Research on in vitro haploidization of heterozygotic breeding lines of tomato (Solanum lycopersicum L.)
Waldemar Kiszczak
waldemar.kiszczak@gmail.comResearch Institute of Horticulture, Konstytucji 3 Maja 1/3, 96‒100 Skierniewice, Poland (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-3925-5233
Urszula Kowalska
Research Institute of Horticulture, Konstytucji 3 Maja 1/3, 96‒100 Skierniewice, Poland (Poland)
http://orcid.org/0000-0003-1806-0493
Maria Burian
Institute of Experimental Plant Biology and Biotechnology, Faculty of Biology, University of Warsaw, Miecznikowa 1, 02‒096 Warsaw, Poland (Poland)
http://orcid.org/0000-0002-5891-6869
Abstrakt
Przeprowadzono doświadczenia, w których zbadano wpływ różnych czynników na indukcję androgenezy u heterozygotycznych linii hodowlanych pomidora. Poddano analizie następujące czynniki: długość pąka, sposób wyjaławiania materiału roślinnego, genotyp, rodzaj i skład pożywki indukcyjnej oraz szok termiczny. Wykazano, że długość pylnika jest dobrym zewnętrznym markerem faz rozwojowych mikrospor pomidora. Stosując 2,5% podchloryn wapnia przez 5 minut uzyskano najwięcej czystych kultur i największą ilość kalusa pochodzącego z tych kultur. Z 18 użytych linii hodowlanych u 9 linii hodowlanych uzyskano kalus pochodzenia pylnikowego. Skład pożywki indukcyjnej B5 z 750 mg L-1chlorku wapnia i 100 g L-1 sacharozy okazał się najlepszy dla wywołania androgenezy. Dodatek thidiazuronu oraz kwasu naftylo-1-octowego do tej pożywki w następnym sezonie oraz azotanu srebra w innym doświadczeniu podniósł efektywność tego procesu, który jak wykazaliśmy, uzależniony był od genotypu. Mimo braku statystycznie istotnych różnic zaobserwowano najwyższą ilość kalusa, gdy pylniki chłodzono przez 2 doby w +4oC.
Słowa kluczowe:
fitohormony, genotyp, mikrosporogeneza, sterylizacja, szok termiczny, pomidorBibliografia
Asoliman, S.S., T.A. Ismail, M.A. Zaki and E.S. Amer, (2007). Genetisc studies on tomato anther culture. Factors affecting induction of androgenesis in tomato anther culture. African Crop Science Conference Proceedings 8:759‒768.
Google Scholar
Bal, U., Abak K. (2007). Haploidy in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.): a critical review. Euphytica 158:1–9.
Google Scholar
Brasileiro, A.C.R., Willadino, L., Carvalheira G.G., Guerra, M. (1999). Callus induction and plant regeneration of tomato (Lycopersicon esculentum CV. IPA 5) via anther culture. Ciência Rural 29 (4): 619‒623.
Google Scholar
Buyukalaca, S., Comlekcioglu N., Abak K., Ekbic E., Kilic, N. (2004). Effects of silver nitrate and donor plant growing conditions on production of pepper (Capsicum annuum L.) ha-ploid embryos via anther culture. Eur. J. Hortic. Sci. 69 (5): 206‒209.
Google Scholar
Cheng, Y., Ma R., Jiao Y., Qiao N., Li, T. (2013). Impact of genotype, plant growth regulators and activated charcoal on embryogenesis induction in microspore culture of pepper (Capsicum annuum L.). S. Afr. J. Bot. 88:306‒309.
Google Scholar
Chu, C.C., Wang C.C., Sun C.S., Hsu K.C., Yin K.C., Chu C.Y.,. Bi, F.Y. (1975). Establishment of an efficient medium for anther culture of rice through comparative experiments on the nitrogen sources. Sci. Sin. 18:659‒668.
Google Scholar
Corral-Martı´nez, P., Nuez, F., Seguı´-Simarro, J.M. (2011). Genetic, quantitative and micro-scopic evidence for fusion of haploid nuclei and growth of somatic calli in cultured ms1035tomato anthers. Euphytica 178:215–228.
