Μορφολογικά χαρακτηριστικά και γονιμότητα 1ης και 2ης αναδιασταύρωσης διειδικών υβριδίων του Solanum violaceum και τριών ποικιλιών μελιτζάνας (S. melongena):
Creators: name: Κρομμύδας, Κωνσταντίνος Σπυρίδων
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Μελιτζάνα
Αρρενοστειρότητα
Διειδικός
Solanum violaceum
Γονιμότητα
Υβρίδια
Eggplant
Male sterility
Interspecific
Fertility
Hybrids

description: Τα πειράματα των Isshiki και Kawajiri (2002) έδειξαν ότι είναι δυνατή η δημιουργία κυτταροπλασματικά αρρενόστειρων σειρών μελιτζάνας μετά από διασταύρωση της μελιτζάνας ως αρσενικό γονέα με το άγριο αγκαθωτό είδος S. violaceum και την αναδιασταύρωση του F1 διειδικού υβριδίου με γύρη μελιτζάνας για τέσσερεις γενεές. Σε προηγούμενη πειραματική προσπάθεια (Τζηκαλιός 2005) δημιουργηθήκαν τα διειδικά υβρίδια μεταξύ του S. violaceum (V) και των ελληνικών ποικιλιών μελιτζάνας Λαγκαδά (Λ), Έμι (E), και Τσακώνικης (T). Τα διειδικά υβρίδια [F1(VxΛ), F1(VxE) και F1(VxT)] ταυτοποιήθηκαν με μορφολογικούς δείκτες και αναδιασταυρώθηκαν με γύρη των αντίστοιχων ποικιλιών, δίνοντας σπόρο πρώτης αναδιασταύρωσης [BC1(VxΛ), BC1(VxΕ) και BC1(VxΤ)] (Τζηκαλιός 2005). Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δυνατότητα αναδιασταύρωσης, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά και οι παράμετροι της γονιμότητας των BC1 και BC2 γενεών των διειδικών υβριδίων. Οι τρεις BC1 πληθυσμοί καλλιεργήθηκαν στο ύπαιθρο την άνοιξη του 2006 και αναδιασταυρώθηκαν με γύρη των αντίστοιχων ποικιλιών. Το ποσοστό επιτυχίας των αναδιασταυρώσεων BC1(VxΛ)xΛ, BC1(VxΕ)xΕ και BC1(VxΤ)xT ήταν 46,0%, 66,2% και 37,1% αντίστοιχα και αποκτήθηκε ο σπόρος της δεύτερης αναδιασταύρωσης. Στην BC1 γενεά βρέθηκε μεγάλη παραλλακτικότητα στα μορφολογικά χαρακτηριστικά του φυτού (ύψος, αριθμός βλαστών), του φύλλου (μήκος και πλάτος ελάσματος, παρουσία, χρώμα και αριθμός αγκαθιών στην πάνω και κάτω επιφάνεια, αριθμός λοβών), του άνθους (αριθμός ανθέων ανά ταξιανθία, χρωματισμός και διάμετρος στεφάνης) και του καρπού (χρώμα, μήκος, διάμετρος, σχήμα κορυφής). Η τιμές σε μερικά μορφολογικά χαρακτηριστικά της BC1 ήταν ενδιάμεσες της μελιτζάνας και του άγριου είδους, ενώ σε άλλα πλησίαζαν αυτές τις μελιτζάνας. Τα BC1 φυτά είχαν μικρότερους καρπούς αναδιασταύρωσης από τις αντίστοιχες ποικιλίες, αλλά μεγαλύτερους από τα αντίστοιχα διειδικά υβρίδια, τα οποία περιέγραψε ο Τζηκαλιός (2005). Μερικά χαρακτηριστικά του άγριου είδους (μεγάλη βλαστική ανάπτυξη, αγκάθια στο φύλλο και στον κάλυκα, αυξημένος αριθμός λοβών στο