Duplicação cromossômica por injeção de colchicina e indução de haploidia em genótipos tropicais de milho comum e superdoce

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2025v46n2p517

Palavras-chave:

Zea mays var. saccharate, Taxa de indução de haploidia, Duplo-haploide, Indutor giminogenético

Resumo

A tecnologia de duplo-haploide em milho foi desenvolvida em ambientes de clima temperado, empregando germoplasma e indutores adaptados para estes ambientes, com o objetivo de acelerar a obtenção de linhagens homozigotas. Neste sentido, para o avanço desta tecnologia em ambientes tropicais, são necessárias pesquisas envolvendo germoplasma e indutores adaptados para este ambiente. Os objetivos foram determinar a taxa de indução de haploidia em populações de milho comum e superdoce tropicais, empregando uma população indutora gimnogenética tropicalizada, e identificar a eficácia da duplicação cromossômica via injeção de colchicina. O indutor de haploidia PI4003 foi utilizado como parental masculino e cruzado com 25 populações de milho tropical (23 comuns e duas superdoces). As sementes haploides putativas, classificadas pela marcação do gene R1-nj, foram semeadas em bandejas com turfa nas safras 2020/21 e 2021/22, sendo injetado 100 µL de solução de 0,125% de colchicina e 0,5% de dimetilsulfóxido em cada plântula haploide no estádio V2. No dia seguinte, as plântulas tratadas foram transplantadas para campo irrigado. O indutor PI4003 apresentou taxa de indução a haploidia variando de 0,9% a 5%. Houve diferenças significativas entre genótipos tropicais e safras para as taxas de sobrevivência, taxas de reprodução e taxas de sucesso geral. A taxa de sucesso geral variou de 2,9% a 34%. O método de duplicação cromossômica via injeção de colchicina mostrou-se eficaz, com menor consumo de colchicina por indivíduo haploide tratado e redução na geração de resíduos tóxicos para descarte.

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Biografia do Autor

Leticia de Freitas de Souza, Universidade Estadual de Londrina

M.e., Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Juliana Moraes Machado de Oliveira, Universidade Estadual de Londrina

Aluna do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Vitor Joaquim de Lucena, Universidade Estadual de Londrina

Aluno do Programa de Pós-Graduação em Agronomia da Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Otavio Gabriel Lalau Hoda, Universidade Estadual de Londrina

Engo. Agro., Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Iran de Azevedo Duarte, Universidade Estadual de Londrina

Dr., Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Bruno Figueiró Fregonezi, Fundação de Estudos Agrários Luiz de Queiroz

Aluno do Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", USP, ESALQ, Piracicaba, SP, Brasil.

Josué Maldonado Ferreira, Universidade Estadual de Londrina

Prof. Dr., Departamento de Biologia Geral, Universidade Estadual de Londrina, UEL, Londrina, PR, Brasil.

Referências

Baleroni, A. G., Ré, F., Pelozo, A., Kamphorst, S. H., Carneiro, J. W. P., Rossi, R. M., & Scapim, C. A. (2021). Identification of haploids and diploids in maize using seedling traits and flow cytometry. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 21(4), 1-8. doi: 10.1590/1984-70332021v21n4a54

Battistelli, G. M., Von Pinho, R. G., Justus, A., Couto, E. G. O., & Balestre, M. (2013). Production and identification of doubled haploids in tropical maize. Genetics and Molecular Research, 12(4), 4230-4242. doi: 10.4238/2013.October.7.9

Chaikam, V., Gowda, M., Martinez, L., Ochieng, J., Omar, H. A., & Prasanna, B. M. (2020). Improving the efficiency of colchicine-based chromosomal doubling of maize haploids. Plants, 9(4), 459. doi: 10.3390/ plants9040459

Chaikam, V., Gowda, M., Nair, S. K., Melchinger, A. E., & Boddupalli, P. M. (2019a). Genome-wide association study to identify genomic regions influencing spontaneous fertility in maize haploids. Euphytica, 215, 138. doi: 10.1007/s10681-019-2459-5

Chaikam, V., Lopez, L. A., Martinez, L., Burgueño, J., & Boddupalli, P. M. (2017). Identification of in vivo induced maternal haploids in maize using seedling traits. Euphytica, 213, 1-9. doi: 10.1007/s10681-017-1968-3

Chaikam, V., Martinez, L., Melchinger, A. E., Schipprack, W., & Boddupalli, P. M. (2016). Development and validation of red root marker‐based haploid inducers in maize. Crop Science, 56(4), 1678-1688. doi: 10. 2135/cropsci2015.10.0653

