Developing mutant sunflower lines (Helianthus annuus L.) through induced mutagenesis

Abstract

SUMMARY Immature zygotic embryos of sunflower fertility restorer line 147 R were treated with ultrasound before plating to embryo culture medium. Some mutant plants were isolated and self-pollinated for several generations. New sunflower forms with inherited morphological and biochemical changes were obtained through selection and self-pollination. Genetic changes that occurred during the regeneration procedure included fifteen morphological and biochemical characters. In this study, negative genetic changes were registered for most of the indices. Positive changes were registered for leaf petiole length and number of leaves. Plant height was the least stable of all characters under study. Mutation for resistance to the local population of Orobanche cumana (race A-E) was obtained from the susceptible Bulgarian control line 147 R. All five investigated mutant restorer lines possessed 100% resistance to Orobanche and stable inheritance in subsequent generations. Our results showed that mutagenesis in sunflower can be successfully used to develop new lines useful for heterosis breeding. RESUMEN Se trataron embriones cigóticos inmaduros de la línea restauradora de girasol 147 R con ultrasonido antes de su traspaso a un medio de cultivo de embriones. Algunas plantas mutantes se aislaron y autofecundaron durante varias generaciones. Se obtuvieron nuevas variantes de girasol con cambios morfológicos y bioquímicos heredables a través de selección y autofecundación. Los cambios genéticos ocurridos durante la regeneración incluyeron quince caracteres morfológicos y bioquímicos. Como resultado de nuestro estudio, se registraron cambios genéticos negativos para la mayoría de los índices. Los cambios positivos opuestos incluyen los índices de largo de pecíolo y número de hojas. El índice altura de planta fue el menos estable de todos los caracteres estudiados. Se obtuvo una mutación para resistencia a la población local de Orobanche cumana (razas A-E) a partir de la línea búlgara susceptible 147 R. Las cinco líneas restauradoras mutantes investigadas poseyeron 100% de resistencia a Orobanche , cuya herencia fue estable en las generaciones siguientes. Nuestros resultados muestran que se puede utilizar exitosamente la mutagénesis en girasol para desarrollar nuevas líneas útiles para el mejoramiento basado en la heterosis. RÉSUMÉ Les embryons immatures de tournesol de la lignée restauratrice de fertilité 147 R ont été traité avec des ultrasons avant de les semer. Certaines plantes mutantes ont été isolées et autofécondées sur plusieurs générations. Les nouvelles formes de tournesol avec les changements morphologiques et biochimique dont elles ont hérité ont été obtenues au travers d’une sélection et d‘une autofécondation. Les changements génétiques qui se sont produits durant la procédure de régénération ont inclus 15 caractères morphologiques et biochimiques. Notre étude montre des changements génétiques négatifs ont été enregistrés pour la plupart des indices. A l’opposé, les changements positifs concernent les indices de longueur du pétiole de la feuille ainsi que le nombre de feuilles. La hauteur de la plante a été le moins stable de touts les caractères étudiés. La mutation pour la résistance à la population locale de Orobanche cumana (race A-E) a été obtenue à partir de la lignée bulgare 147 R de témoin de sensibilité. La totalité des 5 lignées restauratrices mutantes étudiées possèdent 100% de résistance à l’ Orobanche et ceci est fixé dans les générations suivantes. Nos résultats montrent que la mutagénèse du tournesol peut être utilisée avec succès pour développer de nouvelles lignées utiles à la sélection pour l’heterosis.