بررسی اثر جهش ژنتیکی پرتوهای لیزر روی صفات زراعی و DNA در نخود زراعی (Cicer arietinum L.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد اصلاح نباتات، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان

2 استاد، گروه ژنتیک و تولید گیاهی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان

3 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج

4 استادیار گروه فیزیک، دانشگاه ولیعصر(عج) رفسنجان

چکیده

تنوعی که در موجودات زنده اعم از گیاه و جانور وجود دارد ناشی از جهش (موتاسیون­)های طبیعی در سطح DNA و درپی نوترکیبی و انتخاب است که در طی میلیون­ها سال رخ داده است. هدف از انجام این آزمایش بررسی امکان ایجاد تغییر ژنتیکی در گیاه نخود با استفاده از پرتوهای لیزر است. پرتوهای لیزر با نفوذپذیری بالایی که دارند باعث ایجاد تغییرات ریخت‌شناختی (مرفولوژیک) و فیزیولوژیک در گیاهان می­شوند. در این آزمایش پرتوهای لیزر YAGND: با طول‌موج 530 نانومتر، لیزر هلیوم نئون با طول‌موج 632 و لیزر UV با طول‌موج 308 نانومتر در مدت‌زمان‌های مختلف روی بذر نخود رقم ILC­482 به‌کار برده شد. پس از پرتوتابی و کاشت بذرها (M1)، تا زمان برداشت صفات: روز تا جوانه­زنی، گلدهی و غلاف­دهی، درصد جوانه‌زنی، شمار ساقه­های دارای غلاف، شمار کل غلاف­ها، شمار غلاف­های خالی و پر، شمار بذر در بوته، وزن صددانه، ارتفاع بوته، وزن خشک بوته و عملکرد دانه اندازه­گیری شد. بذرهای تولیدی از تیمارهای پرتوتابی‌شده همراه با شاهد در نسل بعد (M2) کشت و صفات بالا دوباره اندازه‌گیری شدند. نتایج در نسل اول نشان داد، در سه صفت (ارتفاع بوته، شمار غلاف­های خالی و وزن خشک) تفاوتی بین شاهد و تیمارهای پرتوتابی شده وجود نداشت. اما در دیگر صفات در تیمارهای مختلف تغییراتی نسبت به شاهد در نسل اول و دوم به­وجود آمد. به‌طورکلی پرتوتابی موجب کاهش میزان صفات نسبت به شاهد شد. در ضمن بررسی‌های مولکولی رخداد جهش را در سطح DNA توسط اشعۀ لیزر اثبات کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Mutagenesis of laser radiation on DNA and agronomic traits in chickpea (Cicer arietinum L.)

نویسندگان [English]

  • Maliheh Usefi 1
  • Hossein Dashti 2
  • Mohammadreza Bihamta 3
  • Mohammad Khanzadeh 4
1 M.Sc. student of Plant Breeding , Vali-e-Asr university of Rafsanjan, Iran
2 Professor, Department of Genetics & Plant Production, Vali-e-Asr university of Rafsanjan, Iran
3 Professor of Plant Breeding, Department of Agronomy and Plant Breeding, University College of Agricuture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
4 Assistant Professor, Department of Physics, Vali-e-Asr university of Rafsanjan, Iran
چکیده [English]

The variation that exists within living plants and animals, is the result of natural mutation at the DNA level, with subsequent recombination and selection occurring, much of it over millions of years. The aim of this study is to create genetic changes in chick pea plants using laser radiation. Laser radiation can cause changes (morphological and physiological) in plants with their high permeability. In this experiment, laser lights: ND:YAG with a wavelength of 530 nm, helium-neon laser with a wavelength of 632 and UV laser with a wavelength 308 nm were used on seed of “ILC482” variety of chickpea. After irradiation and planting the seeds (m1), characters: days to germination, days to flowering and podding, percent of germination, total number of pods, number of stem, number of empty and full pods, number of seeds , 100 KW weight, plant height, plant dry weight and grain yield per plant were measured. M1 seeds and control were planted in the next generation (M2) and above traits were measured. At the first generation the results showed that in the three traits (height, number of empty pods and dry weight) there is no difference between treatments. But in other characters, the treatments were differed in compared to control at first and second generation. In general, radiation reduced the characters in comparison to control. Molecular analysis confirmed the mutations occurred in DNA by the laser radiation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chickpea
  • DNA
  • Laser
  • mutation

