Inbred Line Improvement with Doubled Haploid Technology in Maize Breeding


Yıldırım M., albayrak o., bayhan m., Özkan R., AKINCI C., KIZILGEÇİ F., ...More

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.28, no.2, pp.715-731, 2023 (Peer-Reviewed Journal) identifier

Abstract

The fact that the length of the breeding period is long, high financial finance, and labor force makes it difficult for small and medium scale breeding institutions to make maize breeding. The in vivo haploid technique introduced in recent years to break this barrier increases the efficiency of selection as well as the above-mentioned advantages, providing full homozygosity and providing appropriate purity for the application of molecular marker techniques. In this study, the potential of inducer used in vivo maternal haploid technique in maize breeding was investigated. In the study, maize landrace populations belonging to the Black Sea region and RWS and RWK-76 inducers were used as the pollinator to obtain inbred lines. Chromosome doubling, seed reproduction, and plant growing operations of the study were carried out in 2016, 2017, and 2018 years in the laboratory, greenhouse, and experiment area of the Dicle University Faculty of Agriculture, Field Crops Department. Of these plants, 274 double-haploid (DH) seeds belonging to 6 genotypes were obtained. DH lines were hybridized with 3 commercial hybrid varieties and enough seed was obtained from 9 hybrids to establish a repeat experiment. In 2018, the test cross hybrids obtained from DH lines were planted in a randomized completed block design with 3 replications and evaluated for some agronomic properties. According to the results, DH hybrid combinations that exceed the standard types were determined for plant height, first ear height, stem diameter, SPAD, ear weight, ear length, ear diameter, number rows per ear, number grains per ear, grain weight per ear traits including grain yield. In this study, it has been shown that in vivo haploid plant obtaining method can be used successfully as a whole in maize breeding. It was determined that Turkish maize landraces were suitable both for the application of this method and for the genotypic potential to be used directly as the inbred line inbreeding. DZM-13 x Gariz, DZM-56 x Elioso, DZM 67 x Elioso-1 and DZM-67 x Excel-1 DH hybrids are superior genotypes in terms of grain yield. In addition, positive and significant correlations were found between grain yield and plant height, first ear height, number of grains per ear and ear weight in the test hybrids.
Klasik mısır ıslahında ıslah süresinin uzun olması, yüksek mali finans ve iş gücü gerektirmesi yeni hibrit çeşit geliştirmede özellikle küçük ve orta ölçekli ıslah kuruluşlarının mısır ıslahı yapmasını güçleştirmektedir. Bu bariyeri kırmak için son yıllarda uygulamaya konan in vivo haploidi tekniği yukarıda sayılan avantajlarının yanısıra seleksiyon etkinliğini artırmakta, tam homozigotluk sağlamakta, moleküler marker tekniklerinin uygulanması için uygun saflık sağlamaktadır. Bu çalışmada induser kullanarak in vivo maternal haploid bitki elde etme yönteminin mısır ıslahında kullanılma potansiyeli araştırılmıştır. Çalışmada kendilenmiş hat elde etmek için Karadeniz Bölgesi yerel mısır popülasyonları ve haploid bitki elde edilmesinde tozlayıcı olarak RWS ve RWK 76 induser (indirgeyici) genotipleri materyal olarak kullanılmıştır. Çalışmanın kromozom katlama, tohum çoğaltımı ve bitki yetiştirme işlemleri Dicle Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü laboratuvar, sera ve deneme arazisinde 2016, 2017 ve 2018 yıllarında yürütülmüştür. DH hatlar 3 adet ticari hibrit çeşidiyle melezlenmiş ve bu melezleme sonucunda 9 melezde tekerrürlü deneme kuracak kadar tohum elde edilmiştir. 2018 yılında DH hatlardan elde edilen test melezleri 3 tekerrürlü olarak tesadüf blokları deneme desenine göre ekilerek yetiştirilmiş ve bazı tarımsal özellikler yönünden değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre başta tane verimi olmak üzere bitki boyu, ilk koçan yüksekliği, gövde çapı, yaprak eni ve SPAD, koçan ağırlığı, koçan boyu, koçan çapı, koçanda sıra sayısı, koçan sırasında tane sayısı ve uç boşluk uzunluğu, sömek çapı, koçanda tane ağırlığı özellikleri yönünden standart çeşitleri aşan DH melez kombinasyonları saptanmıştır. İn vivo haploid bitki elde etme yönteminde başarıyı en çok düşüren aşamanın DH bitkilerin kendilenmesi aşaması olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada mısır ıslahında bir bütün olarak başarıyla kullanılabileceği ortaya konmuştur. Yerel mısır çeşitlerimizin hem bu yöntemin uygulanmasına uygun olduğu hem de ıslahta doğrudan anaç olarak kullanmak için uygun genotipik potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir. DZM 13 x Gariz, DZM-56 x Elioso, DZM-67 x Elioso-1 ve DZM-67 x Excel-1 DH melezleri tane verimi bakımından öne çıkan genotipler olmuşlardır. Ayrıca test melezlerinde incelenen özellikler arasında tane verimi ile bitki boyu, ilk koçan yüksekliği, koçanda tane sayısı ve koçan ağırlığı arasında pozitif ve önemli korelasyon ilişkileri saptanmıştır.