Published December 7, 2021 | Version v1
Publication Open

Mutagenesis and Identification of Sugarcane Mutants Using Survival on Polyethylene Glycol and Leaf Damage under Managed Water Stress

Description

Drought causes severe damage to sugarcane, reducing its product yield. Given Thailand's weather conditions and topography, a breeding program to develop new sugarcane genotypes with a high tolerance for water stress is important to the sugarcane industry. This study created new water stress tolerant sugarcane genotypes using ethyl methanesulfonate (EMS) mutagenesis in the sugarcane cultivar Khon Kaen 3. Using 16 mM of EMS for 4 h induced callus mutagenesis (survival rate, 57.5%). The survival rates of calli treated with 10 mM of EMS for 2 and 4 h in selective media with 15% PEG were higher than that of non-EMS-treated calli. The selected calli survived and grew on selective media with 20% PEG, while non-EMS-treated calli did not grow. The mutant plantlets developed from EMS-treated calli on selective media with 20% PEG for 4 weeks had varying survival rates: 72.25% (10 mM of EMS for 2 h), 75.85% (10 mM of EMS for 4 h), and 60.61% (16 mM of EMS for 4 h). Both healthy mutant sugarcane plants (2,086) and non-mutant plants (234) were cultured on the media with 20% PEG for 16 weeks. Of these, 462 mutant sugarcane plantlets survived and developed on the media, but all the non-mutant sugarcane plantlets died during the selection process. Mutagenesis induced using treatment 4 produced the highest frequency of mutant sugarcane plantlets with water-stress tolerance (45.5%). In total, 136 selected mutant sugarcane plants were transplanted to a greenhouse for evaluation under managed water stress. Fourteen mutant sugarcane plants stayed green after the third cycle of water stress, but the KK3 sugarcane cultivar showed damage on 50% of the leaves. Thus, EMS mutagenesis and evaluation using in vitro and greenhouse methods were successful in developing new sugarcane clones with high water-stress tolerance, which is important for sugarcane breeding programs.

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

Translated Description (Arabic)

يتسبب الجفاف في أضرار جسيمة لقصب السكر، مما يقلل من إنتاجه. بالنظر إلى الظروف الجوية والتضاريس في تايلاند، فإن برنامج التكاثر لتطوير أنماط وراثية جديدة من قصب السكر مع تحمل كبير للإجهاد المائي مهم لصناعة قصب السكر. خلقت هذه الدراسة أنماطًا وراثية جديدة لقصب السكر تتحمل الإجهاد المائي باستخدام طفرة ميثان سلفونات الإيثيل (EMS) في صنف قصب السكر Khon Kaen 3. استخدام 16 مم من EMS لطفرات الكالس المستحثة لمدة 4 ساعات (معدل البقاء على قيد الحياة، 57.5 ٪). كانت معدلات البقاء على قيد الحياة من كالي تعامل مع 10 ملم من EMS لمدة 2 و 4 ساعات في وسائل الإعلام الانتقائية مع 15 ٪ ربط أعلى من تلك التي من كالي غير المعالجة EMS. نجت كالي المختارة ونمت على وسائط انتقائية بنسبة 20 ٪ من PEG، في حين لم تنمو كالي غير المعالجة بـ EMS. كان للنباتات الطافرة التي تم تطويرها من كالي المعالجة بـ EMS على وسائط انتقائية بنسبة 20 ٪ PEG لمدة 4 أسابيع معدلات بقاء متفاوتة: 72.25 ٪ (10 مم من EMS لمدة ساعتين)، 75.85 ٪ (10 مم من EMS لمدة 4 ساعات)، و 60.61 ٪ (16 مم من EMS لمدة 4 ساعات). تمت زراعة كل من نباتات قصب السكر الطافرة الصحية (2086) والنباتات غير الطافرة (234) على وسائل الإعلام بنسبة 20 ٪ ربط لمدة 16 أسبوعًا. من بين هؤلاء، نجا 462 نبتة من قصب السكر الطافرة وتطورت على وسائل الإعلام، لكن جميع نبتات قصب السكر غير الطافرة ماتت أثناء عملية الاختيار. أنتجت الطفرات المستحثة باستخدام العلاج 4 أعلى تردد لنباتات قصب السكر المتحولة مع تحمل الإجهاد المائي (45.5 ٪). في المجموع، تم زرع 136 من نباتات قصب السكر الطافرة المختارة في دفيئة للتقييم تحت ضغط مائي مُدار. بقي أربعة عشر من نباتات قصب السكر الطافرة خضراء بعد الدورة الثالثة من الإجهاد المائي، لكن صنف قصب السكر KK3 أظهر تلفًا في 50 ٪ من الأوراق. وهكذا، نجحت طفرات EMS والتقييم باستخدام طرق المختبر والدفيئة في تطوير نسخ جديدة من قصب السكر مع تحمل عالي للإجهاد المائي، وهو أمر مهم لبرامج تربية قصب السكر.

