Regeneracja in vitro pędów i zarodków przybyszowych  z kwiatów języczkowatych w hodowli chryzantemy wielkokwiatowej

• Autorzy: Tymoszuk A.

Warianty tytułu

EN

In vitro regeneration of adventitious shoots and embryos from ligulate florets in Chrysanthemum breeding

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawisko chimeryzmu związane jest z hodowlą chryzantemy wielkokwiatowej na drodze mutagenezy. Chimery, zwłaszcza sektorialne i meryklinalne, u których zmiana barwy pojawia się tylko na niewielkim obszarze całego kwiatostanu, są interesującym źródłem dotychczas traconej zmienności. Ze względu na lokalizację mutacji i mały obszar tkanek objętych mutacją w kwiatostanie, nie można stosować znanych metod separacji genotypów składowych chimer. Jedyną możliwością wyizolowania zmienności jest regeneracja pędów lub zarodków przybyszowych z kwiatów języczkowatych lub ich fragmentów o zmienionej barwie pobieranych z kwiatostanów chimer. Praca przedstawia znaczenie kultur in vitro kwiatów języczkowatych w hodowli chryzantemy oraz opisuje czynniki wpływające na wydajność regeneracji pędów i zarodków przybyszowych.

EN

Chrysanthemum is one of the most popular ornamental plant worldwide. There is always demand for new cultivars, especially with new colour or inflorescence type. Very important breeding method of chrysanthemum is induced mutagenesis. Nevertheless this method is associated with a phenomenon of chimerism when mutation occurs within the meristem and plants with tissues of a varied genetic composition are formed. In chrysanthemum chimeras are also often formed as a result of spontaneous mutation during cultivation. In sectorial chimeras the genetically different tissue sector covers all the histogenic layers. In periclinal chimeras a different genotype is presented in one or two whole layers and in mericlinal chimeras only in a part of one or two layers. Chimerism is large limitation for mutation breeding focused mainly on obtaining new genetically stable cultivars. Chimeras, especially sectorial and mericlinal, in which the colour change occurs only on small area of the whole inflorescence, are very often an interesting source of variability. Nevertheless in this case, due to the location of the mutation and a small area of the mutated t issue like one or few ligulate florets or only single spots or stripes on ligulate florets, known methods of chimeras components separation can not be applied and these mutations get lost. The only possibility to isolate the variability is the in vitro regeneration of adventitious shoots or embryos from ligulate florets collected from chimera inflorescences. Adventitious shoots or embryos regenerated in vitro from single cells of histogenic layer L1 or L2 of ligulate floret, will present, respectively, the genotype of layer L1 or L2 and will be built up only from genetically homogenous tissues. In the paper the importance of in vitro cultures of ligulate florets in chrysanthemum breeding is presented and the factors affecting the efficiency of the regeneration of adventitious shoots and embryos (type and concentration of plant growth regulators in the medium, explant age and type, position of explant inoculation on the medium) are described in details. Ligulate florets of chrysanthemums are not only useful explants for chimera components isolation but can be also used as a good source of explants for irradiation.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2016
• Tom: 584
• Opis fizyczny: s.103-115,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Tymoszuk A.

• Pracownia Biotechnologi, Katedra Roślin Ozdobnych i Warzywnych, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Uniwersytet Technologiczno- -Przyrodniczy im.J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy, ul.Bernardyńska 6, 85-029 Bydgoszcz

