Published July 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Pollen viabilities and gene expression profiles across <i>Musa</i> genomes

Creators

  • 1. Naresuan University

Description

Banana (Musa spp.) is a major global economic fruit crop. However, cross-pollination from other Musa cultivars grown in nearby plantations results in seeded fruit that exceeds market demand. This study investigated pollen viability and germination and examined the expression profiles of pollen development-related genes across seven Musa genomes (AA, BB, AAA, BBB, AAB, ABB and ABBB). Twenty-three Musa cultivars were assessed for pollen viability using lacto-aceto-orcein and triphenyltetrazolium chloride staining methods. Results revealed that pollen viability obtained from both methods was significantly different among all the studied cultivars. Cultivars carrying BB (diploid) genomes had higher viability percentages than AA (diploid), AAA, BBB, AAB and ABB (triploid) and ABBB (tetraploid) genomes. Germination of the studied cultivars was also investigated on pollen culture medium, with results showing significant differences between the pollen of each cultivar. The best germinating cultivar was TKM (11.0 %), carrying BB genome. Expression profiles of pollen development-related genes by RT-qPCR indicated that both TPD1A and MYB80 genes were highly expressed in triploid Musa genomes but the PTC1 gene showed down-regulated expression, resulting in non-viable pollen. Pollen viability, pollen germination and pollen development-related genes differed across Musa cultivars. This knowledge will be useful for the selection of male parents for Musa cross-breeding programs. Pollen viability should also be considered when planning Musa production to avoid seeded fruit.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الموز (فرع موسى) هو محصول فاكهة اقتصادي عالمي رئيسي. ومع ذلك، فإن التلقيح المتبادل من أصناف موسى الأخرى التي تزرع في المزارع القريبة يؤدي إلى ثمار بذرة تتجاوز طلب السوق. بحثت هذه الدراسة في جدوى حبوب اللقاح وإنباتها وفحصت ملامح التعبير للجينات المتعلقة بتطور حبوب اللقاح عبر سبعة جينومات موسى (AA، BB، AAA، BBB، AAB، ABB و ABBB). تم تقييم ثلاثة وعشرين من أصناف موسى لجدوى حبوب اللقاح باستخدام طرق صبغ اللاكتو أسيتو أورسين وثلاثي فينيل تترازوليوم كلوريد. كشفت النتائج أن صلاحية حبوب اللقاح التي تم الحصول عليها من كلتا الطريقتين كانت مختلفة اختلافًا كبيرًا بين جميع الأصناف التي تمت دراستها. كان لدى الأصناف التي تحمل جينوم BB (ثنائي الصيغة الصبغية) نسب صلاحية أعلى من جينوم AA (ثنائي الصيغة الصبغية) و AAA و BBB و AAB و ABB (ثلاثي الصيغة الصبغية) و ABBB (رباعي الصيغة الصبغية). كما تم التحقيق في إنبات الأصناف المدروسة في وسط زراعة حبوب اللقاح، حيث أظهرت النتائج اختلافات كبيرة بين حبوب اللقاح لكل صنف. كان أفضل صنف إنبات هو tkm (11.0 ٪)، ويحمل جينوم BB. أشارت ملامح التعبير للجينات المرتبطة بتطور حبوب اللقاح بواسطة RT - qPCR إلى أن كلا من جينات TPD1A و MYB80 تم التعبير عنها بشكل كبير في جينوم موسى ثلاثي الصيغة الصبغية ولكن جين PTC1 أظهر تعبيرًا منخفض التنظيم، مما أدى إلى حبوب لقاح غير قابلة للحياة. اختلفت صلاحية حبوب اللقاح وإنبات حبوب اللقاح والجينات المتعلقة بتطوير حبوب اللقاح عبر أصناف موسى. ستكون هذه المعرفة مفيدة في اختيار الآباء الذكور لبرامج موسى للتهجين. يجب أيضًا مراعاة صلاحية حبوب اللقاح عند التخطيط لإنتاج موسى لتجنب الفاكهة المصنوعة.

Translated Description (English)

Banana (Musa spp.) is a major global economic fruit crop. However, cross-pollination from other Musa cultivars grown in nearby plantations results in seeded fruit that exceeds market demand. This study investigated pollen viability and germination and examined the expression profiles of pollen development-related genes across seven Musa genomes (AA, BB, AAA, BBB, AAB, ABB and ABBB). Twenty-three Musa cultivars were assessed for pollen viability using lacto-aceto-orcein and triphenyltetrazolium chloride staining methods. Results revealed that pollen viability obtained from both methods was significantly different among all the cultivars studied. Cultivars carrying BB (diploid) genomes had higher viability percentages than AA (diploid), AAA, BBB, AAB and ABB (triploid) and ABBB (tetraploid) genomes. Germination of the studied cultivars was also investigated on pollen culture medium, with results showing significant differences between the pollen of each cultivar. The best germinating cultivar was tkm (11.0%), carrying BB genome. Expression profiles of pollen development-related genes by RT-qPCR indicated that both TPD1A and MYB80 genes were highly expressed in triploid Musa genomes but the PTC1 gene showed down-regulated expression, resulting in non-viable pollen. Pollen viability, pollen germination and pollen development-related genes differed across Musa cultivars. This knowledge will be useful for the selection of male parents for Musa cross-breeding programs. Pollen viability should also be considered when planning Musa production to avoid seeded fruit.

