In vitro screening of potato genotypes for osmotic stress tolerance
Creators
- 1. Haramaya University
- 2. Ethiopian Institute of Agricultural Research
- 3. Leibniz University Hannover
Description
Abstract Potato (Solanum tuberosum L.) is a cool season crop which is susceptible to both drought and heat stresses. Lack of suitable varieties of the crop adapted to drought-prone areas of the lowland tropics deprives farmers living in such areas the opportunity to produce and use the crop as a source of food and income. As a step towards developing such varieties, the present research was conducted to evaluate different potato genotypes for osmotic stress tolerance under in vitro conditions and identify drought tolerant genotypes for future field evaluation. The experiment was carried out at the Leibniz University of Hannover, Germany, by inducing osmotic stress using sorbitol at two concentrations (0.1 and 0.2 M) in the culture medium. A total of 43 genotypes collected from different sources (27 advanced clones from CIP, nine improved varieties, and seven farmers' cultivars) were used in a completely randomized design with four replications in two rounds. Data were collected on root and shoot growth. The results revealed that the main effects of genotype, sorbitol treatment, and their interactions significantly (P < 0.01) influenced root and shoot growthrelated traits. Under osmotic stress, all the measured root and shoot growth traits were significantly correlated. The dendrogram obtained from the unweighted pair group method with arithmetic mean allowed grouping of the genotypes into tolerant, moderately tolerant, and susceptible ones to a sorbitol concentration of 0.2 M in the culture medium. Five advanced clones (CIP304350.100, CIP304405.47, CIP392745.7, CIP388676.1, and CIP388615.22) produced shoots and rooted earlier than all other genotypes, with higher root numbers, root length, shoot and root mass under osmotic stress conditions induced by sorbitol. Some of these genotypes had been previously identified as drought-tolerant under field conditions, suggesting the capacity of the in vitro evaluation method to predict drought stress tolerant genotypes. Most of the genotypes collected from Ethiopia were found to be susceptible to osmotic stress, except one farmers' cultivar (Dadafa) and two improved varieties (Zemen and Belete). Field evaluation of the tested materials under drought conditions would confirm the capacity of osmotic stress tolerant genotypes to perform well under drought-prone conditions and the potential interest of in vitro evaluation as a pre-screening component in potato breeding programs.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
البطاطس المجردة (Solanum tuberosum L.) هي محصول موسمي بارد عرضة لكل من الجفاف والضغوط الحرارية. إن عدم وجود أصناف مناسبة من المحصول تتكيف مع المناطق المعرضة للجفاف في المناطق المدارية المنخفضة يحرم المزارعين الذين يعيشون في هذه المناطق من فرصة إنتاج المحصول واستخدامه كمصدر للغذاء والدخل. كخطوة نحو تطوير مثل هذه الأصناف، تم إجراء البحث الحالي لتقييم الأنماط الجينية المختلفة للبطاطس لتحمل الإجهاد التناضحي في ظل ظروف المختبر وتحديد الأنماط الجينية المقاومة للجفاف للتقييم الميداني المستقبلي. أجريت التجربة في جامعة لايبنتز في هانوفر، ألمانيا، عن طريق تحفيز الإجهاد التناضحي باستخدام السوربيتول بتركيزين (0.1 و 0.2 م) في وسط المزرعة. تم استخدام ما مجموعه 43 نمطًا وراثيًا تم جمعها من مصادر مختلفة (27 استنساخًا متقدمًا من التنظيف المكاني، وتسعة أصناف محسنة، وسبعة أصناف للمزارعين) في تصميم عشوائي تمامًا مع أربعة نسخ متماثلة في جولتين. تم جمع البيانات حول نمو الجذر والجرعة. كشفت النتائج أن التأثيرات الرئيسية للنمط الجيني، وعلاج السوربيتول، وتفاعلاتها بشكل كبير (P < 0.01) أثرت على الصفات المتعلقة بنمو الجذر وإطلاق النار. تحت الضغط الاسموزي، كانت جميع سمات نمو الجذور والبراعم المقاسة مترابطة بشكل كبير. سمح مخطط التغصن الذي تم الحصول عليه من طريقة المجموعة الزوجية غير المرجحة بمتوسط حسابي بتجميع الأنماط الجينية في أنماط متسامحة ومتسامحة إلى حد ما وقابلة