Bibliografia

• Adamus A., 1996. Podstawowe wiadomości o kulturach in vitro. W: Zastosowanie metod biotechnologicznych w hodowli roślin. Red. B. Michalik. Wydawnictwo i Drukarnia DRUKROL s.c., Kraków, 12–16.
• Bach A., 2007. Zastosowania praktyczne biotechnologii. W: Biotechnologia roślin. Red. S. Malepszy. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 261–272.
• Broertjes C., Keen A., 1980. Adventitious shoots: do they develop from one cell? Euphytica 29, 73–87.
• Broertjes C., van Harten A.M., 1988. Applied Mutation Breeding for Vegetatively Propagated Crops. Elsevier, Amsterdam, 29–59.
• Chakrabarty D., Datta S.K., 2010. Management of chimera and in vitro mutagenesis for development of new flower colour/shape and chlorophyll variegated mutants in chrysanthemum. W: Floriculture. Role of tissue culture and molecular techniques. Red. S.K. Datta, D. Chakrabarty. Pointer Publishers, Jaipur, 157–164.
• Chakrabarty D., Mandal A.K.A., Datta S.K., 1999. Management of chimera through direct shoot regeneration from florets of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat.). J. Hortic. Sci. Biotech. 74(3), 293–296.
• Chakrabarty D., Mandal A.K.A., Datta S.K., 2000a. Retrieval of new colour chrysanthemum through organogenesis from sectorial chimera. Curr. Sci. 78(9), 1060–1061.
• Chakrabarty D., Mandal A.K.A., Datta S.K., 2000b. SEM and light microscopic studies on direct shoot regeneration from ray florets of chrysanthemum. Israel J. Plant Sci. 48, 105–107.
• Datta S.K., Chakrabarty D., Mandal A.K.A., 2001. Gamma ray-induced genetic manipulations in flower colour and shape in Dendranthema grandiflorum and their management through tissue culture. Plant Breeding 120, 91–92.
• Datta S.K., Misra P., Mandal A.K.A., 2005. In vitro mutagenesis – a quick method for establishment of solid mutant in chrysanthemum. Curr. Sci. 88(1), 155–158.
• Doliński R., 2004. Ocena polskich odmian koniczyny czerwonej pod względem zdolności do somatycznej embriogenezy. Biotechnologia 2 (65), 123–130.
• Gahan P.B., George E.F., 2008. Adventitious Regeneration. W: Plant Propagation by Tissue Culture. Wyd. III. Tom I. The Background. Red. E.F. George, M.A. Hall, G-J. de Klerk. Springer, Dordrecht, 358–389.
• Jerzy M., 1997. Rola eksplantatu w indukowaniu mutacji in vitro i tworzeniu roślin transgenicznych chryzantemy wielkokwiatowej (Dendranthema grandiflora Tzvelev). Hodowla Roślin i Nasiennictwo 2, 27–32.
• Jerzy M., 2000. Chryzantemy. Odmiany i uprawa. PWRiL, Warszawa, 7–22.
• Jong J. de, Custers J.B.M., 1986. Induced changes in growth and flowering of chrysanthemum after irradiation and in vitro culture of pedicels and petal epidermis. Euphytica 35, 137–148.
• Karp A., 1995. Somaclonal variation as a tool for crop improvement. Euphytica 85, 295–302.
• Kengkarj P., Smitamana P., Fujime Y., 2008. Assessment of Somaclonal Variation in Chrysanthemum (Dendranthema grandiflora Kitam.) using RAPD and Morphological Analysis. Plant Tissue Cult. Biotech. 18(2), 139–149.
• Kępczyńska E., 2006. Kiełkowanie i konwersja somatycznych zarodków in vitro. Biotechnologia 4(75), 78–94.
• Kępczyński J., Kępczyńska E., 2001. Regulatory wzrostu w somatycznej embriogenezie Medicago sativa L. Biotechnologia 2(53), 16–25.
• Khalid N., Davey M.R., Power J.B., 1989. An Assessment of Somaclonal Variation in Chrysanthemum morifolium: the Generation of Plants of Potential Commercial Value. Sci. Hortic. 38, 287–294.
• Klerk G-J. de, Arnholdt-Schmitt B., Lieberei R., Neumann K-H., 1997. Regeneration of roots, shoots, and embryos: physiological, biochemical and molecular aspects. Biol. Plantarum 39(1), 53–66.
• Kumar S., Kanwar J.K., 2006. Regeneration ability of petiole, leaf and petal explants in gerbera cut flower cultures in vitro. Folia Horticult. Ann. 18(2), 57–64.
