Flowering behaviour and seed fertility in dihaploidSolanum tuberosum

Summary Aspects of female fertility were studied in clones from the Pentlandfield dihapoid collection which has been derived predominantly from British tetraploid potatoes. Dihaploids from different tetraploid parents differed significantly in such features as flower initiation and bud abscission. Compared with tetraploids, a higher proportion of dihaploid clones reached anthesis but otherwise their flowering behaviour was similar. They produced fewer ovules per ovary and set less seed which was of lower viability. Taken together the results indicated a considerable reduction in female fertility in the first dihaploid generation.

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Zusammenfassung Zur Untersuchung der Dihaploiden der 1. Generation dienten zum Teil Klone aus der Pentlandfield-Dihaploidkollektion, die meistens aus britischen Züchtungen und aus Züchtungsmaterial von Elite-Tuberosum stammen. Bei 181 Dihaploiden von 20 verschiedenen tetraploiden Eltern wurden Aspekte des Blühverhaltens notiert (Tabelle 1). Statistisch gesicherte Unterschiede wurden zwischen Elterngruppen im Anteil der Klone die Blüten hervorbrachten, und im Anteil der Klone, die alle Knospen abwarfen, gefunden. Insgesamt war der Prozentsatz an Dihaploiden, die zum Erblühen kamen (40,9%), signifikant h?her als in einem grossen Muster von Tetraploiden (28,2%; East, 1908), w?hrend der Prozentsatz jener, die alle Knospen abwarfen, geringer war (23,7% gegen 70,6%). Dies kann mit der unvermeidlichen Auslese von mehr freiblühenden tetraploiden Klonen für die Erzeugung von Dihaploiden im Zusammenhang stehen. Wenn wir jedoch den durchschnittlichen Verlust von offenen Blüten durch Abwurf (13,7%) mit jenem von 16 Tetraploiden (11,6%) vergleichen, so war der Unterschied klein. Dihaploide Klone, deren Blühf?higkeit von Jahr zu Jahr schwankte, brachten gew?hnlich wenig Blüten, und ihr Verhalten wurde wahrscheinlich sowohl von genetischen als auch von Umweltfaktoren bestimmt (Tabelle 2); darin glichen sie dem tetraploiden Tuberosum (J?hnl, 1954). Die Anzahl der Samenanlagen in den Fruchtknoten von dihaploiden und tetraploiden Eltern wurde durch Zerlegung und Ausz?hlung unter einem Mikroskop mit schwacher Vergr?sserung (Tabelle 3) bestimmt. Ein statistischer Vergleich zwischen Dihaploiden und einem Muster von Tetraploiden ergab hochsignifikante Unterschiede in der Anzahl Samenanlagen, sowohl zwischen Klonen innerhalb jeden Ploidiegrades als auch zwischen den Ploidiegraden: dihaploider Durchschnitt =483,9 pro Fruchtknoten; tetraploider Durchschnitt =732,3. Dies würde dazu führen, die Fruchtbarkeit der Dihaploiden herabzusetzen, indem die Anzahl der Samen, die durch Best?ubung erzielt werden, beschr?nkt wird. Unterschiede zwischen dihaploiden Klonen in der Anzahl unbefruchteter Samen sind nicht auf die tetraploide Elternschaft zurückzuführen. Der Prozentsatz an Samenanlagen, die nach der Testkreuzung als Samen gewonnen wurden, war bei Dihaploiden viel kleiner als bei Tetraploiden, so dass der fertilste Dihaploid nur 10,3% gegenüber 19,7% des am wenigsten fertilen Tetraploids erbrachte. Die Daten über die Samenfruchtbarkeit wurden bei 50 normal blühenden Dihaploiden in Testkreuzungen mit diploiden Phureja-Klonen von geprüfter m?nnlicher Fertilit?t erlangt (Tabelle 4). Die Dihaploiden unterschieden sich signifikant in den Anteilen an Testbest?ubungen, die Beeren erbrachten, aber es bestand keine nachweisbare Beziehung zwischen Beerenansatz und Anzahl Samen pro Beere. 25 der 50 Klone brachten keinen Samenansatz, ein gr?sserer Anteil als von den blühenden Tetraploiden erwartet. Der Durchschnitt von 5,2 Samen pro Best?ubung für Dihaploide war weniger als ein Drittel wie bei Dihaploid × Phureja Hybriden (Carroll, im Druck), wenn man annimmt, dass die festgestellte Depression der weiblichen Fertilit?t bei den Dihaploiden auf ihre Inzuchtnatur (relativ) zurückzuführen ist. Die Angaben über die Samenkeimung (Tabelle 4) zeigten in diesem Stadium ebenfalls eine reduzierte Lebensf?higkeit der Samen.

