Genetic similarity between the populations of haploid and diploid maize established with the use of RAPD-PCR markers

• Autorzy: Broda Z. , Mikolajczyk S. , Tomkowiak A. , Weigt D.

Warianty tytułu

PL

Badanie podobieństwa genetycznego pomiędzy populacjami haploidów a formami diploidalnymi kukurydzy na podstawie markerów RAPD-PCR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Haploid maize plants are obtained using in vitro androgenesis in anther cultures and isolated microsphores, as well as in vivo, through obtaining maternal haploid lines created as a result of pollination with an inducer. DH lines obtained in vivo are gaining importance in heterosis maize breeding. The aim of this study was to evaluate the genetic variability of 11 maize haploid offspring, derived from intraspecies crossings with an inducer of haploids. Plant material originated from the Institute of Plant Breeding and Acclimatization in Radzików. For the evaluation of genetic variability, Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) markers obtained by PCR were used. Nei’s and Li [1979] genetic distance between the particular lines was calculated on the basis of 84 polymorphic amplicons. The values of genetic distance obtained for doubled haploid lines (DH) were relatively high and ranged from 82% to 98%. Application of RAPD-PCR made it possible to isolate genotypes with the lowest genetic similarity. After testing the general and specific combining ability, the lines can serve as starting material for the creation of new maize hybrids, in which heterosis effect will be used.

PL

Rośliny haploidalne kukurydzy otrzymuje się stosując techniki in vitro w procesie androgenezy w kulturach pylników i izolowanych mikrospor, jak również in vivo, pozyskując linie haploidów matecznych powstałe w wyniku zapylenia induktorem. Linie DH otrzymywane in vivo mają coraz większe znaczenie w hodowli heterozyjnej kukurydzy. Celem badań była ocena zróżnicowania genetycznego 11 potomstw haploidalnych kukurydzy, otrzymanych z krzyżowań wewnątrzgatunkowych z induktorem haploidów. Materiał roślinny pochodził z Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie. Do oceny zróżnicowania genetycznego użyto markerów RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), generowanych przy wykorzystaniu techniki PCR. Wartość współczynnika podobieństwa genetycznego Nei’a i Li [1979] pomiędzy poszcze-gólnymi liniami wyliczono w oparciu o polimorficzne 84 amplikony. Wartości współ-czynników podobieństwa genetycznego uzyskane dla linii podwojonych haploidów (DH – duble haploid) były stosunkowo wysokie i zawierały się w przedziale od 82 do 98%. Zastosowanie metody RAPD-PCR pozwoliło na wyodrębnienie genotypów o najmniej-szym podobieństwie genetycznym. Po wcześniejszym testowaniu na ogólną i specyficzną zdolność kombinacyjną linie te będą mogły stanowić materiał wyjściowy do tworzenia nowych odmian mieszańcowych kukurydzy, w których zostanie wykorzystany efekt heterozji.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura
• Rocznik: 2013
• Tom: 12
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.15-22,fig.,ref.

Twórcy

autor

Broda Z.

• Department of Genetics and Plant Breeding, Poznan University of Life Sciences, Dojazd 11, 60-632 Poznan, Poland

autor

Mikolajczyk S.

• Poznan University of Life Sciences, Poznan, Poland

autor

Tomkowiak A.

• Poznan University of Life Sciences, Poznan, Poland

autor

Weigt D.

