Využití fúze protoplastů ve šlechtitelských programech u Petunia hybrida

Ing. Ing. Markéta Černá

Doctoral thesis

Usage of protoplast fusion in Petunia hybrida breeding programms

Abstract:

Petunia hybrida Vilm. patří mezi celosvětově nejoblíbenější letničky, jejímu množení a šlechtění se věnuje řada firem. Využítí nových biotechnologických metod, například fúze protoplastů, představuje možnost vzniku zcela nových odrůd s unikátními estetickými vlastnostmi, ale také způsob, jak snížit finanční náročnost výroby hybridního osiva. V rámci práce byla pomocí asymetrické fúze protoplastů převedena cytoplazmatická samčí sterilita (CMS) do 3 fertilních komponentů Petunia hybrida využívaných v komerční výrobě hybridního osiva. Na základě experimentů se na zničení jádra protoplastů nejlépe osvědčilo UV záření o intenzitě 510 μW/cm2 po dobu 300 sekund. Na zničení cytoplazmy u Petunia hybrida je nejvhodnější aplikovat jodacetamid o koncentraci 0,8 mM po dobu 30 minut. Takto ošetřené protoplasty byly fúzované pomocí elektrického proudu. Nejprve byl použit střídavý proud, 5 V, 500 kHz po dobu 15 sekund, následně stejnosměrný proud 50 V, 80 μs. Pomocí PEG byly fúzované protoplasty Petunia hybrida a Calibrachoa, které nejsou klasickou cestou křižitelné kvůli postfertilizačním bariérám. Třetí dílčí částí práce bylo ekonomické srovnání produkce 1 gramu hybridního osiva při použití sterilního a fertilního komponentu. Celkové náklady se při použití komponentu s CMS sníží o 36,7 %, celkové náklady na práci se sníží o 48 %, protože sterilní komponenty není nutné ručně kastrovat.

Abstract:

Petunia hybrida Vilm. is one of the world's most popular annuals, many companies focus on their propagation and breeding. Usage of new biotechnological methods, such as protoplast fusion, respresent the possibility to create completely new varieties with unique aesthetic features, as well as a way to reduce the costs of hybrid seed production. In this reaseach, cytoplasmic male sterility (CMS) was transfered into 3 fertile components of Petunia hybrida used in the commercial production of hybrid seeds by asymmetric protoplast fusion. Based on experiments, UV irradiation of intensity 510 μW / cm2 for 300 seconds proved to be the best for destroying the protoplast nucleus. To destroy the cytoplasm of Petunia hybrida, most efficient proved application of iodoacetamide at a concentration of 0.8 mM for 30 minutes. The protoplasts were fused with an electric current. First, 5 V, 500 kHz was used for 15 seconds, followed by 50 V, 80 μs. Protoplasts of Petunia hybrida and Calibrachoa were fused by PEG, classical methods of crossing are not possible due to postfertilization barriers. The third part of the Reseach Paper is an economic comparison of the production costs of 1 gram of hybrid seeds using a sterile and fertile component. The total cost while using the components with CMS is reduced by 36.7 %, the total labor costs are reduced by 48 % because sterile components do not need to be emasculated by hand.

Keywords

fúze protoplastů, cytoplazmatická samčí sterilita (CMS), šlechtění květin, výroba hybridního osiva, Petunia hybrida

Keywords

protoplast fusion, cytoplasmic male sterility (CMS), hybrid seeds production, Petunia hybrida, flower breeding

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 6. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Petr Salaš
• Reader: František Kobza, prof. Ing., CSc., Daniela Benediková, doc. Ing., Jana Šedivá, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Horticulture

Doctoral programme / field:
Horticultural Engineering / Horticulture