Metody biotechnologiczne w utrzymaniu i ocenie zasobow genowych

Biotechnologia roślin wykorzystuje dla swoich celów techniki kultur tkankowych i biologii molekularnej. Techniki te są użyteczne w ochronie i ocenie zasobów genowych. Techniki kultur tkankowych zastosowano do mnożenia i utrzymywania materiałów kolekcyjnych, szczególnie dla gatunków rozmnażających się wegetatywnie, takich jak: Solanum, Ipomea lub Coffea. O ile to jest możliwe, rozmnożone in vitro rośliny, przechowywane są w warunkach spowolniających wzrost (obniżona temperatura i intensywność światła), co pozwala na przechowywanie pojemników z roślinami do 2 lat bez potrzeby pasażowania. W miarę rozwoju technik związanych z izolacją, oczyszczaniem, klonowaniem, manipulowaniem i charakterystyką DNA coraz częściej przechowuje się wybrane fragmenty, a nawet całe biblioteki DNA (cDNA). W takiej formie mogą podlegać wymianie między instytucjami na całym świecie. Do charakterystyki różnorodności biologicznej w kolekcjach można wykorzystywać markery molekularne. Polimorfizm DNA pozwala na charakterystykę struktury populacji, na ujawnianie duplikatów, na sprawdzanie czystości próby czy też na szukanie prób z odpowiednimi genami. Jednak nie każda metoda molekularna jest jednakowo przydatna do charakterystyki roślin. Podejmując decyzję o zastosowaniu metody (RFLP, RAPD, AFLP, SSR) trzeba odpowiedzieć na pytania: a) czy uzyskamy odpowiedni polimorfizm? b) czy metoda jest powtarzalna? c) jak można przechowywać uzyskane w trakcie analiz dane? d) jakie są koszty? W pracy przedstawiono próbę oceny aktualnie stosowanych metod pod kątem postawionych pytań.Plant biotechnology employs tissue culture and molecular biology techniques which prove to be useful for maintaining and estimating genetic resources. The tissue culture technique has been applied in plant collection propagation and maintenance, particularly for vegetatively propagated crops, such as Solanum, Ipomea or Coffea. If it is possible, plant material is stored in the conditions slowing down its growth (lower temperature and diffuse light) so that the storage time can be prolonged up to 2 years and there is no need to refresh the medium. Another type of storage which is becoming more and more popular consists of isolation, purification, cloning, manipulation and identification of DNA. Selected fragments or even whole DNA libraries (cDNA) can easily be stored and then used for exchange between different genetic resource institutions all over the world. In order to characterise germplasm diversity, it is possible to use molecular markers. Molecular techniques implementing DNA polymorphism allow to characterise the population structure, reveal duplicates, check sample homogeneity and identify the sample with required gene. However, not every molecular method is equally suitable for germplasm characterisation. In order to make the proper choice among the recently applied methods: RFLP, RAPD, AFLP or SSR, it is necessary to answer the following questions: - will the polymorphism level be adequate? - is the method reproducible? - how can we store and use the data obtained? - what are the costs? The paper makes an attempt to evaluate the most common methods with respect to these qualities

Progress in transformation of vegetable crops

Pierwsze transgeniczne rośliny warzywne zostały zarejestrowane w USA w 1994 roku. Pierwszą odmianę transgeniczną otrzymano dla pomidora, który aż do dziś pozostał najczęściej wymienianym obiektem studiów nad transgenezą roślin warzywnych. W USA zaakceptowano do uprawy odmiany trzech gatunków roślin warzywnych (pomidor, cykoria i dynia zwyczajna), podczas gdy w krajach Unii Europejskiej nie dopuszczono żadnej odmiany. W krajach Unii Europejskiej prowadzi się doświadczenia porównawcze z odmianami genetycznie modyfikowanymi (GM) 12 gatunków warzyw. Na całym świecie otrzymuje się GM rośliny warzywne i wyniki są porównywalne do innych gatunków roślin uprawnych. Najnowsze osiągnięcia to: wprowadzenie dużego docinka DNA (150 kb) do pomidora i zwiększenie tolerancji na herbicydy oraz dwa patogeny u marchwi. Podobnie jak u innych gatunków roślin uprawnych, w odniesieniu do ochrony środowiska, wykazano, że transgeny z dyni zwyczajnej mogą być przeniesione do dzikich roślin należących do tego samego gatunku.Transgenic vegetable crops were commercialised for the first time in the United States in 1994. The first transgenic cultivar was tomato, which has remained most frequent subject of study for transgenesis until now. In the US there have been three crops approved for production so far (tomato, chicory and summer squash), while the EU has not allowed any. In Europe 12 species are reported to have developed genetically modified varieties which are the subject of experiments. Attempts to obtain the GM vegetables have been made all over the world and the results are comparable to other crops. Among the latest achievements are: introduction of high molecular weight DNA (150 kb) to tomato and increase of tolerance to herbicides an two pathogens in carrot. As regards the environment safety research it was indicated that, similarly to some other crops, the transgenes from summer squash can be transferred to their wild relatives