• Poznan University of Life Sciences, Poznan, Poland

Bibliografia

• Becker H.C., Link W., 2000. Heterosis and hybrid breeding. MCC 2000 Mendel Century Congress, 319-327.
• Broda Z., Tomkowiak A., Moliński K., Adamczyk J., 2007. Badanie podobieństwa genetycznego pomiędzy formami rodzicielskimi mieszańców liniowych kukurydzy przy użyciu markerów AFLP i RAPD [Study of the genetic similarity between the parental plants of maize line hybrids with the use of markers AFLP i RAPD]. Biul. IHAR 244, 191-201 [in Polish].
• Chase S.S., 1969. Monoploids and monoploid derivatives of maize (Zea mays L.). Bot. Rev. 135, 117-167.
• Coe E.H., 1994. Anthocyanin genetics. The maize handbook. Springer-Verlag New York, 279-281.
• Eder J., Chalyk S., 2002. In vivo haploid induction in maize. Theor Appl Genet 104, 703-708.
• Galek R., 2009. Sprawozdanie z realizacji dotacji przedmiotowej dla różnych podmiotów wykonujących zadania na rzecz rolnictwa – badania podstawowe na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej. Zadanie nr 76 pt.: Ocena genotypów kukurydzy pod względem zdolności androgenicznych [Report from the realization of specific subsidy for different subjects carrying out tasks for agriculture – basic studies on biological development in plant production. Task 76: Maize genotype assessment in regard to androgenic abilities] [in Polish].
• Geiger H.H., 2009. Doubled haploids. [In:] Maize Handbook – Volume II: Genetics and Genomics, J.L. Bennetzen and S. Hake (eds.), 641-657.
• Geiger H.H., Gordillo G.A., 2009. Doubled haploids in hybrid maize breeding. Maydica 54, 485-499.
• Kebede A.Z., Dhillon B.S., Schipprack W., Araus J.L., Bänziger M., Semagn K., Alvarado G., Melchinger A.E., 2011. Effect of source germplasm and season on the in vivo haploid induction rate in tropical maize. Euphytica 180, 219-226.
• Kuriata R., Topolski A., 2003. Wartość hodowlana linii wsobnych kukurydzy z hodowli w Kobierzycach [Breeding value of inbred maize lines from the breeding farm in Kobierzyce]. Biul. IHAR 240/241, 232-239 [in Polish].
• Li L., Xu X., Jin W., Chen S., 2009. Morphological and molecular evidences for DNA introgression in haploid induction via a high oil inducer CAUHOI in maize. Planta 230, 367-376.
• Masojć P., 2001. Markery molekularne. Biotechnologia roślin [Molecular markers. Plant biotechnology]. Wyd. PWN [in Polish].
• Nanda D.K., Chase S.S., 1966. An embryo marker for detecting monoploids of maize (Zea mays L.). Crop Sci. 6, 213-215.
• Nei M., Li W.H., 1979. Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 5269-5273.
• Rogacki J., Bulińska-Radomska Z., Dzienkiewicz J., Adamczyk J., Cygert H., 2009. Genetic dystanse among inbred lines of maize and its association with hybrid performance. Biul. IHAR 253, 231-243.
• Rotarenco V., Dicu G., State D., Fuia S., 2010. New inducers of maternal haploids in maize. Maize Genetics Cooperation Newsletter 84.
• Słomski R., 2001. Przykłady analiz DNA. Praca zbiorowa [Examples of DNA analysis. Joint publication]. Wyd. AR Poznań [in Polish].
• Słomski R., Szalata M., Wolko Ł., Wielgus K., 2009. Izolacja DNA. Analiza DNA teoria i praktyka [DNA isolation. DNA analysis, theory and practice]. Wyd. UP Poznań [in Polish].
• Szyp-Borowska I., Staniulyte R., 2003. Wykorzystanie markerów RAPD do oceny zmienności genetycznej europejskiej populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris) [Application of RAPD markers for the assessment of the genetic variability of the European population of Scots Pine (Pinus sylvestris)]. Biotechnologia 2, 280-289 [in Polish].
• Śliwińska E., 2008. Zastosowanie cytometrii przepływowej do oznaczania zawartości DNA u roślin [Application of flow cytometry for marking DNA content in plants]. Postępy Biologii Komórki 35, supl. 24, 165-176 [in Polish].
• Thompson D., Henry R., 1995. Single step protocol for preparation of plant tissue for analysis by PCR. Biotechniques 19, 394-400.
• Tomkowiak A., Broda Z., Adamczyk J., 2009. Ocena zróżnicowania genetycznego linii kukurydzy przydatnych do hodowli mieszańców heterozyjnych przy użyciu markerów molekularnych AFLP i RAPD [Assessment of genetic variability of maize lines suitable for breeding of heterosis hybrids with the use of molecular markers AFLP and RAPD]. Acta Sci. Pol., Agricultura 8(1), 69-82, www.agricultura.acta.utp.edu.pl [in Polish].
• Warzecha R., Śliwińska E., 2006. Indukcja haploidów matecznych u kukurydzy [Induction of maternal haploids in maize] [In:] Haploidy i linie podwojonych haploidów w genetyce i hodowli roślin [Haploids and doubled haploid lines in genetics and plant breeding], T. Adamski i M. Surma (eds.), Wyd. Instytut Genetyki Roślin PAN, 85-92.
• Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A., Tingey S.V., 1990. DNA polymorphism amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Nucleid Acids Res 18(22), 6531-6535.
• Wolko Ł., Siemieniako B., Wielgus K., Withcka-Wall H., Słomski R., 2008. Poszukiwanie markerów cech użytkowych metodą RAPD – PCR. Analiza DNA teoria i praktyka [Searching for functional characteristic markers with the RAPD – PCR method. DNA analysis, theory and practice]. Wyd. UP Poznań [in Polish].
• Zhang Z., Qiu F., Liu Y., Ma K., Li Z., Xu S., 2008. Chromosome elimination and in vivo haploid production induced by Stock 6-derived inducer line in maize (Zea mays L.). Plant Cell Rep 27, 1851-1960.