Google Scholar
Dubas, E., Wędzony M., Petrovska B., Salaj J., Żur, I. (2010). Ercan Cell structural reorganization during induction of androgenesis in isolated microspore cultures of triticale (×Triticosecale WITTM.). Acta Biol. Cracov. Bot. 52/1:73–86.
Google Scholar
Dunwell, J.M. 1 (985). Haploid cell cultures. In Plant cell culture: A practical approach. R.A. Dixon (Eds.), IRL Press Ltd., Boca Raton, FL. 21‒36
Google Scholar
Ercan, N., Sensoy, F.A. (2011). Androgenic responses of different pepper (Capsicum annuum L.) Biyoloji Bilimleri Arastirma. Dergisi 4 (2): 59‒61.
Google Scholar
Gamborg, O.L., Miller R.A, Ojima, K. (1968). Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Exp. Cell Res. 50:148‒151.
Google Scholar
Górecka, K., Krzyżanowska D., Kiszczk W., Górecki, R. (2005). Embryo induction in anther culture of Daucus carota L. Veg. Crop. Res. Bull. 63:25‒32.
Google Scholar
Gresshoff, P.M., Doy, C.H. (1974). Development and differentiation of haploid Lycopersicon esculentum (tomato). Planta 107:161–170.
Google Scholar
Heberle-Bors, E., Reinert. J. (1979). Androgenesis in isolated pollen cultures of Nicotiana tabacum: Dependence upon pollen development. Protoplasma 99 (3): 237‒245.
Google Scholar
Jaramillo, J. (1988). Anther culture in the tomato (Lycopersicon esculentum Mill) callus and plantlet production studies. Retrospectives theses and dissertation. Iowa State University pp: 1‒225.
Google Scholar
Jaramillo, J., Summers, W. (1990). Tomato anther callus production: Solidifying agent and concentration influence induction of callus. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 115:1047‒1050.
Google Scholar
Julião, S.A., Carvalho, C.R., Silva, T.C.R., Koehler, A.D. (2015). Multiploidy occurrence in tomato calli from anther culture. Afr. J. Biotechnol. 14 (40): 2846‒2855.
Google Scholar
Kaparakis, G., Alderson, P.G. (2003). Influence of high concentrations of cytokinins on the production of somatic embryos by germinating seeds of tomato, aubergine and pepper. J. Horti. Sci. Biotech. 77 (2): 86‒190.
Google Scholar
Khan, H., Siddique, I., Anis, M. (2006). Thidiazuron induced somatic embryogenesis and plant regeneration in Capsicum annuum. Biol. Plant. 50 (4): 789–792.
Google Scholar
Kiszczak, W., Górecka, K., Krzyżanowska, D., Kowalska, U. (2005). Size of flower buds in carrot (Daucus carota l.) as an indicator of a stage of microspore-genesis and its suitability for induction of androgenesis. Veg. Crop. Res. Bull. 62:81–90.
Google Scholar
Kouakou, L., Doubi, T.S., Koffi, K.K., Kouassi, K.I., Kouakou, T.H., Baudoin, J.P., Zoro bi, I.A. (2015). Androgenic potential and anther in vitro culture of Lagenaria siceraria (Molina) Standl an edible-seed cucurbit. Int. J. Biol. Chem. Sci. 4:1779‒1789.
Google Scholar
Linsmaier, E.M., Skoog, F. (1965). Organic growth factor requirements of tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 18:100–127.
Google Scholar
Moraes, A.P., Bered, F., Carvalho, F.I.F., Kaltchuk-Santos, E. (2008). Morphological markers for microspore developmental stage in maize. Braz. Arch. Biol. Technol. 51 (5): 911‒916.
Google Scholar
Murashige, T., Skoog, F.A., 1962 Revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473‒497.
Google Scholar
Nowaczyk, P., Kisiała, A., Olszewska, D. (2006). Induced androgenesis of Capsicum frutescens L. Acta Physiol. Plant. 28 (1): 35‒39.
Google Scholar
Parra-Vega, V., Gonzalez-Garcia, B., Segui-Simarro, J.M. (2013). Morphological markers to correlate bud and anther development with microsporogenesis and microgametogenesis in pepper (Capsicum annuum L.). Acta Physiol. Plant. 35:627‒633.