Translated Description (French)

La sécheresse cause de graves dommages à la canne à sucre, réduisant son rendement en produits. Compte tenu des conditions météorologiques et de la topographie de la Thaïlande, un programme d'élevage visant à développer de nouveaux génotypes de canne à sucre avec une tolérance élevée au stress hydrique est important pour l'industrie de la canne à sucre. Cette étude a créé de nouveaux génotypes de canne à sucre tolérants au stress hydrique en utilisant la mutagenèse du méthanesulfonate d'éthyle (EMS) dans le cultivar de canne à sucre Khon Kaen 3. Utilisation de 16 mM d'EMS pour la mutagenèse du cal induite pendant 4 h (taux de survie, 57,5 %). Les taux de survie des calli traités avec 10 mM d'EMS pendant 2 et 4 h dans des milieux sélectifs avec 15% de PEG étaient plus élevés que ceux des calli non traités par EMS. Les calli sélectionnés ont survécu et se sont développés sur des milieux sélectifs avec 20% de PEG, tandis que les calli non traités par EMS ne se sont pas développés. Les plantules mutantes développées à partir de cals traités à l'EMS sur des milieux sélectifs avec 20% de PEG pendant 4 semaines avaient des taux de survie variables : 72,25% (10 mM d'EMS pendant 2 h), 75,85% (10 mM d'EMS pendant 4 h) et 60,61% (16 mM d'EMS pendant 4 h). Des plantes de canne à sucre mutantes saines (2 086) et des plantes non mutantes (234) ont été cultivées sur le milieu avec 20% de PEG pendant 16 semaines. Parmi ceux-ci, 462 plantules de canne à sucre mutantes ont survécu et se sont développées sur les milieux, mais toutes les plantules de canne à sucre non mutantes sont mortes au cours du processus de sélection. La mutagenèse induite par le traitement 4 a produit la fréquence la plus élevée de plantules de canne à sucre mutantes avec une tolérance au stress hydrique (45,5 %). Au total, 136 plants de canne à sucre mutants sélectionnés ont été transplantés dans une serre pour évaluation sous stress hydrique géré. Quatorze plants de canne à sucre mutants sont restés verts après le troisième cycle de stress hydrique, mais le cultivar de canne à sucre KK3 a montré des dommages sur 50% des feuilles. Ainsi, la mutagenèse et l'évaluation EMS utilisant des méthodes in vitro et en serre ont réussi à développer de nouveaux clones de canne à sucre avec une tolérance élevée au stress hydrique, ce qui est important pour les programmes de sélection de la canne à sucre.

Translated Description (Spanish)

