In vitro Haploid Embryo Induction via Androgenesis in Hot Pepper

Year 2004, Volume: 17 Issue: 1, 87 - 94, 01.06.2004

G. Çağlar V. Aras A. Bayram

Abstract

The aim of this study was to obtain in vitro haploid embryos within the Kahramanmaras red peppers (Capsicum annuum L.) via androgenesis. The anthers, at the stage of uninucleate microspore excised from the unopened buds, placed onto the MS media and kept under the certain temperature and light. In order to induct direct embryogenesis through the anthers, a range of oksin (2.0, 4.0, 6.0 mg/l NAA and 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mg/l 2,4-D) and cytokinin (0.1, 1.0, 2.0, 3.0 mg/l BAP and 0.1, 1.0, 5.0 mg/l kinetin) were added. Activated charcoal (0.25 %) and AgN03 (10 mg/l) were also included in the media. The following three different temperature pre-treatments were applied to cultured anthers for a week: control, 4 oC, 29 oC and 35 oC (without illumination). During the course of this research, a total of 37 treatments including different concentrations of oksin-cytokinin, activated charcoal and temperature pre-treatments were applied. A total of 9750 anters were cultured and some did produce callus. The anthers (327 in number) cultured on a media composed of MS+0.1mg/l BAP +4mg/l NAA + 0.2 % aktivated charcoal + 10 mg AgNO3 did not produce callus; however 9 embryos were developed from 3 anthers. With this media, the embryo/anther rate was 2.8 %.

Keywords

Pepper, Capsicum annuum L., androgenesis, in vitro, haploid embryo

Kurutmalık Kırmızı Biberlerde Androgenesis Yoluyla In Vıtro Haploid Embriyo Uyartımı

Abstract

Kahramanmaraş kırmız biberlerinde (Capsicum annuum L.) yürütülen bu çalışmada androgenesis yoluyla in vitro haploid embriyo oluşturma amaçlanmıştır. Taç yaprakları açmamış biber çiçek tomurcukları içerisinden çıkarılan tek çekirdekli polen aşamasındaki anterler önceden hazırlanmış MS besin ortamlarına dikilerek belirli sıcaklık ve ışık rejimi altında kültüre alınmışlardır. Anterlerden doğrudan embriyogenesisin sağlanması amacıyla besin ortamlarına büyüme düzenleyicilerden oksinlerden NAA (2.0, 4.0, 6.0 mg/l) ve 2,4-D (1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mg/l) ile sitokininlerden BAP (0.1, 1.0, 2.0, 3.0 mg/l) ve kinetin (0.1, 1.0, 5.0 mg/l) ilave edilmiştir. Ayrıca besin ortamlarına aktif kömür (% 0.25) ve AgN03 (10 mg/l ) ilave edilerek denenmiştir. Farklı hormonal içerikli besin ortamları üzerinde kültüre alınan anterlere yedi gün süre ile (1) 4 oC (karanlıkta), (2) 29 oC (karanlıkta), (3) 35 oC (karanlıkta) olmak üzere 3 farklı ön sıcaklık uygulaması yapılmıştır: Bu araştırmada anterlere farklı oksin–sitokinin, aktif kömür ve AgN03 içeren besin ortamları ile değişik ön sıcaklık uygulamalarından oluşan toplam 37 uygulama yapılmıştır. Araştırma süresince toplam 9750 anter dikilmiş ve bazı ortamlarda anterlerde yalnızca kallus gelişimi olurken, MS + 0.1mg/l BAP + 4 mg/l NAA + % 0.25 aktif kömür + 10 mg/l AgNO3 bileşimli besin ortamına dikilen anterlerde hiç kallus gelişimi olmadan % 2.8 oranında haploid embriyo gelişimi sağlanmıştır.

