Induktion und Vermehrung von PLBs (Protocorm like bodies) bei Phalaenopsis Hybriden für den Agrobacterium tumefaciens-vermittelten
Gentransfer
Leana Subh, Rena Becker, Melanie Bartsch, Traud Winkelmann
Abteilung Baumschule, Institut für Zierpflanzen - und Gehölzwissenschaften, Leibniz Universität Hannover
traud.winkelmann@zier.uni-hannover.de
Phalaenopsis ist derzeit die wirtschaftlich bedeutendste Zierpflanze im Zimmerpflanzensegment und wird in vitro über axillare Sprossvermehrung vermehrt. Durch neue Züchtungen besticht Phalaenopsis heute durch eine Vielfalt an Blütenfarben und -formen. Allerdings ist die Züchtung aufgrund der langen Generationszeiten sehr langwierig und die Produktion erfordert hohen Energieeinsatz für die Klimatisierung der Gewächshäuser. Um die Blüteninduktion bei Phalaenopsis zu verstehen und steuern zu können, ist ein Transformationssystem zur Analyse von Genfunktionen notwendig. Da aus der Literatur bekannt ist, dass sich PLBs (protocorm like bodies, die als somatische Embryonen von Orchideen angesehen werden) für die Transformation mit Agrobacterium tumefaciens eignen, bestand das Ziel dieser Arbeit darin, ein Protokoll für die Induktion und Vermehrung von PLBs zu entwickeln sowie die Sensitivität der PLBs für Hygromycin im Hinblick auf die spätere Selektion transgener Zellen zu prüfen. Es wurden fünf Genotypen (aktuelle Phalaenopsis Hybriden) verwendet und verschiedene Explantattypen für die PLB-Induktion verglichen. Eine direkte PLB-Regeneration konnte nur bei Sprossspitzenexplantaten von In-vitro-Sprossen beobachtet werden. Die Kultur unter Licht (16 h, 20 µMol/m2s) führte zu geringfügig höheren PLB-Induktionsraten verglichen mit der in Dunkelheit. Des Weiteren wurde die Wirkung der Pflanzenwachstumsregulatoren Benzyladenin (BA) und Thidiazuron (TDZ) in jeweils drei Konzentrationen untersucht. Auf Medium mit 3 mg/l TDZ waren an 32-50 % der Explantate PLBs zu beobachten, während für die weitere Vermehrung die besten Ergebnisse mit 1 mg/l TDZ erzielt wurden. Eine weitere Verbesserung der Vermehrung der PLBs war mit dem temporären Immersionssystem RITA möglich, in dem Vermehrungsraten von 8,4 verglichen mit 5,5 auf Festmedium und etwa 1 in Flüssigmedium erzielt wurden. Da in den Transformationsversuchen mit Hilfe des hptII (hygromycin phosphotransferase)-Gens, das Resistenz gegen das Antibiotikum Hygromycin vermittelt, selektiert werden soll, wurde ein Versuch zur Ermittlung der Selektionsschwelle durchgeführt. Die aus den Vermehrungsversuchen gewonnenen PLBs wurden auf festem Medium mit 0; 2,5; 5; 7,5 und 10 mg/l Hygromycin für 4 Wochen im Licht kultiviert. Bereits bei einer Konzentration von 5 mg/l waren Wachstum und Vermehrung der PLBs deutlich vermindert, bei 7,5 mg/l fand keine Vermehrung mehr statt. Daher wurde für die nun anstehenden Transformationsversuche eine Konzentration von 7,5 mg/l Hygromycin zur Selektion gewählt.
Postersession / Pflanzenbiotechnologie
Lokalisierung von Hybridisierungsbarrieren zwischen Mittagsblumengewächsen (Aizoaceae)
Philipp Braun, Traud Winkelmann Universität Hannover braun@baum.uni-hannover.de
Die Aizoaceae stellt mit mehr als 100 Gattungen und über 1800 dokumentierten Arten die größte Familie sukkulenter Pflanzen dar. Viele Vertreter zeichnen sich durch intensiv gefärbte Blütenblätter aus und finden daher Verwendung als Zierpflanzen. Züchterisch wurden Mittagsblumengewächse in der Vergangenheit jedoch nur wenig bearbeitet, was unter anderem auf mangelnde Kreuzbarkeit verschiedener Arten und Gattungen zurückgeführt werden kann.
Die Blütenbiologie verschiedener Genotypen der Gattungen Delosperma und Lampranthus wurde mit unterschiedlichen Methoden untersucht, um ihr Potential für die Zierpflanzenzüchtung genauer einordnen zu können. Ein wesentliches Ziel war hierbei die Lokalisierung von Hybridisierungsbarrieren, um nachfolgend Methoden zu deren Überwindung erarbeiten zu können.
Untersuchungen zur Pollenvitalität mit unterschiedlichen Methoden (In-vitro -Pollenkeimtests, MTT- und FDA-Tests) zeigten, dass fast alle Versuchspflanzen Pollen mit hoher Vitalität freisetzten. Eine Lagerung für züchterische Zwecke erschien unproblematisch, da die Vitalität von Pollenkörnern bei 20 °C (mind. 50 Tage) und -20 °C (mind. ein Jahr) lange erhalten blieb. Dabei eignete sich ein In-vitro-Keimtest zur Bestimmung der Pollenvitalität bei den untersuchten Genotypen am besten.
