background image

International Research Journal of Plant Science (ISSN: 2141-5447)  Vol. 2(8) pp. 254-261, August,  2011 
Available online http://www.interesjournals.org/IRJPS 
Copyright © 2011 International Research Journals 

 
 
 

Full length Research  Paper 

 
 

An efficient in vitro protocol for multiple shoot 

induction in mulberry, Morus alba L variety V1 

 

R. S. Sajeevan

1,2

, S. Jeba Singh

1

, Karaba N Nataraja

1*

 and M. B. Shivanna

 

1

Department of Crop Physiology, University of Agricultural Sciences, GKVK, Bangalore, Karnataka, India. 

2

Department of Applied Botany, Kuvempu University, Jnanasahyadri, Shankaraghatta - 577451, Shimoga District, 

Karnataka, India. 

 

Accepted 16 July, 2011 

 

An  efficient  in  vitro  protocol  for  multiple  shoot  induction  was  standardized  using  nodal  segment 
explant  in  a  most  popular  mulberry,  Morus  alba
  variety  V1.  Explants  collected  from  the  field  grown 
plants  were  cultured  on  Murashige  and  Skoog  (MS)  medium  supplemented  with  different 
concentration/combination(s)  of  phytohormones.  Multiple  shoots  were  induced  from  the  nodal 
segments after 45 days of incubation on shoot induction medium containing MS with BAP (1.0 mg/l), 
TDZ  (0.1  mg/l)  and  NAA  (0.25  mg/l).  Further  proliferation  and  elongation  of  adventitious  buds  were 
observed in secondary medium containing MS supplemented with BAP (1.0 mg/l), NAA (0.25 mg/l) and 
Gibberellic  acid  (GA

3, 

0.5  mg/l).  Rooting was  induced  on  MS  medium  containing  indole-3-butyric  acid 

(IBA, 0.5 mg/l) with or without charcoal (1 %, w/v) and well rooted plantlets were hardened in sterilized 
soilrite.  In  vitro
  grown  plantlets  showed  98%  survival  under  green  house  conditions.    The  protocol 
developed  would  be  of  great  use  for  mass  propagation  of  mulberry  and  also  support  mulberry 
transgenic programs. 
 
Key words: 
In vitro-

culture, multiple shoot induction, mulberry-var-V1, nodal explants. 

 
 
INTRODUCTION 
 
Mulberry  (Morus  species),  a  primary  host  of  silkworms 
(Bombyx mori L.), is exploited on a commercial scale for 
silk  production  (Wakhlu  and  Bhau  2000).  In  India, 
different  mulberry  varieties  suitable  for  different  agro-
climatic  zones  and  agronomic  practices  have  been 
developed,  amongst  which  a  few  promising  clones  are 
Victory1 (V1),  
 
 

*

Corresponding  author  Email:  nataraja_karaba@yahoo.com, 

Telephone: 91-8023636713; Fax: 91-8023636713 

 
 
Abbreviations: 
 
BAP - 6-benzylaminopurine 
GA

3

 - Gibberellic acid 

IBA - indole-3-butyric acid 
MS - Murashige and Skoog 
NAA - α-Naphthalene acetic acid 
PGR – Plant growth regulators 

TDZ  -  Thidiazuron  (1-phenyl-3-  [1,2,3-thiadiazol-5-yl] 
urea) S36, K-2, MR2 and S34 (Vijayan et al., 2004). V1 is 
one of the most leading varieties in South India due to its 
high yield potential and leaf quality. 

Mulberry  tree  improvement  through  conventional 

breeding is slow and also difficult due to its heterozygous 
nature  (Ravindranan  and  Lakshmi  Sita  1994;  Song  and 
Sink  2006).  Vegetative  propagation  of  mulberry  through 
grafting is not economically viable (Bhau 1999). Although 
propagation  through  stem  cuttings  is  possible  and  being 
used,  poor  rooting  ability  of  promising  genotypes  is  a 
major  problem  for  large  scale  multiplication  (Fotadar  et 
al.,  1990).  For  targeted  crop  improvement  through 
biotechnological  approaches,  attempts  have  been  made 
to  standardize  in  vitro  regeneration  protocols  in  different 
mulberry  varieties.  Mulberry  is  a  recalcitrant  species  in 
terms of tissue culture, and shoot regeneration is greatly 
dependent  on  the  genotype,  type  of  explant  and 
combination of growth regulator used in the culture media 
(Sahoo  et  al.,  1997;  Bhau  and Wakhlu  2001;  Feyissa  et 
al., 2005). Using different explants such as axillary bud  
(Jain et al., 1990; Yamanouchi et al., 1999; Vijayan et al., 

background image

Sajeevan   et al.   255 
 
 
 
2000), hypocotyl and cotyledon (Bhatnagar et al., 2001),  
shoot  tip  and  nodal  segment  (Yadav  et  al.,  1990;  Vijaya 
Chitra and Padmaja, 1999), leaf (Kapur et al., 2001) and 
stem  (Narayan  et  al.,  1989),  in  vitro  regeneration  has 
been  attempted  with  various  degrees  of  success.  Since 
there  are  variations  in  regeneration  among  mulberry 
varieties  (Tewary  et  al.,  1996;  Bhau  and  Wakhlu  2003; 
Rao  et  al.,  2010),  the  main  aim  of  the  study  was  to 
develop  and  standardize  a  reproducible  in  vitro  multiple 
shoot induction protocol for quick regeneration of popular 
variety Victory1 (V1). 
 
