>

التَّحسين الوراثي لطرز القرنبيط المحلِّي Brassica oleracea var. Botrytis بالاِعتماد على إنتاج النباتات أُحادية الصِّيغة الصِّبغيَّة المُضاعفة

الملخص

نُفٍّذ البحث في محطات ومخابر الهيئة العامة للبحوث العلمية الزراعية، ومخبر التّقانة الحيويّة النباتيّة في الهيئة العامة للتّقانات الحيوية خلال الأعوام 2020-2025، بهدف توصيف خمسة طرز محلية من القرنبيط شكلياً وكيميائياً وجزيئياً، ودراسة درجة القرابة الوراثية فيما بينها باستخدام تقانة التكرارات التتابعية البسيطة البينية الـ ISSR ، ومقارنتها مع هجين مستورد، إضافة إلى تأسيس طريقة عمل مناسبة لإنتاج وإكثار نباتات أحاديّة الصّيغة الصبغيّة مخبريّاً لطرز القرنبيط المحليّة المدروسة وللهجين المستورد من خلال زراعة المآبر باستخدام تقانة زراعة الأنسجة النباتية، حيث صُمِّمت تجارب التوصيف الشكلي وفق تصميم القطاعات العشوائية الكاملة بمستوى ثقة 95% ،وصُمِّمت تجارب التوصيف الكيميائي وفق التصميم العشوائي التام بمستوى ثقة 95% ، أما تجارب زراعة المآبر فقد صُمِّمت وفق التصميم العشوائي التام العاملي بمستوى ثقة 99%.

أظهرت نتائج التوصيف الشكلي وجود تباين في الطرز المحلية المدروسة في عدد من الصفات الشكلية حيث تفوق الطراز N1 بأهم الصفات حيث سجلت المؤشرات التالية بالمتوسط وزن القرص 1716.67غ، والإنتاجية 3065.47 كغ، وعرض الورقة 36.99 سم، بينما تفوق الطرازK1  في صفة ارتفاع النبات 73.98 سم وقطر النبات 94.09 سم وطول الخردلة 6.5 سم. كما تفوق الطرازD2 بصفة قطر القرص 23.4 سم وارتفاع القرص 19.61 سم وطول الحامل الزهري 115.55سم، وتفوق الطراز K2 بوزن 1000 بذرة 3.15 غ، وعدد البذور في الخردلة 17.4 بذرة.

بينت نتائج التوصيف الجزيئي للطرز المحلية المدروسة وجود تباين وراثي بين هذه الطرز، والذي يمكن الاستفادة منه في تطوير برامج التربية والتحسين الوراثي لنبات القرنبيط محلياً، وإمكانية استخدام تقانة الـ ISSR في التمييز بين الطرز المحلية من القرنبيط على المستوى الجزيئي ولاسيما عند استخدام البادئات J8 وJ7 وJ1 وJ2 لأنها أعطت أعلى قيم لمحتوى التعددية الشكلية (PIC) (0.48، 0.35، 0.35، 0.34، على التوالي). وبناءً على التحليل العنقودي للطرز المدروسة، لوحظ أنها انقسمت إلى مجموعتين، ضمت المجموعة الأولى الطرازين N1، N2 والشاهد Casper F1، أما المجموعة الثانية فقد ضمت الطرز D2 وK1  وK2 .

أظهرت نتائج زراعة المآبر باستخدام تقانة زراعة الأنسجة النباتية بهدف الحصول على نباتات أحادية الصيغة الصبغية أن الحجم المناسب للبرعم الزهري لزراعة المآبر يختلف باختلاف الطراز المدروس، وتبين أنه لا يمكن استحداث الكالس عند زراعة المآبر للطرز المدروسة وللشاهد على الوسط MS   الخالي من الهرمونات، كما لم يؤدِّ استخدام الوسط B5 المضاف إليه 0.4 مل/ ل 2,4-D+ 0.5 مل/ل NAA إلى استحداث الكالس. وتبين أن الطراز K1 أعطى أعلى استجابة لاستحداث الكالس (88.9%) عند زراعة مآبره على الوسط MS المضاف إليه 0.3 ملغ/ل 2,4-D  + 1 ملغ/ل BAP، ووجد أن أفضل الأوساط المستخدمة لاستحداث الكالس هو الوسط MS المضاف إليه 0.3 ملغ/ل 2,4-D + 1 ملغ/ل BAP، ثم الوسط MS المضاف إليه 0.3 ملغ/ل 2,4-D + 2 ملغ/ل BAP ( 56.8، 54.94%، على التوالي). وأن أفضل وسط استخدم لاسترجاع النبيتات من الكالس هو الوسط MS المضاف إليه 0.5 ملغ/ل NAA +2 ملغ/ل 2ip (38.8%)، وأن أفضل وسط لإكثار النبيتات الناتجة هو الوسط MS المضاف إليه 0.25 ملغ/ل NAA + 2.5 ملغ/ل BA (طول النبيتة 8.47 سم، عدد الأوراق على النبيتة 4.72 وريقة) وأفضل وسط لتجذير النبيتات الناتجة من زراعة المآبر باستخدام الوسط   MS المضاف إليه0.1  ملغ/ل NAA+ 0.25  ملغ/ل BA (طول الجذر 8.11 سم، عدد الجذور على النبيتة 9.61 جذر).

