Selection of Proanthocyanidin-Free Mutants In an Irradiated "Kaya" Barley Population

Year 1989, Volume: 2 Issue: 2, 51 - 60, 01.12.1989

M. İlhan Çağırgan B. Metin Yıldırım

Abstract

The clear appearence of a beer is a desired quality factor. Colloidal stability and long-lived brillance of beer is normally achieved by using some additives. Another solution to the haziness problem is to use barley varieties in which the biosynthesis of the proanthocyanidins is generally blocked as a result of the induced mutations. An attempt was made in present study to obtain these kinds of mutants from "Kaya" barley irradiated with gamma rays. M₂- bulk populations were grown at Tokat and Bornova during the 1985-1986. The plants without anthocyanin in the vegetative parts were selected. The individual plants were tested in the progeny rows, two-replicated, at Tokat during the 1986-1987 as M₃. A total of 36 mutant progenies were classified as anthocyanin-less among the progeny rows. Then the seed samples of the anthocyanin-less mutants were analysed for proanthocyanidin content by employing the Vanillin-HCl technique in 1989.

The frequency of visually selected anthocyanin-free mutants was 1.9x10^-3. The number of proanthocyanidin-free mutants was 7 based on the chemical analyse thus giving a frequency of 3.7x10^-4 . It was found that 19% of the visually selected anthocyanidin-free mutants was also proanthocyanidin-free. The pleiotropic relationship between anthocyanidin and proanthocyanidin producing loci was a genetical basis such an indirect selection.
The biological yield, grain yield, spike number, number of kernels were lower in the proanthocyanidin-free mutants but they were higher than the control for flag leaf area, protein content, early heading, thousand kernel weight and harvest index. The low grain yield and general agronomic preformance of the mutants was in agreement with the previous results. However the higher thousand kernel weight obtained in this study which contradicts the earlier reports could be due to the longer grain filling period as a result of early heading.
There is no great chance of direct usage of these kinds of mutants in production but they could be used in crossing programs.

Keywords

Proanthocyanidin-Free, Barley, biosynthesis

Proantosiyanidinsiz Kaya Arpa Mutantlarının Seleksiyonu

Abstract

Biranın berrak görünüşü arzu edilen bir kalite özelliğidir. Arpa danesinden ve şerbetçi otundan gelen bazı polifenolier ile proteinin birleşerek çökelti oluşturması birada bulanıklığa yol açmaktadır. Arpa proantosiyanidinleri bulanıklığa yol açan polifenollerin ana kaynağını oluşturmaktadır. Biranın colloidal stabilitesi ve uzun dönem berraklığı, normal olarak, çökelti oluşturan bileşenlerden bir veya her ikisini etkisiz hale getirmek üzere bazı katkı maddelerinin kullanılmasıyla sağlanmaktadır. Bulanıklık probleminin çözümüne diğer bir yaklaşım, suni mutasyonlar yoluyla proantosiyanidin biyosentezinin bloke edilerek, bu bileşiklerin arpa danesi üzerinde birikimini önlemektir. Bu çalışmada bu tür mutasyonları seçmek ve bunların agronomic özelliklerini belirlemek amaçlanmıştır. Bu amaçla, tohumlan gama ışınları ile muamele edilen Kaya arpa çeşidinin M₂ populasyonları 1985-1986 yıllarında İzmir ve Tokat'ta yetiştirilmiş ve vejetatif kısımlarında antosiyan bulunmayan bitkiler seçilmiştir. Seçilen bitkiler sonraki yıl iki tekerrürlü döl sıraları halinde Tokat'ta test edilmiştir. Döl testi sonu¬cunda, 36 mutant hat antosiyansız olarak gruplanmıştır. Daha sonra bu mutantların tohum örnekleri proantosiyanidin analizi için Carlsberg Araştırma Laboratuvarlarına (Danimarka, 1969) gönderilmiştir. Vanillin-HCl yöntemi uyarınca yapılan analiz sonucunda 7 mutantın aynı zamanda proantosiyanidinsiz olduğu belirlenmiştir.
Antosiyansız mutantların M₂ 'de yetiştirilen bitki sayası bazında frekansı 1,9x10^-3 ; proantosiyanidinsiz mutantların frekansı ise 3,7x10^-4 alarak saptanmıştır.
Antosiyansızlar içinde aynı zamanda proantosiyanidinsiz olanların oranı ise % 19'dur. Antosiyansızlar yoluyla proantosiyanidinsiz mutantların dolaylı olarak seçilmesine dayanan bu yöntemin genetik temeli pleiotropik gen etkisidir.
Mutantların biyolojik verimi, dane verimi, başak sayısı ve dane sayısı kontrolden düşük; bayrak yaprağı alanı, protein miktarı, erkeneiliği, hasat indeksi, bin dane ağırlığı ise yüksek bulunmuştur. Mutant hatların genel agronomik preformansının gerilemesi önceden bildirilen sonuçlarla uyum halinde görülmekle birlikte, bin dane ağırlığının artışı, erken başaklanma yoluyla uzayan dane doldurma süresinin dane ağırlığı üzerine olumlu etkisine dayandırılmıştır.
Makro mutasyon kategorisine giren bu tür mutantların doğrudan üretilerek çeşit adayı olma şansları yoktur. Bununla birlikte bu nutantların belirgin olarak erken başaklanması, melezleme programlarında ebeveyn olarak kullanılma şansını artırmaktadır.

