DIFFERENTIAL AXILLARY-BUD PROLIFERATION RESPONSES OF TWO SWEET POTATO CULTIVARS TO BENZYLADENINE AND THIDIAZURON تباين نمو البراعم الجانبية لصنفيـن بطاطا استجابة للبنزيل ادنيـن والثيديزرون

doi:10.21608/auber.2007.150227

DIFFERENTIAL AXILLARY-BUD PROLIFERATION RESPONSES OF TWO SWEET POTATO CULTIVARS TO BENZYLADENINE AND THIDIAZURON تباين نمو البراعم الجانبية لصنفيـن بطاطا استجابة للبنزيل ادنيـن والثيديزرون

Document Type : Original Article

10.21608/auber.2007.150227

Abstract

ABSTRACT :

Plant growth regulator supplements into the nutrient medium is one of the most influential factors affecting efficiency of in vitro propagation. While benzyladenine (BA) has been extensively studied, no information is available on sweet potato (Ipomoea batatas, L.) responses to thidiazuron (TDZ). Current study used explants prepared from proliferating shoots of established axenic cultures of two cvs (11 and 44). Explants were incubated on agar solidified (0.7% g) Murashige and Skoog (MS) medium containing 3% sucrose and supplemented with 5µM BA or 0.5 µM TDZ or used free of BA and TDZ (MS-0, control). Data suggesting that BA and TDZ were indispensable for in vitro propagation of sweet potato since no excisable shoot were produced on MS-0 medium. BA was more effective than TDZ in inducing multiple shoot buds but only one shoot developed to well excisable shoot from such multiple shoot-buds. Responses to BA and TDZ were cultivar-dependent for percentage of explants excisable shoot which was higher on BA-medium in cv 11 while on TDZ-medium for cv 44. The harvested shoots from BA-medium had 13 leaves and those produced on TDZ-medium developed 10 leaves. In vitro rooting was not necessary since non-rooted shoots were capable to root while acclimatized to ex-vitro conditions. Cultivar 11 showed 100% survival after ex-vitro acclimatization whether on BA or TDZ medium. All plantlets of cv 44 produced on TDZ medium survived the ex-vitro acclimatized while those from BA medium showed 87% survival rate. It is proposed that culture of 12 single nodal axillary-buds prepared during September from growing sweet potato cv. 11 in the production field would produce transplants to grow one feddan (25,000) next season (April) after 4 sequential cycles of in vitro propagation on BA-medium. For cv. 44, starting with 25 axillary buds cultured on TDZ-medium would be needed. The described protocol may be useful to establish micropropagation industry of sweet potato that to help in overcoming difficulties of conventional vegetative propagation for this crop species.
أجريت هذه الدراسة للإکثار الدقيق للبطاطا خلال عامين 2005 و2006 بمعمل زراعةالأنسجة بمرکز الهندسة الوراثية والبيولوجيا الجزيئية بجامعه أسيوط. وقد استخدم صنفان من البطاطا (صنف 11)، وهو صنف لون الجلد الخارجى له أصفر واللحم أبيض، صنف 44 وهو صنف لون الجلد الخارجى له أحمر واللحم أصفر من مرکز بحوث الهندسة الوراثية الزراعية التابع لمرکز البحوث الزراعية, الجيزة, مصر. استخدمت تلک الدراسة أجزاء نباتية معقمة منفصلة من السيقان (براعم جانبية) زرعت تلک الأجزاء على بيئة موراشيجىوسکوج بها 0.7% أجار. وقد کان ترکيز السکر بها 3%، أما بالنسبة لمنظم النمو البنزيل أدينين فقد أضيف بترکيز 5ميکرو مول وأضيف الثيديزرون بترکيز 0.5 ميکرومول، کما استخدمت بيئة خالية من أى منظمات نمو (کنترول)، وقد أوضحت البيانات أن البنزيل أدينين أو الثيديزرون هام جداً وضرورى للإکثار الدقيق فى البطاطا حيث أن البيئة الخالية من منظمات النمو لم تنتج أى سيقان قابله للحصاد، وقد کان البنزيل أدينين أفضل من الثيديزرون فى تضاعف السيقان، ولکن فى کلا الحالتين کانت هناک ساق واحدة فقط قابلة للحصاد والباقى أقل من 1 سم، وقد کانت النسبة المئويةلاستجابة تلک البراعم الجانبية لتکوين سيقان قابلة للحصاد تتوقف على صنف البطاطا فقد کانت بيئة البنزيل ادينين أفضل عند استخدامها للصنف 11 وبيئة الثيديزرون کانت أفضل عند استخدامها للصنف 44، وقد کانت السيقان القابلة للحصاد للصنف 11 على بيئة البنزيل أدينين تحتوى على متوسط عام 13 ورقة أما بالنسبة للصنف 44 المنزرع على بيئة الثيديزرون فقد کان على الساق متوسط 10 أوراق، وبالنسبة لنقل تلک النبيتات على بيئة تجذير لم يکن ضرورى حيث أن النبيتات کانت لها القدرة على التجذير تحت ظروف الأقلمة، وقد کانت النسبة المئوية لنجاح الأقلمة للصنف 11 (100%) سواء کانت على بيئة البنزيل ادينين أو بيئة الثيديزرون، أما الصنف 44 فقد کانت النسبة المئوية لنجاح الأقلمة(100%) عند استخدام بيئة الثيديزرون و (87 %) عند استخدام بيئة البنزيل ادينين. بالتالى فإنه من المقترح أن نبدأ بعدد 12 برعماً جانبياً من الصنف 11 من حقل البطاطا السابق فى شهر سبتمبر لکى نحصل على ما يقرب من 25.000 شتلة (کافيه لزراعة فدان) فى شهر أبريل التالى، وذلک من خلال أربعة دورات متتالية من الأکثار الدقيق على بيئة البنزيل أدينين، أما الصنف 44 فإنه من المقترح أن نبدأ بعدد 25 برعماً جانبياً لأربعة دورات متتالية من الأکثار الدقيق على بيئة الثيديزرون، وهذا البرتوکول المقترح قد يفيد فى إدخال محصول البطاطا ضمن صناعةإنتاج شتلات محاصيل الخضر فى مصر باستخدام زراعة الأنسجة، وبالتالى نتلافى الکثير من عيوب وصعوبات الأکثار الخضرى التقليدى.

