Wstępne badania nad optymalizacją warunków indukowania mutacji dla uzyskania nowej zmienności u maku (Papaver somniferum L.)

• Autorzy: Walkowiak M. , Ogrodowczyk M.

Warianty tytułu

EN

Preliminary investigation on optimum condition to induce mutation for development new variability in opium poppy (Papaver somniferum L.)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem prowadzonych badań było znalezienie optymalnych metod indukowania mutagenezy dla uzyskania nowej zmienności głównych alkaloidów maku: morfiny, tebainy i kodeiny. Materiał do badań stanowiły genotypy linii hodowlanych pochodzące z rekombinantów różnych form maku wysokomorfinowego z kolekcji IHAR-PIB oraz wysokomorfinowa odmiana Lazur. Badania prowadzono w trzech sezonach wegetacyjnych. Zastosowano czternaście sposobów indukowania mutagenezy stosując zróżnicowane stężenia mutagenu chemicznego i ultradźwięków oraz różny czas ekspozycji mutagenem. Nasiona traktowano metanosulfonianem etylu (EMS) oraz ultradźwiękami (UD) w celu ułatwienia wnikania substancji mutagennej do nasion. Stężenia mutagenu wynosiły: 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 i 1,6% EMS. Nasiona wytypowanych genotypów maku pozostawały w roztworze trzy lub cztery godziny w zależności od stężenia mutagenu. Przeprowadzono również badania wpływu ultradźwięków na zwiększenie działania mutagenezy chemicznej na nasiona maku odmiany Lazur. Czas ekspozycji nasion na działanie ultradźwięków wynosił 5 lub 25 minut. Po zdekantowaniu roztworu nasiona wymywano pod bieżącą wodą i osączano na bibule. Nasiona poddane mutagenezie i linie kontrolne rozmnażano w szkółkach selekcyjnych. Zastosowanie mutagenezy pozwoliło na uzyskanie zmienności zawartości morfiny, kodeiny i tebainy. Poszerzenie zmienności zawartości alkaloidów w makowinach maku potwierdza, że EMS jest wydajnym mutagenem chemicznym stosowanym do tworzenia nowych zmienności.

EN

The aim of the studies was to identify optimum method for inducing mutagenesis to obtain new variation alkaloid in poppy. The study material consisted of breeding lines derived from high-morphine recombinants of various forms of poppy from the IHAR-PIB collection, and the high-morphine Lazur variety. The studies were carried out over three vegetation seasons. A total of 14 methods of mutagen treatment were employed, using varying concentrations of the chemical and ultrasounds, and different mutagen exposure times. Seeds were treated with ethyl methanesulphonate (EMS) and ultrasounds (US) in order to facilitate the penetration of mutagenic substances into the seeds. Mutagen concentrations were: 0.4; 0.6; 0.8; 1.0; 1.2; 1.4 and 1.6% EMS. Seeds of selected poppy genotypes were kept in the solution for three or four hours depending on mutagen concentration. The study also involved investigation of the effect of ultrasound treatment on the increase in effectiveness of chemical mutagenesis in poppy seeds of the Lazur variety. The duration of seed exposure to ultrasound treatment was 5 or 25 minutes. Following decantation, the seeds were washed under running water and dried on tissue paper. The seeds that had been subjected to mutagen treatment and control lines were then propagated in selection nurseries. It was possible to achieve higher variation in the content of morphine, codeine or thebaine. Extended range of variation in alkaloid content in poppy capsules demonstrates that EMS is an efficient chemical mutagen suitable for the development of new genotypes.

Słowa kluczowe

PL

mak; Papaver somniferum; mutacje; indukowanie mutacji; mutageneza chemiczna; mutageneza fizyczna; zawartosc alkaloidow; alkaloidy; morfina; kodeina; tebaina

EN

poppy; Papaver somniferum; mutation; mutation induction; chemical mutagenesis; physical mutagenesis; alkaloid content; alkaloid; morphine; codeine; thebaine

• Wydawca: -
• Czasopismo: Rośliny Oleiste - Oilseed Crops
• Rocznik: 2013
• Tom: 34
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.187-204,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Walkowiak M.

• Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział w Poznaniu

autor

Ogrodowczyk M.

• Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział w Poznaniu

Bibliografia

• Acharya H.S., Sharma V. 2009. Molecular characterization of opium poppy (Papaver somniferum) germplasm. American Journal of Infectious Diseases, 5 (2): 155-160.
• Appelqvist L.Ǻ. 1963. Quality Problems in Cruciferous Oilcrops, pp. 301-332. In E. Ǻkerberg et al. (eds.), Rec. Pl. Breed. Res. Svalöf, 1946-1961, Almqvist and Wiksell, Stockholm.
• Bajpai S., Grupa A.P., Grupta M.M., Sharma S., Govil C.M., Kumar S. 2000. Inter-relation between descriptions and morphine field in Asian germplasm of opium poppy Papaver somnifeerum. Genet. Res. Drop Evol., 47: 315-322.
• Bernáth J. 1998. Poppy – The Genus Papaver, Harwood Academic Publisher, Amsterdam. XIV: 352.
• Bernáth J., Németh É., Petheõ F. 2003. Alkaloid accumulation in capsules of the selfed and cross-pollinated poppy. Plant Breeding, 122: 263-267.
• Byczyńska B., Spasibionek S., Krzymański J. 1996. Zmniejszenie zawartości kwasów wieloniena-syconych w oleju rzepakowym w wyniku mutacji chemicznej. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XVII (1): 133-140.
• Brown T.A. 2001. Genomy. Przekład pod red. P. Węgleńskiego. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa: 339-349.
• Chatterjee A., Shukla S., Rastogi A., Mishra B.K., Ohri D., Singh S.P. 2011. Impact of mutagenesis on cytological behavior in relation to specific alkaloids in Opium Poppy (Papaver somniferum L.). Caryologia, 64, 1:14-24.
• Chatterjee A., Shukla S., Rastogi A., Mishra B.K., Singh S.P. 2012. Induction of variability and selection of elite lines for specific alkaloids from a population of induced mutagenesis in Opium Poppy (Papaver somniferum L.). Bioremediation, Biodiversity and Biovailability. Global Science Books: 94-102.
• Chauhan S.P., Patra N.K. 1993. Mutagenic effects of combined and single doses of gamma rays and EMS in opium poppy. Plant Breeding, 110: 342-345.
• Czernik-Kołodziej K., Krzymański J., Michalski K. 1999. Modyfikacja oznaczania morfiny w mako-winach metodą kolorymetryczną w postaci związku dwuazowego. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XX (2): 591-598.
• Duke J.A. 1973. Utilization of Papaver. Econ. Bot., 27 (4): 390-400.
• Green A.G., Marshall D.R. 1984. Isolation of induced mutants in linseed (Linum usitatissimum) having reduced linolenic acid content. Euphytica, 33: 321-328.
• Janicki B., Rzepecki M. 2009. Substancje uzależniające i dopingujące oraz podstawy ich działania. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy: 5-111.
• Kumar G., Gupta P., 2009. Induced karyomorphological variations in three phenodeviants of Capsicum annum L. Turkish Journal of Biology. 33: 12-128.
• Liersch J., Krzymański J. 2000. Nowe odmiany maku hodowli IHAR w Poznaniu. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXI (2): 621-624.
• Liersch J., Szymanowska E., Krzymański J. 1997. Ocena stabilności i wartości nowych rodów maku niskomorfinowego w 1996 roku. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XVIII (1): 159-167.
• Listowski A., Barbacki S., Birecki M. 1960. Szczegółowa uprawa roślin. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa, 2: 235-244.
• Lovkova M.Ya., Buzuk G.N., Sokolova S.M. 2006. Regulatory role of elements in the formation and accumulation of alkaloids in Papaver somniferum L. seedlings. Applied Biochemistry and Microbiology, 42 (4): 420-423.