للتأثر بتركيز السوربيتول 0.2 م في وسط المزرعة. أنتجت خمس نسخ متقدمة (CIP304350.100 و CIP304405.47 و CIP392745.7 و CIP388676.1 و CIP388615.22) براعم ومتجذرة في وقت سابق من جميع الأنماط الجينية الأخرى، مع أعداد جذر أعلى وطول الجذر وكتلة الجذر تحت ظروف الإجهاد التناضحي التي يسببها السوربيتول. تم تحديد بعض هذه الأنماط الجينية سابقًا على أنها تتحمل الجفاف في ظل الظروف الميدانية، مما يشير إلى قدرة طريقة التقييم في المختبر على التنبؤ بالأنماط الجينية المقاومة لإجهاد الجفاف. تم العثور على معظم الأنماط الجينية التي تم جمعها من إثيوبيا لتكون عرضة للإجهاد التناضحي، باستثناء صنف واحد للمزارعين (دادافا) وصنفين محسنين (زيمين وبيليت). سيؤكد التقييم الميداني للمواد التي تم اختبارها في ظل ظروف الجفاف قدرة الأنماط الجينية المقاومة للإجهاد الاسموزي على الأداء الجيد في ظل الظروف المعرضة للجفاف والاهتمام المحتمل بالتقييم في المختبر كعنصر فحص مسبق في برامج تربية البطاطس.Translated Description (French)
Résumé La pomme de terre (Solanum tuberosum L.) est une culture de saison fraîche qui est sensible à la fois à la sécheresse et aux stress thermiques. Le manque de variétés appropriées de la culture adaptées aux zones sujettes à la sécheresse des zones tropicales de basses terres prive les agriculteurs vivant dans ces zones de la possibilité de produire et d'utiliser la culture comme source de nourriture et de revenus. Comme étape vers le développement de telles variétés, la présente recherche a été menée pour évaluer différents génotypes de pommes de terre pour la tolérance au stress osmotique dans des conditions in vitro et identifier les génotypes tolérants à la sécheresse pour une évaluation future sur le terrain. L'expérience a été réalisée à l'Université Leibniz de Hanovre, en Allemagne, en induisant un stress osmotique à l'aide de sorbitol à deux concentrations (0,1 et 0,2 M) dans le milieu de culture. Au total, 43 génotypes collectés auprès de différentes sources (27 clones avancés de CIP, neuf variétés améliorées et sept cultivars d'agriculteurs) ont été utilisés dans un plan complètement randomisé avec quatre réplications en deux tours. Des données ont été recueillies sur la croissance des racines et des pousses. Les résultats ont révélé que les principaux effets du génotype, du traitement au sorbitol et de leurs interactions influençaient significativement (P < 0,01) les traits liés à la croissance des racines et des pousses. Sous stress osmotique, tous les traits de croissance des racines et des pousses mesurés étaient significativement corrélés. Le dendrogramme obtenu à partir de la méthode des groupes de paires non pondérées avec moyenne arithmétique a permis de regrouper les génotypes en génotypes tolérants, modérément tolérants et sensibles à une concentration de sorbitol de 0,2 M dans le milieu de culture. Cinq clones avancés (CIP304350.100, CIP304405.47, CIP392745.7, CIP388676.1 et CIP388615.22) ont produit des pousses et ont été enracinés plus tôt que tous les autres génotypes, avec un nombre de racines, une longueur de racine, une pousse et une masse racinaire plus élevés dans des conditions de stress osmotique induites par le sorbitol. Certains de ces génotypes avaient déjà été identifiés comme tolérants à la sécheresse dans des conditions de terrain, ce qui suggère la capacité de la méthode d'évaluation in vitro à prédire les génotypes tolérants au stress de la sécheresse. La plupart des génotypes collectés en Éthiopie se sont révélés sensibles au stress osmotique, à l'exception d'un cultivar d'agriculteurs (Dadafa) et de deux variétés améliorées (Zemen et Belete). L'évaluation sur le terrain des matériaux testés dans des conditions de sécheresse confirmerait la capacité des génotypes tolérants au stress osmotique à bien fonctionner dans des conditions sujettes à la sécheresse et l'intérêt potentiel de l'évaluation in vitro en tant que composante de présélection dans les programmes de sélection de la pomme de terre.Translated Description (Spanish)