References

REFERENCES:

Abdalla, M. M. A., M.H.M. Aboul-Nasr and A.M. Damarany. (1995): Effect of sucrose levels and myo-inositol present in two of the Egyptian sweet potato cvs (Ipomoea batatas L.). Annual Sci. Meeting, Stat. Breed. & Prop. Wild Life, 26-27 April, Intl. Agric. Doki, Egypt.

Aboul-Nasr, M.H.M. (1990): In vitro studies on storage root differentiation of sweet potato (Ipomoea batatas L.). Ph.D. Dissertaton, Univ. Maryland, USA.

Andrade L.B., S. Echeverrigaray, F. Fracaro, G.F. Pauletti and L. Rota. (1999): The effect of growth regulators on shoot propagation and rooting of common lavender (Lavandula vera DC). Plant Cell, Tissue Organ Cult. 56:79-83.

Babaoglu M. and M. Yorgancilar. (2000): TDZ-specific plant regeneration in salad burnet. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 63: 31-34.

Cuenca B, A. Ballester and A.M. Vieitez. (2000): In vitro adventitious bud regeneration from internode segments of beech. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 60: 213-220.

Dagnino, D. S., M. L. D. Carelli, R. F. Arrabal and M. A. Esquibel. (1991): Effect of gibberellic acid on Ipomoea batatas regeneration from meristem culture. Pesquisa-Agropecuaria-Brasileira. 26(2): 259-262

Espinosa-Reyes, A., L. Salas-Hernandez, O. Gonzalez-Paneque and J. J. Silva-Pupo. (2002): Use of abscisic acid, mannitol and salt concentration decrease in the culture medium in the in vitro conservation of Ipomoea batatas. Biotecnologia-Vegetal. 2(1):39-42

Fellman, C.D., P.E. Read and M.A. Hosier. (1987): Effect of thidiazuron and CPPU on meristem formation and shoot proliferation. HortScience 22: 1197-1200.

