Karyological study of apricot, cherry plum and a natural hybrid in the Prunus genus “TANASGOL” (P. cerasifera × P. spp.)

Document Type: Research Paper

Authors

1 Genetics and Genetic Resources Research Department, Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Agricultural Research & Education Organization (AREO), Karaj, Iran

2 Temperate Fruits Research Center, Horticultural Science Research Institute(HSRI). Agricultural Research & Education Organization (AREO), Karaj, Iran.

Abstract

 constriction and staining properties by aceto-iron-hematoxylin were analyzed for Prunus species of apricot (Prunus armeniaca L.), plum (P. cerasifera Ehrh.) and a natural new hybrid known as “TANASGOL” (P. cerasifera × P. spp.). The obtained root tips from germinated seeds at 4–6 °C and young seedlings were pretreated in hydroxyquinoline solution with 50 drops of DMSO. All species had 2n=2x=16 very small chromosomes and were uniformly stained. The ranges of chromosome length in the three species were as follows: apricot (Prunus armeniaca) 1.50 to 2.70 µm, plum 
(P. cerasifera) 1.54 to 2.77 µm, and (P. cerasifera × P. spp.) “TANASGOL” 1.35 to 2.82 µm. Other features of the chromosomes, such as variation in the length of chromosomes within species, number of satellites and size, constrictions, centromere placements and karyographs were used to distinguish species. The similarities and differences of chromosomes morphology in species were analyzed by karyographs based on Relative Length (RL%) and Chromosome Index (CI). Chromosomal similarities between “TANASGOL” and plum (P. cerasifera) were more evident.

Keywords


Article Title [Persian]

مطالعه کاریولوژیکی زردآلو، آلوچه و یک دورگ طبیعی داخل جنس Prunus به نام "تنسگل" (P. cerasifera × P. spp)

Authors [Persian]

  • عیسی ظریفی 1
  • رحیم قره شیخ بیات 2
1 بخش تحقیقات ژنتیک و ذخایر توارثی ، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال وبذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
2 پژوهشکده میوه‌های معتدله و سردسیری موسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
Abstract [Persian]

تعداد کروموزوم‌ها و مورفولوژی کاریوتیپ، از جمله طول کروموزوم، موقعیت سانترومر، نسبت بازوها، فرورفتگی ثانویه و خصوصیات رنگ‌آمیزی با استوایرون هماتوکسیلن برای گونه‌های زردآلو (Prunus armeniaca)، آلوچه (P. cerasifera) و یک دورگ طبیعی جدید به نام "تنسگل" (P. cerasifera × P. spp.) مورد بررسی قرار گرفت. مریستم نوک ریشه حاصل از بذور جوانه‌زده در دمای 6-4 درجه سلسیوس و نهال‌های جوان در محلول هیدروکسی کینولین دوهزارم مولار به همراه 50 قطره DMSO پیش تیمار شدند. همه گونه‌ها دارای 2n=2x=16 کروموزوم خیلی کوچک بوده و به ‌طور یکنواخت رنگ‌آمیزی شدند. دامنه تغییر طول کروموزوم‌ها در گونه‌ها به شرح زیر بود: زردآلو (Prunus armeniaca) 50/1 تا 70/2 میکرومتر، آلوچه (P. cerasifera) 54/1 تا 77/2 میکرومتر و تنسگل 35/1 تا 82/2 میکرومتر. برای تمایز گونه‌ها، ویژگی‌های دیگر کروموزوم‌ها مانند تنوع طول کروموزوم‌ها در درون گونه‌ها، تعداد ساتلایت و اندازه آن، فرورفتگی‌ها و محل قرارگیری سانترومرها مورد استفاده قرار گرفت. شباهت‌ها و تفاوت‌های مورفولوژی کروموزوم‌ها در گونه‌ها با آنالیز کاریوگراف‌ها براساس طول نسبی کروموزوم و شاخص کروموزوم انجام شد. شباهت کروموزمی بین تنسگل (TANASGOL) و آلوچه P. cerasifera بیشتر مشهود است.
تعداد کروموزوم‌ها و مورفولوژی کاریوتیپ، ازجمله طول کروموزوم، موقعیت سانترومر، نسبت بازوها، فرورفتگی ثانویه و خصوصیات رنگ‌آمیزی با استوایرون هماتوکسیلن برای گونه‌های زردآلو (Prunus armeniaca L.)، آلوچه (P. cerasifera Ehrh.) و یک دورگ طبیعی و یا گونه جدید بنام "تنسگل" (P. cerasifera× P.spp.) مورد بررسی قرار گرفت. مریستم نوک ریشه حاصل از بذور جوانه زده در دمای 4-6 درجه سانتی‌گراد و نهال‌های جوان در محلول هیدروکسی کینولین دوهزارم مولار به همراه 50 قطره DMSO پیش تیمار شدند. همه گونه‌ها دارای 2n=2x=16 کروموزوم خیلی کوچک بوده و به‌طور یکنواخت رنگ‌آمیزی شدند. دامنه تغییر طول کروموزوم‌ها در گونه‌ها به شرح ذیل بود: زردآلو (Prunus armeniaca L.) 50/1 تا 70/2 میکرومتر؛ آلوچه (P. cerasifera Ehrh.) 54/1 تا 77/2 میکرومتر؛ و تنسگل 35/1 تا 82/2 میکرومتر. برای تمایز گونه‌ها، ویژگی‌های دیگر کروموزوم‌ها مانند تنوع طول کروموزوم‌ها در درون گونه‌ها، تعداد ساتلایت و اندازه آن، فرورفتگی‌ها و محل قرارگیری سانترومرها مورد استفاده قرار گرفت. شباهت‌ها و تفاوت‌های مورفولوژی کروموزوم‌ها در گونه‌ها با آنالیز کاریوگراف ها بر اساس طول نسبی کروموزوم و شاخص کروموزوم انجام شد. شباهت کروموزمی بین تنسگل (TANASGOL) و آلوچه P. cerasifera Ehrh. بیشتر مشهود است.