 
MATERIALS AND METHOD 
 

Plant material and explant preparation 
 
The plant material used in this study was obtained from 4 
year-old  trees  of  the  Morus  (Morus  alba  L)  variety,  V1 
grown in the mulberry garden of University of Agricultural 
Sciences, Bangalore, India. Newly sprouted  shoots  were 
excised  from  field  grown  plants  of  mulberry.  After 
removing  the  leaves,  the  nodal  sections  were  washed 
thoroughly  using  running  tap  water  and  later  sterilized 
with detergent (Tween 20, Sigma-Aldrich, USA). Washed 
explants were treated with 0.5 % (w/v) systemic fungicide 
(Bavistin,  BASF,  Australia)  for  30  min  and  rinsed  two  to 
three  times  with  sterile  distilled  water.  Explants  were  cut 
into 5 cm lengths and surface sterilized  by immersing  in 
70%  (v/v)  ethyl  alcohol  (Changshu  Yangyuan  chemical, 
China)  for  3  min  followed  by  rinsing  twice  with  sterilized 
distilled  water  and  subsequently  soaked  in  a  solution  of 
0.1  %  (w/v)  mercuric  chloride  (HgCl

2

,  Sigma-Aldrich, 

USA)  for  12  min  with  gentle  shaking.    Traces  of  HgCl

were  completely  removed  by  washing  (five  to  six  times) 
with sterile double distilled water.  
 
 

Medium  preparation  and  establishment  of  aseptic 
culture 
 
The MS (Murashige and Skoog, 1962) basal medium was 
prepared  following  standard  protocol.  The  basal 
regeneration  medium  contained  MS  salts,  vitamins, 
sucrose (3%, w/v) and bactoagar (0.8%, w/v).  All growth 
regulators were added before the pH of the medium was 
adjusted to 5.7. Twenty milliliters of medium were poured 
into  each  culture  tube  (diameter,  2.5  cm;  height,  15  cm) 
and  sterilized  by  autoclaving  at  121°C for  15 min  at  105 
kPa. Ends of the surface sterilized nodal explants (3.0 cm 
length)  were  trimmed  off,  and  the  explants  with  single 
auxiliary bud were cultured in culture medium containing 
MS  salts  and  vitamins,  supplemented  with  sucrose  (3% 
w/v)  along  with  varied  concentration/combination(s)  of 
cytokinin  and  auxin.  Cultures  after  inoculation  were 
incubated at 25 ± 2

o

C and 70–80% relative humidity with 

a photoperiod of 16/8 h  

 
 
 
 
light/dark using cool-white fluorescent lamps (photon flux 
density, 55-75 µmol m

-2

 s

-1

). 

 

Effect  of  growth  regulators  on  multiple  shoot 
induction  
 
Based  on  the  preliminary  experiments, four  plant  growth 
regulators 

(PGR, 

Sigma-Aldrich, 

USA), 

6-

benzylaminopurine 

(BAP), 

thidiazuron 

(TDZ), 

α

-

Naphthalene acetic acid (NAA) and Gibberellic acid (GA

3

were  tested.  The  sterile  explants  were  inoculated  on  an 
initiation  medium  supplemented  with  BAP  (0.5,  1.0,  1.5, 
2.0, 2.5, and 3.0 mg/l) and TDZ (0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 
1.25,  1.5,  1.75  and  2.0),  either  separately,  or  in 
combination  with  NAA  (0.25  mg/l).  MS  fortified  with  GA

3

 

(0.25, 0.5 and 1.0 mg/l), BAP (1.0, 2.0 and 3.0 mg/l) and 
NAA (0.25 mg/l) of different concentration/combination(s) 
was  used  as  secondary  medium  for  proliferation  and 
elongation  of  the  shoots.  The  number  of  shoots  induced 
per explant was recorded at 45 days after initiation of the 
culture.  
 
Rooting and plant acclimatization 
 
Healthy  shoots  having    5-7cm  length  (4-6  leaf  stage) 
were  separated  and  transferred  to  rooting  media 
containing full or half strength MS and Indole butyric acid, 
(IBA, 0.5 mg/l) with or without activated charcoal (1.0 %, 
w/v). Well rooted plantlets were removed from the culture 
bottles,  gently  washed  in  sterile  water  to  remove  agar, 
transferred  to  plastic  pots  containing  sterile  soilrite  and 
covered  with  transparent  polyethylene  sheet  to  maintain 
humidity.  After  15–25  days  the  hardened  plants  were 
transplanted  to  pots  filled  with  potting  mixture  2:1:1 
(garden  soil,  sand  and  farmyard  manure),  allowed  to 
grow  in  greenhouse  and  percentage  of  survival  was 
recorded 3 weeks after transplantation. 
 

Statistical analysis 
 

The data were analyzed by analysis of variance (ANOVA, 
SPSS  software  package  for  Windows,  release  15.0; 
SPSS Inc

., Chicago, IL, USA) to analyze the influence of 

the  basal  media  and  the  concentrations  of  plant  growth 
regulators  on  mulberry  shoot  proliferation.  Significant 
difference  between  means  were  assessed  by  Duncan's 
Multiple  Range  Test  (DMRT)  (P  =  0.05)  (Gomez  and 
Gomez, 1976). 
 
 
RESULTS 
 

Effect  of  growth  regulators  on  multiple  shoot 
induction  
 
Culture  of  nodal  explants  inoculated  on  MS  medium 
supplemented with plant growth regulators increased  

background image

256   Int. Res. J. Plant Sci. 
 
 
 
multiple  shoot  production  as  compared  to  hormone  free 
medium  (Table  1).  Nodal  explants  inoculated  on  MS 
medium 

supplemented 

with 

different 

concentration/combination(s) 

of 

growth 

regulators 

initiated  multiple  shoot  buds  within  2  weeks  of 
inoculation. The MS medium fortified with BAP (1.0 mg/l), 
TDZ (0.1 mg/l) and NAA (0.25 mg/l) showed a maximum 
regeneration  of  85.67%  (Table  1).  Higher  concentrations 
of BAP (2.0 and 3.0 mg/l) along with TDZ (0.1 mg/l) and 
NAA  (0.25 mg/l)  resulted in  reduction  of  regeneration as 
compared  to  lower  dose  of  BAP  (1.0  mg/l)  (Table  1). 
Similarly,  the  shoot  number  was  7.33  per  explant  in  MS 
medium fortified with BAP (1.0 mg/l), TDZ (0.1 mg/l) and 
NAA  (0.25  mg/l),  which  was    reduced  to  5.67  and  4.33 
when BAP concentrations were increased to 2.0 and  3.0 
mg/l,  respectively (Table 1; Figure 1a).  

