Assessment of possible haploid plant production in tomato (Lycopersicon esculentum Mill. cvs. Berlina, Petoperide, and Microtome) via anther and microspore culture

Ahmadi, Behzad and Asghari Zakaria, Rasool and Enayati Shariatpanahi, Mehran and Zare, Nasser and Azadi, Pejman (2015) Assessment of possible haploid plant production in tomato (Lycopersicon esculentum Mill. cvs. Berlina, Petoperide, and Microtome) via anther and microspore culture. Doctoral thesis, university of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بررسی امکان تولید گیاهان هاپلوئید گوجه فرنگی (Lycopersicon esculentum Mill. ارقام برلینا، پتوپراید و میکروتوم) به روش كشت بساك و ميكروسپور)
Behzad Ahmadi.pdf

Download (316kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

In this study, embryogenic response of isolated microspores and anthers were assessed in three cultivars of tomato (Berlina, Petoperide, and Microtom). Results of isolated microspore culture in the NLN medium supplemented with 13% sucrose indicated that microspore-derived structures with more than 10 nuclei were only observed in cv. "Berlina" and in the cultures were pretreated for 1 or 2 days at 4°C and then 2 days at 30°C. In addition, cold pretreatment (4°C) for 1 or 2 days and then 2 days treatment at 30°C efficiently induced formation of microspore-derived structure with 9-10 nuclei in both cultivars tested. Structures with more than 5 nuclei were not detected in the cultures were treated at 30°C for 10 days. In cv. "Berlina", structures with 9-10 nuclei were observed in the presence of 25 mg l-1 colchicine treatment for 48h whereas in cv. Petoperide, structures with more than 8 nuclei were not observed in all levels tested. Symmetrical nucleus divisions were not induced in cv. "Microtom" by all inductive stressors applied. Results of anther culture in cv. "Berlina" in solid medium indicated that callogenesis was significantly enhanced in the combination of 0.5 mg l-1 IAA and 0.5 mg l-1 Kin and in cv. "Petoperide", in the presence of 0.5 mg l-1 IAA and 1.0 mg l-1 Kin. Combination of 2, 4-D and BAP also affected callogenesis of cultured anthers so that the highest callusing in cv. "Berlina" was achieved in the cultures containing 2.0 mg l-1 2, 4-D and 2.0 mg l-1 BAP and in the presence of 2.0 mg l-1 2, 4-D and 1.0 mg l-1 BAP in cv. "Petoperide". Plantlet regeneration from calli was observed in cv. "Berlina" and in the cultures containing 50 mg l-1 chitosan. Culture of anthers in the two-layered induction medium also efficiently induced sporophytical divisions in microspores and ultimately led to the formation of globular embryos. Microspore-derived embryos were only detected in the B5 medium supplemented with 2% sucrose, cold treatment (4°C) for 1 and 2 days and heat treatment (30°C) for 2 and 5 days. Based on our knowledge, this study is the first report of embryo regeneration from isolated microspores of tomato. It can be concluded that, microspore embryogenesis could be induced in tomato when appropriate cultivar, optimum culture medium and duration of cold and heat treatment were selected. Molecular analysis indicated that SERK1 and SERK2 genes play important role in microspore embryogenesis induction and plant regeneration.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: بررسی امکان تولید گیاهان هاپلوئید گوجه فرنگی (Lycopersicon esculentum Mill. ارقام برلینا، پتوپراید و میکروتوم) به روش كشت بساك و ميكروسپور
Persian Abstract: در این تحقیق، پاسخ به رویان¬زایی جدایه¬های میکروسپور و بساک در سه رقم گوجه فرنگی (برلینا، پتوپراید و میکروتوم) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از کشت جدایه¬های میکروسپور در محیط NLN حاوی 13 درصد ساکارز نشان داد که ساختارهاي منتج از کشت ميكروسپور با بیشتر از 10 هسته، تنها در رقم برلینا و در کشت¬هایی مشاهده گردید که به مدت 1 و 2 روز تحت تیمار سرمایی 4 درجه سانتی¬گراد و سپس به مدت 2 روز در دمای 30 درجه سانتی-گراد قرار گرفتند. هم¬چنین، تیمار سرمایی به مدت 1 یا 2 روز و سپس 2 روز دمای 30 درجه سانتیگراد به طور موثری موجب تشکیل ساختارهاي ميكروسپوري10-9 هسته¬ای در دو رقم برلینا و پتوپراید گردید. میکروسپورهای با بیشتر از 5 هسته در هیچکدام از کشت¬هایی که به مدت 10 روز تحت تیمار دمایی 30 درجه سانتیگراد قرار گرفته بودند مشاهده نگردید. در رقم برلینا، ساختارهاي ميكروسپوري10-9 هسته¬ای در تیمار 25 میلی¬گرم در لیتر کلشی¬سین به مدت 48 ساعت رویت شدند. در حالی¬که، در رقم پتوپراید، در هیچکدام از تیمارها میکروسپورهای با بیشتر از 8 هسته تشکیل نگردید. تقسیمات متقارن در میکروسپورهای رقم میکروتوم مشاهده نگردید. نتایج کشت بساک در محیط جامد نشان داد که در رقم برلینا، در حضور ترکیب هورمونی 5/0 میلی¬گرم در ليتر IAA و 5/0 میلی گرم در لیتر Kin و در رقم پتوپراید، در حضور 5/0 میلی¬گرم در ليتر IAA و 0/1 میلی گرم در ليتر IAA کالوس¬زایی به صورت معنی¬داری افزایش یافت. ترکیب 2, 4-D و BAP نیز کالوس¬زایی از بساک¬های کشت شده را به طور معنی¬داری تحت تاثیر قرار داد. به طوری-که، بیشترین میزان کالوس¬زایی در رقم برلینا در محیط کشت حاوی 0/2 میلی گرم در لیتر 2, 4-D و 0/2 میلی گرم در لیتر BAP و در رقم پتوپراید نیز در تیمار 0/2 میلی گرم در لیتر 2, 4-D و 0/1 میلی¬گرم در لیتر BAP مشاهده گردید. باززایی گیاهچه از کالوس تنها در رقم برلینا و کشت¬هایی مشاهده گردید که حاوی 50 میلی¬گرم در لیتر کیتوسان بودند. کشت بساک در محیط دو لایه به طور موثری موجب القای تقسیمات اسپوروفیتی در میکروسپورهای گوجه فرنگی و نهایتا تشکیل رویان کروی گردید. رویان¬ها تنها در محیط کشت B5 حاوی 2 درصد ساکارز، تیمار سرمایی 2 روز و تیمار گرمایی 2 و 5 روز مشاهده شدند. این تحقیق، اولین گزارش مبنی بر تشکیل رویان از میکروسپورهای گوجه فرنگی می-باشد. از نتایج این تحقیق می¬توان نتیجه گرفت که در صورت انتخاب رقم مناسب، محیط کشت مطلوب و دوره¬ی مناسب تیمار سرمایی و گرمایی، می¬توان رویان¬زایی را در میکروسپورهای گوجه فرنگی القا نمود. بررسی¬های مولکولی نشان داد که ژن¬های SERK1 و SERK2 نقش مهمی در فرآیند القای روبان¬زایی میکروسپور و باززایی گیاه ایفا می¬نمایند.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Asghari Zakaria, RasoolUNSPECIFIED
Enayati Shariatpanahi, MehranUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Zare, NasserUNSPECIFIED
Azadi, PejmanUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Date Deposited: 17 Nov 2018 15:56
Last Modified: 17 Nov 2018 15:56
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/1976

Actions (login required)

View Item View Item