Genetic analysis of selected tomato [Lycopersicon esculentum Mill.] traits in crosses between cultivated lines and the nor mutant

The aim of the study was to investigate the delayed ripening caused by the nor gene and its possible interaction with selected traits observed in two combinations, namely, Dw₄ x nor and C36 x nor. The lines Dw₄ and C36 differed from each other in the majority of examined characters. There was no significant effect of reciprocal crosses on these characters (total yield, number of fruits, fruit weight, locule number, earliness and fruit shelf life). In Dw₄ x nor fruit weight was inherited with incomplete dominance of small fruit, while in C36 x nor the inheritance proved to be intermediate. This important statement made it possible to distinguish the hybrids characterised by fruit weight intermediate in relation to the parental forms. The experiments attested to the high significance of additive effects for fruit weight, periods from sowing to ripening and from flowering to ripening in both combinations and for locule number in Dw₄ x nor. It was also found that the nor gene slightly delayed the onset of fruit ripening but did not affect such traits as total yield, number and weight of fruits, locule number and period from sowing to flowering. In its homozygous state the nor gene totally inhibited fruit ripening. However, as a heterozygote it revealed an intermediate action, slowing down fruit ripening and prolonging shelf life 2-3 times as compared with standard tomato. The expression of the nor gene was also found to be dependent on the genetic background. Line C36 positively influenced the flavour and firmness of hybrid fruits, while Dw₄ had a negative effect on fruit quality

The carotenoid content in the fruits of winter squash (Cucurbita maxima L.)

Celem pracy była analiza zawartości karotenoidów ogółem oraz beta karotenu w owocach dziewięciu form dyni olbrzymiej, w tym czterech linii: L486, L487, L488, L491 i mieszańca F₁420 hodowli KGHiBR oraz czterech odmian wzorcowych: Amazonka, Bambino, Melonowa Żółta, Uchiki Kurii. Doświadczenia przeprowadzono w latach 2000-2002 na polu doświadczalnym SGGW, Wolica. Owoce zbierano w końcu września i składowano w przechowalni. W połowie listopada pobierano próby do analiz i zamrażano w temperaturze -20°C. Do rozdzielenia beta karotenu stosowano metodę chromatografii kolumnowej. Zawartość beta karotenu i karotenoidów ogółem oznaczano spektrofotometrycznie przy długości fali 450 nm. Wykonano analizę wariancji i utworzono grupy jednorodne przy pomocy testu Duncana. Obserwowano duże zróżnicowanie zawartości karotenoidów (3,0-133,1 mg·kg⁻¹ św.m.) i beta karotenu (1,9-76,3 mg·kg⁻¹ św.m.). Najwyższą zawartością karotenoidów ogółem (88,3 mg·kg⁻¹ św.m.) i beta karotenu (51,6 mg·kg⁻¹ św.m.) charakteryzowała się odmiana Amazonka, a najniższą linia L491 (średnia z 3 lat - odpowiednio 3,7 mg·kg⁻¹ św.m. i 3,1 mg·kg⁻¹ św.m.). Zawartość związków karotenoidowych w owocach badanych form istotnie różniła się w latach badań. Średnie ze wszystkich form w latach 2000 i 2002 osiągnęły podobne wartości (47,4 mg·kg⁻¹ św.m. i 49,6 mg·kg⁻¹ św.m. dla sumy związków karotenoidowych oraz 32,7 mg·kg⁻¹ św.m. i 33,3 mg·kg⁻¹ św.m. dla beta karotenu), natomiast znacznie niższe wartości były w 2001 roku (związków karotenoidowych 23,96 mg·kg⁻¹ św.m. i beta karotenu 14,6 mg·kg⁻¹ św.m.). Zawartość związków karotenoidowych oraz beta karotenu w owocu była silnie uzależniona od warunków atmosferycznych.The aim of the study was the evaluation of the total carotenoid and beta carotene content in the fruits of nine forms of winter squash. Four inbred lines: L486, L487, L488, L491, F₁ hybrid 420 bred in KGHiBR, and four varieties: Amazonka, Bambino, Melonowa Żółta, and Uchiki Kurii were examined. The experiments were carried out in three successive years: 2000-2002 at the experimental field of SGGW, Wolica. Fruits were harvested at the end of September and stored. In the middle of November the samples were taken for analysis and stored in a freezer (-20°C). The column chromatography was used for beta carotene separation. Beta carotene and total carotenoids content was determined by spectrophotometer for the wave length 450 nm. The analysis of variance was carried out and homogeneous groups were set up using Duncan test. The wide range of examined traits was observed (3.0-133.1 mg·kg⁻¹ FM for total carotenoids and 1.9-76.3 mg·kg⁻¹ FM for beta carotene). Amazonka had the highest total carotenoid and beta carotene content (the mean for three years - 88.3 and 51.6 mg·kg⁻¹ FM, respectively) and L491 line - the lowest (3.7 and 3.1 mg·kg⁻¹ FM). The diversity of the carotenoids content in consecutive years was observed. The means for all forms reached similar values in 2000 and 2002 (4.74 and 4.96 mg·kg⁻¹ FM for total carotenoids, 3.27 and 3.33 mg·kg⁻¹ FM for beta carotene, respectively), with much lower values in 2001 (2.39 and 1.46 mg·kg⁻¹ FM, respectively). Amazonka and Uchiki Kurii reached the highest level of both characters in 2002, while L486 and L488 lines in 2000, which indicates that the carotenoid content was much modified by weather conditions