• Lakshmi M.K., Patil S.R., Chakrapani K., Kalamkar V.B., Lende S.R., 2006. Studies on callus induction and differentiation in chrysanthemum (Dendranthema grandiflora). J. Soils Crops 16(2), 324–330.
• Lema-Rumińska J., Śliwińska E., 2009. Ocena stabilności roślin uzyskanych z zarodków somatycznych u chryzantemy wielkokwiatowej [Chrysanthemum ×grandiflorum (Ramat.) Kitam.]. ZPPNR 539, 425–432.
• Lema-Rumińska J., Fijałkowska A., 2006. Dynamika wzrostu kalusa oraz regeneracja struktur embrioidalnych u kaktusa z rodzaju Gymnocalycium w zależności od warunków świetlnych. ZPPNR 510, 325–331.
• Lu Ch-Y., Nugent G., Wardley T., 1990. Efficient, direct plant regeneration from stem segments of chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat. cv. Royal Purple). Plant Cell Rep. 8, 733–736.
• Malaure R.S., Barclay G., Power J.B., Davey M.R., 1991a. The Production of Novel Plants from Florets of Chrysanthemum morifolium Using Tissue Culture 1. Shoot Regeneration from Ray Florets and Somaclonal Variation Exhibited by the Regenerated Plants. J. Plant Physiol. 139, 8–13.
• Malaure R.S., Barclay G., Power J.B., Davey M.R., 1991b. The Production of Novel Plants from Florets of Chrysanthemum morifolium Using Tissue Culture 2. Securing Natural Mutations (Sports). J. Plant Physiol. 139, 14–18.
• Mandal A.K.A., Chakrabarty D., Datta S.K., 2000a. Application of in vitro techniques in mutation breeding of chrysanthemum. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 60, 33–38.
• Mandal A.K.A., Chakrabarty D., Datta S.K., 2000b. In vitro isolation of solid novel flower colour mutants from induced chimeric ray florets of chrysanthemum. Euphytica 114, 9–12.
• Mandal A.K.A., Datta S.K., 2005. Direct somatic embryogenesis and plant regeneration from ray florets of chrysanthemum. Biol. Plantarum 49(1), 29–33.
• Malepszy S., Śmiech M., 2007. Selekcja i testowanie cech w kulturze in vitro. W: Biotechnologia roślin. Red. S. Malepszy. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 139–140.
• Matsumura A., Nomizu T., Furutani N., Hayashi K., Minamiyama Y., Hase Y., 2010. Ray florets color and shape mutants induced by 12C5+ ion beam irradiation in chrysanthemum. Sci. Hortic. 123, 558–561.
• Michalik B., 1996. Zastosowanie metod biotechnologicznych w hodowli roślin. Wydawnictwo i Drukarnia DRUKROL s.c., Kraków, 23–25.
• Mińano H.S., González-Benito M.E., Martín C., 2009. Molecular characterization and analysis of somaclonal variation in chrysanthemum cultivars using RAPD markers. Sci. Hortic. 122, 238–243.
• Misra P., Datta S.K., 2007. Standardization of in vitro protocol in Chrysanthemum cv. Madam E Roger for development of quality planting material and to induce genetic variability using γ-radiation. Indian J. Biotechn. 6, 121–124.
• Misra P., Datta S.K., Chakrabarty D., 2003/2004. Mutation in flower colour and shape of Chrysanthemum morifolium induced by γ-radiation. Biol. Plantarum 47(1), 153–156.
• Nahid J.S., Shyamali S., Kazumi H., 2007. High Frequency Shoot Regeneration from Petal Explants of Chrysanthemum morifolium Ramat. in vitro. Pakistan J. Biol. Sci. 10(19), 3356– –3361.
• Orlikowska T., 1997. Regulatory roślinne w kulturach in vitro. W: Regulatory wzrostu i rozwoju roślin. Tom II. Zastosowanie w ogrodnictwie, rolnictwie, leśnictwie i w kulturach tkanek. Red. L.S. Jankiewicz. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 219–247.
• Park S.H., Kim G.H., Jeong B.R., 2005. Adventitious Shoot Regeneration in Chrysanthemum as Affected by Plant Growth Regulators, Sucrose, and Dark Period. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 46(5), 335-340.
