An assessment of genetic integrity of in vitro shoots of Pyrodwarf pear rootstock

Abstract

The most important aspect of in vitro propagation technology is to verify genetic fidelity of tissue culture-raised plants. In the present study, three techniques were employed to assess genetic integrity of micropropagated shoots of Pyrodwarf (Pyrus communis L.) pear rootstock. In vitro shoots derived either from organized meristems (axillary origin) or from leaf explants (adventitious origin). Flow cytometry analysis deployed to estimate the DNA ploidy level revealed no significant differences in nuclear DNA content among adventitious regeneration derived shoots, in vitro shoots of axillary origin and in vivo control plants from open field. Chromosome counting in root tip meristems also showed a normal diploid chromosome number (2n = 2x = 34) in both type of in vitro shoots. However, polyacrylamide gel electrophoresis of peroxidases (POX) extracted from the leaf tissue revealed the same POX banding patterns in open field mother plants and in vitro shoots of axillary origin, while adventitious-derived in vitro shoots exhibited polymorphism in POX profiles depending on the specific cytokinin/auxin combination used for adventitious regeneration. The obtained results indicate that although tissue culture plants maintained gross genetic stability at cytogenetic level, further investigation using powerful DNA markers is required, especially in adventitious regeneration derived shoots.

Най-важният аспект при in vitro размножаването е да се провери генетичната сигурност на тъканните култури. В настоящото изследване са използвани три техники за оценка на генетичната еднаквост на растения получени чрез микроразмножение от подложка за круша Pyrodwarf (Pyrus communis L.). In vitro леторастите са получени от диференцирани меристеми (с аксиларен произход) и листни експланти (адвентивна издънкова регенерация). Направеният анализ, за оценка нивото на плоидност на ДНК, чрез поточна цитометрия, не показва значими разлики в съдържанието на ядрената ДНК, между леторасти от адвентивна издънкова регенерация, in vitro леторасти от аксиларен произход и in vivo контролни растения, отглеждани на открито. Преброяването на хромозоми във връхна коренова меристема също показва нормален брой диплоидни хромозоми (2n = 2x = 34) и при двата вида in vitro леторасти. Въпреки това, електрофорезата с полиакриламиден гел на пероксидаза (POX), от листната тъкан, разкрива същите POX модели, като при майчини растения отглеждани на открито и in vitro леторастите от аксиларен произход, докато леторастите с адвентивна издънкова регенерация показват аксиларен полиморфизъм в POX профилите, в зависимост от специфичната цитокинин/ауксинова комбинация,използвана за адвентивна издънкова регенерация. Получените резултати показват, че въпреки че тъканните култури поддържат обща генетична стабилност на цитогенетично ниво, е необходимо допълнително изследване с мощни ДНК маркери, особено при леторасти с адвентивна издънкова регенерация.