Založení a regenerace prašníkové kultury somatických hybridů diploidního Solanum tuberosum a Solanum bulbocastanum

Bc. RNDr. Eva Suková

Master's thesis

Establishment and regeneration anther culture of diploid somatic hybrids Solanum tuberosum and Solanum bulbocastanum

Abstract:

SouhrnIndukovaná androgeneze v prašníkových, pylových a mikrosporových kulturách patří k nejčastěji používaným metodám pro produkci haploidních rostlin, které se využívají ve šlechtitelských programech. Princip této metody spočívá v přeprogramování gametofytické cesty vývoje mikrospor na sporofytickou působením fyzikálních nebo chemických faktorů na celé květenství, poupata nebo izolované prašníky.Neexistuje standardní protokol pro tvorbu rostlin prostřednictvím indukované androgeneze, přesto genotyp, fyziologický stav a podmínky růstu dárcovských rostlin, stupeň vývoje pylu, stresové předošetření květních pupenů nebo prašníků a prostředí a podmínky kultivace in vitro jsou faktory, které výrazně ovlivňují reakci prašníků na kultivaci in vitro.Tato práce byla zaměřena na navržení a ověření metodiky pro realizaci indukované androgeneze u brambor metodou prašníkových kultur s následnou organogenezí. Dosažené výsledky experimentu nejsou jednoznačné a jen naznačují určité trendy a hypotézy.Nejvhodnější poupata pro prašníkovou kulturu mají velikost 2-3 mm. Statisticky bylo prokázáno, že stresové předošetření a typ média měly vliv na proces indukované androgeneze. Jako základní indukční médium bylo použito 100% MS s přídavkem sacharózy, agaru a aktivního uhlí nebo 50% MS s přídavkem sacharózy a agaru. Na médiích s přídavkem aktivního uhlí došlo k odezvě prašníků u všech testovaných genotypů. Na médiu bez přídavku aktivního uhlí s rostlinnými růstovými regulátory benzyladenin a kyselina naftyloctová byl získán nejvyšší počet kalusů i přesto, že u některých genotypů nedošlo k odezvě prašníků. U genotypu REG 42F došlo k organogenezi na regeneračním médiu 100% MS s přídavkem sacharózy a agaru a rostlinnými růstovými regulátory thidiazuron a kyselina giberelová. Metodou průtokové cytometrie bylo prokázáno, že jedna zregenerovaná rostlina je tetraploidní a dvě jsou dihaploidní. Zregenerované rostliny jsou udržovány v podmínkách in vitro, do nesterilního prostředí se je zatím převést nepodařilo.

Abstract:

Induced androgenesis via anther, pollen and microsporic cultures are the most widely used methods for production of haploid plants. Haploid plants are commonly used in breeding programs. The principle of induced androgenesis lies in reprogramming of microspores from gametophytic to sporophytic development. Physical and chemical factors can be used to treat whole inflorescence, flower-buds or isolated anthers for reprogramming.There is no strandardised protocol for production of plants via induced androgenesis. The genotype, physiological status and growth conditions of donor plants, pollen developmental stage, stress pre-treatment of flower-buds or anthers and in vitro cultivation conditions can play significant role in anther response to in vitro conditions.The aim of this thesis was to design and verify a protocol for induced androgenesis specific to potatoes using the anther culture. The obtained results suggest certain trends.The optimal size of flower-buds used for anther culture is 2-3 mm. The physical stress pre-treatment and the used induction medium were statistically proven to influence the induced androgenesis. The two primarily used induction media were 100% MS medium with sucrose, agar and activated charcoal and 50% MS medium with sucrose and agar. The addition of activated charcoal resulted in response of anthers of all tested genotypes. The lack of activated charcoal and addition of plant grow factors (benzyladenine and naphtylacetic acid) resulted in the highest response of anthers in certain genotypes and no response in others.Induced androgenesis in genotype REG 42F resulted in organogenesis on regeneration medium 100% MS medium with sucrose, agar and plant growth regulators thidiazuron and gibberellic acid. The ploidy of regenerants was detected using flow cytometry. One of the regenerated plants was tetraploid and two were dihaploid. The regenerated plants are currently grown in in vitro conditions. Move to non-sterile conditions is so far unsuccessful.

Keywords

Solanum tuberosum ssp. tuberosum, in vitro kultury, androgeneze, prašníkové kultury

Keywords

in vitro culture, Solanum tuberosum ssp. tuberosum, androgenesis, anther culture

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Genetic Technologies and Breeding / Plant Breeding