Optimization of Preparation and Sterilization of Culture Medium for Callus Proliferation and Plant Regeneration in Three Iranian Commercial Cultivars of Sugarcane (Saccharum officinarum L.)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Master Graduate, Department of Agricultural Sciences, Payame Noor University, Tehran, Iran

2 Assistant Professor, Research and Training Institute for the Development of Sugarcane Crops, Khuzestan, Ahvaz, Iran

3 Assistant Professor, Department of Agricultural Sciences, Payame Noor University, Tehran, Iran

Abstract

Microbial contamination (fungal and bacterial) of culture medium is one of the most common problems in plants in vitro micropropagation. In the present research, achievement of a reliable sterilization method, optimization of callus proliferation and plant regeneration medium in three Iranian commercial cultivars of sugarcane, CP48-103, CP69-1062 and CP57-164 were studied. For sterilization, 12 treatments were separately examined for each cultivar in a completely randomized design with 12 replications. In order to select the best callus culture and plant regeneration media, five treatments including MS medium supplemented with a combination of 2,4-D (2 mg l-1) and different levels of BAP and fifteen treatments using MS mediumcontaining different levels of auxin and cytokinin were studied, respectively in a completely randomized design with 10 replications.  Based on the results, disinfection treatments containing carbendazim 2 parts per thousand (15 min), 70% ethanol (50 seconds), 25% sodium hypochlorite (5% active chlorine) plus Tween 20 (15 min), and culture medium containing cefotaxime (200 ppm) and gentamicin (5 ppm) showed to be the best sterilization method without any contamination in CP69-1062 and CP57-164 cultivars and the lowest percentage of contamination in CP48-103. For callus culture, MS media containing 2,4-D (2 mg l-1) + BAP (0.5 mg l-1) exhibited the highest callus growth rate and proliferation. The highest percentages of plant regeneration were observed in treatments (Kinetin = 0.5 mg l-1 and BAP = 0.5 mg l-1), (Kinetin = 3 mg l-1 and NAA = 0.5 mg l-1) and (Kinetin = 3 mg l-1 and NAA = 0.1 mg l-1) with the means of 70%, 60% and 50% in CP48-103, CP57-164 and CP69-1062 cultivars, respectively.

