Comparison of Open and Hand Pollination Methods on Combining Ability Values for Kernel Quality Traits in a Maize Diallel Experiment

Abstract

This study was carried out to investigate the effect of pollination methods in maize experiments on the combining ability values calculated in breeding experiments. The field trial was carried out with three replications in a split plot design at Çanakkale Onsekiz Mart University, Faculty of Agriculture, Plant Production Research and Application Unit during 2016 growing season. A 4 × 4 half diallel set was used as the material in the study and four different pollination methods were tested on this material. These methods were open pollination, self pollination, sib-pollination and bulk pollination. Hand pollination methods were applied in two different ways as fully conservative (M1) and semi-conservative (M2). To investigate the effect of pollination methods, data were collected on total protein, oil, major fatty acids, tryptophan, and total carotenoid concentrations. The genetic parameters calculated for kernel quality traits were mostly changed by the genotype effect. The effect of pollination methods on kernel content was found to be insignificant, whereas it was observed that the genotypic ranking based on the calculated GCA and SCA values changed significantly across the pollination methods used herein. According to the results of this study, it was determined that controlled pollination methods prevent pollen contamination adequately. However, it has been understood that more extensive information can be provided with a broader set of materials for suggesting the best of pollination methods for maize researchers.

Keywords

• Protein
• Oil
• Zea mays
• Pollination treatment

Mısır Diallel Denemesinde Tane Kalite Özellikleri için Kombinasyon Yeteneği Değerleri Üzerine Açıkta ve Kontrollü Tozlama Yöntemlerinin Karşılaştırıması

Abstract

Bu çalışma mısır ıslah çalışmalarında hesaplanan kombinasyon yeteneği değerleri üzerine tozlama yöntemlerinin etkisini araştırmak amacıyla yürütülmüştür. Tarla denemesi 2016 yılı yetiştirme sezonunda Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Çiftliği, Bitkisel Üretim Araştırma ve Uygulama Birimi’nde bölünmüş parseller denemese desenine göre üç tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Deneme materyali olarak 4 × 4 yarım diallel dizaynına uygun bir set kullanılmış ve dört farklı tozlama yöntemi bu materyal üzerinde test edilmiştir. Bu metotlar açıkta tozlama kendileme, kardeşleme ve toplu tozlamadır. Kontrollü tozlama yöntemleri tam korumalı (M1) ve yarı korumalı (M2) olarak uygulanmıştır. Tozlama yöntemlerinin etkisini incelemek amacıyla, toplam protein, toplam yağ, başlıca yağ asitleri, triptofan ve karotenoid içerikleri hakkında ölçümler yapılmıştır. Tane kalite özellikleri için hesaplanan genetik parametreler genotip etkisiyle yüksek oranda değişmiştir. Tozlama yöntemlerinin tane içeriğine etkisi önemsiz bulunmasına karşın, bu çalışmada kullanılan tozlama yöntemleriyle elde edilen örnekler üzerinden hesaplanan GCA ve SCA değerlerine dayalı genotip sıralamasının değiştiği görülmüştür. Bu çalışma sonuçlarına göre, kontrollü tozlama yöntemlerinin polen bulaşımını yeterli düzeyde engellediği belirlenmiştir. Buna karşın, mısır araştırmacıları için en iyi tozlama yönteminin önerilmesi amacıyla daha geniş bir materyal setiyle daha kapsamlı sonuçlar sağlanabileceği anlaşılmıştırTane kalite özellikleri için hesaplanan genetik parametreler genotip etkisiyle yüksek oranda değişmiştir. Tozlama yöntemlerinin tane içeriğine etkisi önemsiz bulunmasına karşın, bu çalışmada kullanılan tozlama yöntemleriyle elde edilen örnekler üzerinden hesaplanan GCA ve SCA değerlerine dayalı genotip sıralamasının değiştiği görülmüştür. Bu çalışma sonuçlarına göre, kontrollü tozlama yöntemlerinin polen bulaşımını yeterli düzeyde engellediği belirlenmiştir. Buna karşın, mısır araştırmacıları için en iyi tozlama yönteminin önerilmesi amacıyla daha geniş bir material setiyle daha kapsamlı sonuçlar sağlanabileceği anlaşılmıştır.

Keywords

• Protein
• Yağ
• Zea mays
• Tozlama yöntemi

References

1. Abdin, Z., İdris, M. and Banta, M.G.T., A pollinating technique in maize. Pertenika, 1979, 2(1), 62-65.
2. Abou-Deif, M.H., Mekki, B.B., Mostafa, E.A.H., Esmail, R.M. and Khattab, S.A.M., The genetic relationship between proteins, oil and grain yield in some maize hybrids. World Journal of Agricultural Sciences, 2012, 8(1), 43-50.
3. Çavdar, H.K., Yanık, D.K., Gök, U. and Göğüş, F., Optimisation of microwave-assisted extraction of pomegranate (Punica granatum L.) seed oil and evaluation of its physicochemical and bioactive properties. Food Technol. Biotechnol., 2017, 55 (1) 86–94.
4. Erdtman, G., Pollen Morphology and Plant Taxonomy. 1952, Angiosperms.
5. Galicia, L., Nurit, E., Rosales, A. and Palacios-Rojas, N., Laboratory protocols. Maize nutrition quality and plant tissue analysis laboratory. CIMMYT 2009, 42.
6. Gardner, C.O. and Eberhart, S.A., Analysis and interpretation of the variety cross diallel and related populations. Biometrics, 1966, 22:439–452.
7. Griffing, B., Concept of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Australian Journal of Biological Sciences, 1956, 9, 463-493.
8. Kahrıman, F., Mısırda Verim ve Kalite Özelliklerinin Kaynak Depo İlişkisi ve Fizyolojik Parametreler Yardımıyla İncelenmesi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2013, s:110.

9. Kahriman, F., Egesel, C.Ö., Aydın, T. and Subaşı, S., The role of artificial pollination and pollen effect on ear development and kernel structure of different maize genotypes. Journal of Pollination Ecology, 2015a, 15, 6-14.
10. Kahriman, F., Egesel, C.Ö. and Zorlu, E., Effects of open- and self-pollination treatments on genetic estimations in maize diallel experiment. Spanish Journal of Agricultural Reserach, 2015b vol.13, no.e0704, pp.1-11.
11. Kahriman, F., Mısırda Polen Etkisi ve Bu Etkinin Kontrolünde Uygulanan Yöntemler. Lambert Academic Publishing, Saarbrükhen, 2016, pp 52.
12. Letchwort, M.B. and Lambert, R.J. Pollen parent effects on oil, protein, and starch concentration in maize kernels. Crop Science, 1998, 38, 363–367.
13. Mahesh, N., Wali, M.C., Gowda, M.V.C., Motagi, B.N. and Uppinal, N.F., Genetic analysis of grain yield, starch, protein and oil content in single cross hybrids of maize. Karnataka J. Agric. Sci., 2013, 26(2), 185-189.
14. Percival, M.S., Pollen presentation and pollen collection, New Phyto., 1950, 49, 40-63.
15. Purseglov, J.W., Tropical Crops. Monocotyledons 1. Longman Group, 1972, London.
16. Rodriguez-Amaya, D.B., Kimura, M., HarvestPlus handbook for carotenoid analysis. HarvestPlus Technical Monograph Series 2. IFPRI, Washington, D.C., and CIAT, 2004, Cali.
17. SAS Institute, SAS V8 User Manual, Cary, 1999, NC.
18. Smith, E.G., Sampling and Identifying Allergenic Pollens and Molds. Blewstone Press, 1990, Texas.
19. Sprague, G.F., Tatum, L.A., General versus specific combining ability in single crosses of corn. J Am. Soc. Agron., 1942, 34:923-932.
20. Steel, R.G.D. and Torrie, J.H. Principles and Procedures of Statistics: a Biometrical Approach. Second Edition, 1980, New York: McGraw-Hill Kogakusha.
21. Sughroue Jay, R., Proper analysis of the diallel mating design. Retrospective Theses and Dissertations, 1995, 10987.
22. Xiang, B., Li, B.L., A new mixed analytical method for genetic analysis of diallel data. Can. J. For. Res., 2001, 31, 2252–2259.
23. Werle, A.J.S., Ferreira, F.R.A., Pinto, R.J.B., Mangolin, C.A., Scapim, C.A. and Gonçalves, L.S.A., Diallel analysis of maize inbred lines for grain yield, oil and protein content. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 2014, 14, 23-28.
24. Zhang, Y., Kang, M.S. and Lamkey, K.R., DIALLELSAS05: A comprehensive program for Griffing’s and Gardner–Eberhart analyses. Agron. J., 2005, 97, 1097–1106.
25. Zhu, J. and Weir, B.S., Diallel analysis for sex-linked maternal effects. Theor. Appl. Genet., 1996, 92:1–9.