When  nodal  explants  inoculated  on  MS  medium 

containing  either  BAP  or  TDZ,  a  maximum  regeneration 
efficiency of 68.33 and 64.00% was observed at 1.0 and 
0.1  mg/l  BAP  and  TDZ,  respectively  (Table  1).  The 
average  number  of  shoots  formed  per  explant  varied 
significantly  (P<0.05)  between  the  different  treatments, 
and  BAP  at  concentration  of  1.0  mg/l    induced  4.33 
shoots  per  explant  with  an  average  shoot  length  of  4.93 
cm.  When  TDZ  was  supplemented  with  MS  medium, 
there  was  significant  reduction  in  shoot  length  (Table  1; 
Figure  1b).  Significant  difference  was  noticed  in  the 
average  number  of  leaves  produced  between  the 
treatments.  A  maximum  of  4.67  leaves  per  explant  was 
observed when MS medium was supplemented with BAP 
(1.0 mg/l), TDZ (0.1 mg/l) and NAA (0.25 mg/l) (Table 1).  
 
 

Effect  of  secondary  medium  in  proliferation  and 
elongation 
 
The  effect  of  secondary  medium  in  mulberry  shoot 
proliferation and elongation  was  statistically significant in 
all  treatments  (P<0.05).  After  45  days  of  culture  in 
initiation 

medium, shoots regenerated 

were  sub

-cultured in 

different  concentration/combination(s)  of  GA

containing 

secondary

 

medium

Transfer  of  explants  to  secondary 

medium  increased  proliferation  and  elongated  shoots

 

(Table  2,  Figure  1c). 

The  secondary  culture  medium 

containing GA

3, 

BAP and NAA

 was found to be suitable for 

multiple  shoot  induction.  The  secondary 

medium,  with  0.5, 

1 and 0.25 mg/l GA

3

, BAP and NAA, respectively seems 

to  be  the  best  combination  for  shoot  proliferation  and 
elongation.  Repeated  subculture  in  the  same  secondary

 

medium  induced

  higher  shoot  proliferation  with  an 

average of 64.33 shoots per explant (Table 2, Figure 1d). 
The maximum length of the shoots obtained was 5.20 cm 
in  the  secondary  medium  supplemented  with  GA

3

  (0.5 

mg/l) with BAP (1.0 mg/l) and NAA (0.25 mg/l) (Table 2). 
There  was  no  difference  in  the  number  of  leaves 
produced per explant in different treatments in secondary 
medium after 40 days of subculture (Table 2).  
 

 
 
 
 
Prolonged exposure to secondary medium resulted in the 
production  of  vitrified  shoots  with  callus  formation  at  the 
base of micro shoots (Figure 1e).  
 

Rooting and plant acclimatization 
 

Single  healthy  elongated  shoots  subcultured  on  rooting 
media  (MS  +  IBA,  0.5  mg/l)  with  or  without  activated 
charcoal  (1%,  w/v)  showed  100%  initiations  of  roots 
(Table  2;  Figure  1f).  Healthy,  white  colored  and  thick 
roots  were  noticed    2  weeks  after  subculture,  which 
subsequently  turned  brown  after  4  weeks  in  the  same 
medium (Table 2; Figure  1g). The frequency and nature 
of roots induced from regenerated shoots were similar in 
the  presence  or  absence  of  activated  charcoal  (data not 
shown). Well rooted plantlets transferred to sterile soilrite 
in  plastic  pots  were  easily  acclimatized  to  ex  vitro 
conditions  and  showed  a  survival  rate  of  100%  (Figure 
1h).  Fully  grown  plants  were  subsequently  transplanted 
to  large  pots  and  maintained in  the  green  house.  The  in 
vitro

  grown  plants  showed  robust  growth  with  98% 

survival in the greenhouse.  
 
 
DISCUSSION 
 
This  work  describes  a  robust  multiple  shoot  induction 
protocol in mulberry variety V1 using nodal explants. We 
noticed  significant  difference  in  regeneration  frequency, 
shoot number; shoot length among various PGR’s  which 
was  similar  to  earlier  reports  in  Morus  alba  (Chitra  and 
Padmaja, 2005) and H. abyssinica (Feyissa  et al. 2005). 
Anis  et  al.  (2003)  reported  the  maximum  regeneration 
efficiency  of  80%  in  mulberry  followed  by  Kim  et  al. 
(1985)  (76%),  Oka  and  Ohyama  (1986)  (53%)  and 
Narayan  et  al.  (1989)  (50%).  In  our  study,  a  maximum 
regeneration  efficiency  of  85.67%  were  obtained  with 
BAP  (1.0  mg/l),  TDZ  (0.1  mg/l)  and  NAA  (0.25  mg/l) 
which  is  the  highest  reported  with  nodal  explants  in 
Morus

  species.  Earlier  reports  by  Kim  et  al.  (1985)  and 

Vijayan  et  al.  (1998)  suggest  that  combination  of  PGRs 
was  found  to  be  most  effective  in  inducing  higher 
percentage  of  multiple  shoots  than  individual  ones.  The 
combination  of  BAP,  TDZ  and  NAA  was  found  to  be 
better in inducing multiple shoots. 

