Aspects of male fertility in group Tuberosum dihaploids

Summary Male fertility was examined in dihaploids from the Pentlandfield collection. Significant differences were found in pollen stainability among groups of dihaploids from different parent sources. and crossing dihaploids together produced a very significant increase of stainable pollen in their progeny. Most pollen sterility was of the ‘empty microspore’ type. Deficiences were also found in quantity of pollen produced. Completely indehiscent anthers were rare, but dehiscence was frequently delayed until shrivelling rendered it ineffective. Abnormalities of anther development were recorded, there being some evidence of segregation for the ‘malformed’ type. There was no direct relation between regular meiosis and production of stainable pollen. Likewise, functional male fertility was not ensured by high pollen stainability. Seed production and viability were both reduced by dihaploid male parentage. Results are discussed relative to fertility at the tetraploid level in group Tuberosum and to the inbreeding effect of dihaploid production.

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Zusammenfassung An hand der Dihaploidkollektion von Pentlandfield. Schottland, wurden die verschiedenen Aspekte der m?nnlichen Fertilit?t untersucht. Diese Dihaploiden stammten alle von tetraploiden Tuberosumformen britischen Ursprungs. Signifikante Unterschiede (P<0,025) in der F?rbbarkeit der Pollen wurden zwischen den Elterngruppen gefunden, wobei 66 Dihaploide von 11 Tuberosumeltern untersucht wurden (Tabelle 2). Die F?rbbarkeit der tetraploiden Eltern hatte keinen voraussagenden Wert. In den Dihaploiden sp?terer Generationen war die F?rbbarkeit hingegen signifikant h?her (P<0,001) als in den prim?ren Dihaploiden (Fig. 1), die unter einer Inzuchtdepression zu stehen schienen. Die Pollensterilit?t wies meist den Typ der ‘leeren Mikrospore’ auf. 14 von 93 prim?ren Dihaploiden zeigten ungenügende Pollenproduktion bei fast leeren Antheren, die Pollen waren kaum zu f?rben. Die Antheren von 49 Dihaploiden wurden untersucht: nur in 2 Klonen fehlte das Aufspringen vollst?ndig, in vielen anderen Klonen war es bis zum Beginn des Schrumpfens der Antheren verz?gert. Schwache und missgebildete Typen von abnormalen Antheren wurden gefunden, die letzteren schienen genetisch zu spalten, obwohl die Probenmengen zu gering waren, um ein Spaltungsverh?ltnis bestimmen zu k?nnen. Die Meiose wurde bei 17 Dihaploiden aus ursprünglich 8 Tuberosumformen untersucht (Tabelle 3). Das Verhalten der Chromosomen wurden untersucht und es war geeignet zum Ausschluss von genetischem Material aus Kerntetraden zu führen. Regul?re Meiose garantierte jedoch keine Pollen von guter Qualit?t. Testkreuzungen wurden gemacht, um den Grad der Funktion m?nnlicher Fertilit?t in 16 Dihaploiden aus 8 Tuberosumherkünften zu bestimmen (Tabelle 4). Diese Dihaploiden umfassten einen weiten Bereich der Pollenf?rbbarkeit. Gegenüber irgendeinem Standard waren sie im Hinblick auf die Samenproduktion schlechte Best?uber und der Zustand des Pollens gab nur wenig Hinweise auf die Eignung. Die Lebensf?higkeit der Samen konnte ungünstig durch den m?nnlichen Teil der Dihaploideltern beeinflusst werden. Die Ergebnisse werden in bezug gesetzt zum Fertilit?tsgrad in der tetraploiden Tuberosum-population im allgemeinen und im Hinblick auf die wirksame Inzucht (?quivalent zu S₃), die beim Vorgang der Dihaploidisierung hervorgerufen wird.

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Résumé Les données présentées dans cet article concernent différents aspects de la fertilité male des dihaplo?des de la collection de Pentlandfield, en Ecosse. Ces dihaplo?des sont presque tous issus de Tuberosum tétraplo?des. La fertilité du pollen est mise en évidence par la méthode de coloration à l'iode, décrite par Carroll en 1974. Un échantillon de 66 dihaplo?des provenant de 11 Tuberosum parentaux est divisé en groupes établis selon l'aptitude à la coloration du pollen observée chez les parents: différences significatives entre groupes P<0.025 (tableau 2). Cette aptitudes du pollen à se colorer n'est pas prévisible chez les parents tétraplo?des, elle est plus hautement significative (P<0.001) chez les dihaplo?des des générations ultérieures que chez les premières générations (Fig. 1) qui sont considérées comme souffrant d'une dépression due à la consanguinité. Le pollen stérile est, en majeure partie, de type ‘microspore vide.’ Quatorze des 93 dihaplo?des primaires sont des producteurs de pollen déficient avec des anthères presque vides, le pollen ayant une faible tendance à la coloration. Les caractéristiques des anthères sont examinées dans un échantillon de 49 dihaplo?des: chez deux clones seulement la déhiscence ne s'est pas effectuée, mais elle a été retardée chez beaucoup d'autres clones jusqu'au début du dessèchement des anthères. Des types d'anthères anormaux, gréles et mal formés, sont observés et semblent être en rapport avec une disjonction, bien que l'importance de l'échantillon soit trop faible pour en déterminer la corrélation. La mé?ose est étudiée sur 17 dihaplo?des issus de 8 Tuberosum parentaux (tableau 3). Les chromosomes sont comptés et le matériel génétique comportant des noyaux tétraplo?des est éliminé: toutefois, une mé?ose régulière ne garantit pas de la bonne qualité du pollen. Des tests de croisement sont faits pour déterminer le niveau de fertilité male effective dans 16 dihaplo?des issus de 8 Tuberosum parentaux (tableau 4). Ces dihaplo?des comprennent une gamme importante des possibilités de coloration du pollen. A n'importe quel niveau, ils sont de faibles pollinisateurs pour la production de semences et l'état du pollen donne peu de renseignements sur leurs performances. La viabilité des semences peut être aussi affectée par le pourcentage de males dihaplo?des. Les résultats obtenus sont interprétés comme étant en relation avec le niveau de fertilité de la population de Tuberosum tétraplo?des en général et avec l'effet de la consanguinité (équivalent à S₃) provoquée par le processus conduisant à la production de dihaplo?des.