РЕЗЮМЕ. Було проведено первинний скринінг вихідних диплоїдних видів і індукованих аутотетраплоїдів після індукції листкових живців трьох популяцій багаторічних диплоїдних видів медунки Medicago sativa ssp caerulea: (Karaj1, Karaj2 і Tehran) і п’яти однорічних диплоїдних видів люцерни: (M. lupulina, M. radiata, M. rijidula, M. truncatula, M. turbinata) за використання трьох концентрацій (0,10, 0,50, 1 %) колхіцину для підрахунку кількості хлоропластів у замикальних клітинах продихів. Окрім того, було визначено рівні плоїдності видів за допомогою звичайного методу підрахунку хромосом у метафазних клітинах меристем кореневих кінчиків. Результати ANOVA продемонстрували суттєвий вплив видів, концентрації колхіцину та їх взаємодії на рівень виживання та індукції поліплоїдії (p < 0,01). Найвищий та найнижчий рівні виживання (80,2 і 8,9 %) та індукції тетраплоїдії (74,3 і 20,8 %) було отримано за концентрації колхіцину 0,10 і 1,0 %, відповідно. При порівнянні видів найвищий рівень виживання та індукції тетраплоїдії спостерігали у M. truncatula (80,2 і 100 %) та у M. lupulina (73,6 і 73,6 %), відповідно. На відміну від цього, найнижчий рівень виживання та індукції тетраплоїдії було відмічено для M. turbinata – 34 і 27,4 %, відповідно. Підрахунок хлоропластів у замикальних клітинах продихів продемонстрував, що у видів, які вижили, кількість хлоропластів у замикальних клітинах продихів були у діапазоні від 8,07 до 9,15 у диплоїдів і від 14,94 до 15,38 у тетраплоїдів від індукованих диплоїдів та п’яти місцевих тетраплоїдних культурних сортів люцерни, відповідно. Не було значних відмінностей між загальними середніми показниками багаторічних і однорічних диплоїдних видів люцерни у плані виживання та індукції тетраплоїдії. Рівні плоїдності продемонстрували сильну кореляцію з середніми показниками хлоропластів у замикальних клітинах продихів. Було зроблено висновок, що підрахунок хлоропластів у замикальних клітинах продихів – це непрямий точний метод оцінки рівня плоїдності люцерни.
Ключові слова: люцерна, плоїдність, колхіцин, хлоропласти, замикальні клітини продихів
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Cardi, T., Carputo, D., and Frusciante, L., In vitro shoot regeneration and chromosome doubling in 2x and 3x potato clones, Am. Potato J., 1992, vol. 69, pp. 1–12. https://doi.org/10.1007/BF02853404
Callum, J.B., Dixon, R.A., Farmer, A.D., et al., The Medicago Genome Initiative: a model legume database, Nucleic Acids Res., 2001, vol. 29, no. 1, pp. 114–117. https://doi.org/10.1093/nar/29.1.114
Chen, L.L. and Gao, Sh.L., In vitro tetraploid induction and generation of tetraploids from mixoploids in Astragalus memberanaceus, Sci. Hortic. (Amsterdam), 2007, vol. 112, no. 3, pp. 339–334. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2006.12.045
Ghanavati, F. and Nematpajooh, N., Study of ploidy level of annual species of Onobrychis in Iran, Caryologia, 2012, vol. 65, no. 4, pp. 328–334. https://doi.org/10.1080/00087114.2012.760880
Ghanavati, F., Mozafari, J., and Masumi, A.A., Determination of ploidy level with counting the chloroplast number in stomatal guard cells in Medicago sp., Seed Plant J., 2004, vol. 20, pp. 117–127.
Gu, X.F., Yang, A.F., Meng, H., and Zhang, J.R., In vitro induction of tetraploid plants from diploid Zizyphus jujuba Mill. cv. Zhanhua, Plant Cell Rep., 2005, vol. 24, pp. 671–676. https://doi.org/10.1007/s00299-005-0017-1
Han, D.S., Niimi, Y., and Nakamo, M., Production of doubled haploid plants through colchicine treatment of anther-derived haploid calli in the Asiatic hybrid lily 'Connecticut King’, 1999, J. Jpn. Soc. Hortic. Sci., vol. 68, pp. 979–983. https://doi.org/10.2503/jjshs.68.979
Hawke, J.C. and Leech, R.M., Acetyl coenzyme A carboxylase in species of Triticum of different ploidy, Planta, 1990, vol. 181, no. 4, pp. 543–546. https://doi.org/10.1007/BF00193008
Koorneef, M., Van Diepen, J.A.M., Hanhart, C.J., et al., Chromosomal instability in cell- and tissue cultures of tomato haploids and diploids, Euphytica, 1989, vol. 43, pp. 179–186. https://doi.org/10.1007/BF00037911
Lapiņa, L., Grauda, D., and Rashal, I., Characterization of Latvian alfalfa Medicago sativa genetic resources, Acta Biol. Univ. Daugavp., 2011, vol. 11, no. 2, pp. 134–140.