TDZ  is  known  to  be  effective  for  woody  plant  tissue 

culture  (Huetteman  and  Preece  1993),  which  can 
stimulate  shoot  proliferation  in  many  recalcitrant  species 
such  as  Cercis  canadensis  var.  alba  L.  (Yusnita  et  al. 
1990),  muscadine  grape  (Gray  and  Benton  1991)  and 
Quercus  robur 

L.  (English  oak;  Chalupa,  1988).  We 

noticed  similar  kind  of  response  in  mulberry  (var.  V1) 
where  in,  multiple  shoots  were  induced  from  nodal 
explants  at  a  high  frequency  on  MS  medium  containing 
TDZ.  Higher  concentrations  of  TDZ  in  culture  media 
favored the regeneration efficiency but affected the shoot 
number in  

background image

Sajeevan   et al.   257 

 
 
 

Table

 1: Effect of various combinations of 6-benzylaminopurine (BAP), Thidiazuron (TDZ) and α-naphthalene acetic acid (NAA) on regeneration (%), number of shoots, length 

of shoots and number of leaves per explant of nodal cultures of Morus alba var. V1. Data were collected after 45 days of culture in initiation medium 

 

4.33 ± 0.33 ab

2.33 ± 0.20 

defg

4.33 ± 0.88 

bc

74.67 ± 5.81 

ab

0.25

0,1

3

T19

4.00 ± 0.58 abc

2.53 ± 0.30 

cde

5.67 ± 0.33 

b

62.67 ± 1.20 

bcdef

0.25

0.1

2

T18

4.67 ± 0.33 a

3.00 ± 0.15 

c

7.33 ± 0.33 

a

85.67 ± 3.53 

a

0.25

0.1

1

T17

3.00 ± 0.00 c

1.20 ± 0.12 

i

3.00 ± 0.58 

cde

42.67 ± 2.31 

h

-

2.0

-

T16

3.67 ± 0.33 abc

1.13 ± 0.09 

i

2.67 ± 0.33 

cde

44.00 ± 3.53 

h

-

1.75

-

T15

3.33 ± 0.33 bc

1.50 ± 0.06 

hi

2.67 ± 0.33 

cde

50.67 ± 2.31 

fgh

-

1.50

-

T14

3.67 ± 0.33 abc

1.67 ± 0.18 

hi

2.33 ± 0.33 

de

52.00 ± 5.81 

efgh

-

1.25

-

T13

3.33 ± 0.33 bc

2.43 ± 0.29 

cdef

2.33 ± 0.33 

de

54.67 ± 4.81 

defgh

-

1.0

-

T12

3.33 ± 0.33 bc

1.90 ± 0.15 

efgh

3.67 ± 0.33 

cd

50.67 ± 3.53 

fgh

-

0.75

-

T11

3.67 ± 0.33 abc

1.70 ± 0.17 

ghi

2.67 ± 0.88 

cde

45.33 ± 3.53 

gh

-

0.50

-

T10

3.33 ± 0.33 bc

1.53 ± 0.09 

hi

3.33 ± 0.67 

cd

46.67 ± 4.62 

gh

-

0.25

-

T9

4.33 ± 0.33 ab

1.87 ± 0.18 

fgh

3.33 ± 0.33 

cd

64.00 ± 3.53 

bcde

-

0.1

-

T8

4.00 ± 0.00 abc

4.23 ± 0.23 

b

3.33 ± 0.33 

cd

65.33 ± 2.31 

bcd

-

-

3.0

T7

3.33 ± 0.33 bc

4.10 ± 0.10 

b

3.00 ± 0.90 

cde

64.00 ± 7.06 

bcde

-

-

2.5

T6

4.33 ± 0.33 ab

4.13 ± 0.24 

b

4.00 ± 0.58 

cd

46.67 ± 5.81 

gh

-

-

2.0

T5

4.00 ± 0.58 abc

4.13 ± 0.35 

b

3.67 ± 0.33 

cd

53.33 ± 3.53 

defgh

-

-

1.5

T4

4.00 ± 0.58 abc

4.93 ± 0.18 

a

4.33 ± 0.67 

bc

68.33 ± 4.00 

bc

-

-

1.0

T3

3.33 ± 0.33 bc

4.00 ± 0.12 

b

2.67 ± 0.33

cde

57.33 ± 3.53 

cdefg

-

-

0.5

T2

3.33 ± 0.33 bc

2.67 ± 0.43 

cd

1.33 ± 0.33 

e

45.33 ± 3.53 

gh

-

-

-

T1

NAA

TDZ

BAP

Average no. of 
leaves/explant 

Average length of 
shoots(cm) 

No of shoots /explant 

Regeneration (%)

Plant Growth Regulators (mg/l)