Fiola, J.A., M.A. Hassan, H.J. Swartz, R.H. Bors and R. McNicols. (1990): Effect of thidiazuron, light fluence rate and kanamycin on in vitro shoot organogenesis from excised Rubus cotyledons and leaves. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 20: 223-228.

Gomez,K.A. and A.A. Gomez. (1984): Statistical procedures for agricultural research, 2^nd ed., John Wiley, NY.

Gonzalez-Paneque, O. S., M. Hernandez-Espinosa, J. J. Silva-Pupo, S. Montes-Cruz and M. Lopez-Machado. (2003): In vitro micropropagation of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.): alternative for availability of material with a view to food production. Alimentaria 40(343): 83-86

Hartmann, H.T., D.E. Kester, F. T. Davies and R. L. Geneve. (2002): Plant propagation: principles and practices. Prentice Hall. NJ. pp880.

Hassan, A.A. (1991): Production of vegetable crops. El-Dar El-Arabia for Publication and Distribution, Cairo (in Arabic).

Henny, R.J. and W.C. Fooshee (1990): Thidiazuron stimulates basal bud and shoot formation in Alocasia x chantrieri Andre. HortScience 25: 124.

Kong-XiangSheng, Zhang-MiaoXia and Chen-MingCan. (2003): Effects of auxins on plantlet regeneration from subcultured meristem in sweet potato. Journal-of-Mountain-Agriculture-and-Biology. 22(2): 114-116

Kong-XiangSheng, Zhang-MiaoXia, Guo-XiuPu. (1998): tudies on apical meristem culture and rapid propagation techniques for sweet potatoes. Acta-Agriculturae-Universitatis-Henanensis. 32(2): 133-137.

Li, H, S.J. Murch and P.K. Saxena. (2000): Thidiazuron-induced de novo shoot organogenesis on seedling, etiolated hypocotyls and stem segments of Huang-qin. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 62:169-173.

Love, S.L. and B.B. Rhodes. (1985): Improved methods for meristem culture of sweet potatoes. HortScience-.20(4):655

Mohamed, M.F., P.E. Read, and D.P. Coyne. (1991): In vitro response of bean (Phaseolus vulgaris L.) cotyledonary explants to benzyladenine in the medium. Plant Growth Regul. Soc. Amer. Quarterly. 19:19-26

Mohamed, M.F., P.E. Read and D.P. Coyne. (1992): Plant regeneration from in vitro culture of embryonic axis explants in common and tepary beans". J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:332-336

Mohamed, M.F., P.E. Read and D.P. Coyne. (1992a):Dark preconditioning, CPPU and thidiazuron promote shoot organogenesis on seedling node explants of common and faba beans. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 117:668-672.

Murashige, T. and F. Skoog. (1962): A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15:473-479.

Murata, T., H. Fukuoka and Y. Miyaji. (1989): Culture conditions for shoot tip culture of sweet potato, Ipomoea batatas (L.) Lam. Proceedings-of-Faculty-of-Agriculture,-Kyushu-Tokai-University. 8: 9-14

Sriskandarajah, S., S. Frello and M. Serek. (2001): Induction of adventitious shoots in vitro in Campanula carpatica. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 67: 295-298.

Tawfik, A.A. and M. F. Mohamed. (2005): Organogenic response of Salvia officinals L. to dark preconditioning, thidiazuron and benzyladenine. Plant Growth Regul. Soc. Amer. Quarterly. 33:125-133.

Tawfik, A.A. and M. F. Mohamed. (2006): In vitro cloning of two cumin landrace lines via shoot-tip culture. J. Hort. Sci. & Biotech. 81:264-268.

Thomas, T.D. and B. Philip. (2005): Thidiazuron-induced high-frequency shoot organogenesis from leaf-derived callus of a medicinal climber, Tylophora indica (Burm. F.) Merrill. In Vitro Cell. Dev. Biol. 41:124-128.

Zhang-XiongJian, Fang-BoPing, Huang-HongCheng and Chen-YingDong. (1999): Production system for virus-free seedlings of sweet potato in South China. Guangdong-Agricultural-Sciences. (1):
7-9.