PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Czasopismo

2019 | 72 | 2 |

Tytuł artykułu

Artificial induction of tetraploidy in Humulus lupulus L. using oryzalin

Treść / Zawartość

Warianty tytułu

PL
Sztuczna indukcja tetraploidalności chmielu zwyczajnego (Humulus lupulus L. ) za pomocą oryzaliny

Języki publikacji

EN

Abstrakty

EN
The aim of the research was to establish an efficient procedure for in vitro micropropagation in order to obtain numbers of identical plants for in vitro polyploidization of Humulus lupulus (2n = 20), using antimicrotubule agent oryzalin. For this purpose, the polyploidization was carried out for H. lupulus Osvald’s clones 31, 74, 114, and for ‘Sladek’ cultivar. The two experimental methods – the cultivation of nodal segments on medium with different concentrations of oryzalin (1, 5, and 10 µM) for 2 weeks and the irrigation of nodal segments with oryzalin (10 and 20 µM) for 24 and 48 h were chosen for inducing for polyploid plantlets of H. lupulus. This procedure provided tetraploids, which were identified by flow cytometry using internal standardization method and confirmed using chromosome counting of methaphasic cells from the root tips and morphological observations. The influence of chromosome doubling was also verified with stomata characterization. The polyploid plants were propagated for next evaluation, rooting and transfer to nonsterile conditions and into field. After chromosome doubling, using some different concentration of oryzalin, some plantlets became tetraploids, no mixoploids were detected. The highest efficiency of polyploidization was achieved for clone 72 after 2-week treatment of oryzalin supplemented medium. On the other hand, for method based on the irrigation of nodal segments with oryzalin, the most efficient conditions were treatment with 10 µM and 20 µM oryzalin for 24 and 48 h, respectively.
PL
Celem badań było ustalenie efektywnej metody mikrorozmnażania in vitro w celu uzyskania wielu identycznych roślin do poliploidyzacji chmielu zwyczajnego (Humulus lupulus L.) (2n= 20), z wykorzystaniem związku powodującego degradację mikrotubul – oryzalinę. W tym celu, przeprowadzono poliploidyzację chmielu Osvald, klonów 331, 74, 114 i odmiany ‘Sladek’. W celu indukcji polyploidyzacji sadzonek chmielu zastosowano dwie metody eksperymentalne (i) uprawa fragmentów węzłowych na pożywce z oryzaliną w różnych stężeniach (1, 5 i 10 μM) przez 2 tygodnie, (ii) podlewanie fragmentów węzłowych oryzaliną (10 i 20 μM) przez 24, 48 godzin. Procedury te zapewniły uzyskanie tetraploidów, które zostały zidentyfikowane za pomocą cytometrii przepływowej z wykorzystaniem wewnętrznej standaryzacji, liczenie chromosomów w komórkach z wierzchołków korzeni będących w metafazie, obserwacje morfologiczne oraz charakterystyki aparatów szparkowych. Rośliny poliploidalne były rozmnażane w celu dalszego sprawdzania, ukorzeniania oraz przenoszenia do warunków niesterylnych oraz do gruntu. Po podwojeniu chromosomów z wykorzystaniem różnych stężeń oryzaliny, niektóre sadzonki stały się tetraploidalne, ale nie stwierdzono miksoploidów. Największym współczynnikiem poliploidyzacji został osiągnięty dla klonu 72 po dwutygodniowej uprawie na pożywce zawierającej oryzalinę. Po zastosowaniu metody z nawadnianiem fragmentów węzłowych oryzaliną najbardziej efektywne okazało się traktowanie 10 μM i 20 μM oryzaliną odpowiednio przez 24 lub 48 godzin.

Słowa kluczowe

Wydawca

-

Czasopismo

Rocznik

Tom

72

Numer

2

Opis fizyczny

Article: 1764 [10 p.], fig.,ref.

