Induction of haploid plants in sunflower (helianthus annuus l.) by pollen irradiation

Abstract

Dünya bitkisel yağ üretiminde önemli bir paya sahip olan ayçiçeği ülkemizde de en fazla tarımı yapılan yağ bitkisi ve yağ sanayimizin ana ham maddesidir. Bu çalışmada ulusal ayçiçeği ıslah çalışmalarımızda kullanılan anaç çeşitliliğinin artırılabilmesi amacıyla 16 farklı ıslah hattında ışınlanmış polen yöntemi ile haploid bitki eldesiüzerine çalışılmıştır.Farklı hatlara ait ayçiçeklerinden toplanan polenler karıştırılarak üç eşit parçaya ayrılmış ve her parçaya farklı olmak üzere polenlere, 500 Gy, 750 Gy ve 1000 Gy olacak şekilde üç farklı dozda ışıma uygulanmıştır. Ardından bütün ıslah hatlarına her dozdan polen ile tozlama yapılmıştır. Tozlamadan sonra 12-20 gün aralığında embriyo kurtarma işlemi uygulanmıştır. Çalışma boyunca yaklaşık 18500 olgunlaşmamış embriyo kültüre alınmış ve bunlardan 650’sinden direkt rejenerasyon ile bitki elde edilmiştir. Embriyo kurtarma işlemi için üç farklı prosedür denenmiş (A: 1/ 2 MS + B5 Vitaminleri + 20gr/ l Sukroz, D: MS + Vitaminleri + 20 gr/ l Sukroz, FM1: MS +Vitaminleri + 90 g/ L Sukroz + 0,05 mg/ ml BAP, FM2: MS + Vitaminleri + 30 g/ L Sukroz + 0,01 mg/ ml BAP, FM3: B5 + Vitaminleri + 10 g/ L Sukroz + 0,02 mg/ ml IAA) en verimli embriyo kültürü yönteminin D olduğu belirlenmiştir. Elde edilen bitkilerin hemen hemen hepsi başarılı şekilde toprağa şaşırtılmıştır. O zamana kadar yapımış olan ve daha sonra elde kalan fideler üzerinde gerçekleştirilen flow sitometri ve kromozom sayımı analizleri sonucunda 6 bitkinin haploid olduğu belirlenmiştir (H14 - K3AD SN:8, H36 - IMI 069, H43 - IMI 044, H53 - IMI 044A, 2 adet H77 - IMI 044). Bu çalışma TÜBİTAK-TOVAG (Proje No: 214O274) ve Marmara Üniversitesi Araştırma Fonu (Proje No: FEN-C-YLP-081117-0627) tarafından desteklenmiştir.

Sunflower (Helianthus annuus L.), which has an important share in world vegetable oil production, is the main raw material of our oil industry and the most cultivated oil crop in Turkey. In this study, 16 different lines from our national breeding studies were used for induction of haploids by pollen irradiation. Haploids were vital for breeding studies because it is possible to obtain 100% homozygosity rapidly with dihaploidization. Also, 100% homozygous lines are eligible for screening the recessive mutations on mutation studies. Pollen were gathered from different sunflower lines and mixed before irradiation. Then pollen were irradiated 3 different doses as 500 Gy, 750 Gy and 1000 Gy. All breeding lines were pollinated with every dose. Embryo rescue were applied 12-20 days afterpollination. Nearly 18500 embryos were cultivated and 650 plantlets germinated. Three different immature embryo culture procedure were used (A: 1/ 2 MS + B5 Vitamins + 20 g/ L Sucrose, D: MS + Vitamins + 20 g/ L Sucrose, FM1: MS + Vitamins + 90 g/ L Sucrose + 0,05 mg/ ml BAP, FM2: MS + Vitamins + 30 g/ L Sucrose + 0,01 mg/ ml BAP, FM3: B5 + Vitamins + 10g/ L Sucrose + 0,02 mg/ ml IAA) and the most efficient procedure were found as D. Almost all of the plantlets were acclimatized with success.Flow cytometry and chromosome analysis on remaining plantlets were shown us 6 of the plantlets were haploid (H14 - K3AD SN:8, H36 - IMI 069, H43 - IMI 044, H53 - IMI 044A, 2 adet H77 - IMI 044). This research has been supported by TÜBİTAK-TOVAG (Project No: 214O274) and Marmara University Research Foundation (Project No: FEN-C-YLP-081117-0627)