| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,230 |
| تعداد مقالات | 35,782 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,005,274 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,165,473 |
حفظ ذخایر ژنتیکی گونه شیردار (.Acer cappadocicum Gled) در فراسرد | ||
| تحقیقات جنگل و صنوبر ایران | ||
| مقاله 2، دوره 32، شماره 3 - شماره پیاپی 97، آذر 1403، صفحه 203-213 اصل مقاله (369.77 K) | ||
| نوع مقاله: علمی- پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijfpr.2024.364442.2138 | ||
| نویسندگان | ||
| لیلا میرجانی* 1؛ عباس قمری زارع2 | ||
| 1نویسنده مسئول، پژوهشگر، بخش تحقیقات زیست فناوری منابع طبیعی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. | ||
| 2دانشیار، بخش تحقیقات زیست فناوری منابع طبیعی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: حفظ تنوع در سطوح ژنتیکی و بومسازگانی در برنامههای اصلاحی و ایجاد رقمهای جدید ضروری است. به همین علت، حفاظت از تنوع زیستی جنگلهای هیرکانی بهعنوان فسیل زنده، اهمیت ویژهای دارد. حفاظت فراسرد (Cryopreservation)، ذخیرهسازی نمونههای زیستی در مخازن پر از نیتروژن مایع است که مؤثرترین روش حفظ بلندمدت منابع ژنتیکی گیاهی محسوب میشود. این روش، جایگزینی برای بانکهای بذر یا در شرایط آزمایشگاهی است که میتواند هم برای محصولات تکثیرشده بهصورت رویشی و هم بهصورت زایشی (از طریق بذر) استفاده شود. دمای بسیار پائین، سلولها را در همان وضعیتی که هستند تثبیت کرده و امکان نگهداری بلند مدت آنها را میسر میسازد. روش نگهداری در دمای فراسرد در مقایسه با روشهای کلاسیک، نیاز به هزینه بسیار کم داشته و از طرفی مدت حفاظت نمونهها بسیار طولانی میباشد .در این روش، از قسمتهای مختلف گیاه (بذر، اندام، کالوس، سلولهای تمایز یافته، مریستم و دانه گرده) میتوان برای نگهداری استفاده نمود. در روش فراسرد، نمونهها در مقابل خطرات ناشی از آفات و بیماریها مصون مانده و برای نگهداری و محافظت گونهها، حداقل انرژی و فضا لازم است. علاوه بر اینکه، امکان تکرار نمونهها با حداقل هزینه و امکانات، در هر شرایط محیطی وجود دارد. در روش نگهداری فراسرد، امکان جمعآوری و ذخیرهسازی گونههای گیاهی اقلیمهای مختلف در یک مکان و شرایط واحد میسر میباشد. هدف پژوهش پیشرو، ارزیابی امکان نگهداری بذر شیردار (.Acer cappadocicum Gled) در شرایط فراسرد است. مواد و روشها: برای نگهداری بذرهای شیردار در فراسرد ابتدا توسط اعمال تیمارهای مختلف، بهمنظور جلوگیری از کریستاله شدن آب آزاد و پاره شدن غشا پلاسمایی در دمای فراسرد، آبگیری بذرها صورت گرفت. بههمین منظور بذرها در معرض تیمارهای شیمیایی و فیزیکی فراسرد پیش از ورود به نیتروژن مایع، قرار گرفتند. تیمارهای شیمیایی شامل، گلیسرول 30 درصد، محلول شیشهای شدن و تیمار فیزیکی کاهش رطوبت بذر بوسیله دسیکاتور حاوی سیلیکاژل می باشد. برای اینکه تحمل به کمآبی و فرایندهای کرایوژنیک به اندازه کافی افزایش پیدا کند. بذرهای تیمارشده به همراه بذرهای شاهد، پس از 24 ساعت از نیتروژن مایع خارج شدند و بلافاصله در دمای 42 درجه سانتیگراد ذوب شدند. سپس، بهمنظور شکستن خواب، بذرهای تیمارشده، بههمراه بذرهای شاهدی که در درون نیتروژن مایع قرار گرفته بود و بذر شاهدی که در درون نیتروژن مایع قرار نگرفته بودند، در ماسه مرطوب کاشته شدند و در دمای چهار درجه سانتیگراد قرار گرفتند. بذرها پس از سه ماه شروع به جوانهزدن کردند. سپس، زندهمانی و جوانهزنی آنها بررسی شد. در این پژوهش، هر تیمار شامل سه تکرار و هر تکرار شامل 25 بذر بود. برای تجزیه و تحلیل دادهها، تجزیه واریانس یکطرفه در قالب طرح پایه کامل تصادفی و مقایسه میانگینها بهروش چنددامنهای دانکن انجام گرفت. نتایج: در بین تیمارهای فراسرد اعمالشده روی بذرهای شیردار، تیمار آبگیری فیزیکی، بیشترین درصد جوانهزنی (26 درصد) و شاخص بنیه بذر را نسبت به تیمارهای دیگر در سطح اطمینان 99 درصد نشان داد، اما دو تیمار گلیسرول 30 درصد و شیشهای شدن سبب کاهش درصد جوانهزنی شیردار شدند. احتمال دارد که این گونه به مواد حفاظت فراسرد حساس باشد و این مواد به جنین بذر آسیب زده باشند. ازنظر ریختشناسی نیز بین تیمارها، تفاوت معنیداری در سطح اطمینان 95 درصد در طول ریشه، طول ساقه، طول گیاهچه و نسبت طول ریشه به طول ساقه وجود داشت. نتیجهگیری کلی: در این پژوهش، بذرهای سه اکسشن گونه شیردار جمعآوریشده از مناطق مختلف استان مازندران (ساری، دهمیان و کلیج کلا) تحت بهترین تیمار آبگیری فیزیکی قرار گرفتند. سپس، آنها در تانک مخصوص ذخیره نیتروژن مایع موجود در بخش تحقیقات زیستفناوری منابع طبیعی در مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور ذخیره شدند تا با استفاده از این فناوری، امکان احیا و حفاظت این گونه در شرایط بحرانی فراهم شود. | ||
| کلیدواژهها | ||
