Fluorescence in situ hybridization of potato somatohaploids and their somatic hybrid donors using two Solanum brevidens specific sequences

Abstract

Somaattisia hybridejä, jotka on tuotettu villin perunalajin (Solanum brevidens) ja viljellyn perunan (S. tuberosum) soluja fuusioimalla, on käytetty ponsiviljelyssä somatohaploidien tuottamiseksi. Somatohaploidit ovat mielenkiintoisia kasvinjalostustutkimuksessa, koska niiden avulla voidaan tutkia hybridien ominaisuuksien periytymistä meioosin jälkeen. Lisäksi somatohaploideja voidaan hyödyntää perunan lajikejalostuksessa risteyttämällä niitä haploidien perunalinjojen kanssa protoplastifuusioiden avulla. Tällöin on kyseessä suvullisen takaisinristeytyksen vaihtoehtoinen jalostusmenetelmä, ja villien perunalajien haluttuja ominaisuuksia voidaan siirtää todennäköisesti tehokkaammin agronomisilta ominaisuuksiltaan hyviin perunalinjoihin. Tässä työssä tutkittiin kahden S. brevidens -lajilta eristetyn toistuvajaksoisen DNA-koettimen (pSB1 ja pSB7) avulla somaattisten hybridien ja niistä tuotettujen somatohaploidien kromosomistoja. Tutkimuksessa käytettiin fluoresenssi in situ -hybridisaatiota, jonka avulla yksijuosteinen toistuvajaksoinen DNA voitiin paikallistaa denaturoituihin kromosomeihin, jotka sisälsivät S. brevidens -lajin vastaavaa komplementaarista DNA:ta. Fluoresenssi in situ -hybridisaatiota varten pSB1-koetin leimattiin digoksigeniini- 11-dUTP:lla ja pSB7-koetin biotiini-14- dATP:lla. Kromosomeihin hybridisoituneet leimatut DNA-koettimet paikallistettiin niihin konjugoituneiden fluoresenssiväriaineiden avulla. Molemmat koettimet olivat peräkkäisjaksoista DNA:ta ja hybridisoituivat S. brevidens -lajin kromosomien telomeerisiin päihin. Kyseisten koettimien avulla voitiin erottaa somaattisten hybridien ja niiden somatohaploidien ne kromosomit, jotka sisälsivät S. brevidens -lajin toistuvajaksoista DNA:ta. Fluoresenssi in situ -hybridisaation avulla todettiin, että heksaploidit somaattiset hybridit ja niistä tuotetut triploidit somatohaploidit sisälsivät enemmän S. brevidens -lajin genomia kuin S. tuberosum -lajilta peräisin olevaa genomia.

Two Solanum brevidens specific repetitive DNA clones (pSB1 and pSB7) were used simultaneously as probes in fluorescence in situ hybridization (FISH) for cytological studies of somatohaploids and their somatic hybrid donors. pSB1 was labelled with digoxigenin-11-dUTP and pSB7 was labelled with biotin-14-dATP and they were detected with reporter molecules conjugated to fluorescent dyes using digital imaging. The tandemly repeated sequences hybridized mostly near the telomeres of the chromosomes of S. brevidens. Using these two probes, it was possible to identify chromosomes containing repetitive DNA of S. brevidens both in the somatic hybrids between S. brevidens and S. tuberosum, and somatohaploids derived from the somatic hybrids. These cytological analyses showed that for the largest part genomes of the hexaploid somatic hybrids and their anther-derived triploid somatohaploids were composed of the genome of S. brevidens.