• Mărculescu A., Bobit D. 2001. Studies on morphine content of Papaver somniferum L. Rouman Biotechnological, 5: 403-409.
• Muśnicki Cz. 2003. Mak siewny. W: Szczególowa upawa roślin. Praca zbiorowa pod red. Z. Jasińskiej i A. Koteckiego. Wydawnictwo AR Wrocław, 2: 463-472.
• Németh É., Bernáth J., Sztefanov A., Petheő F. 2002. New results of poppy (Papaver somniferum L.) breeding for low alkaloid content in Hungary. Acta Horticulturae, 576: 151-158.
• Nowakowska J. 2002. Mutageneza i jej zastosowanie w badaniach nad roślinami oleistymi. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXIII (2): 547-559.
• Osorio J., Fernandez-Martinez J., Mancha M., Garces R. 1995. Mutant sunflowers with high concentration of saturated fatty acids in the oil. Crop Sci., 35: 739-742.
• Prajapati S., Bajpai S., Gupta M.M., Kumar S. 2001. The floral androcarpel organ (ACO) mutation permits high alkaloid yields in opium poppy Papaver somniferum. Current Science, 81, 8, 25: 1109-1112.
• Rakow G. 1973. Selektion auf Linol- und Linolensäuregehalt in Rapssamen nach mutagener Behandlung. Z. Pflanzenzüchtung, 69: 62-82.
• Rogalska S., Małuszyńska J., Olszewska M.J. 1999. Podstawy cytogenetyki roślin. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa: 1-265.
• Ruebenbauer T., Müller H.W. 1985. Ogólna hodowla roślin. PWN, Warszawa: 152-167.
• Rumińska A. 1973. Leksykon roślin leczniczych. PWN, Warszawa: 93-101.
• Sharma J.R., Lai R.K., Gupta A.P., Mistra H.O., Pant V., Singh N.K., Pandey V. 1999. Development of no-narcotic (opiumless and alkaloid-free) opium poppy, Papaver somniferum. Plant Breeding, 118; 449–452.
• Shukla S., Yadav H.K., Rastogi A., Mishra B.K., Sindh S.P. 2010. Alkaloid diversity in relation to breeding for specific alkaloids in opium poppy (Papaver somniferum L.). Czech J. Genet. Plant Breed., 46 (4): 164-169.
• Singh D.V., Prajapati S., Bajpai S., Verma R.K., Gupta M.M, Kumar S. 2000. Simultaneous determination of important alkaloids in Papaver somniferum using reversed phase high performance liquid chromatography. J. Liq. Chrom. & Rel. Technol, 23 (11): 1757-1764.
• Snyder L., Champness W. 1997. Molecular Genetics of Bacteria. Washington, DC: ASM Press.
• Sodkiewicz T. 2000. Zmienność u soi (Glycine max L. Merrill) indukowana mutagenem chemicznym. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXI (2): 539-546.
• Spasibionek S., Byczyńska B., Krzymański J. 2000. Mutanty rzepaku ozimego podwójnie ulepszo-nego o zmienionym składzie kwasów tłuszczowych. Rośliny Oleiste – Oilseed Crops, XXI (3): 715-724.
• Yadav H.K., Shukla S., Singh S.P. 2006. Genetic variability and interrelationship among opium and its alkaloids in opium poppy (Papaver somniferum L.). Euphytica, 150: 207-214.
• Yadav H.K., Shukla S., Singh S.P. 2009. Genetic combining ability estimates in the F1 and F2 generations for yield, its component traits and alkaloid content in opium poppy (Papaver somniferum L.). Euphytica, 168 (1): 23-32.
• Vašák J. 2010. Mák. Kolektiv autorů pod vedenim Jana Vašáka. Praha: 5-337.
• Vlk R., Kosek Z. 2009. Výkonnost odrůd máku – výsledky z pokusů 2007-08. In: Sdruženi Český Mák informuje, 8. Makom občasnik. Sborných seminářů Mak v roce 2009, ČZU v Praze: 23-28.
• Węgleński P. 1998.Genetyka molekularna. Praca zbiorowa pod red. P. Węgleńskiego. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa: 248-279.