افزایش دو برابری کارایی باززایی فلفل از طریق هم‌افزایی پپتیدی

پایگاه خبری داوان نیوز: فلفل چیلی با دارا بودن ارزش‌های اقتصادی، تغذیه‌ای و فرهنگی، یکی از مهمترین محصولات کشاورزی در جهان محسوب می‌شود. با این حال، بهبود ژنتیکی و به‌نژادی مدرن این گیاه همواره با مانع جدی باززایی ناکارآمد و وابسته به ژنوتیپ در شرایط آزمایشگاهی مواجه بوده است. این محدودیت، کاربرد تکنیک‌های پیشرفته‌ای مانند تراریختی را به شدت تحت تأثیر قرار داده است. اخیراً پژوهشی نشان داده که استفاده از یک پپتید نوظهور به نام CaREF1 در ترکیب با تنظیم‌کننده‌های رشد مرسوم، می‌تواند به طور چشمگیری بر این مقاومت غلبه کند. این مقاله به بررسی این پیشرفت می‌پردازد که چگونه پروتکل بهینه‌شده با CaREF1 راندمان باززایی را در فلفل تقریباً دو برابر نموده و دریچه‌ای نو را به سوی بیوتکنولوژی کارآمد این محصول گشوده است.

چکیده:
باززایی کارآمد گیاهان یک گام ضروری و اغلب محدودکننده در فرآیندهای بهبود ژنتیکی مدرن از جمله تراریختی است. این مطالعه اثربخشی یک پپتید جدید، CaREF1، را در غلبه بر مقاومت ذاتی فلفل چیلی در برابر باززایی بررسی می‌کند. با ادغام این پپتید با تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی سنتی در یک پروتکل کشت بافت بهینه‌شده، راندمان کلی باززایی در ژنوتیپ پرکاربرد Zunla-1 به طور قابل توجهی از ۲۷.۲٪ به ۵۵.۰٪ افزایش یافت. این پروتکل با بهینه‌سازی مراحل القای کالوس، تشکیل شاخه و ریشه‌زایی، وابستگی ژنوتیپی را کاهش داده و انتقال از بافت کالوس به ساختارهای ساقه‌ای را تسهیل می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که CaREF1 یک ابزار قدرتمند برای پیشبرد برنامه‌های بیوتکنولوژیکی در فلفل و احتمالاً دیگر گونه‌های مقاوم خانواده Solanaceae فراهم می‌آورد.

مقدمه:
جنس *Capsicum* (فلفل چیلی) به دلیل ارزش غذایی، اقتصادی و فرهنگی جهانی خود، یکی از مهمترین محصولات کشاورزی محسوب می‌شود. با این وجود، پیشرفت در بهبود ژنتیکی آن از طریق تکنیک‌های مولکولی، به دلیل باززایی ضعیف و وابسته به ژنوتیپ در شرایط *in vitro*، با چالش مواجه است. تنگناهایی مانند نرخ پایین تشکیل شاخه و ایجاد ساختارهای غیرطبیعی، کاربرد روش‌هایی مانند تراریختی و اصلاح جهش‌ای را محدود ساخته است. بنابراین، توسعه پروتکل‌های باززایی قوی و کارآمد یک ضرورت تحقیقاتی است. اخیراً، پپتیدهای نشانگر به عنوان مولکول‌های تنظیم‌کننده نوین رشد که می‌توانند پاسخ‌های مورفوژنتیک را تعدیل کنند، مورد توجه قرار گرفته‌اند. این مقاله کاربرد پپتید CaREF1 را به عنوان یک عامل مکمل برای افزایش چشمگیر راندمان باززایی در فلفل گزارش می‌دهد.

