A multicopy suppressor of IRA1 (MSI1) homologue is not associated with the switch to autonomous seed development in apomictic (asexual) Hieracium plants

Abstract not availableJulio C.M. Rodrigues, Takashi Okada, Susan D. Johnson, Anna M. Koltuno

Sexual reproduction is the default mode in apomictic Hieracium subgenus Pilosella, in which two dominant loci function to enable apomixis

Asexual seed formation, or apomixis, in the Hieracium subgenus Pilosella is controlled by two dominant independent genetic loci, LOSS OF APOMEIOSIS (LOA) and LOSS OF PARTHENOGENESIS (LOP). We examined apomixis mutants that had lost function in one or both loci to establish their developmental roles during seed formation. In apomicts, sexual reproduction is initiated first. Somatic aposporous initial (AI) cells differentiate near meiotic cells, and the sexual pathway is terminated as AI cells undergo mitotic embryo sac formation. Seed initiation is fertilization-independent. Using a partially penetrant cytotoxic reporter to inhibit meioisis, we showed that developmental events leading to the completion of meiotic tetrad formation are required for AI cell formation. Sexual initiation may therefore stimulate activity of the LOA locus, which was found to be required for AI cell formation and subsequent suppression of the sexual pathway. AI cells undergo nuclear division to form embryo sacs, in which LOP functions gametophytically to stimulate fertilization-independent embryo and endosperm formation. Loss of function in either locus results in partial reversion to sexual reproduction, and loss of function in both loci results in total reversion to sexual reproduction. Therefore, in these apomicts, sexual reproduction is the default reproductive mode upon which apomixis is superimposed. These loci are unlikely to encode genes essential for sexual reproduction, but may function to recruit the sexual machinery at specific time points to enable apomixis.Anna M.G. Koltunow, Susan D. Johnson, Julio C.M. Rodrigues, Takashi Okada Yingkao Hu, Tohru Tsuchiya, Saira Wilson, Pam Fletcher, Kanae Ito, Go Suzuki, Yasuhiko Mukai, Judith Fehrer and Ross A. Bicknel

Embryology and cytogenetics of Eupatorium pauciflorum and E. intermedium (Compositae)

The embryology of Eupatorium pauciflorum indicates diplospory with autonomous endosperm development. The embryo sac is of the polygonum type and the polar nuclei mostly fuse before anthesis. The occurrence of precocious embryo and endosperm development in unopened florets, and the total absence of germinated pollen grains on exposed stigmas, as well as the absence of pollen tubes in the ovules, indicate agamospermy to be obligate and embryo and endosperm development autonomous. The study of microsporogenesis revealed the total absence of pollen production in consequence of microsporocyte degeneration before the onset of meiosis, which resulted in absolute male sterility. E. pauciflorum was demonstrated to be an autotriploid with a basic set of 10 chromosomes, each represented three times. Embryological studies showed E. intermedium to undergo reductive meiosis with tetrad formation during megasporogenesis, followed by monosporic embryo sac development of the polygonum type. The polar nuclei fuse before anthesis. The egg cell invariably attains anthesis still undivided, without precocious embryony. Meiosis of microsporogenesis results in the regular formation of 10 bivalents and the subsequent stages of microsporogenesis are normal. Stigmatic loads indicate the regular occurrence of pollination with viable, functional grains. Karyotypic studies revealed a complement of 20 chromosomes separable into 10 pairs. It is concluded that E. pauciflorum, as represented by the material studied, is apomictic while E. intermedium is sexual.<br>Os estudos embriológicos indicam que Eupatorium pauciflorum apresenta diplosporia com desenvolvimento autônomo do endosperma. O saco embrionário é do tipo polygonum e os núcleos polares se fundem antes da antese. A ocorrência de embrionia precoce e desenvolvimento do endosperma em flores fechadas, e a total ausência de grãos de pólen germinados em estigmas expostos, bem como a ausência de tubos polínicos nos óvulos, indicam que agamospermia é obrigatória e o desenvolvimento do embrião e do endosperma é autônomo. O estudo da microsporogênese revelou completa ausência de produção de pólen, em razão da degeneração dos microsporócitos antes do início da meiose, o que resulta em absoluta esterilidade masculina. E. pauciflorum demonstrou ser autotriplóide com um conjunto básico de 10 cromossomos repetidos três vezes. Os estudos embriológicos mostraram que E. intermedium sofre meiose reducional, com formação de tétrades durante a megasporogênese, seguida pelo desenvolvimento monospórico do saco embrionário do tipo polygonum. Os núcleos polares se fundem antes da antese. A oosfera invariavelmente permanece até a antese sem se dividir, impedindo a ocorrência de embrionia precoce. A meiose da microsporogênese resulta na formação regular de 10 bivalentes; os estágios subseqüentes da microsporogênese são normais e a análise da superfície estigmática indica a ocorrência regular de polinização, com grãos de pólen viáveis e funcionais. Estudos de cariótipo revelaram um complemento de 20 cromossomos separados em 10 pares. É possível concluir que E. pauciflorum, como representada pelo material estudado, é apomítica, enquanto E. intermedium é sexuada

Ploidia e fertilidade de pólen em progênies de citros Ploidy and pollen fertility in citrus hybrids

Este trabalho foi desenvolvido para estimar a fertilidade do pólen e determinar o nível de ploidia em progênies dos cruzamentos da tangerineira 'Montenegrina' (C. deliciosa Ten.) com a tangerineira 'King' (C. nobilis Lour.) e com a laranjeira 'Caipira' (C. sinensis (L.) Osb.). As plantas, de pés-francos e com idade entre 11 e 12 anos, são mantidas na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul. Avaliaram-se o nível de ploidia, através da contagem dos cromossomos em células em meiose, e a fertilidade do pólen, por coloração do pólen com carmim propiônico, em 2005 e 2006. Todos os híbridos avaliados são diplóides e a fertilidade de pólen variou de zero a 98%. C27 - híbrido de 'Montenegrina' x 'Caipira' - revelou-se praticamente estéril, e a fertilidade de C21, do mesmo cruzamento, é de 10%. A menor fertilidade observada no cruzamento da 'Montenegrina' x 'King' foi de 42%.<br>This work was performed to estimate pollen fertility and determinate the ploidy level of 11 to 12 years old progenies of crosses of 'Montenegrina' mandarin (Citrus deliciosa Ten.) with 'King' mandarin (C. nobilis Lour.) and with 'Caipira' sweet orange (C. sinensis (L.) Osb.) maintained at Estação Experimental Agronômica of UFRGS, in Eldorado do Sul, Brazil. The ploidy level was determined by chromosome countings in meiosis cells and pollen fertility evaluated by staining pollen grains with propionic carmine. All evaluated hybrids are diploid and pollen fertility varied from zero to 98%. C27, a hybrid 'Montenegrina' x 'Caipira', was found is sterile, and C21, from the same cross, showed 10 % fertility. The lowest observed fertility in the progeny 'Montenegrina' x 'King' was 42 %