Journal of Crop Breeding

fa بررسی تأثیر pH و غلظت‎ های مختلف آگار بر فرایند ریزغده‎ زایی در کشت درون‎ شیشه‎ ای سیب ‎زمینی رقم آگریا The Effect of pH and Different Concentrations of Agar on the Microtuberization Process in In-vitro Culture of Potato (Solanum tuberosum L.) Variety Agria ساير ساير پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: در گیاه سیب‌زمینی )(Solanum tuberosum L.، آلودگی‌های ویروسی می‌توانند تأثیرات مخربی بر روی عملکرد و کیفیت محصول داشته باشند. این آلودگی‌ها نه تنها باعث کاهش تولید و کیفیت ریزغده‌ها می‌شوند، بلکه می‌توانند به انتقال ویروس‌ها به سایر گیاهان نیز منجر شوند. از این رو، تولید ریزغده‌های عاری از ویروس در شرایط درون &lrm;شیشه‌ای به &lrm;عنوان یک راهکار مؤثر برای مقابله با این مشکل شناخته می‌شود. بهینه‌سازی شرایط کشت، از جمله تنظیم دما، نور، رطوبت و ترکیب مواد مغذی، می‌تواند به حداکثر رساندن سرعت و درصد ریزغده‌زایی کمک کند. این فرایند به محققان این امکان را می‌دهد که به تولید نهال‌های سالم و با کیفیت بالاتر دست یابند، که در نهایت می‌تواند به افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تولید در مزارع سیب‌زمینی منجر شود. بنابراین، سرمایه‌گذاری در تحقیقات و توسعه روش‌های نوین در تولید ریزغده‌های عاری از ویروس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و می‌تواند به بهبود امنیت غذایی و پایداری کشاورزی در این حوزه کمک شایانی نماید. مواد و روش &lrm;ها: در این پژوهش اثر مقادیر مختلف pH و غلظت &lrm;های متفاوت آگار و اثرات متقابل آن&lrm;ها بر مراحل ریزغده&lrm; زایی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور، ریزنمونه جوانه&lrm; های جانبی سیب &lrm;زمینی رقم آگریا عاری از ویروس در محیط کشت پایه MS با 80 گرم در لیتر ساکارز و با غلظت&lrm; های شش، هشت و 10 گرم در لیتر آگار، در pHهای چهار، پنج، شش، هفت، هشت کشت شد و تحت شرایط تاریکی مداوم و در دمای 17 درجه سانتی&lrm; گراد قرار گرفت. پس از گذشت دو ماه، درصد زنده&lrm; مانی ریزنمونه&lrm; ها، درصد تولید ریزغده، اندازه و وزن ریزغده &lrm;ها و خواب بذر ریزغده &lrm;های تولیدی اندازه&lrm;گیری شدند. یافته&lrm; ها: تأثیر pH و غلظت آگار بر زنده‌مانی و ریزغده‌زایی در گیاه سیب‌زمینی به‌طور معنی‌داری مشخص شد. بالاترین میزان زنده‌مانی ریزنمونه‌ها در pHهای پنج و شش مشاهده گردید، درحالی&lrm; که pH برابر هشت منجر به کاهش زنده‌مانی شد. این یافته‌ها نشان‌دهنده اهمیت تنظیم pH در مراحل اولیه کشت هستند، زیرا pH بالاتر از شش ممکن است به تغییرات منفی در فرایندهای متابولیکی و در نتیجه کاهش قابلیت زنده‌مانی ریزنمونه‌ها منجر شود. علاوه بر این، غلظت 10 گرم بر لیتر آگار به‌طور معنی‌داری زنده‌مانی ریزنمونه‌ها را کاهش داد. این کاهش ممکن است به &lrm;دلیل تأثیر منفی این غلظت بر رطوبت و ساختار محیط کشت باشد، که درنهایت می‌تواند به مشکلاتی در جذب آب و مواد مغذی توسط ریزنمونه‌ها منجر شود. درمقابل، شرایط بهینه برای ریزغده‌زایی در pH برابر شش و غلظت هشت گرم بر لیتر آگار مشاهده شد، که نشان‌دهنده این است که تنظیم دقیق این عوامل می‌تواند به بهبود تولید ریزغده‌ها کمک کند. اندازه ریزغده‌های تولیدی در pHهای شش و هفت و وزن آن‌ها در pH برابر شش به‌طور معنی‌داری بیشتر از سایر تیمارها بود. این نکته حاکی از آن است که pH برابر شش، نه &lrm;تنها به افزایش تعداد ریزغده‌ها کمک می‌کند، بلکه به کیفیت و اندازه آن‌ها نیز به‌طور مثبت تأثیر می‌گذارد. به&lrm; عبارت دیگر، شرایط بهینه برای تولید ریزغده‌های بزرگ‌تر و با کیفیت‌تر در pH برابر شش قابل مشاهده است که می‌تواند به افزایش بهره‌وری در تولید سیب‌زمینی‌های عاری از ویروس کمک کند. باتوجه به این یافته‌ها، می‌توان نتیجه‌گیری کرد که در فرایند تولید ریزغده‌ها در شرایط درون &lrm;شیشه‌ای، توجه به pH و غلظت آگار ضروری است. بهینه‌سازی این شرایط می‌تواند به‌عنوان یک استراتژی مؤثر در افزایش موفقیت در تولید ریزغده‌های سالم و باکیفیت در گیاه سیب‌زمینی مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، این تحقیق می‌تواند مبنای مناسبی برای تحقیقات آینده در زمینه بهینه‌سازی کشت درون &lrm;شیشه‌ای و تولید ریزغده‌های عاری از آلودگی‌های ویروسی باشد و به کشاورزان در دستیابی به محصولات بهتر و سالم‌تر کمک کند. نتیجه&lrm; گیری: این تحقیق