Development of Three Dihaploid Nose and Bell Pepper Lines with Anther Culture Technique

Abstract

In this study, it was aimed to reveal the effect of antioxidants used in genotype and nutrient media in obtaining haploid plants through anther culture in pepper. In this context, by using different amounts of zinc, salicylic acid and vitamin C in nutrient environments to increase the success rate in obtaining haploid plants in 4 different varieties of three nose and stuffed peppers (Three nose, Buket, B22 and B23), the oxidative By preventing the perception of stress, its effect on androgenesis in three nasal and bell pepper types was investigated. After the buds collected in the experiment were subjected to cold application at 4oC for 24 hours, the anthers were tested as a nutrient medium in 7 different combinations of Murashige and Skoog (1962) basic nutrient media. When the results of the study were evaluated according to the genotypes, embryo formation was observed except Buket genotype. The antioxidant (Zinc, SA and C vit.) Compounds added to the nutrient medium gave the highest results in terms of embryo formation in O6 (50 mg /L C vit.) B23 and Three nasal genotypes, and this medium was O4 (6.4 mg /L Zn), O5 (25 mg /L C vit.), O3 (1.4 mg / L Zn) nutrient media followed. In the study, all of the embryos obtained from control medium containing 4 mg /L NAA + 0.5 mg /L BAP in MS basic nutrient medium (except Buket variety) were transformed into plants. When the findings regarding the ploidy level were evaluated, it was determined that 43% of the growing plants had haploid chromosome structure.

Keywords

• Pepper
• anther culture
• nutrient medium
• antioxidant
• haploid plant

Anter Kültürü Tekniği ile Dihaploid Nitelikli Üç Burun ve Dolma Tipli Biber Hatlarının Geliştirilmesi

Abstract

Çalışmada biberde anter kültürü yoluyla haploid bitki elde edilmesinde genotip ve besin ortamlarında kullanılan antioksidanların etkisinin ortaya konması hedeflenmiştir. Bu kapsamda üç burun ve dolma biberlere ait 4 farklı çeşitte (Üç burun, Buket, B22 ve B23) haploid bitki elde edilmesindeki başarı oranını artırmaya yönelik farklı miktarlardaki çinko, salisilik asit ve C vitaminin besin ortamlarında kullanılmasıyla, anterlerden filamentlerin ayrılmasıyla anter dokusunda oluşacak olan oksidatif stres algısını önleyerek üç burun ve dolma biber tiplerindeki androgenesise etkisi incelenmiştir. Denemede toplanan tomurcuklar 24 saat 4oC’de soğuk uygulamasına tabi tutulduktan sonra, anterler besin ortamı olarak Murashige ve Skoog (1962) temel besin ortamının 7 farklı kombinasyonunda test edilmiştir. Çalışma sonuçları genotiplere göre değerlendirildiğinde Buket genotipi hariç embriyo oluşumu gözlenmiştir. Besin ortamına ilave edilen antioksidan (Çinko, SA ve Vit. C) bileşiklerinin embriyo oluşumu bakımından O6 (50 mg/L Vit. C) B23 ve Üç burun genotiplerinde en yüksek sonuçları vermiş ve bu ortamı O4 (6.4 mg/L Zn), O5 (25 mg/L Vit. C), O3 (1.4 mg/L Zn) besin ortamları izlemiştir. Çalışmada sadece MS temel besin ortamında 4 mg/L NAA + 0.5 mg/L BAP içeren kontrol ortamından elde edilen (Buket çeşidi hariç) embriyoların tamamı bitkiye dönüşmüştür. Ploidi seviyesine ilişkin bulgular değerlendirildiğinde, gelişen bitkilerin %43’ünün haploid kromozom yapısına sahip oldukları belirlenmiştir.

Keywords

• Biber
• anter kültürü
• besin ortamı
• antioksidant
• haploid bitki

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. Turk. J. Agric. Nat. Sci. 2: 108-116. doi: 10.30910/turkjans.160702
2. Andrews J. 1985. Peppers, The Domesticated Capsicum, University of Texas Pres, Austin, Texas.
3. Arı E, Yıldırım T, Mutlu N, Büyükalaca S, Gökmen Ü, Akman E. 2016. Comparison of different androgenesis protocols for doubled haploid plant production in ornamental pepper (Capsicum annuum L.). Turk. J. Biol. 40:944-954. doi:10.3906/biy-1509-36
4. Ata A. 2011. Biberlerde (Capsicum annuum L.) Anter kültüründe mevsim etkisi ve mikrospor gelişimi (Yüksek Lisans Tezi). Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Adana.
5. Bajaj YPS. 1990. In vitro production of haploids and their use in cell genetics and plant breeding. In Y. P. S. Bajaj (Ed.), Biotechnology in Agriculture and Forestry 12, Haploids in Crop Improvement I. Springer, Berlin, s. 3-44.
6. Benson EE. 2000. In vitro plant recalcitrance an ıntroduction. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant. 36:141-148. doi:10.1007/s11627-000-0029-z
7. Çiner D, Tıpırdamaz R. 2002. The effects of cold treatment and charcoal on the in vitro androgenesis of pepper (Capsicum annuum L.). Turk. J. Bot. 26:131-139. doi:10.30910/turkjans.
8. 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, Ankara, 897-900.

