicitation and antimicrobial activity of rosmarinic acid in hairy root cultures of Ocimum basilicum. Plant. Physiol. Biochem. 40(11): 983-995.
Banihashemi O, Khavari-Nejad RA, Yassa N, Najafi F (2015) Induction of hairy root in Atropa komarovii using Agrobacterium rhizogenes ATCC15834. Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences 5(4):22-31.
Bharati AJ, Bansal YK (2014) In vitro production of flavonoids: a review. W.J.P.P.S. 3(6): 508-533.‏
Bourgaud F, Bouque V, Gontier E, Guckert A (1997) Hairy root cultures for the production of secondary metabolites. C.A.B.I. 9: 205-208.
Chabaud M, Boisson-Dernier A, Zhang J, Taylor CG, Yu O, Barker DG (2006) Agrobacterium rhizogenes-mediated root transformation. The Medicago truncatula handbook, version November. ‏
Dehghan E, Hakkinen ST, Oksman-Caldentey KM, Shahriari Ahmadi F (2012) Production of tropane alkaloids in diploid and tetraploid plants and in vitro hairy root cultures of Egyptian henbane (Hyoscyamus muticus L.). Plant Cell Tissue Organ Cult. 110: 35-44.
Ebrahimi S, Zaker A, Abrishamchi P, Bahrami AR, Ganjeali A, Sodagar N (2017) Hairy   root induction and secondary metabolite production in Perovskia abrotanoides Karel. J. Plant Proc. Funct. 6(20): 17-26.
Gutierrez-valdes N, Hakkinen ST, Lemasson C, Guillet M, Marja K, Caldenty O, Ritala A, Cardon F (2020) Hairy root culture-A versatile tool with multiple applications. Front. Plant Sci. 3: 165-172.
Hashemi SM, Naghavi MR (2016). Production and gene expression of morphinan alkaloids in hairy root culture of Papaver orientale L. using abiotic elicitors. Plant Cell Tissue Organ Cult. 125: 31-41.
Hu ZB, Du M (2006) Hairy root and its application in plant genetic engineering. J. Integr. Plant Biol. 48(2): 121-127.
Ionkova I (2007) Biotechnological approaches for the production of Lignans. Pharmacogn. Rev. 1: 427-443.
Jouanin L (1984) Restriction map of an agropine-type Ri plasmid and its homologies with Ti plasmids. Plasmid 12(2): 91-102.‏
Khalil SA, Zamir R, Ahmad N (2014) Selection of suitable propagation method for consistent plantlets production in Stevia rebaudiana (Bertoni). Saudi. J. Biol. Sci. 21(6): 566-573.
Khan S, Qureshi MI, Alam T, Abdin MZ (2007) Protocol for isolation of genomic DNA from dry and fresh roots of medicinal plants suitable for RAPD and restriction digestion. Afr. J. Biotechnol. 6(3): 175-183.
Kumar Srivastava A (2018) Synthesis of medicinal agents from Plants. Significance of medicinal plants in human life. Academic Press, pp 1-24.
Mehrotra S, Kumar Kukreja A, Singh Khanuja SP, Nath Mishra B (2008) Genetic transformation studies and scale up of hairy root culture of Glycyrrhiza glabra in bioreactor. Electron. J. Biotechnol. 11(2): 69-75.
Mi Y, Zhu Z, Qian G, Li Y, Meng X, Xue J, Chen Q, Sun W, Shi Y (2020) Inducing Hairy Roots by Agrobacterium rhizogenes- Mediated Transformation in Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum). J. Vis. Exp. 157: 67-75.
Morgan J, Barney C, Penn A, Shanks J (2000) Effects of buffered media upon growth and alkaloid production of Catharanthus roseus hairy roots. Appl. Microbiol. Biotechnol. 53: 262-265.
Morton EL, Fuqua C (2012) Unit3D.1 Laboratory maintenance of agrobacterium. Curr. Protoc. Microbiol. 6: 1-8.
Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and biossays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497. 
Nartop P (2018) Engineering of biomass accumulation and secondary metabolite production in plant cell and tissue cultures. Plant metabolites and regulation under environmental stress. Academic press, pp 169-194.