Chaikam, V., Nair, S. K., Martinez, L., Lopez, L. A., Utz, H. F., Melchinger, A. E., & Boddupalli, P. M. (2018). Marker-assisted breeding of improved maternal haploid inducers in maize for the tropical/subtropical regions. Frontiers in Plant Science, 9, 1527. doi: 10.3389/fpls.2018.01527

Chaikam, V., Molenaar, W., Melchinger, A. E., & Boddupalli, P. M. (2019b). Doubled haploid technology for line development in maize: technical advances and prospects. Theoretical and Applied Genetics, 132, 3227-3243. doi: 10.1007/s00122-019-03433-x

Chalyk, S. T. (1999). Creating new haploid-inducing lines of maize. Maize Genetics Cooperation Newsletter, 73, 53-54. doi: 10.5555/19991611314

Chase, S. S. (1969). Monoploids and monoploid-derivatives of maize (Zea mays L.). The Botanical Review, 35, 117-168. doi: 10.1007/BF02858912

Chidzanga, C., Muzawazi, F., Midzi, J., & Hove, T. (2017). Production and use of haploids and doubled haploid in maize breeding: a review. African Journal of Plant Breeding, 4(4), 201-213. https://www.internationalscholarsjournals.com/articles/production-and-use-of-haploids-and-doubled-haploid-in-maize-breeding-a-review.pdf

Coe, E. H., Jr. (1959). A line of maize with high haploid frequency. The American Naturalist, 93(873), 381-382. doi: 10.1086/282098

Couto, E. G. D. O., Pinho, É. V. D. R. V., Pinho, R. G. V., Veiga, A. D., Bustamante, F. D. O., & Dias, K. O. D. G. (2015). In vivo haploid induction and efficiency of two chromosome duplication protocols in tropical maize. Ciência e Agrotecnologia, 39(5), 435-442. doi: 10.1590/S1413-70542015000500002

Dang, N. C., Munsch, M., Aulinger, I., Renlai, W., & Stamp, P. (2012). Inducer line generated double haploid seeds for combined waxy and opaque 2 grain quality in subtropical maize (Zea mays. L.). Euphytica, 183, 153-160. doi: 10.1007/s10681-011-0423-0

De La Fuente, G. N., Frei, U. K., Trampe, B., Ren, J., Bohn, M., Yana, N., Verzegnazzi, A,. Murray, S. C., & Lübberstedt, T. (2020). A diallel analysis of a maize donor population response to in vivo maternal haploid induction: II. Haploid male fertility. Crop Science, 60(2), 873-882. doi: 10.1002/csc2.20021

Deimling, S., Röber, F., & Geiger, H. H. (1997). Methodik und genetik der in-vivo-haploideninduktion bei mais. Vortr Pflanzenzüchtg, 38, 203-224.

Eder, J., & Chalyk, S. (2002). In vivo haploid induction in maize. Theoretical and Applied Genetics, 104, 703-708. doi: 10.1007/s00122-001-0773-4

Kebede, A. Z., Dhillon, B. S., Schipprack, W., Araus, J. L., Bänziger, M., Semagn, K., Alvarado, G., & Melchinger, A. E. (2011). Effect of source germplasm and season on the in vivo haploid induction rate in tropical maize. Euphytica, 180, 219-226. doi: 10.1007/s10681-011-0376-3

Kermicle, J. L. (1969). Androgenesis conditioned by a mutation in maize. Science, 166(3911), 1422-1424. doi: 10.1126/science.166.3911.1422

Khulbe, R. K., Pattanayak, A., Kant, L., Bisht, G. S., Pant, M. C., Pandey, V., Kapil, R., & Mishra, N. C. (2020). Doubled haploid production in maize under sub-montane Himalayan conditions using R1-nj-based haploid inducer TAILP1. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding, 80(3), 261-266. doi: 10. 31742/IJGPB.80.3.4

Lashermes, P., & Beckert, M. (1988). Genetic control of maternal haploidy in maize (Zea mays L.) and selection of haploid inducing lines. Theoretical and Applied Genetics, 76, 405-410. doi: 10.1007/ BF00265341

Liu, C., Li, J., Chen, M., Li, W., Zhong, Y., Dong, X., Xu, X., Chen, C., Tian, X., & Chen, S. (2022). Development of high-oil maize haploid inducer with a novel phenotyping strategy. The Crop Journal, 10(2), 524-531. doi: 10.1016/j.cj.2021.07.009

Maqbool, M. A., Beshir, A., & Khokhar, E. S. (2020). Doubled haploids in maize: development, deployment, and challenges. Crop Science, 60(6), 2815-2840. doi: 10.1002/csc2.20261

Melchinger, A. E., Brauner, P. C., Böhm, J., & Schipprack, W. (2016a). In vivo haploid induction in maize: comparison of different testing regimes for measuring haploid induction rates. Crop Science, 56(3), 1127-1135. doi: 10.2135/cropsci2015.11.0668