بين فحص التعدد الصبغي للنباتات الناتجة عن زراعة المآبر وجود11.43% من النباتات الأحادية، و55.71% من النباتات الثنائية، و32.9 % من النباتات متعددة الصيغة.

الكلمات المفتاحية: القرنبيط، توصيف شكلي، توصيف جزيئي، تقانة الـ ISSR، زراعة مآبر، استحداث الكالس، استرجاع النبات، أحادية الصيغة الصبغية، منظمات النمو.

Genetic Improvement of Local Cauliflower Genotypes (Brassica oleracea var. Botrytis) Based on Production of Doubled Haploid 

Abstract

The research was carried out at the stations and laboratories of the General Commission for Agricultural Scientific Research, and the Plant Biotechnology Laboratory at the National Commission for Biotechnology during the years 2020-2025, with the aim of characterizing five local cauliflower types morphologically,biochemestry and molecularly, studying the degree of genetic relatedness between them using ISSR technology, comparing them with an control, and establishing a suitable protocol for the production and propagation of haploid plants in the laboratory for the local cauliflower types and the control through the anther culture. Morphological characterization experiments were designed according to a completely randomized block design with a confidence level of 95%, chemical characterization experiments were designed according to a completely randomized design with a confidence level of 95%, and anther culture experiments were designed according to a completely randomized factorial design with a confidence level of 99%.

Morphological characterization results showed that there was variation in the local types in a number of morphological traits, and the N1 type outperformed the most important traits, as it recorded curd weight of 1716.67 g, productivity of 3065.47 kg, and leaf width of 36.99 cm, while the K1 type outperformed in plant height 73.98 cm, plant diameter 94.09 cm, and fruit length 6.5 cm, the D2 type outperformed in curd diameter 23.4 cm, curd height 19.61 cm, and flower stalk length 115.55 cm, the K2 type outperformed in 1000 seed weight 3.15 g, and the number of seeds in the fruit 17.4 seeds.

The molecular characterization of the studied local types showed genetic variation among these types, and thus they can be used in breeding and genetic improvement programs for local cauliflower, and possibility of using ISSR technology to distinguish between local genotypes of cauliflower at the molecular level, especially when using primers J8, J7, J1 and J2 (0.48, 0.35, 0.35, 0.34, respectively). Based on the cluster analysis of the types studied in this research, it was noted that they were divided into two groups, the first group included genotypes N1, N2 and the control Casper F1, while the second group included genotypes D2, K1 and K2.

The results of anthers culture technology with the aim of obtaining haploid plants showed that the best size for the flower bud from which the anthers are taken is greatly influenced by the genetic composition of the types, it was also found from the study that callus could not be induced when the anthers of the studied types and the control were cultivated on MS medium free of hormones, and the use of B5 medium with 0.4 ml/L 2,4-D + 0.5 ml/L NAA did not lead to callus induction. it was found that the type K1 gave the highest response to callus induction (88.9%) when its anthers were cultivated on MS medium + 0.3 mg/L 2,4-D + 1 mg/L BAP, and it was found that the best media used to induce callus was the MS medium with (0.3 mg/L 2,4-D + 1 mg/L BAP), then the MS medium with (0.3 mg/L 2,4-D + 2 mg/L BAP), (56.8, 54.94%, respectively). The best medium used to regenerate plantlets from callus is MS medium with 0.5 mg/L NAA + 2 mg/L 2ip, (38.8%). The best medium for propagating the resulting plantlets is MS medium with 0.25 mg/L NAA + 2.5 mg/L BA, (The plant is 8.47 cm tall, and has 4.72 leaves.). The best medium for rooting the plantlets resulting from anther culture is MS medium with 0.1 mg/L NAA + 0.25 mg/L BA, (Root length 8.11 cm, number of roots on the plant 9.61 roots).

The polyploidy examination of the plants resulting from the anther culture revealed 11.43% haploid, 55.71% diploid, and 32.9% polyploid.

Keywords: Cauliflower, Morphological characterization, Molecular characterization, ISSR technology, Anther culture, Callus induction, Regeneration, Haploids, Growth regulators.