המאמר מתאר פרוטוקול חילוץ עוברים להתחדשות של עוברים לא בשלים הנגזר מההכלאה הבין-מינית של Cucurbita pepo ו- Cucurbita moschata. ניתן לשכפל את הפרוטוקול בקלות והוא יהווה משאב חשוב לתוכניות גידול סקווש.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
המאמר מתאר פרוטוקול חילוץ עוברים להתחדשות של עוברים לא בשלים הנגזר מההכלאה הבין-מינית של Cucurbita pepo ו- Cucurbita moschata. ניתן לשכפל את הפרוטוקול בקלות והוא יהווה משאב חשוב לתוכניות גידול סקווש.
הכלאה בין-מינית בגידולי קוקורביטה (סקווש) רצויה להרחבת השונות הגנטית ולאינטרוגרסיה של אללים שימושיים. עוברים לא בשלים הנוצרים מצלבים רחבים אלה חייבים להתחדש באמצעות טכניקות מתאימות להצלת עוברים. למרות שטכניקה זו מבוססת היטב עבור גידולים רבים, חסר תיאור מפורט של המתודולוגיה המתאימה לדלעת שתאפשר את יישומה השגרתי. כאן אנו מתארים פרוטוקול הצלת עוברים שימושי להכלאה בין-מינית של C. pepo ו- C. moschata. כדי לזהות שילובים בני קיימא להצלת עוברים, בוצעו 24 צלבים בין-ספציפיים. סט פירות התקבל מעשרים ושניים צלבים, מה שמעיד על שיעור הצלחה של 92%. עם זאת, רוב הפירות שהתקבלו היו parthenocarpic, עם זרעים נטולי עוברים (זרעים ריקים). רק שילוב צלב אחד הכיל עוברים לא בשלים שניתן היה לחדשם באמצעות אמצעי גידול צמחיים בסיסיים. בסך הכל חולצו 10 עוברים מפרי F1 הבין-ספציפי, ושיעור ההצלחה של הצלת עוברים היה 80%. פרוטוקול חילוץ העוברים שפותח כאן יהיה שימושי להכלאה בין-מינית בתוכניות גידול סקווש.
קוקורביטה (שם מדעי: Cucurbita; 2n = 40) הוא סוג מגוון מאוד במשפחת ה-Cucurbitaceae, הכולל 27 מינים שונים, מתוכם חמישה מבויתים1. מבין אלה, Cucurbita moschata, C. pepo, ו- C. maxima הם החשובים ביותר מבחינה כלכלית בעולם. בארה"ב, C. moschata ו- C. pepo הם שני המינים החשובים ביותר בייצור החקלאי. C. pepo מורכב מארבעה תת-מינים (ovifera, pepo, fraternal ו-gumala) המכילים קבוצות דלעת בקיץ ובחורף של נוכלים, סטרייטנק, בלוט, צדפות, קוקוזל, מח ירקות, קישואים ודלעת 2,3,4,5. C. moschata מורכב בעיקר מסוגי שוק דלעת חורף כולל דלורית, דיקינסון וקבוצת גבינה1. שני המינים מגוונים מבחינה מורפולוגית ופנוטיפית, כאשר C. pepo נחשב לתנובה שלו, לאוזניים, להרגל גידול השיחים ולתכונות פרי מגוונות הכוללות צורת פרי, גודל פרי, צבע בשר ותבנית קליפה. מאידך גיסא, C. moschata מוערך על הסתגלותו לחום ולחות, כמו גם עמידות למחלות ומזיקים 6,7. הכלאה בין-מינית בין C. moschata ו- C. pepo היא לא רק אסטרטגיה חשובה לאינטרוגרסיה של תכונות רצויות בין שני המינים, אלא גם מאפשרת את הרחבת הבסיס הגנטי בתוכניות רבייה 7,8.
