Peculiarities of in vitro parthenogenesis of unpollinated maize ovaries

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The maize line AT-1 is characterized by a hereditary predisposition to parthenogenesis. The aim of this investigation is to study parthenogenetic embryo development in the culture of unpollinated ovaries in vitro. The unpollinated ovaries were explanted in 1, 3, 5, 7, 10, 15 days after the appearance of stigmas from ears. The nutrient medium included mineral components of MS, vitamins, sucrose (9,0%), 2,4-D (2,0 mg/l), agar-agar. The structure of megagametophytes at the time of inoculation of the ovaries and on the 3rd, 7th, 14th, 21th, 28th day of cultivation was studied. The first divisions of unfertilized egg cells were observed on the 5th–7th day after appearance of stigmas from ears, independently from whether all this time the ovaries were on the mother plant or they were inoculated into the nutrient medium. The formation of the autonomous abnormal endosperm in some cultivated ovaries was detected. The abnormal endosperm disturbed normal development of the proembryo. As a rule, the ovaries with embryo and endosperm degenerated. In the absence of endosperm, the morphogenesis of parthenogenetic proembryos was carried out in one of two directions in vitro: 1) development of plants by direct embryogenesis; 2) regeneration of plants from numerous embryoids, raised on the surface of globular proembryos. The second direction was prevailed. The culture of unpollinated ovaries can be a promising method of mass haploid regenerants not only in maize, but also in other types of agricultural plants.

About the authors

Tatyana Alekseevna Alatortseva

Saratov State University

Author for correspondence.
Email: alatortsevata@mail.ru

candidate of biological sciences, associate professor of Chair of Genetics

Russian Federation, Saratov

References

  1. Павлова М.К. Культура неоплодотворенных завязей и семяпочек: возможности и перспективы // Сельскохозяйственная биология. 1987. № 1. С. 27-31.
  2. Бугара А.М., Русина Л.В. Культура неоплодотворенных завязей и семяпочек как способ получения гаплоидных растений // Физиология и биохимия культурных растений. 1988. Т. 20, № 5. С. 419-430.
  3. Truong-Andre I., Demarly Y. Obtaining plants by in vitro culture of unfertilized maize ovaries (Zea mays L.) and preliminary studies on the progeny of a gynogenetic plant // Z. Pflanzenzüchtg. 1984. № 92. P. 309-320.
  4. Ao G.M., Zhao S.X., Li G.H. Induction of haploid plantlets from unpollinated maized ovaries in ovaries in vitro // Acta Genetica Sinica. 1982. Vol. 9, № 4. P. 281-283.
  5. Alatortseva T.A., Tyrnov V.S. Reproducing of haploid and diploid maize forms in vitro // Maize Genet. Coop News. Lett. 2001. № 75. P. 55-56.
  6. Tang F., Tao Y., Zhao T.Y., Wang G. In vitro production of haploid and doubled haploid plants from pollinated ovaries of maize (Zea mays) // Plant Cell. Tissue and Organ Culture. 2006. Vol. 84, Iss. 2. P. 233-237.
  7. Тырнов В.С., Еналеева Н.Х. Автономное развитие зародыша и эндосперма у кукурузы // Докл. АН СССР. 1983. Т. 272, № 3. С. 722-723.
  8. Murashige Т., Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco cultures // Physiol. Plant. 1962. Т. 15, № 3. С. 473-497.
  9. Куприянов П.Г. Ускоренные методы исследования зародышевого мешка // Выявление апомиктичных форм во флоре цветковых растений СССР. Саратов, 1978. С. 155-163.
  10. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. М.: Колос, 1970. 255 с.
  11. Камелина О.Н., Проскурина О.Б., Жинкина Н.А. К методике окраски эмбриологических препаратов // Бот. журн. 1992. Т. 77, № 4. С. 93-96.
  12. Алаторцева Т.А., Апанасова Н.В., Лобанова Л.П. Явление полиэмбрионии in vivo и in vitro у апомиктичной линии кукурузы // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер.: Химия. Биология. Экология. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 398-405.
  13. Kuo C.-s., Lu W.-l. Изучение морфологии и цитологии эмбриоидов, полученных в культуре каллюса кукурузы // Чжиу сюэ-бау. Acta. Bot. Sin. 1984. Vol. 26, № 1. P. 19-23.
  14. Lupotto E. In vitro culture of isolated somatic embryos of maize (Zea mays L.) // Maydica. 1986. Vol. 31, № 2. P. 197-201.
  15. Vasil V., Vasil I.K. Plant regeneration from friable embryogenic callus and cell suspension cultures of Zea mays L. // Plant. Physiol. 1986. Vol. 124, № 5. P. 399-408.
  16. Wang A.S. Callus induction and plant regeneration from maize mature embryos // Plant. Cell Reports. 1987. № 6. P. 360-362.
  17. Lupotto E., Lusardi M.C. Secondary somatic embryogenesis from regenerating plantlets of the inbred line B79 of maize (Zea mays L.). Switch from type 1 to type 2 callus and effect on the regenerative potential // Maydica. 1988. Vol. 33, № 3. P. 167-177.
  18. Van Lammeren A.A.M. Obsevations on the structural development of immature maize embryos (Zea mays L.) during in vitro culture in the presence or absence of 2,4-D // Acta. Bot. Neerl. 1988. Vol. 37, № 1. P. 49-61.
  19. McCain J.W., Hodges T.K. Anatomy of somatic embryos from maize embryo cultures // Bot. Gaz. 1986. Vol. 147, № 4. P. 453-456.
  20. Митрофанова И.В. Соматический эмбриогенез как система in vitro размножения культурных растений // Физиол. и биохим. культ. растений. 2009. Т. 41, № 6. С. 495-508.
  21. Терехин Э.С. Паразитные цветковые растения: эволюция онтогенез и образ жизни. Л.: Изд-во «Наука», 1977. 220 с.
  22. Батыгина Т.Б., Бутенко Р.Г. Морфогенетический потенциал зародышей покрытосеменных растений (на примере рода Paeonia сем. Paeoniaceae) // Бот. журн. 1981. Т. 66, № 11. С. 1532-1548.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - The timing of the emergence of embryonic structures in the ovaries of maize line AT-1 in vitro

Download (51KB)
3. Figure 2 - Different stages of embryoid formation on the parthenogenetic embryo of the AT-1 maize line in vitro: a - the stage of "tubercle"; b - the appearance of a constriction (per), the beginning of separation from the tissue of the maternal embryo

Download (44KB)
4. Figure 3 - Laying of the kidney in the tissue of the parthenogenetic proembryo

Download (21KB)

Copyright (c) 2017 Alatortseva T.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».