توصيفگر ها :
ريشه هاي مويين , اگروباكتريوم رايزوژنز , استوسيرينگون , Salvia abrotanoides , Salvia yangii
چكيده فارسي :
ريشه هاي مويين به عنوان يكي از روش هاي پيشرفته و كارآمد براي توليد متابوليت هاي ثانويه گياهي، جايگزين مناسبي براي برداشت مستقيم گياهان محسوب مي شود. بهينه سازي آن ها مي تواند علاوه بر افزايش بازده زيست توده و تركيبات هدف، هزينه-هاي توليد را كاهش داده و كاربرد صنعتي اين فرايند را ممكن سازد. در اين پژوهش، توانايي سويه هاي مختلف اگروباكتريوم رايزوژنز در القا و بهينه سازي ريشه هاي مويين در دو گونه گياهي Salvia abrotanoides و S. yangii ارزيابي گرديد. بذور پس از ضدعفوني با اتانول 70% (30 و 60 ثانيه) و هيپوكلريت 20% (5، 7، 10 دقيقه) تحت شرايط كشت بافت قرار گرفتندو تيمارهاي سرمادهي و تاريكي (3 و 7 روز ) با سه تكرار در قالب آزمايش كاملا تصادفي اعمال شد. به منظور ارزيابي ريشه زايي ، غلظت هاي مختلف ساكارز و گلوكز، مدت زمان قراردهي سوسپانسيون باكتري ، وجود يا عدم وجود استوسيرينگون و ال-گلوتامين و همچنين سويه هاي A4، C58، MSU با سه تكرار بررسي شدند. نتايج نشان داد، بالاترين راندمان ضدعفوني بذور در هر دو گونه، با اتانول 70% در طي 30 ثانيه و هيپوكلريت¬سديم 20% در 7 دقيقه حاصل شد. افزايش مدت تاريكي از سه به هفت روز درصد جوانه زني را بهبود بخشيد، درحالي كه سرمادهي طولاني تر موجب كاهش معني دار درصد جوانه زني شد. از نظر تركيبات محيط كشت، استفاده از ساكارز به طور معني داري درصد ريشه زايي را نسبت به گلوكز افزايش داد با اين حال اثر متقابل منبع كربن و محيط كشت معني دار نبود و نشان داد ساكارز در هر دو محيط كشت تاثير مشابهي دارد. علاوه بر اين، نتايج بررسي اثر مدت زمان غوطه وري و هم كشتي نشان داد افزايش زمان غوطه وري از 5 به 10 دقيقه موجب بهبود القا گرديد، اما غوطه وري طولاني مدت به دليل ايجاد تنش اسمزي و تغييرات متابوليكي در بافت ها سبب كاهش كارايي شد و اثر متقابل بين زمان غوطه وري و تلقيح نيز معني دار بود كه نشان داد ميزان پاسخ بافت ها به طور مستقيم با مدت زمان تماس مرتبط است. تراريختگي ريشه-هاي مويين با استفاده از تكثيرآغازگرهاي اختصاصي ژنRol C تاييد شد. استوسيرينگون به¬طور قابل توجهي باعث افزايش درصد ريشه زايي، طول ريشه و وزن خشك ريشه هاي مويين شد و ال¬گلوتامين منجر به بهبود رشد ريشه ها (وزن خشك، طول ريشه)گرديد، اما اثر القاكنندگي آن نسبت به استوسيرينگون كمتر بود. در بين سويه ها، MSU عملكرد بهتري نسبت به A4 وC58 در هر دوگونه نشان داد در حالي كه سويهC58 عملكرد يكنواختتري در هر دو گونه داشت. مقايسه بين دو گونه نشان داد كه گونه S.abrotanoides درصد جوانه زني بالاتري نسبت به گونهS.yangii داشت كه ناشي از تفاوت هاي ژنتيكي و فيزيولوژيكي است. هرچند تفاوت درصد ريشه زايي بين دو گونه از نظر آماري معني¬دار نبود با اين حال گونه S.abrotanoides پتانسيل بهتري براي رشد اوليه در شرايط كشت بافت و ريشه زايي نسبت به گونه S.yangii نشان داد. اين يافته ها مي¬تواند در بهينه سازي روش هاي ضدعفوني، كنترل شرايط جوانه زني بذور، انتخاب سويه هاي باكتريايي ، افزايش كارايي ريشه هاي مويين و استفاده از تركيبات القاگر موثر باشد.
چكيده انگليسي :
Hairy roots are considered one of the advanced and efficient methods for the production of plant secondary metabolites and can serve as a suitable alternative to direct harvesting of plants. Their optimization not only enhances biomass yield and target compounds but also reduces production costs and enables the industrial application of this process. In the present study, the ability of different Agrobacterium rhizogenes strains to induce and optimize hairy roots in two plant species, Salvia abrotanoides and S. yangii, was evaluated. Seeds were surface sterilized with 70% ethanol (30 and 60 s) and 20% sodium hypochlorite (5, 7, and 10 min), followed by tissue culture. Pre-culture treatments including cold stratification and darkness (3 and 7 days) were applied in a completely randomized design with three replications. For root induction, different concentrations of sucrose and glucose, immersion duration in bacterial suspension, presence or absence of acetosyringone and L-glutamine, as well as the bacterial strains A4, C58, and MSU, were assessed with three replications. Results showed that the highest efficiency of seed sterilization in both species was obtained with 70% ethanol for 30 s and 20% sodium hypochlorite for 7 min. Increasing the dark period from three to seven days significantly improved seed germination, whereas prolonged cold stratification reduced germination percentage. Regarding culture media, sucrose significantly increased rooting percentage compared with glucose; however, the interaction between carbon source and medium was not significant, indicating a similar effect of sucrose across both media. Immersion and co-culture time analysis revealed that increasing immersion from 5 to 10 min enhanced induction, but prolonged immersion reduced efficiency due to osmotic stress and metabolic alterations in tissues. The interaction between immersion and inoculation time was also significant, showing that tissue responses were directly related to the duration of contact. Hairy root transformation was confirmed by PCR amplification using the rolC gene-specific primers. Acetosyringone significantly improved rooting percentage, root length, and dry weight of hairy roots, while L-glutamine enhanced root growth (length and dry weight), though its inductive effect was lower than acetosyringone. Among the tested strains, MSU showed superior performance compared with A4 and C58, whereas C58 exhibited more uniform activity across both species. Comparison of the two species revealed that S. abrotanoides had higher germination percentages than S. yangii, likely due to genetic and physiological differences. Although the difference in rooting percentage between the species was not statistically significant, S. abrotanoides demonstrated greater potential for initial growth and root induction under tissue culture conditions. These findings can be useful for optimizing sterilization methods, controlling seed germination conditions, selecting efficient bacterial strains, enhancing hairy root induction, and applying effective elicitors