הצלבות מוקדמות בין C. moschata ו- C. pepo נעשו כדי לקבוע את ההתאמה שלהם ו / או מחסומים טקסונומיים 9,10,11, בעוד שמחקרים מאוחרים יותר התמקדו בעיקר בהעברת תכונות רצויות12,13,14. הכלאה בין-מינית בין שני המינים התמקדה בהעברת תכונות חדשות כגון הרגל גידול של שיח או שיח למחצה ושיפור התשואה מ- C. pepo יחד עם עמידות למחלות, הסתגלות ללחץ אביוטי ומרץ מוגבר מ- C. moschata14,15,16. לדוגמה, הצלבות ספציפיות בין C. pepo (P5) ו- C. moschata (MO3) הביאו לתפוקת פירות גבוהה יותר 13, בעוד ש- C. moschata accessions (מקומי ניגרי ומנין) היו בשימוש נרחב כמקור העיקרי לעמידות בפני נגיפי פוטיוירוס בתרבויות C. pepo מעובדות 17,18.
מחקרים קודמים הראו כי הכלאה בין C. moschata ו- C. pepo אפשרית אך קשה 8,15. הצלבים הבין-ספציפיים עלולים לגרום לכך שלא יהיו פירות (הפלה), פירות פרתנוקרפיים נטולי זרעים בני קיימא (זרעים ריקים), פירות ללא זרעים שבהם העוברים הלא בוגרים לא מצליחים להתפתח (stenospermocarpy), או פירות עם מעט עוברים לא בשלים שניתן להציל לצמחים בוגרים באמצעות הצלת עוברים15,16. לדוגמה, לא הושגו זרעים בני קיימא על ידי חציית C. pepo (מלכת השולחן, האם) עם C. moschata (גבינה גדולה, אבהית), עם זאת, הצלב ההדדי הניב 57 זרעים בני קיימא מתוך 134 האבקה9. הייאז השיגה זרעים בני קיימא מצלבי C. moschata ו- C. pepo רק כאשר צלבים נעשו בשעה 04:00 בבוקר באמצעות אבקה שאוחסנה בטמפרטורה של 10 מעלות צלזיוס במשך הלילה19. באגט חצה שמונה זנים שונים של C. moschata עם C. pepo (דליקטה) ודיווח כי מתוך 103 האבקה כוללת, התקבלו 83 פירות שנראו תקינים, אך אף אחד מהם לא הכיל זרעים בני קיימא8. בהצלבה בין C. pepo (S179) ו- C. moschata (NK), Zhang et al. השיגו 15 פירות עם 2,994 זרעים, אך רק 12 מהם היו בני קיימא בעוד שהשאר הציגו התפתחות בסיסית בלבד. מחקרים אלה מצביעים על כך שלמרות שמעבר בין-ספציפי בין C. moschata ל- C. pepo מועיל מאוד, השגת פירות עם זרעים בני קיימא מהצלבים דורשת16.
הצלת עוברים הוצעה כשיטה מתאימה להתגבר על בעיות הנובעות מהפלה מוקדמת או מעוברים שפותחו בצורה גרועה והיא אחת הטכניקות המוקדמות והמוצלחות ביותר בתרבית במבחנה להתחדשות של עוברים לא בשלים16,20. הצלת עוברים כוללת תרבית מבחנה של עוברים לא מפותחים/לא בשלים ולאחר מכן העברה למדיום מזין סטרילי כדי להקל על התאוששות השתילים ובסופו של דבר צמחים בוגרים21. למרות שהצלת עוברים משמשת בדרך כלל בגידול סקווש, חסר תיאור מפורט של המתודולוגיה המתאימה שתאפשר את יישומה השגרתי. שימוש בטכניקת הצלת עוברים כדי להתגבר על מחסומי הכלאה בין-ספציפיים במיני Cucurbita דווח כבר בשנת 195422. עם זאת, ההצלחה של הצלת עוברים במחקרים המוקדמים לא דווחה או נמוכה מאוד. Metwally et al. דיווחו על שיעור הצלחה של 10% (התחדשות לצמחים בוגרים) בקרב 100 עוברים היברידיים בין-ספציפיים שניצלו מהכלאה בין C. pepo ו- C. martinezii23. Sisko et al. דיווחו על שיעור הצלחה משתנה של התחדשות עוברים בקרב עוברים שהתקבלו משילובים צולבים שונים: שיעור ההתחדשות של בני כלאיים שהושגו על ידי חציית C. maxima (Bos. Max) ו- C. pepo (הבהלה לזהב) היה 15.5%, עבור C. pepo (קישואים) ו- C. moschata (הוקאידו) היה 20%, ואילו עבור C. pepo (הבהלה לזהב) ו- C. moschata (דולגה) הוא היה 37.5%24. בנוסף לגנוטיפ, המדיה ותנאי התרבית במבחנה הם גורמים חשובים להצלחת הטכניקה25,26. במחקר הנוכחי נבדקו שילובי צלב שונים בין C. moschata ו- C. pepo, ופותחה מתודולוגיה פשוטה לשימוש בטכניקת הצלת העוברים בסקווש. פיתוח טכניקת הצלת עוברים פשוטה וקלה לשחזור תאפשר הכלאה בין-מינית ושיפור הנבטים בתוכניות גידול סקווש.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. שתילה והאבקה
הערה: חשוב לזהות גנוטיפים תואמים שההכלאה שלהם תביא לסט פירות ולייצור עוברים בני קיימא.