به بررسی تأثیر pH و غلظت‌های مختلف آگار بر ریزغده‌زایی درون &lrm;شیشه‌ای سیب‌زمینی رقم آگریا پرداخته است و نتایج به &lrm;دست آمده نشان‌دهنده‌ اهمیت این عوامل در فرایند تولید ریزغده‌های با کیفیت هستند. باتوجه به یافته‌ها، pH بهینه برای ریزغده‌زایی در شرایط این مطالعه بین پنج تا شش است و هر گونه تغییر در این محدوده، به &lrm;ویژه افزایش pH به بالاتر از هشت، منجربه کاهش قابل توجه درصد زنده‌مانی و تولید ریزغده‌ها می‌شود. همچنین، غلظت آگار تأثیر معنی &lrm;داری بر زنده‌مانی ریزنمونه‌ها دارد، به &lrm;طوری&lrm;که غلظت 10 گرم بر لیتر آگار، به &lrm;طور معنی &lrm;داری زنده‌مانی را کاهش می‌دهد. براساس نتایج، تیمار شاهد (pH برابر شش و غلظت هشت گرم بر لیتر آگار) بالاترین درصد ریزغده‌زایی را نشان داد و این موضوع تأکیدی بر اهمیت بهینه‌سازی شرایط محیط کشت برای حداکثرکردن تولید ریزغده‌ها است. علاوه بر این، شرایط محیطی نامناسب و تغییرات زیاد در pH و غلظت آگار می‌توانند منجربه افزایش خواب بذر ریزغده‌ها گردند. علی‌رغم پایین بودن درصد خواب بذر در ریزغده‌های تولید شده در این مطالعه، این صفت به &lrm;طور معنی&lrm; داری تحت تأثیر شرایط محیطی قرار داشت و به &lrm;نظر می‌رسد که این خواب بذر بیشتر به &lrm;دلیل اختلالات غذایی و هورمونی ناشی از شرایط غیر بهینه کشت باشد. در نهایت، این تحقیق نشان می‌دهد که بهینه‌سازی شرایط کشت بافت، به &lrm;ویژه pH و غلظت آگار، می‌تواند به تولید ریزغده‌های عاری از ویروس و با کیفیت بالا کمک کند.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: In potato, viral infections can have destructive effects on the yield and quality of the crops. These infections not only lead to a decrease in the production and quality of tubers but can also result in the transmission of viruses to other plants. Therefore, the production of virus-free tubers in in-vitro conditions is recognized as an effective strategy to combat this issue. Optimizing cultivation conditions, including the regulation of temperature, light, humidity, and nutrient composition, can help maximize the rate and percentage of tuberization. This process enables researchers to produce healthy and higher-quality seedlings, which can ultimately lead to increased productivity and reduced production costs in potato farms. Consequently, investing in research and the development of innovative methods for producing virus-free tubers is of paramount importance and can significantly contribute to improving food security and agricultural sustainability in this field. Methods: The effects of different pH levels and various agar concentrations, as well as their interactions, on microtuberization stages were investigated in this study. For this purpose, virus-free lateral buds of the Agria potato variety were cultured in an MS basal medium supplemented with 80 g l-1 sucrose and agar concentrations of 6, 8, and 10 g l-1 at pH levels of 4, 5, 6, 7, and 8. The cultures were maintained under continuous darkness at a temperature of 17°C. The survival percentage of the explants, the percentage of microtuber production, the size and weight of the microtubers, and the dormancy of the produced microtubers were measured after 2 months. Results: The effects of pH and agar concentration were significantly evident on the viability and tuberization of potato plantlets. The highest viability of the explants was observed at pH levels of 5 and 6, while a pH of 8 led to a decrease in viability. These findings highlight the importance of pH regulation in the early stages of culture, as higher pH levels may negatively affect the metabolic processes and, consequently, reduce the viability of the explants. Moreover, a concentration of 10 g/l of agar significantly reduced the viability of the explants. This decline may be attributed to the negative impact of this concentration on the moisture and structure of the culture medium, which can ultimately lead to difficulties in water and nutrient absorption