Resumen La patata (Solanum tuberosum L.) es un cultivo de temporada fría que es susceptible tanto a la sequía como al calor. La falta de variedades adecuadas del cultivo adaptadas a las áreas propensas a la sequía de los trópicos de tierras bajas priva a los agricultores que viven en dichas áreas de la oportunidad de producir y utilizar el cultivo como fuente de alimentos e ingresos. Como un paso hacia el desarrollo de tales variedades, la presente investigación se realizó para evaluar diferentes genotipos de papa para la tolerancia al estrés osmótico en condiciones in vitro e identificar genotipos tolerantes a la sequía para futuras evaluaciones de campo. El experimento se llevó a cabo en la Universidad Leibniz de Hannover, Alemania, mediante la inducción de estrés osmótico utilizando sorbitol a dos concentraciones (0,1 y 0,2 M) en el medio de cultivo. Un total de 43 genotipos recolectados de diferentes fuentes (27 clones avanzados de CIP, nueve variedades mejoradas y siete cultivares de agricultores) se utilizaron en un diseño completamente aleatorizado con cuatro réplicas en dos rondas. Se recogieron datos sobre el crecimiento de la raíz y los brotes. Los resultados revelaron que los principales efectos del genotipo, el tratamiento con sorbitol y sus interacciones influyeron significativamente (P < 0,01) en los rasgos relacionados con el crecimiento de la raíz y los brotes. Bajo estrés osmótico, todos los rasgos de crecimiento radicular y de brotes medidos se correlacionaron significativamente. El dendrograma obtenido del método de grupos de pares no ponderados con media aritmética permitió agrupar los genotipos en tolerantes, moderadamente tolerantes y susceptibles a una concentración de sorbitol de 0.2 M en el medio de cultivo. Cinco clones avanzados (CIP304350.100, CIP304405.47, CIP392745.7, CIP388676.1 y CIP388615.22) produjeron brotes y raíces antes que todos los demás genotipos, con mayores números de raíces, longitud de la raíz, brotes y masa de la raíz en condiciones de estrés osmótico inducido por sorbitol. Algunos de estos genotipos se habían identificado previamente como tolerantes a la sequía en condiciones de campo, lo que sugiere la capacidad del método de evaluación in vitro para predecir genotipos tolerantes al estrés por sequía. Se encontró que la mayoría de los genotipos recolectados de Etiopía eran susceptibles al estrés osmótico, excepto un cultivar de agricultores (Dadafa) y dos variedades mejoradas (Zemen y Belete). La evaluación de campo de los materiales probados en condiciones de sequía confirmaría la capacidad de los genotipos tolerantes al estrés osmótico para funcionar bien en condiciones propensas a la sequía y el interés potencial de la evaluación in vitro como componente de preselección en los programas de cultivo de papa.Files
opag-2017-0035.xml.pdf
Files
(224.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:da23718b6ac5c80a43da3ad9b3c4e078
|
224.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الفحص المختبري للأنماط الجينية للبطاطس من أجل تحمل الإجهاد التناضحي
- Translated title (French)
- Dépistage in vitro des génotypes de pommes de terre pour la tolérance au stress osmotique
- Translated title (Spanish)
- Cribado in vitro de genotipos de patata para la tolerancia al estrés osmótico
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2726870201
- DOI
- 10.1515/opag-2017-0035
References
- https://openalex.org/W1983231880
- https://openalex.org/W2017129386
- https://openalex.org/W2021231711
- https://openalex.org/W2021671075
- https://openalex.org/W2024099702
- https://openalex.org/W2024556021
- https://openalex.org/W2028981497
- https://openalex.org/W2034683733
- https://openalex.org/W2041022640
- https://openalex.org/W2057937204
- https://openalex.org/W2068538949
- https://openalex.org/W2070146295
- https://openalex.org/W2168682881
- https://openalex.org/W2312306884
- https://openalex.org/W2345696278
- https://openalex.org/W2517968173
- https://openalex.org/W3179754053
- https://openalex.org/W71788630