φύλλο, σύνθετη ταξιανθία) διατηρήθηκαν στην BC1 γενεά, γεγονός που δείχνει ότι μάλλον ελέγχονται από κυρίαρχα γονίδια. Η διάσπαση που βρέθηκε σε αυτά τα χαρακτηριστικά, η εμφάνιση των κλάσεων του επαναλαμβανόμενου γονέα (μελιτζάνα) και η αύξηση της ομοιότητας των BC1 φυτών με τη μελιτζάνα, έδειξε ότι μέρος του γενώματος του άγριου είδους αντικαταστάθηκε από αυτό της μελιτζάνας. Το 2007 καλλιεργήθηκαν οι BC2(VxΛ), BC2(VxΕ) και BC2(VxΤ), που αποκτήθηκαν το 2006, για να αναδιασταυρωθούν με τη μελιτζάνα και να μελετηθούν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους. Επιπλέον, καλλιεργήθηκαν φυτά των BC1(VxΛ), BC1(VxΕ) και BC1(VxΤ) για να μελετηθεί η γονιμότητά τους και να συγκριθεί με αυτή των αντίστοιχων BC2 γενεών. Το ποσοστό επιτυχίας των αναδιασταυρώσεων αυξήθηκε στις BC2(VxΛ)xΛ και BC2(VxΤ)xT (55,1%, και 59,6% αντίστοιχα), ενώ μειώθηκε στη BC2(VxΕ)xΕ (52,0%). Η αύξηση του ποσοστού επιτυχών αναδιασταυρώσεων μάλλον οφείλεται στην αύξηση της γενετικής συγγένειας με τη μελιτζάνα. Η ευκολότερη απόκτηση βιώσιμου σπόρου BC3 δείχνει ότι η γονιμότητα του γυναικείου δεν επηρεάστηκε αρνητικά από το κυτταρόπλασμα του άγριου είδους. Στην BC2 γενεά διατηρήθηκε μόνο ένα μικρό μέρος της παραλλακτικότητας που βρέθηκε στα μορφολογικά χαρακτηριστικά της BC1. Η συχνότητα εμφάνισης των κλάσεων του άγριου είδους μειώθηκε, ενώ αυξήθηκε σημαντικά η συχνότητα εμφάνισης των κλάσεων της μελιτζάνας. Οι τιμές των περισσότερων μορφολογικών χαρακτηριστικών της BC2 γενεάς πλησίασαν ακόμα περισσότερο αυτές τις μελιτζάνας και το μέγεθος του καρπού αυξήθηκε σημαντικά σε σχέση με την BC1 γενεά. Τα παραπάνω δείχνουν ότι μετά από δύο αναδιασταυρώσεις το γένωμα του S. violaceum αντικαταστάθηκε σε μεγάλο βαθμό από αυτό της μελιτζάνας. Η γονιμότητα του ανδρείου των BC1 και BC2 γενεών ήταν πολύ χαμηλή σε σχέση με αυτή της μελιτζάνας και του άγριου είδους και εκδηλώθηκε με απουσία καρπόδεσης μετά από αυτογονιμοποίηση ή με παρουσία παρθενοκαρπικών καρπών. Παρά τη χαμηλή γονιμότητα των BC1 και BC2 γενεών, μερικά φυτά της BC1 και λίγα της BC2 έδεσαν καρπούς που περιείχαν σπόρο αυτογονιμοποίησης. Η χαμηλή γονιμότητα αποδόθηκε στο χαμηλό ποσοστό βιώσιμων γυρεοκόκκων, στην εμφάνιση ανώμαλων και ατροφικών ανθήρων και στην αδυναμία του πόρου του ανθήρα να ελευθερώσει γύρη. Τα φαινόμενα αυτά ήταν εντονότερα στην BC2 γενεά, γεγονός που δείχνει ότι το κυτταρόπλασμα του S. violaceum σε συνδυασμό με την αύξηση της συγγένειας με τη μελιτζάνα (αλλοπλασμία), είχε δυσμενή επίδραση στη γονιμότητα του ανδρείου.