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Résumé La première génération de dihaplo?des étudiée forme une partie de la collection dihaplo?de de Pentlandfield de clones dérivés principalement de cultivars britanniques et de matériel élite d’amélioration Tuberosum. Les aspects de la floraison ont été enregistrés sur 181 dihaplo?des provenant de 20 parents tétraplo?des différents (tableau 1). On trouve des différences statistiquement significatives entre les groupes parentaux dans la proportion de clones commen?ant à fleurir, et la proportion subissant l’abscission de tous les bourgeons. Au surplus, le pourcentage de dihaplo?des atteignant l’anthèse (40,9%) est significativement plus élevé que dans un vaste échantillon de tétraplo?des (28,2%; East, 1908), tandis que le pourcentage perdant tous les bourgeons était plus bas (23,7%, contre 70,6%). Ceci peut être lié à l’inévitable sélection de clones tétraplo?des fleurissant plus librement pour la production dihaplo?de. Cependant, quand nous comparons la perte moyenne par abscission (13,7%) de fleurs ouvertes avec celle de 16 tétraplo?des (11,6%), il y a peu de différence. Les clones dihaplo?des dont la capacité de fleurie varie de saison à saison habituellement sont faiblement florifères et leur comportement est probablement déterminé par la génétique aussi bien que par les facteurs environnants (tableau 2); en ceci ils ressemblent au Tuberosum tétraplo?de (J?hnl, 1954). Les nombres d’ovules dans les ovaires de parents dihaplo?des et tétraplo?des sont déterminés par dissection et comptage sous microscope à faible puissance. (tableau 3). Une comparaison statistique entre dihaplo?des et un échantillon de tétraplo?des donne des différences fautement significatives dans les nombres d’ovules, à la fois entre clones dans chaque niveau de plo?die et entre niveaux de plo?die: moyenne dihaplo?de =483,9 par ovaire; moyenne tétraplo?de: 732,3. Ceci tend à réduire la fertilité dihaplo?de en diminuant le nombre de semences que l’on peut obtenir par pollination. Les différences entre clones dihaplo?des dans les nombres d’ovules ne sont pas en relation avec le parentage tétraplo?de. Le pourcentage d’ovules donnant des semences après croisement de test est beaucoup plus bas chez les dihaplo?des que chez les tétraplo?des, à tel point que le dihaplo?de le plus fertile donne seulement 10,3% contre 19,7% dans le tétraplo?de le moins fertile (tableau 3). Les données sur la fertilité des semences proviennent de 50 dihaplo?des fleurissant normalement utilisés dans des croisements-tests avec des clones diplo?des Phureja de fertilité male démontrée (tableau 4). Les dihaplo?des différent significativement dans les proportions de pollinations-tests qui donnent des baies mais il n’y a aucune relation démontrable entre l’assortiment de baies et le nombre de semences par baie. Vingtcinq des 50 clones ne produisaient pas de semences, une proportion plus élevée que l’on pourrait atteindre avec des tétraplo?des fleurissant. La moyenne de 5,2 semences par pollination pour les dihaplo?des est inférieure d’un tiers à celle des dihaplo?des × Phureja hybrides (Carroll, sous presse), ce qui fait supposer que la dépression marquée de la fertilité femelle dans les dihaplo?des peut être attribuée à sa nature relativement autogame. Les données sur la germination des semences (tableau 4) montrent une viabilité réduite à ce stade également.