| آبگیری؛ احیا؛ حفاظت ژرمپلاسم؛ حفاظتکننده فراسرد؛ شیشهای شدن؛ نیتروژن مایع | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Preservation of the genome of Acer cappadocicum Gled. in cryopreservation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| L. Mirjani1؛ A. Ghamari Zare2 | ||
| 1Corresponding author, Researcher, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| 2Associate Prof., Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Protecting genetic and ecosystem diversity is essential for breeding programs and the development of new cultivars. The preservation of biodiversity in the Hyrcanian forests, often regarded as a living fossil, is particularly crucial. Cryopreservation, which involves storing biological samples in tanks filled with liquid nitrogen (LN), is the most effective long-term preservation method for plant genetic resources. It serves as an alternative to seed or in vitro banks and can be applied to both vegetatively and generatively propagated crops. Extremely low temperatures stabilize cells in their current state, allowing for long-term storage. This method incurs significantly lower costs compared to classical preservation techniques, while also offering extended sample protection. Various parts of the plant—including seeds, organs, callus, differentiated cells, meristem, and pollen—can be stored using cryopreservation. This technique protects samples from pests and diseases while requiring minimal energy and space for storage. Additionally, it allows for the replication of samples at low cost and with minimal facilities under any environmental conditions. Cryopreservation enables the collection and storage of plant species from diverse climates in one location under uniform conditions. This study aims to evaluate the feasibility of storing Acer cappadocicum Gled. seeds under cryopreservation conditions. Methodology: To store A. cappadocicum seeds in LN, they undergo various treatments to prevent the crystallization of free water and rupture of the plasma membrane at cryopreservation temperatures. The seeds were subjected to chemical treatments—30% glycerol and a vitrification solution—along with a physical treatment to reduce seed moisture using a desiccator containing silica gel. These treatments aimed to enhance tolerance to drought and cryogenic processes. After 24 hours in liquid nitrogen, the treated seeds, along with control seeds, were thawed immediately at 42 degrees Celsius. To break dormancy, all seeds—including treated seeds, control seeds that had been cryopreserved, and control seeds that had not been exposed to liquid nitrogen—were planted in moist sand at a temperature of four degrees Celsius. Germination began after three months, followed by assessments of viability and germination rates. Each treatment included three replications with 25 seeds per replication. Data analysis was conducted using one-way ANOVA within a completely randomized design, with means compared using Duncan's multiple range test. Results: Among the cryopreservation treatments applied to the seeds, physical dehydration yielded the highest germination percentage (26%) and seed vigor index compared to other treatments. Conversely, treatments with 30% glycerol and vitrification reduced germination rates for A. cappadocicum, suggesting sensitivity to these cryopreservatives that may harm the seed embryo. A significant difference was observed in root length and root-to-stem ratio among treatments; however, no significant differences were found in seedling length or stem length at the five percent level. Conclusion: In this research, seeds from three accessions of A. cappadocicum collected from different regions (Sari, Dehmian, and Kelich Kola) in Mazandaran province of Iran underwent physical dehydration treatment before being stored in LN tanks at the Research Institute of Forests and Rangelands in Tehran, Iran. This technology provides a viable method for conserving and protecting this species under critical conditions. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Cryoprotectant, desiccation, germplasm protection, liquid nitrogen, resuscitation, vitrification | ||
| 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: 965-972.