مراجع

  1. Amy, R. L. & Storb, R. (1965). Selective mitochondrial damage by a ruby laser. Science, 150, 756-757.
  2. Berns, M. W. (1998). Laser scissor and tweezer. Science American, 278, 63-7.
  3. Berns, M. W., Olson, R. S. & Rounds, D. E. (1969). In vitro production of chromosomal lesions using an argon ion laser microbeam. Nature, 221, 74-75.
  4. Bessis, M., Gires, F., Mayer, G. & Normarski, G. (1962). Irradiation des organites cellulaires a laide dun laser a rubis.Grade Academic Science, 225, 1010-1012.
  5. Bhat, T. A., Sharma, M. & Anis, M. (2007). Comparative analysis of mitotic aberrations induced by diethyl sulphonate (DES) and sodium azid (SA) in Fabaceae (Vicia faba L.). Asian Journal of Plant Sciences, 6, 1051-1057.
  6. Brown, J. & Caligari, P. (2008). An introduction to plant breeding. Blackwell Publishing Limitd, Oxford, UK.
  7. Chen, Y., Yue, M. & Wang, X. (2005). Influence of He-Ne laser irradiation on seeds thermodynamic parameters and seedlings growth of the indogotica. Plant Science, 168, 601-606.
  8. Ehsanpour, A. A., Madani, S. & Hoseini, M. (2007). Detection of somaclonal variation in potato callus induced by uv-c radiation using rapd-pcr. Gen.Appl.Plant physiology 33 , 3-11
  9. Farsi, M. & Bagheri, A. (2009). Principles of plant breeding. Mashhad University Jihad Publications. (in Farsi)
  10. Ferdosizadeh, L. Sadat-Noori, S. A., Zare, N. & Saghafi, S. (2013). Assessment of laser pretreatments on germination and yield of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity stress. World Journal of Agricultural Research, 1, 5-9.
  11. Food and Agriculture Organization. (2010). Food outlook, global market analysis in FAO. Retrieved May 22, 2012. From: http://www.fao.food outlook.com
  12. Habibpour mehranan, F., Maali, R., Zynali, H. & Dashtaki, M. (2014). Morphological variations black chickpeas by using multivariate analysis methods. Journal of Iran Agronomy Researchs, 1, 23-30. (in Farsi)
  13. Khoddamzadeh, A. A., Sinniah, U. R., Kadir M. A., Kadzimin, S. B., Mahmood, M. & Sreeramanan, S. (2010). Detection of somaclonal variation by random amplified polymorphic DNA analysis during micropropagation of Phalaenopsis bellina (Rchb.f.) Christenson .African Journal of Biotechnology, 9(40), 6632-6639.
  14. Kiong, A., Lai, A., Hussein, S. & Harun, A. R. (2008). Physiological responses of Orthosiphon stamineus plantlets to gamma irradiation. Eurasion Journal of Sustainable Agriculture, 2, 135-149.
  15. Koocheki, A. & Banayan Aval, M. (2007). Agriculture crops. Publications Jihad Mashhad University. (in Farsi)
  16. Kumar, G. & Srivastava, P. (2010). Comparative radiocytological effect gamma rays and laser rays on Safflower. Rom Journal Plant Biological, 2, 105-111.
  17. Majnoon Hosseini, N. (2008). Crop and cereal production. Jihad Publishing Tehran University. (in Farsi)
  18. Milbourne, D., Meyer, R., Bradshaw, J. E., Barid, E., Bonar, N., Provan, J., Powell, W. & Waugh, R. (2010). Comparison of PCR-based marker system for the analysis of genetic relationship in cultivated Potato. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 10, 204-210.
  19. Mohammadi, S. A. & Prasanna, B. M. (2003). Analysis of genetic diversity in crop plant-silent statistical tools and considerations. Crop Science, 43, 1235-1248.