Treatments

4.33 ± 0.33 ab

2.33 ± 0.20 

defg

4.33 ± 0.88 

bc

74.67 ± 5.81 

ab

0.25

0,1

3

T19

4.00 ± 0.58 abc

2.53 ± 0.30 

cde

5.67 ± 0.33 

b

62.67 ± 1.20 

bcdef

0.25

0.1

2

T18

4.67 ± 0.33 a

3.00 ± 0.15 

c

7.33 ± 0.33 

a

85.67 ± 3.53 

a

0.25

0.1

1

T17

3.00 ± 0.00 c

1.20 ± 0.12 

i

3.00 ± 0.58 

cde

42.67 ± 2.31 

h

-

2.0

-

T16

3.67 ± 0.33 abc

1.13 ± 0.09 

i

2.67 ± 0.33 

cde

44.00 ± 3.53 

h

-

1.75

-

T15

3.33 ± 0.33 bc

1.50 ± 0.06 

hi

2.67 ± 0.33 

cde

50.67 ± 2.31 

fgh

-

1.50

-

T14

3.67 ± 0.33 abc

1.67 ± 0.18 

hi

2.33 ± 0.33 

de

52.00 ± 5.81 

efgh

-

1.25

-

T13

3.33 ± 0.33 bc

2.43 ± 0.29 

cdef

2.33 ± 0.33 

de

54.67 ± 4.81 

defgh

-

1.0

-

T12

3.33 ± 0.33 bc

1.90 ± 0.15 

efgh

3.67 ± 0.33 

cd

50.67 ± 3.53 

fgh

-

0.75

-

T11

3.67 ± 0.33 abc

1.70 ± 0.17 

ghi

2.67 ± 0.88 

cde

45.33 ± 3.53 

gh

-

0.50

-

T10

3.33 ± 0.33 bc

1.53 ± 0.09 

hi

3.33 ± 0.67 

cd

46.67 ± 4.62 

gh

-

0.25

-

T9

4.33 ± 0.33 ab

1.87 ± 0.18 

fgh

3.33 ± 0.33 

cd

64.00 ± 3.53 

bcde

-

0.1

-

T8

4.00 ± 0.00 abc

4.23 ± 0.23 

b

3.33 ± 0.33 

cd

65.33 ± 2.31 

bcd

-

-

3.0

T7

3.33 ± 0.33 bc

4.10 ± 0.10 

b

3.00 ± 0.90 

cde

64.00 ± 7.06 

bcde

-

-

2.5

T6

4.33 ± 0.33 ab

4.13 ± 0.24 

b

4.00 ± 0.58 

cd

46.67 ± 5.81 

gh

-

-

2.0

T5

4.00 ± 0.58 abc

4.13 ± 0.35 

b

3.67 ± 0.33 

cd

53.33 ± 3.53 

defgh

-

-

1.5

T4

4.00 ± 0.58 abc

4.93 ± 0.18 

a

4.33 ± 0.67 

bc

68.33 ± 4.00 

bc

-

-

1.0

T3

3.33 ± 0.33 bc

4.00 ± 0.12 

b

2.67 ± 0.33

cde

57.33 ± 3.53 

cdefg

-

-

0.5

T2

3.33 ± 0.33 bc

2.67 ± 0.43 

cd

1.33 ± 0.33 

e

45.33 ± 3.53 

gh

-

-

-

T1

NAA

TDZ

BAP

Average no. of 
leaves/explant 

Average length of 
shoots(cm) 

No of shoots /explant 

Regeneration (%)

Plant Growth Regulators (mg/l)

Treatments

 

 
Means ± SE followed by different letters are significantly different at P=0.05 according to the Duncan's Multiple Range Test (DMRT). 
 Regeneration efficiency was calculated by (number of explants regenerated / total number to explants inoculated) x 100.  

background image

258   Int. Res. J. Plant Sci. 
 
 
 

 

 

Figure 1

:  In vitro multiplication of Morus alba variety V1. (a) Multiple shoots emerging from the basal region, (b) Cluster of short 

shoots in culture medium containing TDZ, (c) Elongated multiple shoots growing on culture medium, (d) Multiple shoots after 2 
subcultures, (e) Vitrified shoots in culture medium, (f) Plantlets with healthy roots in root-induction medium, (g) Plantlet with well 
developed roots after 4 weeks, (h) In vitro grown plant.  

 

 

 
 

 

 
                                                                           Figure 2

:  Schematic representation showing time frame for in vitro establishment of  Morus alba variety V1. 

background image

Sajeevan   et al.   259 

 
 
 

Table

  2: Effect of various combinations of 6-benzylaminopurine (BAP), gibberellic acid (GA

3

) and α-naphthalene acetic acid (NAA) on number of shoots 

per explant   and length of shoots of nodal cultures of Morus alba var. V1. Data were collected after 40 days of culture in secondary medium.  

 

97.66   ± 0.33 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.17 ± 0.12 

c

49.33 ± 0.88 

cd

0.25

1.0

3

T12

95.33   ± 0.33 

a

4.00 ± 0.58 

a

4.73 ± 0.18 

ab

54.33 ± 2.33 

bc

0.25

1.0

2

T11

98.66   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.87 ± 0.03 

ab

57.67 ± 4.18 

ab

0.25

1.0

1

T10

97.33   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.10 ± 0.10 

c

58.67 ± 1.86 

ab

0.25

0.5

3

T9

98.66   ± 0.33 

a

3.33 ± 0.33 

a

4.80 ± 0.15 

ab

62.67 ± 2.40 

a

0.25

0.5

2

T8

100.00 ± 0.00 

a

4.63 ± 0.33 

a

5.20 ± 0.11 

a

64.33 ± 3.18 

a

0.25

0.5

1

T7

98.66   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.90 ± 0.06 

ab

61.00 ± 1.53 

ab

0.25

0.25

3

T6

97.66   ± 0.33 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.93 ± 0.20 

ab

53.33 ± 2.33 

bc

0.25

0.25

2

T5

100.00 ± 0.00 

a

4.00 ± 0.00 

a

5.03 ± 0.18 

ab

49.33 ± 3.48 

cd

0.25

0.25

1

T4

98.00   ± 0.58 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.57 ± 0.15 

bc

42.33 ± 2.40 

d

-

1.0

-

T3

98.66   ± 0.33 

a

4.00 ± 0.57 

a

4.80 ± 0.12 

ab

42.33 ± 2.60 

d

-

0.5

-

T2

95.33   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.70 ± 0.35 

ab

30.33 ± 2.40 

e

-

0.25

-

T1

NAA

GA

3

BAP

Rooting (%)

Average no. of 
leaves/explant

Average length of 

shoots (cm)

No of shoots 

/explant

Plant Growth Regulators (mg/l)