Translated Description (French)

La banane (Musa spp.) est une culture fruitière économique mondiale majeure. Cependant, la pollinisation croisée à partir d'autres cultivars de Musa cultivés dans les plantations voisines donne des fruits ensemencés qui dépassent la demande du marché. Cette étude a étudié la viabilité et la germination du pollen et a examiné les profils d'expression des gènes liés au développement du pollen dans sept génomes de Musa (AA, BB, AAA, BBB, AAB, ABB et ABBB). Vingt-trois cultivars de Musa ont été évalués pour la viabilité du pollen en utilisant des méthodes de coloration à la lacto-acéto-orceine et au chlorure de triphényltétrazolium. Les résultats ont révélé que la viabilité du pollen obtenue à partir des deux méthodes était significativement différente entre tous les cultivars étudiés. Les cultivars portant des génomes BB (diploïdes) avaient des pourcentages de viabilité plus élevés que les génomes AA (diploïdes), AAA, BBB, AAB et ABB (triploïdes) et ABBB (tétraploïdes). La germination des cultivars étudiés a également été étudiée sur milieu de culture pollinique, avec des résultats montrant des différences significatives entre le pollen de chaque cultivar. Le meilleur cultivar en germination était tkm (11,0%), porteur du génome BB. Les profils d'expression des gènes liés au développement du pollen par RT-qPCR ont indiqué que les gènes TPD1A et MYB80 étaient fortement exprimés dans les génomes triploïdes de Musa, mais que le gène PTC1 présentait une expression régulée à la baisse, entraînant un pollen non viable. La viabilité du pollen, la germination du pollen et les gènes liés au développement du pollen différaient selon les cultivars de Musa. Ces connaissances seront utiles pour la sélection des parents mâles pour les programmes de croisement Musa. La viabilité du pollen doit également être prise en compte lors de la planification de la production de Musa pour éviter les fruits ensemencés.

Translated Description (Spanish)

El banano (Musa spp.) es un importante cultivo frutícola económico mundial. Sin embargo, la polinización cruzada de otros cultivares de Musa cultivados en plantaciones cercanas da como resultado frutos con semillas que superan la demanda del mercado. Este estudio investigó la viabilidad y germinación del polen y examinó los perfiles de expresión de los genes relacionados con el desarrollo del polen en siete genomas de Musa (AA, BB, AAA, BBB, AAB, ABB y ABBB). Se evaluaron veintitrés cultivares de Musa para determinar la viabilidad del polen utilizando métodos de tinción con lacto-aceto-orceína y cloruro de trifeniltetrazolio. Los resultados revelaron que la viabilidad del polen obtenida de ambos métodos fue significativamente diferente entre todos los cultivares estudiados. Los cultivares que portaban genomas BB (diploides) tenían porcentajes de viabilidad más altos que los genomas AA (diploides), AAA, BBB, AAB y ABB (triploides) y ABBB (tetraploides). La germinación de los cultivares estudiados también se investigó en medio de cultivo de polen, con resultados que muestran diferencias significativas entre el polen de cada cultivar. El mejor cultivar germinante fue el tkm (11,0%), portador del genoma BB. Los perfiles de expresión de genes relacionados con el desarrollo de polen mediante RT-qPCR indicaron que tanto los genes TPD1A como MYB80 se expresaban altamente en genomas de Musa triploides, pero el gen PTC1 mostró una expresión regulada negativamente, lo que resultó en polen no viable. La viabilidad del polen, la germinación del polen y los genes relacionados con el desarrollo del polen difirieron entre los cultivares de Musa. Este conocimiento será útil para la selección de padres varones para los programas de cruzamiento de Musa. La viabilidad del polen también debe considerarse al planificar la producción de Musa para evitar la fruta sembrada.

Files

plad052.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
خصائص حبوب اللقاح وملامح التعبير الجيني عبر جينومات <i>موسى</i>
Translated title (English)
Pollen viabilities and gene expression profiles across <i>Musa</i> genomes
Translated title (French)
Viabilités du pollen et profils d'expression génique dans les génomes de <i>Musa</i>
Translated title (Spanish)
Viabilidades del polen y perfiles de expresión génica en los genomas de <i>Musa</i>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385408859
DOI
10.1093/aobpla/plad052

Is supplement to
https://openalex.org/W4211202038 (Other)
https://openalex.org/W2594585717 (Other)
https://openalex.org/W2473782932 (Other)
https://openalex.org/W2376340911 (Other)
https://openalex.org/W2156868689 (Other)
https://openalex.org/W2063838271 (Other)
https://openalex.org/W2042874314 (Other)
https://openalex.org/W2023847064 (Other)
https://openalex.org/W1999693121 (Other)
https://openalex.org/W1840213242 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1549970080
  • https://openalex.org/W1592095212
  • https://openalex.org/W1968395319
  • https://openalex.org/W1977898898
  • https://openalex.org/W1999356038
  • https://openalex.org/W2013864285
  • https://openalex.org/W2020902333
  • https://openalex.org/W2033940257
  • https://openalex.org/W2049162357
  • https://openalex.org/W2058244523
  • https://openalex.org/W2070343758
  • https://openalex.org/W2093194804
  • https://openalex.org/W2102626630
  • https://openalex.org/W2105228919
  • https://openalex.org/W2150876256
  • https://openalex.org/W2151641498
  • https://openalex.org/W2170157201
  • https://openalex.org/W2331814572
  • https://openalex.org/W2346555250
  • https://openalex.org/W2967952969
  • https://openalex.org/W2977166617
  • https://openalex.org/W2981308780
  • https://openalex.org/W3048956966
  • https://openalex.org/W3082577216
  • https://openalex.org/W3094015681
  • https://openalex.org/W3129274677
  • https://openalex.org/W3147334936
  • https://openalex.org/W3155049142
  • https://openalex.org/W3168954871
  • https://openalex.org/W3205613727
  • https://openalex.org/W4225277563
  • https://openalex.org/W4293092946
  • https://openalex.org/W4298140932