مواد و روش‌ها (خلاصه):
این مطالعه بر پایه تحقیق منتشر شده توسط وو و همکاران (۲۰۲۵) در مجله *Seed Biology* (DOI: 10.48130/seedbio-0025-0012) استوار است. پروتکل ارائه‌شده یک رویکرد گام‌به‌گام سیستماتیک برای بهینه‌سازی هر مرحله از باززایی (القای کالوس، اندام‌زایی، طویل‌شدن ساقه و ریشه‌زایی) در چندین ژنوتیپ فلفل (از جمله Zunla-1 و CM334) است. ریزنمونه‌های مختلف (کوتیلدون، هیپوکوتیل و ریشه) در محیط‌های کشت حاوی ترکیبات مختلف اکسین، سیتوکینین و غلظت‌های نانومولاری از پپتید CaREF1 قرار داده شدند. بهینه‌ترین تیمار برای هر مرحله بر اساس نرخ پاسخ کمی و مشاهدات بافت‌شناسی انتخاب شد.

نتایج:
۱. القای کالوس: مؤثرترین تیمار (Tc2: 1 mg/L IAA + 1 nM CaREF1) منجر به القای کالوس در ۹۷.۲٪ ریزنمونه‌های کوتیلدون Zunla-1 و ۹۰.۰٪ در CM334 شد. غلظت‌های بالاتر CaREF1 یا استفاده از 2,4-D نتایج مطلوبی نداشت.
۲. تشکیل شاخه: تیمار Tsf2 (5 mg/L AgNO₃ + 1 nM CaREF1) بالاترین نرخ باززایی ساقه (حدود ۸۰٪) را در کوتیلدون‌های هر دو ژنوتیپ ایجاد کرد که نسبت به کاربرد AgNO₃ به تنهایی افزایش چشمگیری نشان داد.
۳. ریشه‌زایی: تیمار Tr2 (حاوی IBA و CaREF1) نرخ ریشه‌زایی را در گیاهان باززاشده Zunla-1 از ۵۲٪ (بدون پپتید) به ۷۸٪ افزایش داد.
۴. راندمان نهایی: ادغام مراحل بهینه‌شده در یک پروتکل پیوسته، راندمان کلی باززایی (تولید گیاهان کامل) را در ژنوتیپ Zunla-1 از ۲۷.۲٪ به ۵۵.۰٪ دو برابر کرد.
۵. تأیید بافت‌شناسی: تجزیه و تحلیل‌های میکروسکوپی نشان داد که CaREF1 تراکم سلولی، سازمان بافتی و فعالیت مریستم‌های ساقه را بهبود بخشیده و تمایز موفقیت‌آمیز را ممکن می‌سازد.

بحث و نتیجه‌گیری:
به گزارش اخبار روزانه کشاورزی، یافته‌ها به وضوح نشان می‌دهند که پپتید CaREF1 به عنوان یک عامل سینرژیست قدرتمند عمل کرده و کارایی تنظیم‌کننده‌های رشد سنتی را در غلبه بر مقاومت باززایی فلفل افزایش می‌دهد. دو برابر شدن راندمان نهایی در ژنوتیپ Zunla-1 یک دستاورد قابل توجه در بیوتکنولوژی این محصول محسوب می‌شود. اگرچه پاسخ‌ها همچنان تا حدی به ژنوتیپ و نوع ریزنمونه وابسته هستند، این پروتکل پایه‌ای مستحکم برای توسعه سیستم‌های تبدیل ژنتیکی قابل اطمینان فراهم می‌آورد. کاربرد موفقیت‌آمیز CaREF1 راه را برای مهندسی ژنتیک هدفمند جهت ایجاد صفات مطلوب مانند مقاومت به بیماری‌ها و تنش‌های محیطی در فلفل هموار می‌سازد. علاوه بر این، این رویکرد پتانسیل بالایی برای تطبیق و استفاده در سایر گونه‌های مقاوم خانواده Solanaceae و حتی فراتر از آن دارد و می‌تواند به عنوان یک استراتژی عمومی برای تسریع برنامه‌های بهبود ژنتیکی محصولات زراعی مورد استفاده قرار گیرد.

منبع:

Wu, H., & Wang, L. (2025). A novel peptide enhances regeneration efficiency in chili pepper (Capsicum annuum). Seed Biology. DOI: 10.48130/seedbio-0025-0012.