description: Experiments carried out by Isshiki and Kawajiri (2002) showed that the development of cytoplasmic male sterile eggplant lines is possible by crossing eggplant as male parent with the wild spiny species S. violaceum and four backcrosses of the interspecific hybrid with the eggplant parent. This type of male sterility was attributed to the disharmony between the eggplant nucleus and the cytoplasm of S. violaceum (alloplasmy) (Isshiki and Kawajiri 2002). The interspecific hybrids between S. violaceum (V) and the Greek eggplant cultivars Langada (L), Emi (E) and Tsakoniki (T) were obtained in a previous work (Tzikalios 2005). The interspecific hybrids [F1(VxL), F1(VxE) and F1(VxT)] were characterized with morphological markers and backcrossed as female parents with the corresponding eggplant cultivars in order to obtain the seed of first backcross progeny [BC1(VxL), BC1(VxE) and BC1(VxT) respectively] (Tzikalios 2005). The aim of the present work was to investigate the backcrossing ability, the morphological traits and some fertility parameters of BC1 and BC2 progenies. Plants of the BC1 progenies were grown in open field during the spring of 2006 and backcrossed with the recurrent parent (eggplant). The morphological traits of plant, leaf, flower and fruit were recorded in midsummer. The percentage of successful backcrosses for BC1(VxL)xL, BC1(VxE)xE and BC1(VxT)xT were 46,0%, 66,2% and 37,1% respectively and BC2 seed was obtained. Great variation was observed in the morphological traits of the plant (height, number of brunches), leaf (length and width of lamina, presence, number and color of prickles in both surfaces, number of lobes), flower (number of flowers per inflorescence, corolla diameter and coloration) and fruit (surface color, shape, length, diameter, apex shape, flesh texture) of the BC1 progenies. The mean values of several traits were intermediate to those of eggplant and S. violaceum, whereas the values of some traits were closer to those of eggplant. Some characteristics of the wild species (increased vegetative growth, prickliness, increased leaf lobbing, composite inflorescence) were also observed in BC1 progenies indicating dominant inheritance. The segregation observed in these characters along with the increased similarity with the recurrent parent indicates that the genome of S. violaceum was partially substituted by that of eggplant through backcrossing. In 2007 the BC2 progenies obtained in 2006 [BC2(VxL), BC2(VxE) and BC2(VxT)] were grown, backcrossed and their morphological traits were measured following the same process as in 2006. Plants of the BC1 progenies were also grwon in order to study and compare their fertility parameters with those of BC2. Compared to their BC1 counterparts BC2(VxL) and BC2(VxT) had a higher percentage of successful backcrosses (55,1% and 59,6% respectively), whereas BC2(VxE) had a lower percentage (52,0%). The increased overall percentage of successful backcrosses in BC2 may be attributed to the increased genetic affinity with eggplant and indicates that gynoecium fertility was not affected by the cytoplasm of S. violaceum. The morphological variation observed in BC1 progenies was reduced in BC2. Furthermore, the frequencies of eggplant classes in the morphological traits of BC2 progenies were higher when compared to those of BC1. In contrast, the frequencies of wild species traits (prickliness, absence of anthocyanins) were significantly decreased in BC2. The mean values of several traits of the BC2 progenies resembled that of eggplant and the fruits size increased significantly. These findings indicate that a large portion of S. violaceum genome was substituted by that of eggplant after two consecutive backcrosses. The androecium fertility in BC1 and BC2 was very low when compared to that of eggplant and S. violaceum and resulted in decreased fruit set, formation of parthenocarpic fruits and absence of fruit set. Low fertility was attributed to the presence of abnormal or rudimentary anthers, decreased pollen release ability and low pollen viability. These abnormalities were more frequent in BC2 progenies indicating that the S. violaceum cytoplasm in combination with the increased genetic affinity with eggplant (alloplasmy) significantly reduced the androecium fertility.