Keywords

Arpa, Proantosiyanidinsiz, biosynthesis

References

• Kristensen.H., Aastrup.S., 1986. A Non-destructive Screening Method for proanthocyanidin-free Barley Mutants, Carlsberg Res.Conmun., 51, 509-513.
• Larsen,J., 1981. Breeding of Proanthocyanidin-free Malt Barley, in; Barley Genetics IV, 211-216.
• Andersen,A.M., 1989. Breeding of Proanthocyanidin-free Malting Barley. XII. Eucarpia Congress 3-10, Vortrage für Pflanzenzuchtung 15-1.
• Jende-Strid,B., Moller,B.L., 1981. Analysis of Proanthocyanidins in Wild-type and Mutant Barley (Hordeum vulgare L.), Carlsberg Res.Cammun., 46, 53-64.
• Nilan.R.A., Kleionhofs.A., Warner.R.L., 1981. Use of Induced Mutations of Genes Controlling Nitrate Reductase, Starch Deposition and Anthocyanin Synthesis in Barley, in; Induced Mutations - A Tool in Plant Research, IAEA, Vienna, 183-200.
• Gustafsson,A., Lundquist.M., Mutations and Parallel Variation, in; Induced Mutations - A Tool in Plant Research, IAEA, Vienna, 85-110.
• Larsen.J., Ullrich,S., Ingversen,J., Nielsen,A.E., Cochan,J.S., Clanay,J., 1987. Breeding and Malting Behawour of Two Different Proanthocyanidin- free Barley Gene Sources, Barley Genetics V, 767-772.
• Çağırgan,M.İ., Yıldırım.M.B., 1988. Gama Işınları Uygulanan İki Biralık Arpa Çeşidinde Gözlenen Makro Mutasyonlar ve Bunlardan Bitki Islahında Yararlanma Olanakları, IX.Biyoloji Kongresi, 21-23 Eylül 1988, Sivas, Cilt:l, 315-326.
• Çağırgan,M.l., 1989. Arpa Mutant Populasyanlarındaki ' Genotipik Varyasyonun Belirlenmesi ve Seleksiyon Yoluyla Değerlendirilmesi üzerinde Araştırma¬lar (Doktora Tezi}, Basılmamış. Ege Uni., Fen Bilimleri Enst., İzmir.
• Yıldırım.M.B., Çağırgan,M.l., 1989. Antosiyansiz Arpa Mutantları ve Bira Kalitesi Bakımından Önemi. Arpa ve Malt Semineri, 30 Mayıs-l Haziran 1989, Konya, pp.56-59.
• Aastrup,S., 1985. A Test for Prensence or Absence of Proanthocyanidins in Barley and Malt, Carlsberg Res. Commun., 50, 37-42.
• Anonymous, 1977. Manual on Mutation Breeding, IAEA Tech. Rep. Ser. 119, Vienna, s.288.
• Gaul.H., 1965. Concepts of Macro-and Micro-mutations and Results on Induced Micro-mutations in Barley, Pergamon Press, Oxford, 407-428.
• Gottscbalk.W., Wolff,G., 1983. Induced Mutations in Plant Breeding, Monograph an Theoritical and Applied Genetics No.7. Springer Verlag, Berlin.