Das Pollenschlauchwachstum nach intra- und intergenerischen Kreuzungen von Delosperma- und Lampranthus-Genotypen konnte in situ durch Anfärbung mit Anilinblau in fast allen Fällen bis zu den Mikropylen von Samenanlagen verfolgt werden. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass Hybridisierungsbarrieren vorrangig nach der Befruchtung auftreten.
Alle untersuchten Genotypen erschienen in hohem Maße selbststeril und bildeten ohne gezielte Fremdbestäubung nur sehr selten Samenkapseln aus. Bei Delosperma wurde das Pollenschlauchwachstum nach Selbstungen bereits im Narbengewebe eingestellt, während bei Lampranthus-Vetretern keine eindeutige Hemmung des Pollenschlauchwachstums festgestellt wurde.
Postersession / Pflanzenbiotechnologie
Detection and elimination of plant viruses in Dahlia
Sabine Oster, Edgar Maiss, Traud Winkelmann
Institut für Zierpflanzen- und Gehölzwissenschaften, Abteilung Baumschule, Leibniz Universität Hannover
sabine-oster@gmx.de, traud.winkelmann@zier.uni-hannover.de
Worldwide, Dahlia is an economically relevant ornamental crop. Its value is decreasing due to diseases caused by virus infection. The risk of virus transmission and distribution increases through the vegetative propagation of Dahlia by cuttings and division of tubers.
The aim of this study was to obtain virus-free plants from 22 genotypes (historic Dahlia and breeding material) through meristem-tip-culture and to establish protocols for PCR based virus detection. The establishment of meristem-tips/shoot-tips was successful for 21 genotypes (in 33,5 % of all prepared shoot tip explants (n=278)). Propagation rates of about 3 were obtained for most genotypes, while the rooting ability differed to a great extend among the genotypes. Acclimatization rates were high at 80-100 % for the different genotypes. In Dahlia the most important virus - and only DNA-virus - is Dahlia Mosaic Virus (DMV) belonging to Caulimoviridae. Using a degenerated primer pair designed by Pahalawatta et al. (2007), three different strains of DMV could be detected in one PCR reaction. The results showed that all tested genotypes were infected with DMV before and after meristem-tip-culture. Thus, DMV cannot be eliminated from Dahlia through this method. It is reported that one of the strains is an endogenous pararetrovirus and therefore integrates in the Dahlia genome. For the detection of two RNA-viruses, Tobacco Streak Virus (TSV) and Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV), specific primer pairs were designed for the detection of the viral sequences after reverse transcription. All Dahlia explant donor plants were tested negative for TSWV. In contrast, the incidence of TSV was high with 17 infected out of 21 tested genotypes. Elimination of TSV was achieved in 28 % (n=50) of the viable meristem-tip-cultures. Overall, for 9 out of 17 previously TSV-infected genotypes, TSV-free shoot cultures are now available.
Pahalawatta, V., Miglino, R., van Schadewijk A. R. und Pappu, H. R. (2007): Incidence and relative prevalence of distinct Caulimoviruses (Genus Caulimovirus, Family Caulimoviridae) associated with Dahlia Mosaic in Dahlia variabilis. Plant Disease Vol. 91 (9) 1194-1197.
Postersession / Pflanzenbiotechnologie
Optical properties of wax bloom of plums; its effect on light reflection and weight loss during storage at different temperatures
Adnan Mukhtar, Lutz Damerow, Michael Blanke Institut für Landtechnik, Universität Bonn
damerow@uni-bonn.de
On maturation, plums develop a pronounced layer of epicuticular wax (scenting) that affects its appearance. During harvest, packaging and transport, this protective layer may be damaged or removed. The resulting appearance generates the impression of poor fruit quality. The aim of this research was to analyse and compare the influence of this wax layer on the optical reflection using three different surface features. Light reflection was measured with a dedicated Keyence sensor type Luster Detection Sensor Head CZ-V20.
This case study also includes the effect of weight loss of plum with wax or without wax stored at different temperatures.
The measurements showed that light reflection doubled from 150- 250 (arbitrary units) to 300-600 (arbitrary units) after polishing. Light reflection of European plums cv. 'Topper' was also measured over time, which decreased in case of the polished surface.
Weight loss was measured from European plums cv. 'Topper' either with their natural wax coating, polished or chemically treated to remove the wax layer and stored at two temperatures of 20 °C or in a refrigerator at 5 °C. After 20 days of storage at 20 °C, weight loss was almost 48 g with wax, g polished and ..g chemically treated respectively. The weight loss was minimum 18 g, 20 g, 28 g for plums stored at 5 °C . This case study explains the shelf life and affects of water loss of the plums under different surface conditions with wax, polished or chemically treated. The sensor technique used in this case study can be used further for sorting and grading.