Od zapylenia do linii DH – weryfikacja i optymalizacja protokołu otrzymywania podwojonych haploidów ogórka

A complete set of procedures comprising of the induction of haploid embryo development by pollination with irradiated pollen, embryo isolation and in vitro culture, haploid plant development, chromosome doubling by regeneration from leaf explants, acclimatization, self-pollination of DH plants and assessment of DH lines was performed in cucumber. Haploid and doubled haploid plants were obtained from all eight genotypes used in the study. The donor plant genotypes were evaluated by comparing the number of haploid embryos and DH plants obtained from each genotype. The influence of the donor plant genotype and its age on the regeneration and the yield of DH plants were evaluated. In order to optimize the method of chromosome doubling, the composition of medium was modified and the explants were divided into four groups with regard to the leaf sector used for regeneration. Acclimatization of DH plants to the greenhouse conditions was improved. Uniform, useful in breeding, DH lines were obtained.Przeprowadzono pełną procedurę otrzymywania podwojonych haploidów ogórka, która składała się z następujących etapów: indukcji rozwoju haploidalnych zarodków poprzez zapylenie napromieniowanym pyłkiem, izolacji i kultury in vitro zarodków, rozwoju roślin haploidalnych, podwojenia liczby chromosomów poprzez regenerację z eksplantatów liściowych, aklimatyzację, samozapylenia podwojonych haploidów i charakterystyki linii DH. Haploidy i podwojone haploidy otrzymano w przypadku wszystkich ośmiu genotypów wykorzystanych w doświadczeniach jako rośliny donorowe. Rośliny donorowe porównano pod względem liczby haploidalnych zarodków i roślin DH jaką z nich otrzymano. Oceniono wpływ genotypu i wieku rośliny donorowej na regenerację i liczbę otrzymanych regenerantów DH. W celu optymalizacji metody podwajania liczby chromosomów zmodyfikowano skład pożywki, a eksplantaty podzielono na cztery grupy w zależności od sektora liścia z którego zostały pozyskane. Ulepszono sposób aklimatyzacji roślin DH do warunków szklarniowych. Otrzymano wyrównane linie DH, które mogą być wykorzystane w hodowli

Comparison of selected winter squash (Cucurbita maxima Duch.) hybrids with respect to their freezing usability

Celem pracy było porównanie przydatności do mrożenia pięciu nowych mieszańców dyni olbrzymiej z czterema odmianami uprawianymi w Polsce. W dwóch kombinacjach próbek: blanszowane i niepoddane blanszowaniu, oznaczono zawartość suchej masy, wielkość wycieku zamrażalniczego oraz zawartość związków karotenoidowych ogółem i β-karotenu. Analizy wykonano na materiale świeżym oraz po 6 miesiącach mrożenia (-20°C). Najmniejszą ilość wycieku zamrażalniczego stwierdzono u mieszańców nr 413 i 420, odpowiednio 1,3 i 3,8 ml. Mieszańce te charakteryzowały się jednolitym i zwartym miąższem. Procentowa zawartość suchej masy była porównywalna (odpowiednio 7,6 i 7,7%). Zabieg blanszowania zmniejszał stratę związków karotenoidowych.The aim of study was to estimate the freezing quality of five new winter squash hybrids in comparison with the four cultivars grown in Poland. The tests were carried out on two types of samples - blanched and unblanched ones provided the estimation of dry matter content, refrigerating leakage as well as total carotenoids and beta-carotene in fresh material and after 6 months' storage at -20°C. As regards refrigerating leakage the best parameters were obtained for hybrids No. 413 and 420 amounting to 1.3 and 3.8 ml, respectively. These were also the hybrids characterized by most compact and uniform flesh. As for dry matter content the parameters were on an average level (7.6% and 7.7%, respectively). Blanching was found to reduce the carotenoid losses