The results of colchicine treatment of dihaploids and their implications regarding efficiency of chromosome doubling and potato histogeny

Summary

Dihaploids were treated with colchicine by using Dionne's technique. Cytological screening of the products showed there were differences between dihaploids in their susceptibilities to chromosome doubling by this method.

All except one plant out of 85 screened had the same ploidy in L₂ and L₃ tissues. The ploidy of L₁ tissues was frequently different from that of the other two layers. It was concluded that two independent histogenic layers, L₁ and L₂+L₃, may be present in subaxillary meristems of potatoes. Chromosome counts of root-tip cells (L₃ tissue) could be made prior to flowering in order to ascertain which plants should be retained for use as functional tetraploid parents in breeding experiments.

Zusammenfassung

Entsprechend der Dionne-Technik wurden dihaploide Pflanzen mit Kolchizin behandelt. Zwischen den Wirkungen von zwei verschiedenen Kolchizin-Lösungen (0,5 und 1%) und Behandlungszeiten (24 und 48 h) ergaben sich keine signifikanten Unterschiede. Signifikante Unterschiede zeigten sich jedoch zwischen Dihaploiden hinsichtlich ihrer Bereitschaft zur Chromosomen-Verdopplung. Die Ploidie der histogenen Schichten L₁, L₂ und L₃ in den Produkten wurde durch Chloroplasten-Zählung in stomatären Wächterzellen ermittelt, entsprechend durch Zählung der meiotischen Chromosomen in Pollenmutterzellen und der mitotischen Chromosomen in Zellen von Wurzelspitzen.

Tabelle 1 zeigt die Frequenzen der Pflanzen mit Tetraploidie in jeder Schicht. Die zytologische Auswertung geschah wie folgt. Zuerst wurde L₃-Ploidie ermittelt und die 2x-Pflanzen zurückgestellt. Der Rest wurde auf L₁-Ploidie untersucht; Pflanzen, die auch in dieser Schicht tetraploid waren, wurden auf L₂-Ploidie ausgelesen.

Die Ploidie von L₂ und L₃ war für alle Pflanzen identisch, ausgenommen einer von 85 Pflanzen, die in beiden Schichten untersucht worden waren. Die L₁-Ploidie war in den meisten Fällen von der von L₂ und L₃ unterschiedlich. Daraus wird geschlossen, dass subaxillare Meristeme bei Kartoffeln zwei funktional unabhängige histogene Schichten haben könnten, die L₁- bzw. L₂- und L₃-Gewebe ergeben. Wenn sich L₂ von L₃ unterscheidet, könnte dies auf seltene periklinale Teilungen von L₁ zurückzuführen sein. Periklinale Chimären erweisen sich bis zu drei Knollengenerationen generell als stabil. Aufteilung in komplettes 2x- oder 4x-Gewebe erfolgt generell in der ersten Knollengeneration von Pflanzen, die in der L₃-Schicht mixoploid sind.

Wenn doppelt Dihaploide für den Gebrauch als funktionale Tetraploide in der Züchtung erforderlich sind, könnten diese zur Zurückstellung identifiziert werden, indem vor der Blüte die L₃-Ploidie ermittelt wird, welche sporadisch und unregelmässig sein kann.

Résumé

Des plantes dihaploïdes ont été traitées à la colchicine selon la méthode de Dionne. Aucune différence significative n'a été trouvée quant à l'efficacité des solutions de colchicine (0,5 à 1%) et des temps de traitement (24 et 48 h).

Cependant en utilisant cette méthode, on a observé des différences dans la sensibilité des dihaploïdes au doublement des chromosomes. Les ploïdies de types L₁, L₂ et L₃ des assises ont été déterminées par comptage des chloroplastes situés dans les cellules de garde des stomates, les chromosomes méiotiques par comptage dans les cellules-mères du pollen et les chromosomes mitotiques par comptage dans les cellules de l'extrémité des racines.

Le tableau 1 présente les fréquences de plantes tétraploïdes de chaque assise. Le screening cytologique a été établi de la manière suivante: les ploïdies L₃ ont été déterminées en premier lieu et les plantes diploïdes conservées à part. Le reste a été trié pour la ploïdie L₁ et les plantes qui étaient également tétraploïdes ont été séparées pour la ploïdie L₂.

Les ploïdies L₂ et L₃ étaient identiques en tous points sauf pour 85 plantes récupérées dans les deux types. La ploïdie L₁ était souvent différente de L₂ et L₃. On en conclut que chez la pomme de terre les méristèmes subaxillaires peuvent avoir deux assises à fonctions indépendantes donnant respectivement des tissus de types L₁ et L₂+L₃.

Lorsque L₂ est différent de L₃ cela peut être dû à de rares divisions périclines des cellules de type L₁. Les chimères périclines demeurent généralement stables après trois générations de tubercules. Des tissus intégralement 2x ou 4x se forment généralement à la première génération de tubercules chez les plantes mixoploïdes en L₃.

Dans le cas où des dihaploïdes doublés sont recherchés en tant que tétraploïdes pour des hybridations, ils peuvent être identifiés dans le tri de la ploïdie L₃ avant la floraison qui peut être sporatique et peu fréquente.