Haploid ve diploid mısır bitkilerinde morfolojik, sitolojik ve fizyolojik farklılıkların incelenmesi

Abstract

Mısırda in vivo katlanmış haploid tekniği, homozigot hat geliştirme, genetik çeşitlilik çalışmaları gibi farklı alanlarda kullanılan bir tekniktir. Bu teknik kullanılarak oluşturulan örneklerinin ploidi sınıfının belirlenmesi in vivo katlanmış haploid tekniğinde önemli adımlardan birisidir. Bu adımda haploidlerin diğerlerinden ayrılması amacıyla tohum farklı yöntemlerinden yararlanılmaktadır. Bu çalışma mısırda haploid ve diploid örneklerin morfolojik ve fizyolojik özellikler bakımından karşılaştırılması ve bu özelliklerin örneklerin ploidi seviyelerine göre ayrımında kullanılıp kullanılamayacağının belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Ayrıca sitogenetik analizler ile örneklerin gerçek plodi seviyeleri tespit edilerek incelenen özelliklerin sitogenetik doğrulama öncesi ve sonrasındaki farklılıkların incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada donör olarak iki mısır genotipi (B73, Hya×B73) bir indirgeyici hat ile melezlenmiş ve elde edilen tohumlar Navajo renk markörüne göre sınıflanmıştır. Gözle ayrımı yapılan tohumların tohum morfometrisine yönelik olarak tohum boyu, tohum eni, tohum çevresi ile tek tohum ağırlığı belirlenmiştir. Ardından bu örnekler çimlendirilerek kök uzunluğu, sürgün uzunluğu ve kök sayısı ölçümleri yapılmıştır. Ölçüm yapılan bitkilerden kök ucu örneği alınmış ve sitolojik analizler ile örneklerin kromozom sayıları belirlenmiştir. Daha sonra aynı örnekler fidelenmiş ve sera şartlarına şaşırtılarak bitki boyu, yaprak sayısı, stoma boyu, stoma sayısı ve SPAD ölçümleri yapılmıştır. İncelenen özelliklerin büyük kısmında haploid örneklere ait değerler diploid örneklerden düşük bulunmuştur. Genotiplere göre haploid/diploid örnekler arasındaki farklar değişkenlik göstermiş ve hibrit donör materyalin bu bakımdan daha belirgin farka sahip olduğu tespit edilmiştir. Sitogenetik doğrulamaya göre göz ile ayrım işleminin ayrım başarısının B73 hattı için %87, Hya×B73 melezi için ise %92 olarak hesaplanmıştır. Her iki materyal için de diploid örneklerin haploidler örneklere göre daha başarılı şekilde ayrılabildiği saptanmıştır. Ayrıca haploid ve diploid örnekleri ayırt etmek için kök uzunluğu ve tohum çevresi özelliklerinin etkin şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir

In vivo doubled haploid technique is used for different fields such as homozygous line development and genetic diversity studies in maize. Determination of the ploidy level of samples generated using this technique is one of the important steps in the in vivo doubled haploid technique. In this step, different methods are utilized to distinguish haploids from others. This study was carried out to compare haploid and diploid samples in maize in terms of morphological and physiological traits and to determine whether these traits can be used to differentiate the samples according to their ploidy levels. In addition, it was aimed to determine the actual ploidy levels of the samples by cytogenetic analyses and to examine the differences of the studied traits before and after cytogenetic verification. In the study, two maize genotypes (B73, Hya×B73) as donors were crossed with an inducer line and the seeds obtained were classified according to the Navajo color marker. Seed length, seed width, seed circumference and single seed weight were determined for seed morphometry of the visually separated seeds. Then these samples were germinated and root length, shoot length and root number were measured. Root tip samples were taken from the measured plants and chromosome numbers of the samples were determined by cytological analysis. Then, the same samples were planted and transferred to greenhouse conditions and plant height, leaf number, stomatal length, stomatal number and SPAD were measured. In most of the traits examined, the values of haploid samples were lower than diploid samples. The differences between haploid/diploid samples varied according to genotypes and hybrid donor material was found to have more significant differences in this respect. According to the cytogenetic verification, the discrimination success of the visual separation was calculated as 87% for the B73 line and 92% for the Hya×B73 hybrid. For both donors, it was determined that diploid samples could be separated more successfully than haploid samples. It was also determined that root length and seed circumference traits can be used effectively to separate haploid and diploid samples.