Treatments

97.66   ± 0.33 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.17 ± 0.12 

c

49.33 ± 0.88 

cd

0.25

1.0

3

T12

95.33   ± 0.33 

a

4.00 ± 0.58 

a

4.73 ± 0.18 

ab

54.33 ± 2.33 

bc

0.25

1.0

2

T11

98.66   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.87 ± 0.03 

ab

57.67 ± 4.18 

ab

0.25

1.0

1

T10

97.33   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.10 ± 0.10 

c

58.67 ± 1.86 

ab

0.25

0.5

3

T9

98.66   ± 0.33 

a

3.33 ± 0.33 

a

4.80 ± 0.15 

ab

62.67 ± 2.40 

a

0.25

0.5

2

T8

100.00 ± 0.00 

a

4.63 ± 0.33 

a

5.20 ± 0.11 

a

64.33 ± 3.18 

a

0.25

0.5

1

T7

98.66   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.90 ± 0.06 

ab

61.00 ± 1.53 

ab

0.25

0.25

3

T6

97.66   ± 0.33 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.93 ± 0.20 

ab

53.33 ± 2.33 

bc

0.25

0.25

2

T5

100.00 ± 0.00 

a

4.00 ± 0.00 

a

5.03 ± 0.18 

ab

49.33 ± 3.48 

cd

0.25

0.25

1

T4

98.00   ± 0.58 

a

4.33 ± 0.33 

a

4.57 ± 0.15 

bc

42.33 ± 2.40 

d

-

1.0

-

T3

98.66   ± 0.33 

a

4.00 ± 0.57 

a

4.80 ± 0.12 

ab

42.33 ± 2.60 

d

-

0.5

-

T2

95.33   ± 0.33 

a

3.67 ± 0.33 

a

4.70 ± 0.35 

ab

30.33 ± 2.40 

e

-

0.25

-

T1

NAA

GA

3

BAP

Rooting (%)

Average no. of 
leaves/explant

Average length of 

shoots (cm)

No of shoots 

/explant

Plant Growth Regulators (mg/l)

Treatments

 

 

                                        

 Means ± SE followed by different letters are significantly different at P=0.05 according to the Duncan's Multiple Range Test  (DMRT).  

background image

260   Int. Res. J. Plant Sci. 

 

 

 
subsequent  subcultures  due  to  callus  formation.  
Reduced  concentration  of  TDZ  in  the  media  greatly 
increased  the  regeneration  efficiency  and  shoots 
induction  without  callus  formation.  Recent  research  on 
the 

propagation 

of 

Holarrhena 

antidysenterica 

(Mallikarjuna  et  al.  2007)  also  showed  that  TDZ  is  more 
effective at lower concentrations. The inhibitory effects of 
TDZ  on  shoot  elongation  have  been  reported  previously  
by Preece and Imel (1991), Feyissa et al. (2005), Raghu 
et al. (2006) and Lyyra et al. (2006) and our results are in 
agreement  with  the  findings  above.    A  two-step 
regeneration  strategy,  using  TDZ  to  induce  shoot 
formation followed by TDZ-free medium to promote shoot 
proliferation  and  elongation,  has  been  reported  for 
northern high bush blueberry cultivars and wild low bush 
blueberry  (Vaccinium  angustifolium  Ait.)  (Song  and  Sink 
2004;  Debnath  2005;  2009).  Interestingly,  in  this  study, 
repeated  subculture  (2  cycles  of  20  days  interval)  in 
secondary  medium  containing  GA

3

,  BAP  and  NAA 

significantly  increased  multiple  shoots,  with  an  average  of 
64.33  shoots  per  explant.    Such  modifications  in  media 
compositions  have produced  useful results  in a few species 
such as apple (Fasolo et al,. 1989), pear (Singha and Bhatia 
1988), and Populus (Russell and McCown 1986). Prolonged 
exposure to secondary medium resulted in the production of 
abnormal  shoots,  with  brittle  leaves  having  a  glassy 
appearance called “vitrification”. This phenomenon  has also 
been  observed  in  previous  studies  (Zhou  et  al.,  2000; 
Ozden-Tokatli  et  al.,  2005;  Chandra  et  al.,  2006;  Siddique 
and  Anis,  2007).  Li  et  al.    (2003)  proposed  that  excess  of 
cytokinins along with the high water potential of the medium 
were  the  major  reasons  for  the  vitrification  of  plantlets.  The 
vitrified  shoots  transferred  to  PGR  free  medium  regained 
normal growth and development. 

 

Spontaneous rooting was observed in a few treatments 

during  the  proliferation  phase  in  secondary  medium 
containing  NAA.  The  plantlets  thus  obtained  could  be 
planted directly and acclimatized without passing through 
the  rooting  phase  in  vitro.  Those  plantlets  that  did  not 
produce  spontaneous  roots  in  secondary  medium  were 
cultured  in  rooting  medium  with  IBA  (0.5  mg/l)  with  or 
without  activated  charcoal  (1.0%,  w/v).  Root  initiation  of 
cultured  plantlets  was  observed  within  15  days  of 
culturing and 100% rooting was noticed. High frequencies 
of  root  induction  were  also  reported  for  other  plant 
species  such  as  Beta  vulgaris  (Gürel  et  al.,  1995)  and 
Juniperus  phoenicea 

(Loureiro  et  al.  2007).  Well  rooted 

plantlets  exhibited  normal  growth  under  green  house 
conditions  with  98%  survival  rate.  Plants  derived  from 
multiple  shoot  induction  protocol  showed  no  apparent 
difference in  phenotype  after  4 months  of  growing  in the 
greenhouse.  
 
 
CONCLUSION   
 
The  present  work  describes  an  effective,  high frequency 
multiple  shoot  induction  protocol  for  Indian  mulberry 
variety,  V1  using  nodal  shoot  segments.  A  two  step 

approach  involving  establishment  of  cultures  on  the 
specific initiation medium  (MS  +  BAP +  TDZ  +  NAA) for 
45  days  and  subsequent  transfer  to  the  secondary 
medium  (MS  +  BAP  +  NAA  +  GA

3

)  resulted  in  further 

proliferation  and  elongation  of  shoots.  Repeated 
subcultures in secondary medium produced 64.33 shoots 
per  explant  and  well  rooted,  healthy  plantlets  were 
hardened and successfully established in the greenhouse 
conditions.  The  micro-propagation  system  described  in 
this study (Figure 2) provides an effective means for the  
large-scale  propagation  of  high  yielding  mulberry 
varieties.  
  
 
ACKNOWLEDGMENTS 
 
We 

gratefully 

acknowledge 

the 

Department 

of 

Biotechnology  (DBT),  Government  of  India,  New  Delhi, 
for  providing financial  support  to  carry  out  this  work.  We 
wish  to  thank  Professor  Chandrashekar  Reddy  P  for  his 
valuable  suggestions  and  Ms.  Pallavi  BM  for  her  help 
during the experiments.  
 