by the plantlets. In contrast, optimal conditions for tuberization were observed at a pH of 6 and an agar concentration of 8 g/l, indicating that precise adjustments of these factors can enhance tuber production. The results also indicated that the size of the produced tubers at pH levels of 6 and 7, as well as their weight at pH 6, were significantly greater than those of the other treatments. This suggests that a pH of 6 not only contributes to an increase in the number of tubers but also positively influences their quality and size. In other words, optimal conditions for producing larger and higher-quality tubers were evident at a pH of 6, which could aid in improving the productivity of virus-free potato production. Based on these findings, it can be concluded that it is essential to pay attention to pH and agar concentration in the tuber production process in in-vitro conditions. Optimizing these parameters can serve as an effective strategy for increasing the success of producing healthy and high-quality tubers in potato plants. Ultimately, this research could provide a solid foundation for future studies aimed at optimizing in-vitro cultivation and producing virus-free tubers, assisting farmers in achieving better and healthier crops. Conclusion: This research examined the effect of pH and various agar concentrations on microtuberization in in-vitro cultures of the Agria potato variety, with the results indicating the importance of these factors in the process of producing quality microtubers. Based on the findings, the optimal pH for microtuberization lies between 5 and 6 in the conditions of this study, and any change beyond this range, especially an increase in pH above 8, leads to a significant reduction in the survival percentage and microtuber production. Additionally, agar concentration also significantly affected the survival of explants, where an agar concentration of 10 g/l notably decreased viability. The control treatment (pH 6 and an agar concentration of 8 g/l) showed the highest percentage of microtuberization, emphasizing the importance of optimizing culture conditions to maximize microtuber production. Furthermore, the results indicated that inappropriate environmental conditions and significant fluctuations in pH and agar concentration could lead to increased dormancy of the microtubers. Despite a low percentage of dormancy in the produced microtubers in this study, it was significantly influenced by environmental conditions, suggesting that this dormancy may be primarily due to nutritional and hormonal disruptions arising from suboptimal culture conditions. Ultimately, this research demonstrates that optimizing tissue culture conditions, particularly pH and agar concentration, can facilitate the production of high-quality virus-free microtubers. </div> خواب بذر, کشت بافت, کشت درون ‎شیشه ‎ای, محیط کشت MS Dormancy, In-vitro culture, MS medium, Tissue culture 24 36 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1317-1&slc_lang=fa&sid=1 Asadollah Hatami اسدالله حاتمی Hatami1400@gmail.com 100319475328460027466 100319475328460027466 No Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Alireza Motallebi-Azar علیرضا مطلبی آذر motallebiazar@gmail.com 100319475328460027467 100319475328460027467 No Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Fariborz Zare-Nahandi فریبرز زارع نهندی f.zare@gmail.com 100319475328460027468 100319475328460027468 No Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Mina Amani مینا امانی mINA76AMANI@YAHOO.COM 100319475328460027469 100319475328460027469 Yes Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Vahideh Najafi وحیده نجفی Najafi99@gmail.com 100319475328460027470 100319475328460027470 No Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران