Evaluation of Chromium Harmful Effects on In Vitro Banana Performance

Morsy, Karema E.A.; Elsherbini, Galal A.; Youssef, Muhammad A.

doi:10.21608/ajas.2022.126810.1112

Evaluation of Chromium Harmful Effects on In Vitro Banana Performance

Document Type : Original Article

Authors

¹ Genetics Dept., Faculty of Agriculture, Sohag University

² Genetics Dept., Faculty of Agriculture, Assiut University

10.21608/ajas.2022.126810.1112

Abstract

Abiotic stresses have a significant negative impact on plant growth and production. Among which, toxicity of heavy metals is considered one of the most factors affecting plant growth and agriculture on new reclaimed lands. In this study, the harmful effect of chromium was evaluated on in vitro banana plants of Grand-Nain and Williams-Zeef cultivars based on morphological, physiological, and molecular assessments. Results showed that chromium significantly decreased all studied traits, including plant fresh weight, plant length, number of shoots per explant, and photosynthesis related pigments (chlorophyll and carotenoid content). The percentage of reduction due to chromium treatment ranged from 36.48 to 79.69% in shoot length of Grand Nain and chlorophyll-b in Williams-Zeef, respectively. Both banana cultivars were negatively affected by chromium treatment. However, Williams-Zeef showed higher reduction than that of Grand-Nain in all studied traits. On the other hand, molecular analysis was performed to detect any variation between chromium-treated and untreated plants using inter simple sequence repeats (ISSR) and start codon targeted (SCoT) polymorphism. Results of molecular analysis confirmed the morphophysiological findings, by detection some polymorphic bands due to chromium treatment. In this regard, a total of six polymorphic bands were detected in the two banana cultivars, discriminating treated and control plants. In agreement with morphophysiological results, Williams-Zeef showed more polymorphism (five bands) due to chromium treatment than Grand-Nain (one band). The screening protocol used in this study was efficient and helpful and could be used in successive studies to evaluate other toxicants and with other plant species as well.

Keywords

Main Subjects

Genetics

Article Title [العربیة]

تقييم التأثيرات الضارة للکروميوم على أداء نباتات الموز معملياً

Authors [العربیة]

کريمة السيد عبد الحفيظ مرسي ¹
جلال احمد رزق الشربيني ¹
محمد احمد الملقب بالخرشي يوسف ²

¹ قسم الوراثة - کلية الزراعة - جامعة سوهاج

² قسم الوراثة - کلية الزراعة - جامعة أسيوط

Abstract [العربیة]

الاجهادات البيئية لها تأثير سلبي کبير على نمو النبات وإنتاجيته. ومن بين هذه الاجهادات البيئية، تُعتبر سمية المعادن الثقيلة من أکثر العوامل التي تؤثر على نمو النبات واستصلاح الأراضي. في هذه الدراسة، تم تقييم التأثير الضار للکروم على نباتات الموز تحت ظروف زراعة الأنسجة في صنفين تجاريين (جراند ناين وويليامز-زيف) بناءً على التقييمات المورفولوجية والفسيولوجية والجزيئية. أظهرت النتائج أن الکروم قلل معنوياً جميع الصفات المدروسة، بما في ذلک الوزن الطازج للنبات، وطول النبات، وعدد الأفرع لکل نبات، والأصباغ المتعلقة بالتمثيل الضوئي (محتوى الکلوروفيل والکاروتينويد). حيث تراوحت نسبة الاختزال بسبب معاملة الکروم من 36.48 إلى 79.69٪ لصفة عدد الأفرع لکل نبات لصنف جراند اين وصفة الکلوروفيل ب في ويليامز-زيف، على التوالي. کما تأثر کلا الصنفين سلبيا بمعاملة الکروم. حيث أظهر الصنف ويليامز-زيف انخفاضًا أعلى من جراند ناين في جميع الصفات المدروسة. ومن ناحية أخرى، تم إجراء التحليل الجزيئي لاکتشاف أي تباين بين النباتات المعاملة بالکروم والنباتات غير المعاملة باستخدام الواسمات الجزيئية (ISSR) و (SCoT). أکدت نتائج التحليل الجزيئي النتائج المتحصل عليها على المستوى المورفولجي والفسيولوجي، وذلک من خلال الکشف عن بعض الحزم متعددة الأشکال الناتجة عن معاملة الکروم. في هذا الصدد، تم اکتشاف عدد ستة حزم متعددة الأشکال في صنفي الموز، مما يميز النباتات المعاملة عن الکنترول. بالاتفاق مع النتائج المورفوفسيولوجية، أظهر الصنف ويليامز-زيف تعدد أشکال (خمسة حزم) بسبب معاملة الکروم أکثر من جراند ناين (حزمة واحدة). کان بروتوکول الفحص المستخدم في هذه الدراسة فعالًا ومفيدًا ويمکن استخدامه في دراسات متتالية لتقييم المواد السامة الأخرى مع الموز ومع الأنواع النباتية الأخرى أيضًا.

Keywords [العربیة]