 
REFERENCES 
 
Anis  M,  Faisal  M,  Singh  SK  (2003).  Micropropagation  of  mulberry 

(Morus  alba  L.)  through  in  vitro  culture  of  shoot  tip  and  nodal 
explants. Plant Tissue Cult. 13(1): 47 – 51. 

Bhatnagar S, Kapur A, Khurana  P (2001). TDZ-mediated differentiation 

in  commercially  valuable  Indian  mulberry,  Morus  indica  cultivars  K2 
and DD.  Plant Biotech. 18: 61 - 65. 

Bahu  BS  (1999).  Tissue  culture  studies  of  some  difficult-to-root 

temperate varities of Morus alba (L.) and Morus multicaulis (PERR.). 
Ph.D Thesis, Jammu University, Jammu, India.  

Bhau  BS,  Wakhlu  AK  (2001).  Effect  of  genotype,  explant  type  and 

growth regulators on organogenesis in Morus alba. Plant Cell Tissue 
and Organ Cult. 66: 25 – 29. 

Bhau BS, Wakhlu AK (2003). Rapid micropropagation of five cultivars of 

mulberry. Biologia Plantarum 46 (3): 349 – 355. 

Chalupa  V  (1988).  Large  scale  micropropagation  of  Quercus  robur  L. 

using  adenine-type  cytokinins  and  thidiazuron  to  stimulate  shoot 
proliferation. Biol. Plant (Praha) 30: 414 – 421. 

Chandra B, Palni LMS, Nandi SK (2006). Propagation and conservation 

of  Picrorhiza  kurrooa  Royle  ex  Benth.:  an  endangered  Himalayan 
medicinal  herb  of  high  commercial  value.  Biodiversity  and 
Conservation 15: 2325 – 2338. 

Chitra  DS,  Padmaja  G  (2005).  Shoot  regeneration  via  direct 

organogenesis  from  in  vitro  derived  leaves  of  mulberry  using 
thidiazuron and 6-benzylaminopurine. Scientia Horticulturae 106: 593 
– 602. 

Debnath  SC  (2005).  A  two-step  procedure  for  adventitious  shoot 

regeneration from in vitro-derived lingonberry leaves: shoot induction 
with TDZ and shoot elongation using zeatin. Hort- Science 40: 189 – 
192. 

Debnath  SC  (2009).  A  two-step  procedure  for  adventitious  shoot 

regeneration  on  excised  leaves  of  lowbush  blueberry.  In  Vitro  Cell 
Dev Biol. Plant 45: 122 – 128. 

Fasolo  F,  Zimmerman  RH,  Fordham  I  (1989).  Adventitious  shoot 

formation  on  excised  leaves  of  in  vitro  grown  shoots  of  apple 
cultivars. Plant Cell Tissue Organ Cult. 16: 75 – 87. 

Feyissa  T,  Welander  M,  Negash  L  (2005).  In  vitro  regeneration  of 

Hagenia  abyssinica 

(Bruce)  J.F.  Gmel.  (Rosaceae)  from  leaf 

explants. Plant Cell Reports 24: 392 – 400. 

Fotadar RK, Ahsan MQ, Dhar KL, Dhar A (1990). Screening of mulberry 
varieties for rooting and induction of rooting by the use of growth 
regulators. Sericologia 30: 347 – 361

 

background image

 
 
 

Gomez  KA,  Gomez  AA  (1976).  Statistical  procedures  for  agricultural 

research with emphasis on rice. International Rice Research Institute. 
Los Banos, Philippines 264. 

Gray  DJ,  Benton  CM  (1991).  In  vitro  micropropagation  and  plant 

establishment  of  muscadine  grape  cultivars  (Vitis  rotundifolia.  Plant 
Cell Tissue Organ Cult. 27: 7 – 14. 

Gürel  E,  Wren  MJ  (1995).  In  vitro  development  from  leaf  explants  of 

sugar  beet  (Beta  vulgaris  L.):  rhizogenesis  and  the  effect  of 
sequential exposure to auxin and cytokinin. Ann. Bot. 75: 31 – 38. 

Huetteman  CA,  Preece  JE  (1993).  Thidiazuron:  a  potent  cytokinin  for 

woody plant tissue culture. Plant Cell Tissue and Organ Cult. 33: 105 
– 119. 

Jain AK, Dandin SB, Serigupta K (1990). In vitro propagation through 
axillary  bud  multiplication  in  different  mulberry  genotypes.  Plant  Cell 

Rep. 8: 737 – 740. 

Kapur  A,  Bhatnagar  S,  Khurana  P  (2001).  Efficient  regeneration  from 

mature  leaf  explants  of  Indian  mulberry  via  organogenesis. 
Sericologia 41(2): 207 – 214. 

Kim  HR,  Patel  KR,  Thorpe  TA  (1985).  Regeneration  of  mulberry 

plantlets through tissue culture. Botany. Gazette 146: 335 – 340. 

Li S, Li W, Yang DL, Cao, ZY (2003). [Advance  of research  vitrification 

in plant test-tube plantlets.]. J. Gansu agr. Univ. 38: 1 – 16. [In Chin.] 

Lyyra  S,  Lima  A,  Merkle  S  (2006).  In  vitro  regeneration  of  Salix  nigra 

from adventitious shoots. Tree Physiol 26: 969 – 975. 

Loureiro J, Capelo  A, Brito G, Rodriguez E, Silva  S, Pinto G, Santos C 

(2007).  Micropropagation  of  Juniperus  phoenicea  from  adult  plant 
explants Biol. Plant. 51: 7 – 14. 

Mallikarjuna  K,  Rajendrudu  G  (2007).  High  frequency  in  vitro 

propagation of Holarrhena antidysenterica from nodal buds of mature 
tree. - Biol. Plant. 51: 525 – 529. 

