The evaluation of self - incompatibility and crossability in choosen Brassica species based on the observation of pollen tubes growth and seed set

Most flowering species including Brassica genera have genetically controlled ability to out-crossing (gametophytic or sporophytic self-incompatibility – SI). In Brassica, self-incompatibility is sporophytically controlled by a single multiallelic locus, termed the S locus, with more than 100 haplotypes identified so far. From the breeding practice point of view, outcrossing is desired for obtaining acceptable yield level. So, the aim of the present study was to estimate the self-incompatibility and crossability in interspecific hybridization of five chosen Brassica species. The crossed species were: B. napus var. oleifera cv. Californium, B. carinata, B. fruticulosa, B. rapa ssp. pekinensis as well as two varieties of B. oleracea (var. alboglabra and var. gongyloides). The mode of pollination consist of diallel cross-pollination. The pollination was done in the glasshouse of Genetic and Plant Breeding Department of the Poznan University of Life Sciences. The crossability was evaluated on the base of the pollen germination index (PGI) and seed set in all tested cross combinations. The observations of pollen grains germination and pollen tubes penetration were made in pistils of female component of interspecific crosses. They showed unilateral incompatibility in the crosses between B. rapa ssp. pekinensis and B. napus var. oleifera cv. Californium (used as paternal form) as well as bilateral incompatibility in crosses between B. napus and B. oleracea var. alboglabra. Generally, better pollen germination and penetration of pollen tubes were observed in a cross combination where B. napus was used as a maternal parent. Both pre- -zygotic and post-zygotic incompatibility barriers were found between analyzed species.

Wiele gatunków roślin kwiatowych, w tym również gatunki z rodzaju Brassica, ma genetycznie determinowaną skłonność do obcozapylenia (samoniezgodność gametofitowa lub sporofitowa). U Brassica samoniezgodność jest sporofitycznie kontrolowana przez pojedynczy, wysoce polimorficzny locus zwany S loci. Z punktu widzenia praktyki hodowlanej, zapylenie krzyżowe jest niezbędne do uzyskania wysokiego plonowania. Dlatego celem pracy było oszacowanie smoniezgodności i zgodności krzyżowej u pięciu testowanych gatunków z rodzaju Brassica. Materiał roślinny użyty do przeprowadzonych krzyżowań oddalonych stanowiły: B. napus var. oleifera cv. Californium, B. carinata, B. fruticulosa, B. rapa ssp. pekinensis i dwie odmiany B. oleracea (var. alboglabra and var. gongyloides). Wszystkie badane obiekty zapylano w szklarni Katedry Genetyki i Hodowli Roślin w Poznaniu w układzie diallelicznym. Pyłek poszczególnych zapylaczy nanoszony był na znamiona słupków w kwiatach kastrowanych w stadium zamkniętego pąka kwiatowego. Obserwacje kiełkowania ziaren pyłku i wnikania łagiewek pyłkowych do zalążków przeprowadzano analizując słupki komponentów matecznych po 48 godzinach od momentu zapylenia, przy użyciu mikroskopu fluorescencyjnego. Zgodność krzyżową oceniono na podstawie indeksu kiełkowania pyłku (PGI) oraz wiązania nasion we wszystkich kombinacjach krzyżowania. Przeprowadzone obserwacje wykazały jednokierunkową niezgodność w przypadku krzyżowań pomiędzy B. rapa ssp. pekinensis and B. napus var. oleifera cv. Californium (użytą jako forma ojcowska) oraz dwukierunkową niezgodność w krzyżowaniach pomiędzy B. napus and B. oleracea var. alboglabra. Generalnie lepsze kiełkowanie ziaren pyłku i wnikanie łagiewek pyłkowych obserwowano w kombinacjach, gdzie jako komponent mateczny użyta była forma B. napus. Pomiędzy analizowanymi gatunkami zaobserwowano zarówno pre- jak i postzygotyczne bariery krzyżowalności.