Nuclear DNA content in rice (Oryza sativa L.) regenerants derived from anther culture in vitro | Содержание ядерной ДНК у регенерантов риса (Oryza sativa L.), полученных в культуре пыльников in vitro

English. In the work, we followed the aims 1) to evaluate nuclear DNA content by flow cytometry in an androgenic rice regenerant population, and 2) to estimate the applicability of the combination of two approaches, the anther in vitro culture technique and flow cytometry, in rice breeding. A total of 1099 regenerants from in vitro anther culture of a single F2 (UkrNIIS 3435 x Ukr 96) rice (Oryza sativa L. ssp. japonica Kato) hybrid plant were separated into four groups with regard to morphological features. Haploids were sterile plants with very small flowers, dihaploids were fertile plants, tetraploids were the plants with very few large seeds, an expressed keel and the ribbed floral scales. Also, there were the plants without seeds which flowers were normal in size but formed two or more sterile panicles. In the last group of the regenerants the plants died during early development. A total of 176 regenerants were estimated by flow cytometry. It was revealed that nuclear DNA content varied greatly (Cv = 32%) in the plants without seeds. Additionally, in this group we found the regenerants with endopoyploidy since five of the plants had two nuclear DNA content peaks like those for haploids and diploids. In 23 plants nuclear DNA content approximated to dihaploid chromosome set and averaged 2.00 pg. The dihaploid and tetraploid plants were low variable (Cv of 10.5 and 5.3%) and had nuclear DNA content of 1.88 and 3.75 pg, respectively, whereas the haploids were high variable (Cv = 29%) with an average nuclear DNA amount of 0.89 pg. Our findings indicate that flow cytometry, together with production index, may be applied to reveal tetraploid regenerants and to remove haploids in rice breeding. That allows avoiding ex vitro trials of unpromising regenerants.

Russian. Цель работы заключалась в характеристике популяции регенерантов риса, полученных в культуре пыльников in vitro, по содержанию ядерной ДНК методом проточной цитометрии и оценке эффективности сочетания методов культуры тканей и проточной цитометрии в селекционной работе с рисом. Гибрид F2 (УкрНИИС 3435 x Укр 96) риса посевного (Oryza sativa L. ssp. japonica Kato) выращивали на вегетационной площадке в 2014 г. Перед введением в культуру in vitro пыльники риса подвергали воздействию низких положительных температур (5 град. С) в течение 7 сут, поместив метелку в цилиндр с водой. Для введения в культуру пыльники помещали на индукционную питательную среду N6 c 2,4-дихлорфеноксиуксуной кислотой (2,0 мг/л). По морфологическим признакам все регенеранты (1099 шт.) разделили на 5 групп: гаплоиды (стерильные растения с очень мелкими цветками); дигаплоиды (растения с семенами); тетраплоиды (растения с очень крупными немногочисленными семенами, выраженным килем и ребристостью на цветочной чешуе); растения без семян (формировали цветки нормального размера, но не образовывали семена на двух и более метелках); растения, погибшие на ранних этапах роста и развития. Содержание ДНК определяли у 176 регенерантов с использованием метода проточной цитометрии. В группе растений без семян был высокий (32%) коэффициент вариации (КВ) по содержанию ядерной ДНК и наблюдалось явление эндополиплоидии. Пять растений показали двувершинность при детекции изолированных ядер в зонах гаплоидов и диплоидов, 23 растения характеризовались содержанием ядерной ДНК, близким к таковому у дигаплоидных регенерантов (в среднем 2,00 пг). Группы дигаплоидов и тетраплоидов оказались малоизменчивы (КВ 10,5 и 5,3%), и средние значения содержания ядерной ДНК в них составляли, соответственно, 1,88 и 3,75 пг. Гаплоидные растения характеризовались высокой изменчивостью (КВ 29%) при среднем содержании ядерной ДНК 0,89 пг. Сделан вывод о практической ценности примененных методов.