Twórcy

autor
  • Department of Botany, Faculty of Science, Palacky University, Slechtitelu 27, 783 71 Olomouc, Czech Republic
  • Department of Botany, Faculty of Science, Palacky University, Slechtitelu 27, 783 71 Olomouc, Czech Republic
autor
  • Department of Botany, Faculty of Science, Palacky University, Slechtitelu 27, 783 71 Olomouc, Czech Republic
autor
  • Department of Botany, Faculty of Science, Palacky University, Slechtitelu 27, 783 71 Olomouc, Czech Republic

Bibliografia

  • Patzak J. Assessment of somaclonal variability in hop (Humulus lupulus L.) in vitro meristem cultures and clones by molecular methods. Euphytica. 2003;131:343–350.
  • Trojak-Goluch A, Skomra U. Artificially induced polyploidization in Humulus lupulus L. and its effect on morphological and chemical traits. Breed Sci. 2013;63:393–399. https://doi.org/10.1270/jsbbs.63.393
  • Gurriarán MJ, Revilla MA, Tamés RS. Adventitious shoot regeneration in cultures of Humulus lupulus L. (hop) cvs. Brewers Gold and Nugget. Plant Cell Rep. 1999;18:1007–1011. https://doi.org/10.1007/s002990050699
  • Trojak-Goluch A, Kawka M, Czarnecka D. The effects of explant source and hormone content on plant regeneration and induction of tetraploids in Humulus lupulus L. In Vitro Cell Dev Biol Plant. 2015;51:152–159. https://doi.org/10.1007/s11627-014-9661-x
  • Faragó J, Pšenáková I, Faragová N. The use of biotechnology in hop (Humulus lupulus L.) improvement. Nova Biotechnologica. 2009;9(3):279–293.
  • Beatson RA, Ferguson AR, Weir IE, Graham LT, Ansell KA, Ding H. Flow cytometric identification of sexually derived polyploids in hop (Humulus lupulus L.) and their use in hop breeding. Euphytica. 2003;134:189–194. https://doi.org/10.1023/B:EUPH.0000003882.23615.c5
  • Gerhauser C, Alt A, Heiss E, Gamal-Eldeen A, Klimo K, Knauft J, et al. Cancer chemopreventive activity of xanthohumol, a natural product derived from hop. Mol Cancer Ther. 2002;1:959–969. https://doi.org/10.1023/A:1026082325529
  • Maliar T, Nemeček P, Ürgeová E, Maliarová M, Nesvadba V, Krofta J, et al. Secondary metabolites, antioxidant and anti-proteinase activities of methanolic extracts from cones of hop (Humulus lupulus L.) cultivars. Chemical Papers. 2017;71:41–48. https://doi.org/10.1007/s11696-016-0034-2
  • Rout GR, Samantary S, Das P. In vitro manipulation and propagation of medicinal plant. Biotechnol Adv. 2000;18:91–120. https://doi.org/10.1016/S0734-9750(99)00026-9
  • Park HY, Kim DH, Sivanesan I. 2017. Micropropagation of Ajuga species: a mini review. Biotechnol Lett. 2017;39:1291–1298. https://doi.org/10.1007/s10529-017-2376-4
  • Roy AT, Leggett G, Koutoulis A. In vitro tetraploid induction and generation of tetraploids from mixoploids in hop (Humulus lupulus L.). Plant Cell Rep. 2001;20:489–495. https://doi.org/10.1007/s002990100364
  • Smýkalová I, Ortová M, Lipavská H, Patzak J. Efficient in vitro micropropagation and regeneration of Humulus lupulus on low sugar, starch-Gelrite media. Biol Plant. 2001;44(1):7–12. https://doi.org/10.1023/A:1017901817063
  • Ramsey J, Schemske DW. Pathways, mechanisms, and rates of polyploid formation on flowering plants. Annu Rev Ecol Syst. 1998;29:467–501. https://doi.org/10.1146/annurev.ecolsys.29.1.467
  • Dhooghe E, van Laere K, Eeckhaut T, Leus L, van Huylenbroeck J. Mitotic chromosome doubling of plant tissues in vitro. Plant Cell Tissue Organ Cult. 2011;104:359–373. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9786-5