  20. Murry, M. & Thompson, W. F. (1980). Rapid isolation of high molecular weight plant DNA. Nucleic Acid Res, 8, 4321-4325.
  21. Muszynski, S. & Gadyszewska, B. (2008). Representation of He-Ne laser irradiation effect on radish seeds with selected germination indices. International Agrophysics, 22, 15-151.
  22. Parsa, M. & Bagheri, A. (2008). Beans. Mashhad University Jihad Publications. (in Farsi)
  23. Podlensy, J. (2002). Effect of irradiation on the biochemical changes in seeds and the accumulation of dry matter in the faba bean. International Agrophysics, 16, 209-213.
  24. Poldlensy, J. & Stochmal, A. (2004). The effect of per-sowing laser light treatment on some biochemical and physiological processes in the seeds and plants of white lupine and faba bean. Acta Agrophysica, 4(1), 149-160.
  25. Prevost, A. & Wilkinson, M. J. (1999). A new system of comparing PCR primers applied to ISSR fingerprinting of potato cultivars. Theoretical and Applied Genetics, 98, 107-112.
  26. Ritambhara, Sh. & Girjesh, K. (2013). Biostimulating effect of laser beam on the cytomorphological aspects of Lathyrus sativus L. Annals of Plant Sciences, 141-147.
  27. Rubio, J., Flores, F., Moreno, M. T., Cubero, J. I. & Gill, J. (2004). Effect of the erect/bushy habit, single/ double pod and late/ early flowering genes on yield and seed size and their stability in chickpea. Field Crops Research, 90, 255-262.
  28. Rybinski, W. (2000). Influence of laser beams combined with chemomutagen (MNU) on the variability of traits and mutation frequency in spring barley. International Agrophysics, 15, 115-119.
  29. Sacata, E., Demczuk, A., Grzys, E., Prosba-Biatczyk, U. & Szajsner, H. (2012). Impact of persowing laser irradiation of seeds on sugar beet properties. Agrophysics, 26, 295-300.
  30. Sadrabadi Haghighi, R., Marashi, S. H. & Nasiri Mohalati, M. (2002). Principles of plant breeding farm. Publications Jihad Mashhad University. (in Farsi)
  31. Starzycki, M., Rybinsk, W., Starzycka & E., Pszczota, J. 2005. Laser light as a physical factor enhancing rapseed resistance to blackleg disease. Acta Agrophysica, 5:441-446.
  32. Weber, G., Monojembashi, S., Greulich, K. O. & Wolfrum, J. 1989. Uptake of DNA in chloroplast of (Brassica napus L.) facilitated by UV–laser microbeam. European Journal of Cell Biology, 49, 73-79.
  33. Weber, G., Stanke, M., Monojembashi, S. & Greulich, K. O. (1991). Microdissection of chromosomes of Brassica napus at 400 x magnification with UV laser microbeam and stable transformation of higher plants. ISPMB Congress Tucon Abstracts, 3, 74.
  34. Wi, S. G., Chung, B. Y. & Kim, J. S. (2007). Effect of gamma irradiation on morphological changes and biological responses in plants. Micron, 38, 553-564.
  35. Yasemin, Z., Firdaws, A. Al. & Amange, F. (2013). Laser treatment may enhance growth and resistance to fungal infection of hard wheat seeds. IOSR Journal of Agriculture and Veterinary Science, 2(3), 47-51.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 تیر 1395
  • تاریخ بازنگری: 18 مرداد 1395
  • تاریخ پذیرش: 23 آبان 1395
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1396

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار