The effects of Cadmium nitrate and growth regulators in Phaseolus vulgaris L. tissue culture

Subject Areas : Developmental biology of plants and animals , development and differentiation in microorganisms

Aida Taghizadeh ghavidel ¹ (Master of Botany-Biology group-Science College-North islamic azad university-Tehran-Iran)
Ahmad Majd ² (Professor of Biology, Faculty of Biological Sciences, Islamic Azad University, Tehran-North Branch)
masome mirzai ³ (Associate Professor of Biology group-Science College-North islamic azad university-Tehran-Iran)

Received: 2016-12-20 Accepted : 2017-03-09 Published : 2017-02-19

Keywords: 6-Benzylaminopurine, Cadmium, Bean, 2-Isopentenyladenine, alpha-naphthalene acetic acid,

Abstract :

Cadmium is a heavy metal that it’s poisonous forms can naturally exist in soil or can enter to soil in following ways:by industrial activities,mine probing and agricultural fertilizers.Phaseolus vulgaris L.is one of the plants that can tolerate poison of cadmium and Bean is one of the most important species in Fabaceae family that have high economic significance in human nutrition.Regeneration by tissue culture is one of the effective and appropriate methods for preserving and also propagation of plants.In this study,research of effects cadmium nitrate and growth regulators in Phaseolus vulgaris L.tissue culture,percentage of germination,rhizogenesis and callus generation of seed of Bean plant cultivar(cos 16)in mediums containing cadmium nitrate and2ip hormone evaluated.In the Beginning seeds were surface sterilized respectively with:etanol70%,distilled water and sodium hypocholorite5%.Sterilized seeds were cultured into different culture containing:T0(MS),T1(MS+ 2ip: 0.1 mg⁄l );T2(MS + 2ip: 0.1mg⁄l +CdNo3:0.05mg⁄l);T3( MS+ CdNo3: 0.05mg⁄l)for percentage of germination.Explants of leaf and hypocotyl were prepared from ten-day sterilized seedling cultured in T0 medium and moved in T0(MS),T1(MS+2ip: 3mg⁄l );T2(MS+2ip: 5mg⁄l).A number of hypocotyl explants were transferred intoT1(MS+ NAA: 0.5mg⁄l),T2 (MS+ BAP:2.5mg⁄l) ;T3(MS+NAA:0.5mg⁄l+BAP:2.5mg⁄l). Eventually calluses of hypocotyl explant subcultured fromT0 medium into T0(MS), T1(MS+CdNo3:0.05mg⁄l);T2(MS+CdNo3: 0.1mg⁄l).According to the above results,maximum and minimum percentage of germination in T0(MS),T3(MS+CdNo3: 0.05mg⁄l).Best percentage of callus generation inT0(MS),was observed in hypocotyl explants.Also most rhizogenesis inT2(MS+2ip:5 mg⁄l)in leaf explant and Best callus generation and rhizogenesis were seen inT3(MS+NAA: 0.5 mg⁄l +BAP:2.5mg⁄l)in hypocotyl explant.Finally In subculture of the callus of hypocotyl explant,the most callus generation and rhizogenesis was observed in absence of cadmium nitrate:T0(MS).

References:

1[بررسی اثر ،1382 ] امیری، ح.، فهیمی، ح.،  غلظتهای مختلف پتاسیم در مقاومت به شوری گیاه لوبیا در کشت بافت، مجله علوم دانشگاه .317-326 :29 تهران، مطالعه کشت ،1385 ] اورمزدی، پ.، چلبیان، ف.،

2[ Salvia بافت و اندامزایی در گیاه دارویی فصلنامه پژوهشی تحقیقات ژنتیک و،nemorosa ،14 اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، جلد .69-79 ص،2 شماره ] بهمنی، ر.، بیهمتا، م.، حبیبی، د.، فروزش، پ.،

3[ بررسی تغییرات جوانهزنی، رشد ریشه و ،1391 ساقه در ژنوتیپهای مختلف لوبیا تحت تنش کادمیوم، دانشگاه آزاد کرج، مجله زراعت و .154-145 :4 اصلاح نباتات، شماره بررسی امکان ،1388 ] توکلی میاندهی، م.، مجد، ا.،

4[ کاهش اثرات زیانبار کادمیوم بر جوانهزنی بذرها، تکوین دانه رست ها، توان زیستی، قدرت رویش دانههای گرده گیاه گوجه فرنگی با استفاده از Lycopers اسید سالسیلیک icon esculentum(Mill.)،پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات تهران. ،1389 ] سینک، س.، چلبیان، ف.، جعفری، س.،

5[ Sesamum مطالعه کشت بافت گیاه کنجد( مجله علوم پایه دانشگاه آزاد ،)indicum L. ،78/1 شماره ،20 سال ،)JSIAU( اسلامی، .1389زمستان

،1392 ] کرمی، م.، باقریه نجار، م.، اقدسی، م.،

6[ Phaseolus ( بهینهسازی شرایط باززایی گیاه لوبیا مجله زیست شناسی گیاهی، سال ،)vulgaris L. .1-14،ص 1392 پنجم، شماره پانزدهم، بهار ] عابدی، ن.، پیوندی، م.، موگویی، ر.، ابراهیم زاده،

8[ اثر کادمیوم بر رشد، عملکرد و فعالیت ،1391 م.، آنزیمهای آنتی اکسیدان در گیاه کرچک (Ricinus communis پایان نامه کارشناسی ،) L. ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال. مطالعه برخی از ،1391 ] عرفانی مقدم، ز.، صبا،ج.،

9[ صفات کمی موثر برعملکرد لاینهای لوبیا چیتی، دانشگاه زنجان، نشریه پژوهشهای حبوبات .122-111 : 2 شماره،3 ایران، جلد

[10] کشت سلول و بافت گیاهی، ،1387 مجد، ا.، جزوه درسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.

