Regenerace v in vitro kulturách mrkve obecné a řepy červené

Klíma M., Rosokha H., Bartošová P., Vítámvás P., Kosová K., Prášil I.T.

Národní centrum zemědělského a potravinářského výzkumu, v.v.i.

Úvod

Z důvodu cizosprašnosti mrkve obecné seté i řepy červené jsou jejich tradiční odrůdy výsledkem populačního šlechtění, které s sebou vždy nese určitou míru nevyrovnanosti v rámci jednotlivých odrůd. Pokusy o snížení variability pomocí samosprašování vedou k inbrední depresi, která se mj. projevuje výrazným snížením vitality a výnosu. V současnosti je u obou plodin dominantním způsobem šlechtění hybridní, založené na cytoplazmatické sterilitě. Získání komponent hybridů klasickými postupy je ale časově náročný proces. K rychlejšímu ustálení šlechtitelských materiálů a komponent pro liniové i hybridní šlechtění lze u obou plodin v současnosti využít biotechnologické in vitro postupy, založené na indukci haploidů a následně dihaploidů androgenezí nebo gynogenezí.

Cíl

Cílem práce je optimalizovat postup in vitro regenerace u mrkve, resp. řepy červené s využitím indukce androgeneze nebo gynogeneze a následné regenerace celistvých rostlin.

Materiál a metody

Donorové rostliny jedenácti odrůd mrkve seté (Cidera, Darina, Fantasta, Favorit, Karin, Karotela, Katrin, Olympus, Paloma, Rondo a Stupická) a sedmi odrůd řepy červené (Alexis, Bona, Červená kulatá, Goldsun, Monika, Monorubra a Renova) byly v polních podmínkách napěstovány do fáze sklizňové zralosti. Kořeny mrkve, resp. bulvy řepy byly v průběhu podzimních a zimních měsíců zjarovizovány v jarovizační komoře (10 týdnů ve tmě při 4 °C) a v období březen–srpen průběžně vysazovány v několika termínech do květináčů (průměr 30 cm) nebo kontejnerů (19x19 cm) do skleníku (březen–červen) nebo kultivačních komor s řízeným režimem (teplota den/noc 20–22/15–18 °C, 16 h světlo, intenzita 300 μmol/m²/s; březen–srpen). Na počátku kvetení prvních květů s prášivým pylem ve vnějších okolíčcích, resp. u řepy ve fázi, kdy u báze květenství nebo příslušného segmentu lichoklasu bylo pozorováno několik prvních, plně otevřených květů s prášivým pylem, byla tato květenství odebrána a udržována v nádobách s vodovodní vodou v chladové komoře (3–5 °C, fotoperioda 12 hod., světelná intenzita 100 μmol/m²/s). Odběry explantátů, kultivace a in vitro regenerace celistvých rostlin probíhala podle publikovaných postupů u mrkve a řepy. V průběhu následujících 3 měsíců po založení kultur byla sledována a vyhodnocena průměrná frekvence a typy regenerace z prašníků (resp. nezralých vajíček u řepy) nebo dalších pletiv v závislosti na genotypu a na délce udržování květenství v chladové komoře (0, 4, 14, 21 42 nebo 60 dnů). Do nesterilních podmínek byly převáděny rostliny ve fázi 5–8 pravých listů s dobře vyvinutým kořenovým systémem.

Výsledky

Z 11 testovaných genotypů mrkve byly regenerovány celistvé rostliny ze šlechtitelského materiálu Fantasta a odrůdy Paloma původem z embryí z vnitřních částí prašníku. Nejlepší varianty z hlediska regenerace embryí byly aplikace chladového předpůsobení po dobu 0 resp. 4 dnů (4°C, světlo) na odebraná květenství, kdy bylo u materiálu Fantasta dosaženo 15,7 % resp. 18,1 % responzibilních prašníků, u genotypu Paloma 8,4 %, resp. 10,1 %. U řepy se jako nejúspěšnější ukázalo chladové předpůsobení na celá květenství po dobu 2 nebo 3 týdnů, kdy regenerace dosáhla u nejlepšího genotypu cv. Goldsun průměrné úrovně 14,1 % z kultivovaných nezralých vajíček po 2 týdnech předpůsobení. I když byly zjištěny významné genotypové rozdíly v  optimální variantě předpůsobení (rozptyl 1,4 – 14,1 %), regenerace embryí bylo dosaženo u všech genotypů. Bližší podrobnosti viz tabulka 1.

Poděkování

Prezentované výsledky byly získány za finanční podpory projektu Ministerstva zemědělství České republiky, MZE NAZV QL24010202

Tabulka 1: Typy a frekvence regenerace u jednotlivých materiálů a variant chladového předpůsobení v prašníkových kulturách mrkve seté

Průměrná regenerační schopnost: - bez regenerace, + do 1 ks, ++ 2–5 ks, +++ 6–10, ++++ 11 a více prašníků nebo nitek v Petriho misce regenerovalo kalus a/nebo embrya; Typy regenerace: A – regenerace embryí v místech otevření prašníků; B – regenerace kalusu z nitky prašníku s případnou regenerací somatických embryí (e)