  • Xing SH, Guo XB, Wang Q, Pan QF, Tian YS, Liu P, et al. Induction and flow cytometry identification of tetraploids from seed-derived explants through colchicine treatments in Catharanthus roseus (L.) G. Don. J Biomed Biotechnol. 2011;2011:793198. https://doi.org/10.1155/2011/793198
  • Lam HK, Harbard JL, Koutoulis A. Tetraploid unduction of Acacia crassicarpa using colchicine and oryzalin. Journal of Tropical Forest Science. 2014;26(3):347–354.
  • Yan HJ, Xiong Y, Zhang HY, He ML. In vitro induction and morphological characteristics of octoploid plants in Pogostemon cablin. Breed Sci. 2016;66:169–174. https://doi.org/10.1270/jsbbs.66.169
  • Tosca A, Pandolfi R, Citterio S, Fasoli A, Sgorbati S. Determination of flow cytometry of the chromosome doubling capacity of oryzalin and colchicine in gynogenetic haploids of gerbera. Plant Cell Rep. 1995;14:455–458. https://doi.org/10.1007/BF00234054
  • Hansen AL, Gertz A, Joersbo M, Andersen SB. Chromosome doubling in vitro with amiprophosmethyl in Beta vulgaris ovule culture. Acta Agric Scand B Soil Plant Sci. 2000;50:89–95. https://doi.org/10.1080/09064710050505035
  • Hanould, A. Cytology and cytogenetics of hops. In: Tsuchiya T, Gupta PK, editors. Chromosome engineering in plants: genetics, breeding, evolution. Amsterdam: Elsevier; 1991. p. 551–563. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-88260-8.50034-3
  • van Tuyl JM, Meijer B, van Dien MP. The use of oryzalin as an alternative for colchicine in vitro chromosome doubling of Lilium and Nerine. Acta Hortic. 1992;325:625–630. https://10.17660/ActaHortic.1992.325.88
  • Ramulu KS, Verhoeven H, Dijkhuis P. Mitotic blocking, micronucleation, and chromosome doubling by oryzalin, amiprophos-methyl, and colchicine in potato. Protoplasma. 1991;160:65–73. https://doi.org/10.1007/BF01539957
  • Dunn BL, Lindstrom JT. Oryzalin-induced chromosome doubling in Buddleja to facilitate interspecific hybridization. Horticultural Science. 2007;42:1326–1328. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.42.6.1326
  • Meyer EM, Touchelli DH, Ranney TG. In vitro shoot regeneration and polyploid induction from leaves of Hypericum species. Horticultural Science. 2009;44(7):1957–1961. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.44.7.1957
  • Thao NTP, Ureshino K, Miyajima I, Ozaki Y, Okubo H. Induction of tetraploids in ornamental Alocasia through colchicine and oryzalin treatments. Plant Cell Tissue Organ Cult. 2015;122:573–583. https://doi.org/10.1007/s11240-015-0789-0
  • Teng E, Leonhardt K. In vitro and in vivo polyploidization of Dracaena with oryzalin. Acta Hortic. 2009;813:509–516. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2009.813.69
  • Greplová M, Polzerová H, Domkářová J. Intra- and inter-specific crosses of Solanum materials after mitotic polyploidization in vitro. Plant Breed. 2009;128:651–657. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2009.01632.x
  • Hamill SD, Smith, Dodd WA. In vitro induction of banana autotetraploids by colchicine treatment of micropropagated diploids. Aust J Bot. 1992;40:887–896. https://doi.org/10.1071/BT9920887
  • Doležel J, Greilhuber J, Suda J. Estimation of nuclear DNA content in plants using flow cytometry. Nat Protoc. 2007;2:2233–2244. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.310
  • Škof S, Bohanec B, Katelec D, Luthar Z. Spontaneous induction of tetraploidy in hop using adventitious shoot regeneration method. Plant Breed. 2007;126:416–421. https://doi.org/10.1111/j.1439-0523.2007.01378.x

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikatory

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.agro-dc2ff496-ed51-48df-89de-4cf9ba55fb66
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.