• Park S.H., Kim G.H., Jeong B.R., 2007. Adventitious Shoot Regeneration from Cultured Petal Explants of Chrysanthemum. Horticult. Environ. Biotech. 48(6), 387–392.
• Pavingerová D., Dostál J., Bísková R., Benetka V., 1994. Somatic embryogenesis and Agrobacterium-mediated transformation of chrysanthemum. Plant Sci. 97, 95–101.
• Prasad K.V., Kumar S., Kumar S., Raju D.V.S., Swarup K., Singh O., Patil M.T., 2008. In vitro Isolation, Purification, Rapid Bulking and Field Establishment of a Promising Radio-Mutant Pusa Anmol from Spray Chrysanthemum cv. Ajay. FAO/IAEA International Symposium on Induced Mutations in Plants. Vienna, Austria, 12-15 August. Abstracts, 114.
• Stefaniak B., 2004. Roślinne kultury in vitro. W: Komórki roślinne w warunkach stresu. Tom II. Komórki in vitro. Red. A Woźny, K. Przybył. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 29–47, 72–92.
• Stewart R.N., Dermen H., 1970. Somatic genetic analysis of the apical layers of chimeral sports in chrysanthemum by experimental production of adventitious shoots. Am. J. Bot. 57(9), 1061–1071.
• Tanaka K., Kanno Y., Kudo S., Suzuki M., 2000. Somatic embryogenesis and plant regeneration in Chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum (Ramat.) Kitamura). Plant Cell Rep. 19, 946–953.
• Tilney-Bassett R.A.E., 1986. Plant Chimeras. Edward Arnold, London.
• Tymoszuk A., Zalewska M., 2014a. In vitro adventitious shoots regeneration from ligulate florets in the aspect of application in chrysanthemum breeding. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 13(2), 45–58.
• Tymoszuk A., Zalewska M., 2014b. Biological factors affecting regeneration of adventitious shoots from in vitro isolated ligulate florets of chrysanthemum. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 13(3) , 155–165.
• Tymoszuk A., Zalewska M., Lema-Rumińska J., 2014. Regeneration of somatic embryos from in vitro isolated ligulate florets of chrysanthemum. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 13(4), 13–22.
• Wolff K., 1996. RAPD analysis of sporting and chimerism in chrysanthemum. Euphytica 89, 159– 164.
• Zalewska, M. 2010. In vitro adventitious bud techniques as a tool in creation of new chrysanthemum cultivars. W: Floriculture. Role of tissue culture and molecular techniques. Red. S.K. Datta, D. Chakrabarty. Pointer Publishers, Jaipur, 196.
• Zalewska M., Lema-Rumińska J., 2004. Wpływ promieniowania gamma na regenerację pędów przybyszowych z eksplantatów liściowych chryzantemy wielkokwiatowej (Dendranthema grandiflora Tzvelev). Biotechnologia 2(65), 86–92.
• Zalewska M., Lema-Rumińska J., Miler N., 2007. In vitro propagation using adventitious buds technique as a source of new variability in chrysanthemum. Sci. Hortic. 113, 70–73.
• Zalewska M., Miler N., 2010. Zjawisko topofizy w regeneracji pędów przybyszowych in vitro u chryzantemy wielkokwiatowej. Biotechnologia 2(89), 89–95.
• Zalewska M., Miler N., Dąbrowska D., 2008. Wpływ barwy światła na organogenezę przybyszową u chryzantemy wielkokwiatowej [Chrysanthemum ×grandiflorum (Ramat.) Kitam.] w kulturach in vitro. Część I. Regeneracja pędów przybyszowych. ZPPNR 525, 511– –517.
• Zalewska M., Miler N., Tymoszuk A., Drzewiecka B., Winiecki J., 2010. Results of mutation breeding activity on Chrysanthemum ×grandiflorum (Ramat.) Kitam. in Poland. EJPAU 13(4), #27.
• Zalewska M., Tymoszuk A., Miler N., 2011. New chrysanthemum cultivars as a result of in vitro mutagenesis with the application of different explant types. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 10(2), 109–123.
• Zenkteler E., 1984. Wegetatywne rozmnażanie roślin metodą hodowli tkanek. W: Hodowla komórek i tkanek roślinnych. Red. M. Zenkteler. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 111–125.