Ocena stabilności genetycznej dwóch cytotypów Pelargonium zonale var. „Kleiner Liebling” w warunkach kultur tkankowych

Pelargonium zonale var. „Kleiner Liebling” jest monoploidem, dzięki czemu stanowi ciekawy obiekt badań. W naturze występuje wiele przykładów roślin z pojedynczym zestawem chromosomów, jednak P. zonale var. „Kleiner Liebling” jako jedyna z odmian botanicznych odnosi sukcesy jako roślina ozdobna. Odmiana ta charakteryzuje się małymi liśćmi oraz kwiatami, które są liczniejsze w porównaniu do innych odmian P. zonale, co wynika z jej haploidalności. Rozmnażanie odbywa się przez sadzonki pędowe, a wegetacja jest niezależna od rozmnażania płciowego, co umożliwiło utrzymanie takiej mutacji. Przy pomocy kolchicyny, w latach 60. XX wieku, udało się podwoić liczbę chromosomów tej odmiany otrzymując formę diploidalną (podwojonego haploida). Celem niniejszej pracy była ocena stabilności genetycznej obydwu cytotypów (haploidalnego i diploidalnego) roślin macierzystych oraz regenerantów otrzymanych z wykorzystaniem kultur tkankowych należących do P. zonale var. „Kleiner Liebling”. Zbadano 10 roślin w tym pięć regenerantów powstałych w wyniku przybyszowej morfogenezy pośredniej (via klaus) i oceniono ich zmienność za pomocą dwóch metod – RAPD oraz ISSR. Dokonano również porównania tych metod. Utworzono drzewa i sieci filogenetyczne oraz wykonano analizy statystyczne. W celu otrzymania pełniejszego obrazu różnic genetycznych pomiędzy badanymi próbkami P. zonale var. „Kleiner Liebling” zbadano również inne gatunki należące do rodzaju Pelargonium oraz porównano ich zróżnicowanie genetyczne między sobą. Badania wykazały, że w badanych próbkach P. zonale var. „Kleiner Liebling” występuje pewne zróżnicowanie genetyczne pomimo ich wegetatywnego rozmnażania. Udział procentowy prążków monomorficznych dla obydwu metod wynosił jedynie 61%, jednak na podstawie drzew oraz sieci filogenetycznych próbki te zostały połączone w jeden klad, a poszczególne cytotypy nie grupowały się na osobnych gałęziach. Regeneranty wykazywały stosunkowo niewielką zmienność, która mogła być wynikiem niepełnej powtarzalności zastosowanych metod. Nie zaobserwowano znaczących różnic w stabilności genetycznej pomiędzy regenerantami obydwu cytotypów, które mogłyby wynikać z różnic w ploidalności oraz różnicy w sposobie prowadzenia hodowli in vitro obydwu cytotypów. Pozostałe badane gatunki należące do Pelargonium charakteryzowały się dużym dystansem genetycznym i nie ustalono dokładnych relacji filogenetycznych pomiędzy nimi, co mogło wynikać ze zbyt małej ilości danych. Metoda ISSR wykazała nieco mniejszy polimorfizm badanych próbek, jednak metoda RAPD charakteryzowała się dłuższymi produktami reakcji i większą liczbą prążków. Metody użyte w badaniach nie wykazywały znacznych różnic w powtarzalności wyników.

Pelargonium zonale var. 'Kleiner Liebling' is a monoploid, which makes it an interesting object of study. In nature there are many examples of plants with a single set of chromosomes, but P. zonale var. 'Kleiner Liebling' is the only one of the botanical varieties that is successful as an ornamental plant. This variety is characterized by small leaves and flowers, which are more numerous compared to other varieties of P. zonale. It is the consequence of its haploidy. Propagation is by shoot cuttings, and vegetation is independent of sexual reproduction, which made it possible to maintain such a mutation. By the use of colchicine, in the 1960s, it was possible to double the number of chromosomes of this variety and obtain a diploid form (doubled haploid). The aim of the present study was to assess the genetic stability of both cytotypes (haploid and diploid) of mother plants and regenerants obtained using tissue cultures belonging to P. zonale var. 'Kleiner Liebling'. Ten plants, including five regenerants obtained by adventitious indirect morphogenesis (via callus), were examined and their variability was assessed using two methods - RAPD and ISSR. A comparison of these methods was also made. Phylogenetic trees and networks were established and statistical analysis was performed. In order to obtain a more complete picture of the genetic differences among the P. zonale var. 'Kleiner Liebling' samples, other species belonging to the genus Pelargonium were also examined and their genetic variation was compared among themselves. The study showed that there was some genetic diversity in the P. zonale var. "Kleiner Liebling" samples despite their vegetative propagation. The percentage of monomorphic banding pattern for both methods was only 61%, but on the basis of trees and phylogenetic networks, these samples were combined into a single clade, and individual cytotypes did not group on separate branches. Regenerants showed relatively low variability, which may have been due to incomplete reproducibility of the methods used. No significant differences in genetic stability were observed between the regenerants of the two cytotypes, which could be due to differences in ploidy and the difference in the in vitro culture method of the two cytotypes. The other Pelargonium species studied were characterized by a large genetic distance and the exact phylogenetic relationships between them were not established, which may have been due to not enough data. The ISSR method showed slightly less polymorphism in the samples, but the RAPD method was characterized by longer reaction products and 7 a higher number of bands. The methods used in the study did not show significant differences in the reproducibility of the results.