Leech, R.M., Observation of the mechanism of chloroplast division in higher plants, New Phytol., 1981, vol. 87, no. 1, pp. 1–9. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1981.tb01686.x
Malekzadeh Shafaroodi, S.A., Ghani, A.S., Habibi, M.P., and Amiri, A., Evaluation of polyploidy induction in basil (Ocimumbasilicum. L), J. Hortic. Sci., 2011, vol. 25, no. 4, pp. 461–469.
Melnychuk, O.V., Ozheredov, S.P., Rakhmetov, D.B., et al., The technology used for synthetic polyploid production of Miscanthus as cellulosic biofuel feedstock, Open Agric. J., 2020, vol. 14, pp. 164–173. https://doi.org/10.2174/1874331502014010164
Melnychuk, O.V., Ozheredov, S.P., Rakhmetov, D.B., et al., Induction of polyploidy in giant miscanthus (Miscanthus × giganteus Greef et Deu.), Proc. Latv. Acad. Sci., Sect. B, 2020, vol. 74, no. 3, pp. 206–214. https://doi.org/10.2478/prolas-2020-0032
Mirzai NeduShen, H., Annual Medics (Genetics and Breeding), Tehran: Res. Inst. For. Rangel., 2001.
Murray, H. and Standing, L., Genomic constancy during the development of Lathyrus odoratus cultivars, Heredity, 1992, vol. 68, pp. 321–327. https://doi.org/10.1038/hdy.1992.46
Niazian, M. and Nalousi, A.M., Artificial polyploidy induction for improvement of ornamental and medicinal plants, Plant Cell, Tissue Organ Cult., 2020, vol. 142, no. 3, pp. 447–469. https://doi.org/10.1007/s11240-020-01888-1
Omidbaigi, R., Mirzaee, M., Hassani, M.E., and Sedghi Moghadam, M., Induction and identification of polyploidy in basil (Ocimum basilicum L.) medicinal plant by colchicine treatment, 2020, Int. J. Plant Prod., vol. 4, no. 2, pp. 87–98. https://doi.org/10.22069/IJPP.2012.686
Quan, K., Guolu, L., Qigao, G., and Xiaolin, L., Polyploid induction of Arctium lappa by colchicine, Plant Physiol. Commun., 2004, vol. 40, no. 2, pp. 157–158.
Sakiroglu, M., Sherman-Broyles, S., Story, A., Moore, K.J., Doyle, J.J., and Brummer, E.C., Patterns of linkage disequilibrium and association mapping in diploid alfalfa (M. sativa L.), Theor. Appl. Genet., 2012, vol. 125, no. 3, pp. 577–590. https://doi.org/10.1007/s00122-012-1854-2
Sarathum, S., Hegele, M., Tantiviwat, S., and Nanakorn, M., Effect of concentration and duration of colchicine treatment on polyploidy induction in Dendrobium scabrilingue, L., Eur. J. Hortic. Sci., 2010, vol. 75, no. 3, pp. 123–127.
Singsit, C. and Ozias-Akins, P., Rapid estimation of ploidy levels of in vitro regenerated interspecific Arachis hybrids, Euphytica, 1992, vol. 64, pp. 183–188. https://doi.org/10.1007/BF00046047
Sleper, D.A. and Poehlman, J.M., Breeding Field Crops, Oxford: Blackwell, 2006.
Su-Jin, B., Md Mazharul, I., Hong-Yul, K., and Ki-Byung, L., Induction of tetraploidy in watermelon with oryzalin treatments, Hortic. Sci. Technol., 2020, vol. 38, no. 3, pp. 385–393. https://doi.org/10.7235/HORT.20200037
Touchell, D.H., Palmer, I.E., and Ranney, T.G., In vitro ploidy manipulation for crop improvement, Front. Plant Sci., 2020, vol. 11, art. ID 722. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00722