Keywords

Biber, Capsicum annuum L., In vitro, Androgenesis, Haploid embriyo

References

• Abak, K. 1984. Biberde (Capsicum annuum L.) Anter Kültürü Yoluyla Haploid Bitki Elde Etme Üzerinde Araştırma. Ank Üniv. Zir Fak. Yıllığı-1983, Cilt:33, Fasikül 1-2-3-4’den Ayrı Basım.155-163.
• Boyacı, H.F. 2001. The Effects of Different Culture Media Added Activated Charcoal on Production of Haploid Plant via Anther Culture of Pepper. (Capsicum annuum L.). XI.th Eucarpia Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, April 9-13, Antalya, Turkey, 137-141.
• Çömlekçioğlu, N., Büyükalaca, S., Abak, K.1999. Şanlıurfa ve Kahramanmaraş Biber Populasyonlarında Anter Kültürü Yöntemiyle Haploid Bitki Elde Etme Olanakları. Türkiye III.Ulusal Bahçe Bitkileri Kongresi, 14-17 Eylül 1999, Ankara, 897-901.
• Çömlekçioğlu, N., Büyükalaca, S., Abak, K. 2001. Effect of Silver Nitrate on Haploid Embryo Induction by Anther Culture in Pepper (Capsicum annuum L.). XI.th. Eucarpia Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, April 9-13, 2001, Antalya, Turkey, 133-136.
• Dolcet-Sanjuan, R., Clavera, E., Huerta, A. 1997. Androgenesis in Capsicum annuum L. – Effect of Carbohydrate and Carbon Dioxide Enrichment. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 122(4): 468-475.
• Dumas De Vaulx, R., Chambonnet, D., Porchard, E. (1981).Culture in vitro D’antheres De Piment (Capsicum Annuum): Amelioration Des Taux D’obtention De Plantes Chez Differents Genotypes Par Traitments A +35 OC. Agronomie, 1:859-864.
• Ellialtıoğlu, Ş., Kaplan, F., Abak, K. 2001a. The Effects of Carrot Extract and Activated Charcoal on The Androgenesis of Pepper. XI.th. Eucarpia Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, April 9-13, 2001, Antalya, Turkey, 142-145.
• Ellialtıoğlu, Ş., Sarı, N., Abak, K. 2001b. Haploid Bitki Üretimi. Bitki Biyoteknolojisi, Cilt I, Ed.: Babaoğlu, M., Gürel, E., Özcan, S., S.Ü.Vakfı Yayınları, 137-189.
• Ercan, N., Biner, Ş. B. 2002. Farklı Irilikteki Biber Tomurcuklarında Polen Gelişme Döneminin Belirlenmesi. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, Cilt:15, Sayı:1, 53-59.
• Evans, J.M., Batty, N.P. 2002. Ethylene Precursors and Antagonists Increase Embryogenesis of Hordeum vulgare L. Anther Culture. Plant Cell Reports, 13:676-678.
• George, L., Narayanaswamy, S. 1973. Haploid Capsicum Through Experimental Androgenesis. Protoplasma, 78:467-470.
• Gyulai, G., Gemesne, J. A., Sagi, Zs., Venezel, G., Pinter, P., Kristof, Z., Törjek, O., Heszky, L., Bottka, S., Kiss, J., Zatyko, L. 2000. Doubled Haploid Development and PCR-Analysis of F1hybrid Derived Dh-R2 Paprika (Capsicum annuum L.) Lines. J. Plant Physiol. 156:168-174.
• Hyde, C., Phillips, G.C. 1996. Silver Nitrate Promotes Shoot Development and Plant Regeneration of Chili Pepper (Capsicum annuum L.) via Organogenesis. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant, 32:72-80.
• Kristiansen, K., Andersen, S.B. 1993. Effects of Donor Plants Temperature, Photoperiod,and Age on Anther Culture Response of Capsicum annuum L. Euphytica, 67:105-109.