9. Çömlekçioğlu N, Büyükalaca S, Abak K. 2001. Effect of silver nitrate on haploid embryo ınduction by anther culture in pepper (Capsicum annuum L.). XI. th. Eucarpia Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant, April 9-13, Antalya, 133-136.
10. Dias JS, Martins MG. 1999. Effect of silver nitrate on anther culture embryo production of different Brassica oleracea morphotypes. Sci. Hort. 82:299-307. doi:10.1016/S0304-4238(99)00052-7
11. Dolcet-Sanjuan R, Claveria E, Huerta A. 1997. Androgenesis (Capsicum annuum L.) effects of carbon dioxide enrichment. J. Amer. Soc. Hort. Sci. 122:468-475. doi:10.21273/JASHS.122.4.468
12. Durna P. 2016. Bazı biber genotiplerinde in vitro androgeensis uygulamalarının dihaploid hat geliştirmeye etkisi ve dihaploid hatların morfolojik karakterizasyonu (Doktora Tezi). Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Tokat.
13. Ellialtıoğlu Ş, Başay S, Kuşvuran Ş. 2006. Anter kültüründen elde edilen haploid patlıcanların katlanması amacıyla kullanılan in vitro ve in vivo kolhisin uygulamalarının karşılaştırılması. VI. Sebze Tarımı Sempozyumu, Eylül 19-22, Kahramanmaraş, 386-390.
14. Ercan N, Boyaci F, Ayar F. 2001. Biberde (Capsicum annuum L.) anter kültürü yoluyla haploid bitki eldesi üzerine farklı besin ortamlarının etkisi. GAP II. Tarım Kongresi, Ekim 24-26, Şanlıurfa, 1:121-128.
15. Heiser CBJR. 1976. Peppers, in evoluation of crop plants. Longman Sci. 265-268.
16. Irikova T, Grozeva S, Rodeva V. 2011a. Anther culture in pepper (Capsicum annuum L.) in vitro. Acta Phys. Plant. 33:1559-1570. doi:10.3906/biy-1506-79
17. Irikova T, Grozeva S, Popov P, Rodeva V, Todorovska E. 2011b. In vitro response of pepper anther culture (Capsicum annuum L.) depending on genotype culture medium and duration of cultivation. Biotech. & Biotech. Equip. 25:2604-2609. doi:10.5504/BBEQ.2011.0090
18. Joy RW, Patel KR, Thorpe TA. 1988. Ascorbic acid enhancement of organogenesis in tobacco. Plant Cell. Tiss. Organ Cult. 13:219–228. doi:10.1007/BF00043670
19. Kim M, Jang IC, Kım JA, Park EJ, Yoon M, Lee Y. 2008. Embriyogenesis and plant regeneration of hot pepper (Capsicum annuum L.) through isolated microspore culture. Plant. Cell. Rep. 27:425-434. doi:10.1007/s00299-007-0442-4
20. Koleva-Gudeva LR, Spasenoskı M, Trajkova F. 2007. Somatic embryogenesis in pepper anther culture, the effect of incubation treatments and different media. Sci. Hort. 111:114–119. doi:10.1016/j.scienta.2006.10.013
21. Lantos C, Juhász AG, Somogyı G, Ötvös K, Vági P, Mıhály R, Kristóf Z, Somogyı N, Pauk J. 2009. Improvement of isolated microspore culture of pepper (Capsicum annuum L.) via co-culture with ovary tissues of pepper or wheat. Plant Cell. Tiss. Organ. Cult. 97:285-293. doi:10.1007/s11240-009-9527-9
22. Mityko 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. doi:10.1111/j.1439-0523.1995.tb00764.x
23. Morrıson R, Konıng RE, Evans DA. 1986. Anther culture of an interspesific hybrid of Capsicum. J. Plant. Phys. 126:1-9. doi:10.1016/S0176-1617(86)80210-3 Murashige T, Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassy with tobacco tissue cultures. Phys. Plant. 15:473-497. doi:10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x
24. 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
25. Parra- Vega V, Gonzalez- Garcia B, Segui-Simarro JM. 2013a. Morphological markers to correlate bud and anther development with microsporogenesis and microgametogenesis in pepper (Capsicum annuum L.). Acta. Phys. Plant. 35: 627-633. doi:10.1007/s11738-012-1104-x
26. Parra- Vega V, Renau- Morata B, Sifres A, Segui-Simarro JM. 2013b. Stress treatments and in vitro culture conditions influence microspore embryogenesis and growth of callus from anther walls of sweet pepper (Capsicum annuum L.). Plant. Cell. Tiss. Organ. Cult. 112:353-360. doi:10.1007/s11240-012-0242-6
27. Ravnikar M, Vilhar B, Gogala N. 1992. Stimulatory effects of jasmonic acid on potato stem node and protoplast culture. J. Plant. Growth. Reg. 11:29–33. doi:10.1007/BF00193840
28. Rey M, Dıáz-Sala C, Rodrıguez R. 1994. Exogenous polyamines improve rooting in hazel microshoots. Plant. Cell. Tiss. Organ. Cult. 36:303–308. doi:10.1007/BF00046087
29. Rodeva VN, Irikova TP, Todorova VJ. 2004. Anther culture of pepper (Capsicum annuum L.): comparative study on effect of the genotype. Biotech. & Biotech. Equip. 18(3):34-38. doi:10.1080/13102818.2004.10817117
30. Supena EDJ, Suharsono S, Jacobsen E, Custers JBM. 2006. Successful development of a shed-microspore culture protocol for doubled haploid production in Indonesian hot pepper (Capsicum annuum L.). Plant. Cell. Rep. 25:1-10. doi:10.1007/s00299-005-0028-y
31. Supena EDJ, Custers JBM. 2011. Refinement of shed-microspore culture protocol to increase normal embryos production in hot pepper (Capsicum annuum L.). Sci. Hort. 130:769–774. doi:10.1016/j.scienta.2011.08.037
32. Taşkın H, Büyükalaca S, Keleş D, Ekbiç E. 2011. Induction of microspore-derived embryos by anther culture in selected pepper genotypes. Afr. J. Biotech. 10:17116-17121.doi:10.5897/AJB11.2023