191749. lajstromszámú szabadalom • Eljárás haploid magok előállítására zárvatermő növényeknél haploidok előidézésével apomixis kiváltása útján
1 191.749 2 A találmány tárgya eljárás haploid, kettős haploid és ezekből homozigóta növények előállítására A haploid, kettős haploid, valamint poliploid zárvatermők spontán előfordulása ismert, eddig hetvenegy fajtánál figyelték meg, amelyek 16 család 39 faját képviselik (Kimber és munkatársai: Bot. Rév., 29, /1963/ 480 -531).. Azonban a haploidok keletkezése, legyen az partenogén vagy androgén, és ezeken belül egycsírájű vagy kétcsírájú, kiszámíthatatlan és a gyakoriságuk igen csekély. E gyakoriság fokozására, azaz a haploiditás fokozására zárvatermőknél, különböző eljárásokat fejlesztettek ki. Ilyenek például az emaszkuláció és izolálás, a késleltetett beporzás, abortiv hímporokkal vagy gyenge hibridizációval történő pszeudogámia, szemigámia, cytoplazma genom kölcsönhatás kromoszóma-eliminációval, genetikus kiválasztás, tenyésztéses eljárások, így például haploid virágpor, protoplazma vagy szövetkultúrák tenyésztése, továbbá különböző fizikai módszerek, így például traumás károsítás, hőkezelés, röntgen-, gamma-, radioaktív- és ultraviola-besugárzások, valamint kémiai anyagokkal való kezelés. Ez utóbbinál például colchin, maleinsav-hidrazid, belbitan, p-fluor-fenilanilin, toluidin-kék, nitrogén-oxid vagy klór-fenikol került alkalmazásra. Ezeket a következő irodalmi helyen ismertetik összefoglalóan: Raghavan Z.: Experimental Embryogenesis in Vascular Plants, 15. fejezet, Academic Press, 1976, valamint Lacadena J.: Spontaneous and Induced Parthenogenesis and Androgenesis c. fejezet Kasha K.J.: Haploids in Higher Plants: Advences and Potential c. könyvéből, University of Guelph, Ontario, 1974. Ezek az eljárások azonban igen hosszadalmasak és kiszámíthatatlanul, csekély gyakorisággal eredményezik a haploid magok kialakulását a vizsgált fajták esetében. A tenyésztéses módszer mutatkozott még a legelőnyösebbnek, de ennek hátránya, hogy igen sok fajtánál nem alkalmazható, ugyanakkor ez is hosszadalmas, egy csíra és egyenletes növény kifejlesztéséhez a tenyészetek bonyolult sorozata, továbbá a haploidok kettőzésének indítása is szükséges. A fenti eljárások közül csak néhány, és a kémiai módszerek közül egyik sem eredményezett olyan kielégítő haploid vagy kettős haploid képződést, amely lehetővé tenné felhasználásukat növényszaporító anyagok és programok alkalmazásához. Vegyi hibridizációs szírrel való kezelés esetén búzánál haploid tulajdonságú abnormális magok kifejlődését figyelték meg. Az ezekből izolált csírákat táptalajon fiatal növényekbe növesztették be, amelyet androgén csírából származó haploid növények tenyésztéséhez használtak fel. Azt találtuk, hogy haploid zárvatermőket állíthatunk elő, ha a növényeket a teljes virágzás (anthesis) befejeződése előtt a növényeket apomixikus szerrel kezeljük, hagyjuk, hogy a növény magot érleljen, e haploid tulajdonságú magokat elkorcsosulásuk előtt begyűjtjük és olyan körülmények között tartjuk, amelyek mellett a magokban levő csírák életképesek maradnak. A kettős haploidokat e haploidokból állítjuk elő olyan körülmények között, amelyek elősegítik és fenntartják a csíra növekedését és a kettős haploid növénnyé való fejlődést. A kettős haploidok teljes kifejlődését olyan növényeknél figyeltük meg, amelyek magot érlelnek, és ezek a magok stabilak és