Melchinger, A. E., Molenaar, W. S., Mirdita, V., & Schipprack, W. (2016b). Colchicine alternatives for chromosome doubling in maize haploids for doubled‐haploid production. Crop Science, 56(2), 559-569. doi: 10.2135/cropsci2015.06.0383

Molenaar, W. S., Schipprack, W., & Melchinger, A. E. (2018). Nitrous oxide‐induced chromosome doubling of maize haploids. Crop Science, 58(2), 650-659. doi: 10.2135/cropsci2017.07.0412

Molenaar, W. S., Schipprack, W., Brauner, P. C., & Melchinger, A. E. (2019). Haploid male fertility and spontaneous chromosome doubling evaluated in a diallel and recurrent selection experiment in maize. Theoretical and Applied Genetics, 132, 2273-2284. doi: 10.1007/s00122-019-03353-w

Prasanna, B. M., Chaikam, V., & Mahuku, G. (2012). Doubled haploid technology in maize breeding: theory and practice. CIMMYT.

Prigge, V., Sánchez, C., Dhillon, B. S., Schipprack, W., Araus, J. L., Bänziger, M., & Melchinger, A. E. (2011). Doubled haploids in tropical maize: I. Effects of inducers and source germplasm on in vivo haploid induction rates. Crop Science, 51(4), 1498-1506. doi: 10.2135/cropsci2010.10.0568

Prigge, V., Schipprack, W., Mahuku, G., Atlin, G. N., & Melchinger, A. E. (2012). Development of in vivo haploid inducers for tropical maize breeding programs. Euphytica, 185, 481-490. doi: 10.1007/s10681-012-0657-5

Ren, X., Ci, J., Cui, X., & Yang, W. (2018). Doubling effect of anti-microtubule herbicides on the maize haploid. Emirates Journal of Food and Agriculture, 30(10), 903-908. doi: 10.9755/ejfa.2018.v30.i10.18 28

Ribeiro, C. B., Rezende, B. A., Bueno, J. S. de S., Fº., Silva, É. D. B. da, Dias, K. O. das G., Nunes, J. A. R., Carvalho, P. L. S., Mota, S. F., Bustamante, F. de O., Diniz, R. P., Castro, C. E. C. de, Camargos, R. B., Nascimento, J., & Souza, J. C. de. (2020). Breeding strategies for tropical maize targeting in vivo haploid inducers. Crop Breeding and Applied Biotechnology, 20(2), e265120216. doi: 10.1590/1984-70332020 v20n2a32

Röber, F. K., Gordillo, G. A., & Geiger, H. H. (2005). In vivo haploid introduction in maize - performance of new inducers and significance of doubled haploid lines in hybrid breeding. Maydica, 50, 275-283.

Rotarenco, V., Dicu, G., State, D., & Fuia, S. (2010). New inducers of maternal haploids in maize. Maize Genetics Cooperation Newsletter, 84, 1-7. https://mnl.maizegdb.org/84/HTML/15rotarenco.htm

Sekiya, A., Pestana, J. K., Silva, M. G. B. D., Krause, M. D., Silva, C. R. M. D., & Ferreira, J. M. (2020). Haploid induction in tropical supersweet corn and ploidy determination at the seedling stage. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 55, e00968. doi: 10.1590/s1678-3921.pab2020.v55.00968

Trentin, H. U., Batîru, G., Frei, U. K., Dutta, S., & Lübberstedt, T. (2022). Investigating the effect of the interaction of maize inducer and donor backgrounds on haploid induction rates. Plants, 11(12), 1527. doi: 10.3390/plants11121527

Yu, W., & Birchler, J. A. (2016). A green fluorescent protein-engineered haploid inducer line facilitates haploid mutant screens and doubled haploid breeding in maize. Molecular Breeding, 36(5), 1-12. doi: 10. 1007/s11032-015-0428-9

Zararsiz, D., Öztürk, L., Yanikoğlu, S., Turgut, İ., Kizik, S., & Bilgin, B. (2019). Production of double haploid plants using in vivo haploid techniques in Corn. Tarim Bilimleri Dergisi, 25(1), 62-69. doi: 10. 15832/ ankutbd.539000

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Publicado

2025-03-17

Como Citar

Souza, L. de F. de, Oliveira, J. M. M. de, Lucena, V. J. de, Hoda, O. G. L., Duarte, I. de A., Fregonezi, B. F., & Ferreira, J. M. (2025). Duplicação cromossômica por injeção de colchicina e indução de haploidia em genótipos tropicais de milho comum e superdoce. Semina: Ciências Agrárias, 46(2), 517–532. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2025v46n2p517

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