Mutagenesis and polyploidization for creation of new genetic variability of Hydrangea macrophylla

Abstract

Für die Erweiterung der Zuchtmethodik bei Hydrangea macrophylla gelangten Methoden der induzierten Mutagenese und Polyploidisierung zur Anwendung. Für die Mutagenese wurden In-vitro-Nodienexplantate der Sorte Blaumeise mit Röntgenstrahlung mit den Dosen 5, 10, 15, 20 und 30 Gy behandelt. Die letale Dosis von 50% lag zwischen 20 und 30 Gy. Nach Gewächshausüberführung zeigten die bestrahlten Pflanzen veränderte Merkmale wie Wuchsdepressionen, deformierte Blütenstände und schwarze Stiele. Die Polyploidisierung wurde ebenfalls in vitro an Nodienexplantaten durchgeführt. Ausgangsmaterial waren die diploiden Sorten Adria und Libelle sowie die triploiden Sorten Blaumeise und Nachtigall. Kolchizin und Trifluralin dienten als chemische Agenzien zur Hemmung der Mitose. Nach Kolchizinbehandlung wurden nur vier Ploidiechimären gefunden. Trifluralin war weitaus effektiver. Bereits eine Konzentration von 0,001% Trifluralin induzierte die Bildung polyploidisierter Pflanzen. Hexaploide Pflanzen der Sorten Blaumeise und Nachtigall zeigten eine sehr starke Wuchsdepres­sion und Blattdeformierungen, die Blütenbildung war gestört. Dagegen waren tetraploide Pflanzen der Sorten Adria und Libelle attraktiv wie ihre diploiden Ausgangsformen. Die Flowzytometrie ermöglichte eine schnelle Feststellung des Ploidieniveaus und nach Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung mit Gensequenzen der 5S und 18/25S rDNA erfolgte die Bestimmung der Karyo­typen. Beide ribosomale Gensequenzen waren jeweils nur ein Mal im haploiden Genom auf unterschiedlichen Chromosomen lokalisiert. Die Bedeutung der Methoden Mutagenese und Polyploidisierung zur Schaffung von Prebreeding-Material wird diskutiert. Insbesondere der Einsatz von tetraploiden Hortensien im Zuchtprozess scheint ein aussichtsreicher Beitrag zur Erweiterung des bestehenden Sortenspektrums zu sein.    The suitability of induced mutagenesis and polyploidization of Hydrangea macrophylla to be incorporated in breeding programs was investigated. For mutagenesis nodal explants in vitro of variety Blaumeise were irra­diated with X-rays (5, 10, 20 and 30 Gy). The lethal dose of 50% was between 20 and 30 Gy. Irradiated plants were transferred to the greenhouse. New phenotypic traits like dwarfism, deformed leaves or black stems were observed. Polyploidization was carried out on nodal explants in vitro, too. Plant material was from the diploid varieties Adria and Libelle as well as from the triploid varieties Blaumeise and Nachtigall. For mitosis inhibition colchicine and trifluralin were used. After treatment with colchicine only four ploidy chimeric plants were found. The effectiveness of trifluralin was much better. Already after treatment with 0.001% trifluralin polyploidized plants were received. Hexaploid plants showed a strong dwarfism and deformed leaves. By contrast, tetraploid plants were attractive like the diploid origins. The flow cytometry enabled rapid ploidy estimation and after the fluorescence in situ hybridization with gene sequences of 5S and 18/25S rDNA the karyotypes were characterized. Each ribosomal DNA sequence used was localized one time on the haploid genome on different chromosomes. The relevance of mutagenesis and polyploidization for creation of pre-breeding material will be discussed. Especially the utilization of tetraploid hydrangeas seems to be a useful tool for the development of new hydrangea varieties.   &nbsp