• Kuo, J.S., Wang, Y.Y., Chien N.F., Ku, S.J., Kung, M.L., Hsu, H.C. 1973. Investigation on The Anther Culture in vitro of Nicotiana tabacum L. and Capsicum annuum L . Acta Bot Sinica, 15:43-47.
• Morrison, R.A., Koning, R.E., Evans, D.A. 1986a. Pepper. In: Evans, D.A.,Sharp,W.R, Ammirato, P.E.(Eds)., Handbook of Plant Cell Culture, Vol.4., New York Macmillan, 552-575.
• Morrison, R.A., Koning, R.E., Evans, D.A. 1986b. Anther Culture of Interspesific Hybrid of Capsicum. J. Plant Physiol. 126:1-9.
• Munyon, I.P., Hubstenberger, J.F., Phillips, G.C. 1989. Origin of Plantlets and Callus Obtained from Chile Pepper Anther Cultures. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant, 25:293-296.
• Mytiko, J., Andrasfalv, A., Csillery, G., Fari, M. 1995. Anther-Culture Response in Different Genotypes and F1 Hybrids of Pepper Capsicum annuum L. Plant Breed., 114: 78-80
• Novak, F.J. 1974. Induction of a Haploid Callus in Anther Cultures of Capsicum spp. Z.Pflanzenzüchtg, 72:46-54.
• Ochoa-Alejo, N., Ramirez-Malagon, R. 2001. In vitro Chili Pepper Biotechnology. In Vitro Cell. Dev. Biol.Plant, 37(6):701-729.
• Pierik, R.L.M. 1987. In vitro Culture of Higher Plants. Martinus Nijhof Publishers, Netherlands, P.344.
• Reynolds, T. L. 1997. Polen Embryogenesis. Plant Molecular Biology, 33: 1-10.
• Saccardo, F., Devreux, M. 1974. In vitro Production of Plantlets from Anther Culture of Capsicum annuum L. Proc. of Eucarpia: Genetics and Breeding of Capsicum, Budapest, 45-49.
• Sibi, M., Dumas De Vaulx, R., Chambonnet, D. 1979. Obtention De Plantes Haploides Par Androgenese in vitro Chez Le Piment (Capsicum annuum L.). Ann Amelior. Plantes, 29:583-606.
• Terzioğlu, Ş., Elialtıoğlu, Ş. Abak, K. 2000. İnkubasyon Koşullarının Biber Anter Kültüründe Embriyo Oluşumu Üzerine Etkisi. III. Sebze Tarımı Sempozumu 11-13 Eylül 2000, Isparta, 223-238.
• Tıpırdamaz, R., Elialtıoğlu, Ş., 2002. Soğuk Uygulamaları ve Aktif Kömürün Biberde (Capsicum annuum L) Anter Kültürü Süresince Absizik Asit Miktarındaki Değişim Üzerine Etkisi. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, Cilt:15, Sayı:1, 9-18.
• Trigiano, R. N., Gray, D. 1996. Plant Tissue Culture Concepts and Laboratory Exercises. CRC Press, New York.
• Vagera, J., Havranek, P.1985. In vitro Induction of Androgenesis in Capsicum annuum L. and Its Genetic Aspects. Biol Plant, 27:10-21.
• Vagera, J. 1990. Pepper (Capsicum spp.). In vitro Induction of Haploides. In: Bajaj,Y.P.S., Ed., Biotechnology in Agriculture and Forestry, Vol. 12374-392, Springer.
• Veilleux, R.E. 1994. Development of New Cultivars via Anther Culture. Hortscience, Vol..29(11), 1238-1241.
• Wang, Y.Y., Sun, C.S., Wang, C.C., Chien N.F. 1973. The Induction of The Pollen Plantlets of Triticale and Capsicum annuum L. from Anther Culture. Sci. Sinica, 16:147-151.
• Wang, Y.Y., Kuo, J.S., Li, C.L.,Chiang, C.R. A 1981. Preliminary Report on The Study of Pollen Plants of Sweet Peppers (Capsicum annuum L. var. Grossum Bell.) Proc. Symposium on Plant Tissue Culture. Boston., p 243.