La sequía causa graves daños a la caña de azúcar, reduciendo el rendimiento de su producto. Dadas las condiciones climáticas y la topografía de Tailandia, un programa de mejoramiento para desarrollar nuevos genotipos de caña de azúcar con una alta tolerancia al estrés hídrico es importante para la industria de la caña de azúcar. Este estudio creó nuevos genotipos de caña de azúcar tolerantes al estrés hídrico utilizando mutagénesis de metanosulfonato de etilo (EMS) en el cultivar de caña de azúcar Khon Kaen 3. El uso de 16 mM de EMS durante 4 h indujo la mutagénesis del callo (tasa de supervivencia, 57.5%). Las tasas de supervivencia de los callos tratados con 10 mM de EMS durante 2 y 4 h en medios selectivos con 15% de PEG fueron más altas que las de los callos no tratados con EMS. Los callos seleccionados sobrevivieron y crecieron en medios selectivos con 20% de PEG, mientras que los callos no tratados con EMS no crecieron. Las plántulas mutantes desarrolladas a partir de callos tratados con EMS en medios selectivos con PEG al 20% durante 4 semanas tuvieron tasas de supervivencia variables: 72,25% (10 mM de EMS durante 2 h), 75,85% (10 mM de EMS durante 4 h) y 60,61% (16 mM de EMS durante 4 h). Tanto las plantas de caña de azúcar mutantes sanas (2,086) como las plantas no mutantes (234) se cultivaron en el medio con PEG al 20% durante 16 semanas. De estas, 462 plántulas de caña de azúcar mutantes sobrevivieron y se desarrollaron en los medios, pero todas las plántulas de caña de azúcar no mutantes murieron durante el proceso de selección. La mutagénesis inducida mediante el tratamiento 4 produjo la mayor frecuencia de plántulas de caña de azúcar mutantes con tolerancia al estrés hídrico (45.5%). En total, 136 plantas de caña de azúcar mutantes seleccionadas se trasplantaron a un invernadero para su evaluación bajo estrés hídrico controlado. Catorce plantas de caña de azúcar mutantes permanecieron verdes después del tercer ciclo de estrés hídrico, pero el cultivar de caña de azúcar KK3 mostró daños en el 50% de las hojas. Por lo tanto, la mutagénesis y evaluación de EMS utilizando métodos in vitro e invernadero tuvieron éxito en el desarrollo de nuevos clones de caña de azúcar con alta tolerancia al estrés hídrico, lo cual es importante para los programas de mejoramiento de caña de azúcar.

Files

4387696.pdf.pdf

Files (15.8 kB)

⚠️ 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:dda6c21c07c59eadaf9d88b23295dd91
15.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الطفرات وتحديد طفرات قصب السكر باستخدام البقاء على قيد الحياة على البولي إيثيلين جلايكول وتلف الأوراق تحت ضغط المياه المدارة
Translated title (French)
Mutagenèse et identification des mutants de la canne à sucre en utilisant la survie sur le polyéthylène glycol et les dommages aux feuilles sous stress hydrique géré
Translated title (Spanish)
Mutagénesis e identificación de mutantes de caña de azúcar usando supervivencia en polietilenglicol y daño foliar bajo estrés hídrico controlado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200031575
DOI
10.1155/2021/4387696

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1501400181
  • https://openalex.org/W1589150986
  • https://openalex.org/W1975220728
  • https://openalex.org/W1979808276
  • https://openalex.org/W1986202766
  • https://openalex.org/W1986222786
  • https://openalex.org/W1997862357
  • https://openalex.org/W2018649503
  • https://openalex.org/W2021928872
  • https://openalex.org/W2045182885
  • https://openalex.org/W2053653450
  • https://openalex.org/W2076282112
  • https://openalex.org/W2083304702
  • https://openalex.org/W2089037517
  • https://openalex.org/W2108134422
  • https://openalex.org/W2116689575
  • https://openalex.org/W2120715034
  • https://openalex.org/W2121177561
  • https://openalex.org/W2122783208
  • https://openalex.org/W2144626145
  • https://openalex.org/W2147860028
  • https://openalex.org/W2154447740
  • https://openalex.org/W2161831540
  • https://openalex.org/W2197746032
  • https://openalex.org/W2293837073
  • https://openalex.org/W2307516561
  • https://openalex.org/W2318605408
  • https://openalex.org/W2475731826
  • https://openalex.org/W2547293184
  • https://openalex.org/W2582743722
  • https://openalex.org/W2661454563
  • https://openalex.org/W2779344790
  • https://openalex.org/W2904707704
  • https://openalex.org/W2906300237
  • https://openalex.org/W3172649067
  • https://openalex.org/W4239705485