Otani M, Mii M, Handa T, Kamada H, Shimada T (1993) Transformation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) plants by Agrobacterium rhizogenes. Plant sci. 94(1-2): 151-159.
Pakdin-Parizi A, Farsi M, Nematzade GA, Mirshamci A (2015). Impact of different culture media on hairy roots growth of Valeriana officinalis L. Acta agri. Slovenica 103(2): 299-305.
Phuong VTB, Dai CM, Hong PTA, Phuong QND (2019) Biological activity and hairy roots induction of Hibiscus sabdariffa L. Nat. Sci. 2(6): 66-74.
Roychowdhary D, Majumder A, Jha S (2017) Biotechnology for medicinal plants. Agrobacterium rhizogenes-Mediated Transformation in Medicinal Plants: Prospects and Challenges. Springer. pp. 29-68.
Sahandi Khalifeh-Kandy A, Pazhouhandeh M, Mohajjel-Shoja H (2016) The effect of rolC gene on the medicinal plant Catharanthus roseus. Genet. Engin. Biosaf. J. 5(1): 41-50.
Saito K, Yamazaki M, Anzai H, Yoneyama K, Murakoshi I (1992) Transgenic herbicide-resistant Atropa belladonna using an Ri binary vector and inheritance of the transgenic trait. Plant cell rep. 11(5-6): 219-224.
Sanchéz-Cordova AJ, Capataz-Tafur J, Barrera-Figueroa BE, López-Torres A, Sanchez-Ocampo PM, García-López E, Huerta-Heredia AA (2019) Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation enhances steviol glycosides production and growth in Stevia rebaudiana plantlets. Sugar Tech. 21: 398-406.
Shanks JV, Morgan J (1999) Plant hairy root culture. Curr. Opin. Biotech. 10(2): 151-155.
Sohrabi Nezhad Z, Marashi H, Moshtaghi, N (2017) Optimization of hairy root production in Calendula officinalis for production of oleanolic acid. J Plant Res. 3(31): 1-17.
Tadhani M, Subhash R (2006) Preliminary studies on Stevia rebaudiana leaves: proximal composition, mineral   analysis and phytochemical screening. J. Med. Sci. 6(3): 321-326.‏
Vanhala L, Eeva M, Lapinjoki S, Hiltunen R, Oksman-Caldentey KM (1998) Effect of growth regulators on transformed root cultures of Hyoscyamus muticus. J. Plant Physiol. 153: 75-81.
Visser RGF, Somhorst I, Kuipers GJ, Ruys NJ, Feenstra WJ, Jacobsen E (1991) Inhibition of the expression of the gene for granule-bound starch synthase in potato by antisense constructs.  Mol. Gen. Genet.  225(2): 289-296.
Yan Q, Hu Z, Tan RX, Wu J (2005) Efficient production and recovery of diterpenoid tanshinones in Salvia miltiorrhiza hairy root cultures with in situ adsorption, elicitation and semi-continuous operation. J. biotech. 119(4): 416-424.
Wang B, Zhang G, Zhu L, Chen L, Zhanga Y (2006) Genetic transformation of Echinacea purpurea with Agrobacterium rhizogenes and bioactive ingredient analysis in transformed cultures. Coll. Surfaces B: Biointerfaces 53: 101-104.
Wu X (2007) Establishment and chemical analysis of hairy roots of Eucommia ulmoides (Doctoral dissertation, Shanghai University).
Zebarjadi AR, Najafi Sh, Ghasempour HR, Motamedi J (2011) Establishment of a practical tissue culture for producing hairy roots of Valeriana officinalis L. via Agrobacterium rhizogenes. J. Medicin. Plants Rese. 5(20): 345-355.
Zárate R (1999) Tropane alkaloid production by Agrobacterium rhizogenes transformed hairy root cultures of Atropa baetica Willk. (Solanaceae). Plant Cell Rep. 18(5): 418-423.
فصلنامه علمی زیست فناوری گیاهان زراعی
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 30
شهریور 1399
صفحه 15-29
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار