Determination of Anther Culture Performance of Some Pepper (Capsicum annuum L.) Genotypes

Abstract

In this study, anther culture performances of 23 pepper genotypes belonging different types were determined. In disinfection of flower buds, the buds were first kept in 70% ethyl alcohol for 30 seconds and then were waited in 15% sodium hypochlorite solution for 10 minutes. The anthers were cultured in Murashige and Skoog (MS) nutrient medium containing 30 g L-1 sucrose, 2.5 g L-1 activated charcoal, 15 mg L-1 silver nitrate (AgNO3), 4 mg L-1 1-Naphthaleneacetic acid (NAA), 0.5 mg L-1 6-Benzylaminopurine (BAP) and 6.5 g L-1 agar in the first stage. The anthers were then transferred to MS medium including 30 g L-1 sucrose and 6.5 g L-1 agar and without growth regulators. The embryos obtained were taken to the same nutrient medium (second one). The anthers were cultured at +35ºC and in dark conditions for 2 days as pre-treatment. When the results of the study were evaluated, average embryo number per hundred anthers according to the genotypes ranged from 0.83 to 44.44. The highest ratio was observed in the genotype FT-509 and it was followed by the genotypes FT-508 (23.61 embryos/100 anthers), FT-1181 (23.37 embryos/100 anthers) and FT-905 (22.89 embryos/100 anthers). The genotype FT-1178 showed the lowest performance with 0.83 embryos/100 anthers. All of the embryos developed could transform into plants. Therefore, the average embryo number forming plant per 100 anthers was the same with average embryo number per hundred anthers. The highest average plant number was observed in the genotype FT-508 with 20 plants and it was followed by the genotypes FT-509 (17.5 plants), FT-1181 (16 plants), FT-905 (12 plants), FT-263 (10.5 plants) and FT-507 (8.25 plants). The lowest number of plant was recorded in the genotype FT-1178 with 0.5 plant.

Keywords

• Anther culture
• Pepper
• Capsicum annuum
• Genotype.

Bazı Biber (Capsicum annuum L.) Genotiplerinin Anter Kültürü Performanslarının Belirlenmesi

Öz

Bu çalışmada, farklı tiplerde 23 biber genotipinde anter kültürü performansı belirlenmiştir. Çiçek tomurcuklarının dezenfeksiyonunda, tomurcuklar öncelikle % 70’lik etil alkolde 30 saniye bekletilmiş ve sonrasında 10 dakika % 15’lik sodyum hipoklorit çözeltisinde tutulmuşlardır. Anterler ilk aşamada; 30 g/L sakkaroz, 2.5 g/L aktif kömür, 15 mg/L gümüş nitrat (AgNO3), 4 mg/L 1-Naphthaleneacetic acid (NAA), 0.5 mg/L 6-Benzylaminopurine (BAP) ve 6.5 g/L agar içeren Murashige and Skoog (MS) besin ortamında kültüre alınmışlardır. Sonrasında anterler, 30 g/L sakkaroz ve 6.5 g/L agar içeren ve büyümeyi düzenleyici içermeyen MS besin ortamına aktarılmışlardır. Elde edilen embriyolarda, aynı besin ortamına alınmışlardır (ikinci ortama). Anterler, ön uygulama olarak, +35ºC’de ve karanlık koşullarda 2 gün süresince bekletilmişlerdir. Çalışma sonuçları değerlendirildiğinde, genotiplere göre 100 anter için ortalama embriyo sayıları 0.83 ile 44.44 arasında değişmiştir. En yüksek oran, FT-509 genotipinde gözlemlenmiş ve bu genotipi FT-508 (23.61 embriyo/100 anter), FT-1181 (23.37 embriyo/100 anter) ve FT-905 (22.89 embriyo/100 anter) genotipleri takip etmiştir. En düşük performansı, 0.83 adet embriyo/100 anter ile FT-1178 genotipi göstermiştir. Oluşan embriyoların tamamı, bitkiye dönüşebilmiştir. Bu nedenle, 100 anter için ortalama bitki oluşturan embriyo sayısı değerleri, 100 anter için ortalama embriyo sayıları ile aynı olmuştur. En yüksek ortalama bitki sayısı 20 adet ile FT-508 no’lu genotipte gözlemlenmiş ve FT-509 (17.5 bitki), FT-1181 (16 bitki), FT-905 (12 bitki), FT-263 (10.5 bitki) ile FT-507 (8.25 bitki) genotipleri tarafından takip edilmiştir. En düşük bitki sayısı ise 0.5 adet ile FT-1178 no’lu genotipte kaydedilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Biber
• Capsicum annuum
• Anter kültürü
• Genotip

References

1. Alremi, F., Taşkın, H., Sönmez, K., Büyükalaca, S., & Ellialtıoğlu, Ş. (2014). Biber (Capsicum annuum L.)’de Genotip ve Besin Ortamının Anter Kültürüne Etkileri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 1(2), 108-116.
2. Ata, A. (2011). Biberlerde (Capsicum annuum) anter kültüründe mevsim etkisi ve mikrospor gelişimi. (Yüksek Lisans Tezi), Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, Türkiye.
3. Ata, A., Keleş, D., Taşkın, H., & Büyükalaca, S. (2019). Effects of season, genotype, and nutrient medium on pepper anther culture and microspore development. Turk. J. Agric. For., 43, 123-137. doi:10.3906/tar-1802-35
4. 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.). (K. Abak., S. Büyükalaca, Y. Daşgan, editors). Paper presented at the Proc. of the XIth EUCARPIA Meeeting on Genetics and Breeding of Capsicum & Eggplant, 9-13 April 2001, Antalya, Turkey, pp. 137-141.
5. Buyukalaca, S., Comlekcioglu, N., Abak, K., Ekbic, E., & Kılıc, N. (2004). Effect of silver nitrate and donor plant growing conditions on production of pepper (Capsicum annuum L.) haploid embryos via anther culture. Eur. J. Hortic. Sci., 69(5), 206-209.
6. Çömlekçioğlu, N., & Ellialtıoğlu, Ş. Ş. (2018). Review on the Research carried out on in vitro Androgenesis of Peppers (Capsicum annuum L.) in Turkey. Res. J. Biotechnol., 13(6), 75-84.
7. Comlekcioglu, N., Buyukalaca, S., & Abak K. (2001). Effect of silver nitrate on haploid embryo induction by anther culture in pepper (Capsicum annuum L.). (K. Abak., S. Büyükalaca, Y. Daşgan, editors). Paper presented at the Proc. of the XIth EUCARPIA Meeeting on Genetics and Breeding of Capsicum & Eggplant, 9-13 April 2001, Antalya, Turkey, pp. 133-136.
8. Çağlar, Ç., Aras, V., & Bayram, A. (2004). Kurutmalık kırmızı biberlerde androgenesis yoluyla in vitro haploid embriyo uyartımı. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 17(1), 87-94.

9. Denli, N. (2019). Türler Arası Melezleme ile Biberde (Capsicum annuum) Genetik Tabanın Genişletilmesi ve Androgenesisin Kalıtımının Belirlenmesi. (Doktora Tezi), Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, Türkiye.
10. Ellialtıoğlu, S., Kaplan F., & Abak, K. (2001). The effect of carrot extract and activated charcoal on the androgenesis of pepper. (K. Abak., S. Büyükalaca, Y. Daşgan, editors). Paper presented at the Proc. of the XIth EUCARPIA Meeeting on Genetics and Breeding of Capsicum & Eggplant, 9-13 April 2001, Antalya, Turkey, pp. 142-145.
11. Ercan, N., & Ayar Şensoy, F. (2011). Androgenic responses of different (Capsicum annuum L.) cultivars. Biyoloji Bilimleri Araştırma Dergisi, 4(2), 59-61.
12. Ercan, N., Ayar Sensoy, F., & Sensoy, A. S. (2006). Influence of growing season and donor plant age on anther culture response of some pepper cultivars (Capsicum annuum L.). Sci. Hortic., 110(1), 16-20. doi: 10.1016/j.scienta.2006.06.007
13. FAO. (2018). Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAOSTAT. http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
14. Keleş, D., Pınar, H., Ata, A., Taşkın, H., Yıldız, S., & Büyükalaca, S. (2015). Effect of pepper types on obtaining spontaneous doubled haploid plants via anther culture. HortScience, 50(11), 1671-1676. doi: 10.21273/HORTSCI.50.11.1671
15. Koleva-Gudeva, L. R., Spasenoski, M., & Trajkova, F. (2007). Somatic embryogenesis in pepper anther culture: The effect of incubation treatments and different media. Sci. Hortic., 111, 114-119. doi:10.1016/j.scienta.2006.10.013
16. Murashige, T., & Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassy with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant, 15, 473-497.
17. Niklas-Nowak, A., Olszewska, D., Kisiala, A., & Nowaczyk, P. (2012). Study of individual plant responsiveness in anther cultures of selected pepper (Capsicum spp.) genotypes. Folia Horticulturae, 24(2), 141-146. doi:10.2478/v10245-012-0017-x
18. Olszewska, D., Kisiala, A., Niklas-Nowak, A., & Nowaczyk, P. (2014). Study of in vitro anther culture in selected genotypes of genus Capsicum. Turk. J. Biol., 38, 118-124. doi:10.3906/biy-1307-50
19. Ozsan, T., & Onus, N. (2017). In vitro Pepper (Capsicum annuum L.) Anther Culture: Can be Affected Via Vitamins B?. Biotechnology Journal International, 20(1), 1-13.
20. Ozsan, T., & Onus, A.N. (2018). Does Glutamine Promote the Development of Pepper (Capsicum annuum L.) Anthers in vitro? Journal of Scientific and Engineering Research, 5(11), 228-236.
21. Rodeva, V. N., Irikova, T. P., & Todorova, V. J. (2004). Anther culture of pepper (Capsicum annuum L.): Comparative study on effect of the genotype. Biotechnol. Biotec. Eq., 18(3), 34-38.
22. Shimira, F., Yıldız, S., Baktemur, G., Keleş, D., Aydın, M. Z., Büyükalaca, S., & Taşkın, H. (2019a). Investigation of Androgenesesis Capacity of Rwandan Pili-Pili Variety (Capsicum chinense L.) in Turkey. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 24(3), 170-175.
23. Shimira, F., Keleş, D., Taşkın, H., & Abak, K. (2019b). The Assessment of Androgenic Response of Two Nematode Resistant Pepper (Capsicum annuum L.) Genotypes. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 7(12), 2103-2110. doi: 10.24925/turjaf.v7i12.2103-2110.2828
24. Taşkin, H., Büyükalaca, S., Keleş, D., & Ekbiç, E. (2011). Induction of microspore-derived embryos by anther culture in selected pepper genotypes. Afr. J. Biotechnol., 10(75), 17116-17121. doi: 10.5897/AJB11.2023
25. TÜİK. (2018). Türkiye İstatistik Kurumu. http://www.tuik.gov.tr.