minden egyes így nyert magból homozigóta növény fejlődik. Felismertük továbbá azt is, hogy a kémiai apomixikus szer alkalmazásának ideje és a szer mennyisége igen fontos a kívánt cél, a haploidok és kettős haploidok minél nagyobb mennyiségben való keletkezésének érdekében. A találmány szerinti apomixikus eljárás előnyös genetikailag stabil növényfajták szaporításához és csökkenti vagy teljesen ki is küszöböli a növényfajok beltenyésztésének szükségességét. A homozigóta növény előállítása (tenyésztése) egy generáción belül befejeződik, így az eljárás igen hasznos új fajták és csíraplazmák kifejlesztésére. Továbbá az eljárás alkalmazásával nyert nagyszámú kettős haploid a szaporító programok fejlődési szakaszában felhasználható, mivel olyan szaporító anyagot biztosít amely vizsgálható és reprodukálható módon rögzíti az egyes gaméték genetikai rendszerét a szaporító program bármelyik szakaszában. Ezen felül, mivel a nagymennyiségű kettős haploid növény forrásanyagainak gamétéit randomizáltan reprezentálja, az eljárás alkalmazható öröklési tulajdonságok tanulmányozására, mivel az előnyösebb gamétáknak azonos lehetőségük van, mint a haploidokon keresztül nyert gamétás populáció bármely mintájában levő gamétának. Az eljárás továbbá hasznos lehet a fitogenetikai kapcsolatok és genetikai arányok meghatározásában is. A találmány szerinti eljárás ismertetése során alkalmazott fogalmak értelmezése a következő: — „Haploid” olyan organizmust jelöl, amelynek gamétás kromoszóma állománya van (n). A haploid lehet nő vagy hím eredetű. — .Kettős haploid” olyan organizmust jelent,amelynek gaméta-kromoszóma állománya megkétszereződött (2n). — „Apomixis” a zárvatermők olyan szaporodása, amelynek során az ivarszervek vagy azoknak megfelelő szerkezetek vesznek részt, de a csíra kialakulása a nő és hím gaméták normál egyesülése (zygota) nélkül megy végbe. Az egyes apomixikus haploidok keletkezésének folyamata nem ismert és a találmány szempontjából lényegtelen, így például egy apomixikus haploid keletkezhet parthenogenezis, androgenezis, apogameta vagy szemigámia révén, vagy a nő és hím gaméták fúziója utáni kromoszóma elimináció útján. A zárvatermő növények, amelyeket a haploid vagy kettős haploid magok kialakulása érdekében a találmány szerinti eljárással kezelünk, lehetnek egyszikűek vagy kétszikűek, ezeken belül homozigóták vagy heterozigóták. A találmány szerinti eljárás alkalmazása különösen előnyös a kereskedelmileg igen fontos termények és magok, különösen gabonafélék, mint például búza, árpa, zab, rósz, cirok, köles, kukorica, triticale, rizs, valamint különböző takarmánynövények, így például perje, szittyó, csenkesz, timótfű vagy csomós ebir esetében. Az apomixikus szer egy kémiai anyag amely zárvatermőknél apomixis előidézésére képes. Összetételére nézve lehet például a következő irodalmi helyeken ismertetett vegyületek valamelyike vagy azok keveréke: a 81304487 számú európai szabadalmi bejelentésben, a 4345934 számú amerikai, a 81/156321 számú japán és 83 301057 számú európai szabadalmi bejelentésben közölt oxo- és tio-piridazin-származékok, a 81 302079 számú európai, a 4 115 101,4 051 142, 3 503 986, 4 028 084 és 4 23 8 220 számú amerikai szabadalmi bejelentésekben közölt 4-oxo-nikotonát-(pirid-4-on) származékok, valamint ezek tio-analógjai valamint a 4 147 528 számú amerikai szabadalmi be5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
