نقش هورمون اکسین در کشت بافت گیاهی
اکسین ها دسته ای از هورمون های گیاهی ( تنظیم کننده های رشد گیاه) هستند که برای موفقیت تکثیر درون شیشه ای، اصلاح نژاد و حفاظت از گونه های گیاهی، نقش اساسی دارند. این مقاله مروری جامع از نقش هورمون‌های اکسین در کشت بافت، بررسی مکانیسم های عمل و اهمیت آنها در دستیابی به القای موفق ریشه (ریشه زایی) و رشد کلی ریزنمونه (Explant) در شرایط آزمایشگاهی ارائه می‌کند.
اکسین ها، از جمله ایندول-۳-استیک اسید (IAA) و ایندول-۳-بوتیریک اسید (IBA)، از پرکاربردترین تنظیم کننده های رشد و نمو گیاهان هستند. فرآیند ریشه زایی و توسعه و نمو سیستم ریشه ای در کشت بافت گیاهی تحت تاثیر هورمون های خانواده اکسین است. مطالعه و شناخت پیچیدگی های فرآیند های واسطه اکسین برای بهینه سازی پروتکل های کشت بافت، ضروری است.
نقش اکسین ها در القای ریشه
یکی از کاربردهای اصلی اکسین ها در کشت بافت، تحریک تشکیل ریشه های فرعی (adventitious root) است. ریزنمونه ها یا بافت های گیاهی کشت شده در شرایط آزمایشگاهی، اغلب فاقد قابلیت هورمونی لازم برای شروع ریشه زایی هستند.
اکسین ها با تقویت تقسیم سلولی و افزایش طول سلول ها این کمبود را جبران می کنند. تاثیر اکسین ها در نهایت منجر به رشد ریشه ها می شود. به طور خاص، IBA به دلیل پایداری و کارایی آن در القای ریشه به طور گسترده تری در مقایسه با سایر اکسین ها برای ریشه زایی در کشت بافت مورد استفاده قرار می گیرد.
غلظت و روش های کاربرد
موفقیت القای ریشه با استفاده از اکسین به غلظت دقیق و روش استفاده بستگی زیادی دارد. غلظت بیش از حد می تواند منجر به تشکیل کالوس (Callus) شود، در حالی که غلظت بسیار کم ممکن است منجر به ریشه زایی ضعیف یا عدم ریشه زایی شود. کشف محدوده بهینه برای هر گونه گیاهی برای دستیابی به نتایج ثابت و قابل اعتماد در کشت بافت بسیار مهم است.
تداخل و هم افزایی با سایر هورمون ها
تعامل بین اکسین ها و سایر هورمون های گیاهی مانند سیتوکینین ها (Cytokinin)، جیبرلین ها (GA) و اسید آبسیزیک (ABA) پیچیده و پویا است. سیتوکینین ها هم از هورمون های مهم و کاربردی گیاهی هستند. این هورمون ها در ساقه زایی (Elongation) نقش مهمی دارند. تعادل بین اکسین ها و سایتوکینین ها در ریشه زایی، ساقه زایی و شاخه زایی تعیین کننده است. برای به حداکثر رساندن موفقیت در گیاهان تکثیر شده به روش کشت بافت رعایت تعادل هورمونی بسیار ضروری است. یکی از هم افزایی های اکسین استفاده همزمان با با هورمون کاینتین Kinetin برای تمایز دهی به کالوس است.
نقش اکسین ها در اندام زایی
علاوه بر القای ریشه، رشد و توسعه اندام های هوایی گیاه در کشت بافت نیز می تواند تحت تاثیر اکسین ها قرار بگیرد. اکسین ها و سایتوکنین ها سلول ها را به رشد و تقسیم سلولی تحریک می کنند. الگوهای رشدی در هر ریزنمونه گیاهی که تحت تاثیر این دو نوع هورمون قرار می گیرند، متفاوت است. بنابراین اگر یک غلظت مشخص یا یک تعادل مشخص بین هورمونی در یک گیاه تاثیر مثبت داشته، لزوما در سایر گیاهان نه تنها این تاثیر مثبت را نخواهد داشت بلکه ممکن است اثر منفی و مخربی در فیزیولوژی و ژنتیک گیاه داشته باشد.
چالش ها و محدودیت ها
در حالی که اکسین ها ابزار قدرتمندی در توسعه گیاهان کشت بافتی هستند، چالش هایی مانند ایجاد جهش های ژنتیکی و اپی ژنتیکی و تغییرات ژنومی در حساسیت هورمونی وجود دارد. بررسی و مطالعه گیاهان در فازهای سلولی و مولکولی و فیزیولوژیکی برای پیشرفت در زیست فناوری و توسعه گیاهان اصلاح شده و تکثیری با روش کشت بافت ضروری است.
منابع
- Plant Physiology Online | Title: “Auxins in Plant Growth and Development”URL: https://plantphysiologyonline.com/auxins-in-plant-growth-and-development/
- International Journal of Agriculture and Biology | Y. M. Abualia et al.”Auxins and their Role in Plant Development” 2019 | DOI: ۱۰.۱۷۹۵۷/IJAB/15.0809
- Trends in Plant Science | T. Kieber, M. Schaller, “Auxin and Cytokinin Metabolism and Their Role in Plant Development”, 2014 | DOI: ۱۰.۱۰۱۶/j.tplants.2013.09.006
