Heil- und Aromapflanzen
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Abstrakt

In-vitro-Mutagenese-Induktion zur Verbesserung von abiotischem Stress in gewebekultivierten Pflänzchen von Picrohiza kurroa Royle ex. Benth: Eine gefährdete Pflanze aus dem westlichen Himalaya, Indien

Surjeet Singh Bisht, Anand Singh Bisht und Rajendar Singh Chauhan

Die Studie zielt darauf ab, durch ein Mutagenesesystem in Verbindung mit einer In-vitro-Regenerationstechnik eine verbesserte Salz- und Dürretoleranz von Picrohiza kurroa Royle ex Benth zu erreichen, einer gefährdeten Heilpflanze aus dem westlichen Himalaya. Die Regeneration unter Verwendung von Blättern als Explantate einer ausgewachsenen Pflanze aus charakterisiertem Keimplasma ist vorteilhaft, da die Ursprungspflanze nicht beschädigt wird. Eine effiziente Kallusbildung von 85 % wurde in modifiziertem MS-Medium bei 2,4-D bei 3,5 mg L-1 erreicht. Ethylmethansulfonat (EMS), ein chemisches Mutagen, wurde verwendet, um unter In-vitro-Bedingungen eine Mutation in der Kallus-Biomasse herbeizuführen. Bei Erhöhung der Dosis der mutagenen Chemikalie von 0,0 auf 0,8 mM wurde eine relative Abnahme der Kallus-Biomasse beobachtet. Die Auswahl mutierter Kallus-Linien wurde auch auf ihre Salz- (NaCl) und Dürretoleranz (Mannitol) untersucht, indem verschiedene Konzentrationen von 50 bis 250 mM L-1 verwendet wurden. In mutagenisiertem Kallus (MC) kam es unter beiden Stressreaktionen zu einer Zunahme der Kallusbiomasse mit der sukzessiven Erhöhung der NaCl- und Mannitol-Konzentrationen bis auf 100 mM L-1, danach begann sie zu sinken. Stresstolerante mutierte Kalluslinien waren auch durch die Ansammlung von Prolin und Glycinbetain (GB) gekennzeichnet. Bei Konzentrationen von 100 mM L-1 NaCl und Mannitol akkumulierten sich im mutagenisierten Kallus höhere Prolin- und GB-Gehalte, d. h. 5,23 und 5,18 µmol g-1 FW sowie 11,23 und 11,98 µg g-1 FW, was wesentlich höher ist als im nicht mutagenisierten Kallus (UM). Zur Sprossproliferation in der mutierten Kalluslinie wurden in den Behandlungen (T1, T2 und T3) verschiedene Konzentrationen mit Kombinationen von Pflanzenwachstumsregulatoren (PGRs) verwendet. Ausnahmslos führte die Konzentration von 1,0+0,5 mg L-1 in Behandlung T3 zur höchsten Sprossregeneration, d. h. 85 %, während in Behandlung T1 bei einer Konzentration von 0,5+0,1 mg L-1 mindestens 20 % erreicht wurden. Das mit NAA angereicherte MS-Medium erwies sich in Bezug auf die Wurzelbildung als besser als IAA und IBA. Die durch Gewebezüchtung selektierte Mutante und die Stresspflanze wurden 30 Tage lang auf ihre agronomische Leistung ex situ unter salzhaltigen sowie Dürrebedingungen untersucht. Unter beiden Stressbedingungen zeigte die Mutantenpflanze im Vergleich zur normalen Pflanze (Kontrolle) einen deutlichen Anstieg aller untersuchten Parameter, d. h. Spross- und Wurzellänge, frische und trockene Wurzel, Sprossbiomasse und Blattzahl.