Murashige  T,  Skoog  F  (1962).  A  revised  medium  for  rapid  growth  and 

bio-assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant 15: 473 – 497. 

Narayan  P,  Chakraborthi  S,  Subba  Rao  G  (1989).  Regeneration  of 

plantlets from callus of stem segments of mature plant of Morus alba 
L. Proc.Ind Natl Sci Acad.  B5: 469. 

Oka  S,  Ohyama  K  (1986).  Mulberry  (Morus  alba  L.).  In:  Bajaj  Y.  P.  S. 

(ed.) Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol.1, Tre 1. Springer 
Verlag, Berlin, Heidelberg, Tokyo, pp: 384 – 392.  

Ozden-Tokatli  Y,  Ozudogru  EA,  Akcin  Av  (2005).  In  vitro  response  of 

pistachio nodal explants to silver nitrate. Sci. Hort. 106: 415 – 426. 

Preece  JE,  Imel  MR  (1991).  Plant  regeneration  from  leaf  explants  of 

Rhododendron ‘P.J.M. Hybrids’. Scientia Horticulturae 48: 159 – 170. 

Raghu AV, Geetha SP, Martin G, Balachandran I, Ravindran PN (2006). 

Direct  organogenesis  from  leaf  explants  of  Embelia  ribes  Burm.  –  a 
vulnerable medicinal plant. Journal of Forest Research 11: 57 – 60. 

Rao PJSVVNH, Nuthan D, Krishna KS, Basavaraja MK (2010). In Vitro 

propagation  of  irrigated  mulberry  varieties  using  nodal  explants. 
Current Biotica 3 (4): 555 – 564. 

Ravindranan R, Lakshmi Sita G (1994). Micropropagation of difficult-to-

root elite cultivars and induction of embryogenesis in mulberry (Morus 
indica

  L.).  In:  Tandon,  P.  (Ed.),  Advances  in  Plant  Tissue  Culture  in 

India.  Proceedings  of  the  XIII  Plant  Tissue  Culture  Conference, 
Pragati Prakashan, India, pp. 155 – 169. 

Russell  JA,  McCown  BH  (1986).  Thidiazuron-stimulated  shoot 

differentiation  from  protoplast-derived  calli  of  Populous.  V1 
International Congress on Plant Tissue and Cell Culture abstracts pp: 
49. 

Sahoo Y, Remien YN, Yao RS (1997). In vitro clonal propagation of an 

aromatic medicinal herb Ocimum basilicum L. (sweet basil) by axillary 
shoot  proliferation.  In  vitro  Cell.  Devel.  Biol.  Plant  Largo  33:  293  – 
296. 

Siddique  I,  Anis  M  (2007).  Rapid  micropropagation  of  Ocimum 

basilicum 

using  shoot  tip  explants  pre-cultured  in  thidiazuron 

supplemented liquid medium. Biol. Plant. 51: 787 – 790. 

Singha  S,  Bhatia  SK  (1988).  Shoot  proliferation  of  pear  cultures  on 

medium containing thidiazuron and benzylamino purine. HortScience 
23: 803 (Abstr). 

Song  GQ,  Sink  KC  (2004).  Agrobacterium  tumefaciens-mediated 

transformation  of  blueberry  (Vaccinium  corymbosum  L.).  Plant  Cell 
Rep. 23: 475 – 484. 

 

 

Sajeevan    et al.   261 

 
 
 

Song GQ, Sink KC (2006). Transformation of Montmorency sour cherry 

(Prunus cerasus L.) and Gisela 6 (P. cerasus P. canescens) cherry  

 rootstockmediated  by  Agrobacterium  tumefaciens.  Plant  Cell  Rep.  25: 
117 – 123. 
Tewary  PK,  Raghunath  MK,  Venkateswarlu  M,  Sarkar  A  (1996). 

Genotypic  differences  in  response  to  in  vitro  shoot  development  of 
mulberry (Morus spp.). Indian Journal of Sericulture 35: 104 – 106. 

Vijaya  Chitra  DS,  Padmaja  G  (1999).  Clonal  propagation  of  mulberry 

(Morus  indica  L.  cultivar  M-5)  through  in  vitro  culture  of  nodal 
explants. Sci. Hortic. 80: 289 – 298. 

Vijayan K, Chakraborthi SP, Roy BN (1998).  Regeneration  of plantlets 

through callus culture in mulberry. Indian Journal of Plant Physiology 
3: 310 – 313. 

Vijayan K, Chakraborti SP, Roy BN (2000). Plant regeneration from leaf 

explants  of  mulberry:  influence  of  sugar,  genotype  and  6-
benzyladenine. Ind. J. Exp. Biol. 38: 504 – 508. 

Vijayan K, Awasthi AK, Srivastava PP, Saratchandra B (2004). Genetic 

analysis  of  Indian  mulberry  varieties  through  molecular  markers. 
Hereditas 141: 8 – 14. 

Wakhlu  AK,  Bhau  BS  (2000).  Tissue  culture  studies  in  mulberry  -  a 

review. Sericologia 41: 1 – 20. 

Yadav V, Madan L, Jaiswal VS (1990). Micropropagation of Morus nigra 

L. from shoot tip and nodal explants of mature trees. Scientia Hortic. 
44: 61 – 67. 

Yamanouchi  H,  Koyama  A,  Machii  H  (1999).  Effect  of  medium 

conditions  on  adventitious  bud  formation  in  immature  mulberry 
leaves. JARQ 33: 267 – 274. 

Yusnita  S,  Geneve  RL,  Kester  ST  (1990).  Micropropagation  of  white 

flowering eastern redbud (Cercis canadensis var. alba L.). J. Environ. 
Hort. 8: 177 – 179. 

Zhou  Y,  Zhang  ZQ,  Zhang  JJ,  Yin  LQ  (2000).  Study  on  overcome  the 

vitrification  of lettuce in genetic transformation. J. Jilin Agr. Univ.  22: 
62 – 64.