- Crowley, D., Barstow, M. and Rivers, M.C., 2017. Acer cappadocicum. The IUCN Red List of Threatened Species: e.T193525A2241869. Available at: https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2017-3.RLTS.T193525A2241869.en
- Cruz-Cruz, C.A., Gonzlez-Arnao, M.T. and Engelmann, F., 2013. Biotechnology and conservation of plant biodiversity. Resources, 2: 73-95.
- Ellis, R.A. and Roberts, E.H., 1981. The quantification of ageing and survival in orthodox seeds. Seed Science and Technology, 9: 373-409.
- Gale, S., John A., Harding, K. and Benson, E., 2008. Developing cryopreservation for Picea stichensis (sitca spruce) somatic embryos: a comparison of vitrification protocols. CryoLetters, 29(2):135-144.
- Gonzalez-Arnao, M.T., Martinez-Montero, M.E., Cruz-Cruz, C.A. and Engelmann, F., 2014. Advances in cryogenic techniques for the long-term preservation of plant biodiversity: 129-170. In: Ahuja, M.R. and Ramawat, K.G. (Eds.). Biotechnology and Biodiversity. Springer, Berlin/Heidelberg, Germany, 340p.
- Hatami, F., Jebelli, M., Naderi Shahab, M., Tabari, M. and Jafari, A.A., 2010. Cryopreservation of Acer monspessulanum seeds. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 18(1): 12-23 (In Persian with English summery).
- Imani Rastabi, M., Jalilvand, H., Fallah, A. and Shahin Kaleybar, B., 2023. Genetic diversity of Parrotia persica (DC) CA Meyer in Hyrcanian forests. Iranian Journal of Forest, 15(3): 313-327 (In Persian with English summery).
- ISTA [International Seed Testing Association]. 1996. International Rules for Seed Testing, 1996. Seed Science and Technology 21(Supplement): 1B288.
- Jebelli, M., Naderishahab, M.A. and Jafari, A.A., 2015. Cryopreservation of seeds of Acacia tortilis and Acacia nilotica. Iranian Journal of Rangelands and Forests Plant Breeding and Genetic Research, 23(1): 103-111 (In Persian with English summery).
- Kaviani, B. and Kulus, D., 2022. Cryopreservation of endangered ornamental plants and fruit crops from tropical and subtropical regions. Biology, 11: 847.
- Lambardi, M., Fabbari, A. and Caccavale, A., 2000. Cryopreservation of white poplar (Populus alba L.) by vitrification of in vitro-grown shoot tips. Plant Cell Reports, 19: 213-218.
- Li, J.W., Zhang, X.C., Wang, M.R., Bi, W.L., Faisal, M., Teixeira da Silva, and Wang, Q.C., 2019. Development, progress and future prospects in cryobiotechnology of Lilium spp. Plant Methods, 15: 125.
- Mirjani, L., Ghamarizare, A., Emam, M. and Espahbodi, K., 2021. Preservation of the genome of sweet cherry (Cerasus avium (L.) Moench.) in cryopreservation conditions. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 28(4): 370-381 (In Persian with English summery).
- Mozaffarian, V., 2005. Trees and Shrubs of Iran. Farhang Moaser, Tehran, Iran, 1082p (In Persian).
- Murashige, T. and F. Skooge., 1962. A revised Medium for rapid growth and bio- assays with tobacco Tissue Culture. Physiologia Plantarum, 15: 473-597.
- Naderi-Shahab, M., Jebelli, M. and Jafari, A.A., 2016. Assesment of maintenance of Ziziphus spina-christi (L.) Desf. seed under cryogenic conditions. Iranian Journal of Seed Science and Research, 3(1): 111-120 (In Persian with English summery).
- Naderi-Shahab, M.A., Jebelli, M. and Jafari, A.A., 2017. Cryopreservation of Ulmus glabra Hudson seeds. Journal of Forest and Wood Products, 69(4): 681-691 (In Persian with English summery).
- Pukacki, P.M. and Juszczyk, K., 2015. Desiccation sensitivity and cryopreservation of the embryonic axes of the seeds of two Acer species. Trees, 29: 385-396.
- Ranai, M.A. and De Santana, D.G., 2006. How and why to measure the germination process. Revista Brasileira de Botanica, 29: 1-11.
- Sabeti, H., 1994. Forests, Trees and Shrubs of Iran. Published by University of Yazd, Yazd, Iran, 884p (In Persian).
- 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: 489-497
- Walters, C., Wheeler, L. and Stanwood, P.C., 2004. Longevity of cryogenically stored seeds. Cryobiology, 48: 229-244
- Wen, B. and Song, S., 2007. Acquisition and loss of cryotolerance in Livistona chinensis embryos during seed development. Cryoletters, 28(4): 291-302.
- Zamecnik, J., Faltus, M. and Bilavcik, A., 2021. Vitrification solutions for plant cryopreservation: Modification and properties. Plants, 10(12): 2623. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 686 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 408 |
||