[12] یاری شورابه، م.، کریمی، ن.، قاسم پور، ح.، بررسی اثر استرس شوری بر روی برخی ،1390 پارامترهای بیوشیمیایی وفیزیولوژیکی دو گونه و Satureja hortensis
Satureja avromanica در شرایط کشت بافت،پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده علوم دانشگاه رازی.

[12] Ahmed, E. E., Bisztray, G. Y. D and Velicgh, I., (2002), Plant regeneration from seedling explants of common bean (Phaseolus vulgaris L.) .Acta Biologica Szegediensis, vol. 46, No. 3-4, p.27-28.

[13] Aldoobie, N. F. and Beltagi, M. S. (2013). Physiological, biochemical and molecular responses of common bean (Phaseolus vulgaris L.) plants to heavy metals stress, African Journal of Biotechnology, Vol. 12 (29), pp. 4614-4622.

[14] Azevedo, H C, Gomes. G, P, Santos. C, (2005), Cadmium Effects in Sunflower: Nutritional Imbalances in Plants and
Calluses. Journal of Plant Nutrition. 28: 2221-2231.

[15] El-Shemy, A. H., Khalafalla, M., Wakasa, K. and Ishimoto, M., (2002), Reproducible transformation in two grain legumes soybean and azuki bean using different systems, Cellular and Molecular Biology, 7: 709-719.

[16] Fitzgerald, E. J., Caffrey, J. M, (2003), Copper and lead concentrations in salt marsh plants on the suir Estuary, Ireland. Environ, Pollut, 123 ,67-74.

[17] Israr, M, Sahi, SV., Jain, J., (2006), Cadmium accumulation and antioxidative responses in the Sesbania drummondii callus. Arch Environ Contam Toxicol 50:121-127.

[18] Kolelia, N. S, Ekerb, I, Cakmak, (2004), Effect of zinc fertilization on cadmium toxicity in durum and bread wheat grown in zinc-deficient soil. Enviroment Pollution. 131: 453-459.

[19] Malik, k. A., and Saxena, P. K., (1991), Regeneration in Phaseolus vulgaris promotive role of N6-benzylaminopurine in culture from juvenile leaves, Planta, 184:148-150.

[20] Matthews, D. J., Moran, B. M., (2004), Zinc tolerance, uptake, accumulation and distribution in plants and protoplasts of five European Populations of the wetland grass Glyceria fluitans, Aquat,Bot,80,39-52.

[21] Mc Clean, P. and Grafton, K. F., (1989), Regeneration of dry bean (Phaseolus vulgaris L.) via organogenesis, Plant Science 60: 117-122.

[22] Murashing, T. and Skoog, F., (1962), A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures, Plant Physiol, 15, pp. 473-497.

[23] Namjooyan, Sh., Khavari-Nejad, R., Bernard, F., Namjooyan, Sh., Piri, H., (2012), The effect of cadmium on growth and antioxidant responses in the safflower (Carthamus tinctorius L.) callus,Turk J Agric For(TUBITAK), 36:145-152.

[24] Nilesh, C. S., Shivendra, V. S., Jinesh, C. J., (2005), Sesbania drummondii cell cultures: ICP-MS determination of accumulation of Pb and Cu.Microchem J 81:163-169.

[25] Padmanabhan, V., Paddock, Ef. and Sharp, WR., (1974), Plantlet formation from in vitro from Lycopersicon esculentum leaf callus, Can, J, Bot, 52:1429-1432.

[26] Shafig, M., Igbal, MZ. and Athar, M., (2008), Effect of lead and cadmium germination and seedling growth of Leucaena leucocephala. J. Sci. Environ, Manage, 12(2):61-66.

[27] Sirvastava, S., Tripathi, RD., Dwivedi, UN., (2004), Synthesis of phytochelatins and modulation of antioxidants in response to cadmium stress in Cuscuta reflexa –an angiospermic parasite.J Plant Physiol 161: 665-674.

[28] Veltecheva, M., Svetleva, D., Pet kova, S.P and Perl, A. (2005), In vitro regeneration
and genetic transformation of common bean, Scienita Horticulturae, 107:2-10.

[29] Westhuizen, V. A., Groenewald, E. G. and Westhuizen, A. J., (1990), Root formation and attempts to establish morphogenesis callus of bean (Phaseolus vulgaris L.), South African Journal of Botany, 56: 271273.

[30] Zagoskina, N. V., Goncharuk, E.A., Akyavina. A. K., (2007), Effect of Cadmium on the Phenolic compounds formation in the Callus Culture Derived from Various Organs of The Tea Plant, Russian Journal of Plant physiology, vol. 54, No. 2, pp.237-243.