Google Scholar
Popova, T., Grozeva, S., Todorova, V., Stankova, G., Anachkov, N., Rodeva, V. (2016). Effects of low temperature, genotype and culture media on in vitro androgenic answer of pepper (Capsicum annuum L.). Acta Physiol. Plant. 38:273‒282.
Google Scholar
Seguı´-Simarro, J.M., Nuez, F. (2007). Embryogenesis induction, callogenesis, and plant regeneration by in vitro culture of tomato isolated microspores and whole anthers’. J. Exp. Bot. 58 (5): 1119–1132.
Google Scholar
Seguı´-Simarro, J.M., Corral-Martı´nez, P., Parra-Vega, V., Gonza´lez-Garcı´a, B. (2011) Androgenesis in recalcitrant solanaceous crops. Plant Cell Rep. 30:765–778.
Google Scholar
Shariatpanahi, M.E., Bal, U., Heberle-Bors, E., Touraev, A. (2006). Stresses applied for the reprogramming of plant microspores towards in vitro embryogenesis. Physiol. Plant. 127:519–534.
Google Scholar
Sharp, W. R., Dougall D. K., Paddock, E. F. (1971) Haploid plantlets and callus from immature
Google Scholar
pollen grains of Nicotiana and Lycopersicon. Bull. Torrey bot. Club, 98: 219‒222.
Google Scholar
Shtereva, L.A., Zagorska, N.A., Dimitrov, B.D., Kruleva M.M., Oanh, H.K. (1998. Induced androgenesis in tomato (Lycopersicon esculentum Mill) II. Factors affecting induction of androgenesis. Plant Cell Rep. 4:312‒317.
Google Scholar
Shtereva, L., Atanassova, B. (2001). Callus induction and plant regeneration via anther culture in mutant tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) lines with anther abnormalities. Isr. J. Plant Sci. 49 (3): 203‒208.
Google Scholar
Sibi, M., Vaulx R.D., Chambonnet, D. (1979). Obtaining haploid plants by in vitro androgenesis in red pepper (Capsicum annuum L.). Annales de l’Amelioration des Plantes, 29:583–606.
Google Scholar
Soriano, M., Li H., Boutilier, K. (2013). Microspore embryogenesis: establishment of embryo identity and pattern in culture. Plant Reprod. 26:181–196.
Google Scholar
Summers, W.L., Jaramillo J., Bailey, T. (1992). Microspore developmental stage and anther length influence the induction of tomato anther callus. Hortic. Sci. 7:838‒840.
Google Scholar
Wang, M., van Bergenm S., Duijnl, B. (2000). Insights into a key developmental switch and its importance for efficient plant breeding. Plant Physiol. 124:523‒530.
Google Scholar
Zagorska, N.A., Shtereva, A., Dimitrov, B.D., Kruleva, M.M. (1998). Induced androgenesis in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Influence of genotype on androgenetic ability. Plant Cell Rep. 17: 968–973.
Google Scholar
Zagorska, N.A., Shtereva, L.A., Kruleva, M.M., V.G. Sotirova, D.L. Baralieva and B.D. Dimitrov. (2004). Induced androgenesis in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Characterization of the regenerants. Plant Cell Rep. 22:449–456.
Google Scholar
Zamir, D., Kedar, J.N. (1980). Anther culture of male-sterile tomato (Lycopersicon-Esculentum MILL) mutants. Plant. Sci. Lett. 17 (3): 353‒361.
Google Scholar
Autorzy
Waldemar Kiszczakwaldemar.kiszczak@gmail.com
Research Institute of Horticulture, Konstytucji 3 Maja 1/3, 96‒100 Skierniewice, Poland Poland
https://orcid.org/0000-0002-3925-5233
Autorzy
Urszula KowalskaResearch Institute of Horticulture, Konstytucji 3 Maja 1/3, 96‒100 Skierniewice, Poland Poland
http://orcid.org/0000-0003-1806-0493
Autorzy
Maria BurianInstitute of Experimental Plant Biology and Biotechnology, Faculty of Biology, University of Warsaw, Miecznikowa 1, 02‒096 Warsaw, Poland Poland
http://orcid.org/0000-0002-5891-6869
Statystyki
Abstract views: 287PDF downloads: 179
Licencja
Prawa autorskie (c) 2021 Waldemar Kiszczak, Urszula Kowalska, Maria Burian
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