2. טכניקת הצלת עוברים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כדאיות סט פירות וזרעים
נערכה בדיקה ראשונית לקביעת כדאיות סט הפירות והזרעים במגוון שילובים צולבים. בסך הכל נבחרו 15 גנוטיפים של דלעת, ארבעה C. pepo ו-11 C. moschata, (טבלה 1). מתוך 24 צירופי הצלב הבין-ספציפיים שנוסו, הושגה ערכת פירות עבור 22 (טבלה 2), המייצגת הצלחה כוללת של >92% בערכת הפירות. לא הושגו פירות בוגרים על ידי חציית O ו-M ו-E ו-J, בעוד שהמספר הגבוה ביותר של פירות (n = 6) הושגו על ידי חציית F ו-J (טבלה 2). מספר הפרחים שהו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ישנם שני צווארי בקבוק עיקריים להכלאה בין-מינית מוצלחת בין C. moschata ו- C. pepo: מחסום תאימות צולבת, הנקבע על ידי היענות גנוטיפית לייצור עוברים היברידיים, ומחסומים לאחר ההפריה, המעכבים את התפתחותם של עוברים היברידיים לזרעים רגילים. כפי שדווח בעבר על דלעת, בדיקת התאימות הצולבת במחקר הנוכחי גילתה כי רוב הפרי התפתח באופן חלקי, כאשר רוב הזרעים אינם ניתנים להשגה16. לגנוטיפ ההורי יש השפעה ניכרת על התאימות של הכלאה בין-מינית בין C. moschata ו- C. pepo. מבין 24 צירופי ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים על היעדר ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי למזון וחקלאות של USDA, פרויקט NRS מס '. FLA-TRC-006176 והמכון למדעי המזון והחקלאות של אוניברסיטת פלורידה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אמפיצילין | פישר סיינטיפיק | BP1760-5 | |
| אוטוקלאב | סטריס | AMSCO LAB 250 | |
| איזון | |||
| צפוטקסים | סיגמא אלפריך | C 7039 | |
| צינורות צנטריפוגה (1.5 מ"ל) | סיגמא אלפריך | T9661 | |
| חומר ניקוי | |||
| אתנול, 95% | מלקחיים של Decon Labs | 2805HC | |
| VWR | 82027-408 | ||
| מסטיק גלאן | Caisson Laboratories | G024 | |
| תא גידול או מדף | |||
| מואר מכסה מנוע למינרי / ארון בטיחות ביולוגית | The Baker Company, Inc | Edgegard | |
| נייר דבק Uline | S-11735 | ||
| מדיה בקבוק | |||
| Murashige & Skoog Medium Research | Products International | M10200 | |
| NPK דשן (20-20-20) | BWI Companies, Inc | PR200 | |
| Osmocote Plus דשן | BWI Companie,s Inc | OS90590 | |
| Parafilm M | Sigma Alfrich | P7793 | |
| צלחת פטרי (60 x 15 מ"מ) | USA Scientific, Inc | 8609-0160 | |
| עציצים לצמחים | BWI Companies, Inc | NP4000BXL | |
| מיכלי מזון מפלסטיק, בשימוש חוזר | אוסקר מאייר | 4470003330 | |
| תגי תלייה מפלסטיק | של אמזון | B07QTZRY6T | |
| ג'ולי | גארדנר | Pro-Line C/B | |
| מגשי התחלה שתילים BWI | Companies Inc | מסנן | |
| (0.22 אום) | ExtraGene | B25CA022-S | |
| הום | דיפו | 2A060006 | |
| אמבטיית |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.