Keywords

References

اسمیت، ار. اچ. 2002. کشت بافت گیاهی، تکنیک‌ها و آزمایش‌ها. ترجمه باقری، ه و پ. آزادی.، مشهد: انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، 154 صفحه.
افکاری، ا. 1388. زراعت گیاهان صنعتی. انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد کلیبر، 304 صفحه.
برات شوشتری، م.، احمدیان، س. و اصفیاء، ق. ا. 1387. نیشکر در ایران، انتشارات آییژ، 360 صفحه.
بهمنی، ا. 1390. مدیریت تنش آبی جهت کاربرد بهینه آب و کود نیتروژنه در اراضی تحت کشت نیشکر. مجله پژوهش آب ایران، 5 (8): 160-153.
پرویزی­آلمانی، م.، حمدی، ح.، طاهرخانی، ک.، فولادوند، م. و بنی‌عباسی، ن. 1390. مشخصات مورفولوژیکی ارقام تجاری و امیدبخش نیشکر در استان خوزستان. انتشارات مؤسسه تحقیقات و آموزش توسعه نیشکر و صنایع جانبی خوزستان، 27 صفحه.
تورز، ک. س. 1998. فنون کشت بافت برای گیاهان باغبانی (بوستانداری). ترجمه خوشخوی، م. شیراز: انتشارات دانشگاه شیراز، 438 صفحه.
چاولا، اچ. اس. 2000. اصول بیوتکنولوژی گیاهی. ترجمه فارسی، ذوالعلی، ج.، مشهد: انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 495 صفحه.
حمودی، م.، شکوه‌فر، ع. ر. و شمیلی، م. 1392. بررسی اثرات مواد رساننده بر کیفیت تکنولوژی گیاه نیشکر واریته IRC9902، هفتمین همایش ملی فن‌آوران نیشکر ایران.
رمضانی، م. ح. 1378. کم آبیاری و تأثیر تنش خشکی روی سه واریته نیشکر، گیلان: دانشگاه گیلان دانشکده کشاورزی، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، 190 صفحه.
سادات، ش.، بی‌همتا، م. ر. و امام، س. ا. 1387. تأثیر تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی بر پینه‌زایی و باززایی نیشکر واریته CP73-21، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 15 (5): 56-47.
سیاحی، س. س. و میرپناهی، ل. 1395. جهش القایی با استفاده از سدیم ازاید (NAN3) بر گیاهک‏های نیشکر باززایی شده از پینه در واریته  .CP69-1062مجله زراعت و اصلاح نباتات، 12 (4): 115-105.
شاه‌پیری، آ.، امیدی، م.، احمدیان تهرانی، پ. و داودی، د. 1383. بررسی کشت بافت و تنوع سوماکلون در سیب‌زمینی، مجله علوم کشاورزی ایران، 35 (2): 335-323.
مؤذن رضا محله، ح.، نصیرپور، ن. و طاهرخانی، ک. 1392. بررسی واکنش کلون‌های امیدبخش به بیماری سیاهک ساقه نیشکر ناشی از قارچSporisorium scitaminea  در خوزستان، هفتمین همایش ملی فن‌آوران نیشکر ایران.
Aftab, F., Zafar, Y. and Malik, K. A. 1996. Plant regeneration from embryogenic cell suspension and protoplast in sugarcane (Sacchrum spp. Hybrid cv. Col-54). Plant Cell Tissue and Organ Culture, 44: 71-78.
Ali, S., Khan, M. S. and Iqbal, J. 2012. In vitro direct plant regeneration from cultured young leaf segments of sugarcane (Saccharumofficinarum L.), The Journal of Animal and Plant Sciences, 22 (4): 1107-1112.
Baksha, R., Alam, R., Karim, M. Z., Paul, S. K., Hossain, M. A., Miah M. A. S. and Rahma, A. B. M. M. 2002. In vitro shoot tip culture of sugarecane(Saccharum officinarum L.) variety lsd 28, Biotechnology, 1 (2-4): 67-72.
Behera, K. K. and Sahoo, S. 2009. Rapid In vitro micro propagation of sugarcane (Saccharum officinarum L. cv. Nayana) through callus culture. Nature and Science, 7 (4): 1-10.
Biradar, S., Biradar, D. P., Patil, V. C., Patil, S. S and Kambar, N. S. 2009. In vitro plant regeneration using shoot tip culture in commercial cultivar of sugarcane. Karnata Journal Agriculture Science, 22 (1): 21-24.
Franklin, G., Arvinth, S., Sheeba, C. J., Kanchana, M. and Subramonian, N. 2006. Auxin pretreatment promotes regeneration of sugarcane (Saccharum spp. Hybrids) midrib segment explants. Plant Growth regulation, 50: 111-119.
Gandonou, Ch., Abrini, J., Idaomar, M., and N, Skali senhaji. 2005. Response of sugarcane (Saccharum sp.) varieties to embryogenic callus induction and in vitro salt stress, African Journal of Biotechnology 4 (4): 350-354.
Garg, R. K., Srivastan, V., Kaur, K. and Gosal, S. S. 2014. Effect of sterilization treatments on culture establishment in Jatropha curcas L. Karnata Journal Agriculture Science, 27 (2): 190-192.
Ghasemi Bezdi, K. and A. Ahmadi. 2010. Cell and Tissue Biotechnology (in Micropropagation and Plant Breeding). Makhtoomgholi Faraghi Pub., Gorgan, Iran. 254 pp.
Karim, M. Z., Amin, M. N., Hossain, M. A., Islam, S., Hossin, F. and Alam, R. 2002. Micropropagation of two Sugarcane (Saccharum officinarum) varieties from callus culture, Journal of Biological Sciences, 2 (10): 682-685.
Khamrit, R., Jaisil, P. and Bunny, S. 2012. Callus induction, regeneration and transformation of sugarcane (Saccharum officinarumm L.) with chitinase gene using particle bombardment. African Journal of Biotechnology, 11 (24): 6612-6618.
Khan, S. A., Rashid, H., Chaudhary, M. F. and Chaudhry, Z. 2007. Optimaization of explant sterilization condition in sugarcane cultivars. Pakistan Journal of Agricultural Research, 20 (3-4): 119-123.
Kureel, N., Subhanand, N., Lal, M. and Singh, S. B. 2006. Plantlet regeneration through leaf callus culture in sugarcane. Sugar Technology, 8 (1): 85-87.
Kureel, N., Subhanand, N., Lal, M. and Singh, S. B. 2006. Plantlet regeneration through leaf callus culture in sugarcane. Sugar Technology, 8 (1): 85-87.
Mittal, P., Gosal, S. S., Senger, A. and Kumar, P. 2009. Impact of cefotaxime on somatic embryogenesis and shoot regeneration in sugarcane. Physiology and Molecular Biology of Plant, 15 (3): 257-265.
Mng’omba, S. A., Sileshi, G., du Toit, E. S. and AKinetinnifesi, F. K. 2012. Efficacy and utilization of fungicides and other antibiotics for aseptic plant cultures. In Fungicides for Plant and Animal Diseases. In Technology, 245-254.
Niaz, F. and Quraishi, A. 2002. Effect of growth regulators on the regeneration potential of two sugarcane cultivars SPF- 213 and CPF- 237. Pakistan Journal of Biological Sciences, 10 (5): 714-719.
Panathula, C. S., Mahadev, M. D. N. and Naidu, C. V. 2014. The stimulatory effects of the antimicrobial agents bavistin, cefotaxime and kanamycin on in vitro plant regeneration of centella asiatica (L.)- An important antijaundice medicinal plant. American Journal of Plant Sciences, 5 (3): 279-285.
Sani, L. A. and Mustapha, Y. 2010. Effect of genotype and 2,4-D concentration on callogenesis in sugarcane (Saccharum spp. Hybrids). Bayero Journal of Pure and Applied Sciences, 3 (1): 238-240.
Siddiqui, F. A. 1993. A study of the elimination of sugarcane mosaic virus from saccharum officinarum by means of in vitro meristem and callus culture and some biochemical aspects of regenerated healthy and infected plants, PhD thesis, University of the Punjab, Lahore. 255 p.
Volume 11, Issue 2
March 2019
Pages 211-223

Files

Share

How to cite

Statistics