Keywords [Persian]

  • سیتوژنتیک
  • کاریوتیپ
  • کاریوگراف‌
  • کروموزوم
  • مورفولوژی
Agayev, Y.M., Zarifi, E. & Fernández, J.A. 2010. A study of karyotypes in the Crocus sativus L. Aggregate and origin of cultivated saffron. Acta Horticulturae 850: 47–54.

Biswajit, D. 2011. Prunus diversity-early and present development: A review. International Journal of Biodiversity and Conservation 3(14): 721–734.

Blažek, J. 2007. A survey of the genetic resources used in plum breeding. Acta Horticulturae 734: 31–45. Available at: http://www.actahort.org/books/734/734_2.htm.

Bradford, N.G. & Bradford, L.G. 1991. Plum-Apricot Hybrid Tree (Royal Velvet Plum-Cot). Available at: http://www.google.com.sl/patents/USPP7431.

Casas, A.M. & Igartua, E., Balaguer, G., Moreno, M.A. 1999. Genetic diversity of Prunus rootstocks analyzed by RAPD markers. Euphytica 110(2): 139–149.

Chen, R.Y. 1993. Chromosome Atlas of Chinese Fruit Trees and Their Close Wild Relatives, Beijing: International Academic Publishers.

Chen, R.Y. 2003. Chromosome Atlas of Major Economic Plants Genome in China, Vol. 3. In: Chromosome Atlas of Garden Flowering Plants in China. Science Press, Beijing.

Chin, S.-W., Shaw, J., Haberle, R., Wen, J. & Potter, D. 2014. Diversification of almonds, peaches, plums and cherries-Molecular systematics and biogeographic history of Prunus (Rosaceae). Molecular Phylogenetics and Evolution 76(1): 34–48.

Doroftei, E., Arcuş, M., Trandafirescu, M. & Moldoveanu, M.A. 2010. Cytological characteristics of pollen and pollen germination process at Prunus armeniaca L. Annals of the Romanian Society for Cell Biology 15(1): 353–357.

Dosba, F., Bernhard, R. & Zanetto, A. 1994. Importance des ressources génétiques des Prunus. Académie d'Agriculture de France 80: 45–57.

Eremin, G.V. & Rassvetaeva, E.G. 1992. Polymorphism of chromosome numbers in Prunoideae Focke. Tezisy III Soveshchanie po Kariologii Rastenii. Pp. 21–22.

Faust, M., Suranyi, D. & Nyujto, F. 1998. Origin and Dissemination of Apricot. Pp. 225–266. In: Janick, J. (ed.). Horticultural Reviews. Oxford, UK: John Wiley & Sons, Inc.

Hurtado, M.A., Romero, C., Vilanova, S., Abbott, A.G., Llácer, G. & Badenes, M.L. 2002. Genetic linkage maps of two apricot cultivars (Prunus armeniaca L.) and mapping of PPV (sharka) resistance. Theoretical and Applied Genetics 105(2–3): 182–191.

Huziwara, Y. 1962. Karyotype analysis in some genera of Compositae. VIII. Further studies on the chromosomes of Aster. American Journal of Botany 49(2): 116.

Kester, D.E. 1970. Graft incompatibility of almond seedling populations to Marianna 2624 plum. Horticulture Science 5: 349.

Layne, R.E.C., Baily, C.H. & Hough, L.F. 1996. Apricots. Pp. 79–111. In: Janick, J. & Moore, J.N. (eds). Fruit Breeding, Tree and Tropical Fruits. John Wiley & Sons.

Lespinasse, Y., Alston, F.H. & Watkins, R. 1976. Cytological techniques for use in apple breeding. Annals of Applied Biology 82(2): 349–353.

Levan, A., Fredga, K. & Sandberg, A.A. 1964. Nomenclature for centromeric position on chromosomes. Hereditas 52(2): 201–220.

Levin, D.A. 2002. The Role of Chromosomal Change in Plant Evolution Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press.

Mirabdulbaghi, M., Zarghami, R. & Azghandi, A.V. 2011. Propagation of Tanasgol, a natural plum-apricot hybrid (Prunus domestica-armenia) developed in Iran. Trends in Horticultural Research 1(1): 27–31.

OECD, 2006. Safety Assessment of Transgenic Organisms, OECD Publishing. Available at: https://goo.gl/w7PNSn [Accessed Dec. 1, 2017].

Parveen, I. 2015. Cytogenetic, morphological and pollen compatibility studies of some indigenous and exotic cultivars of apricot (Prunus armeniaca L.) grown in Kashmir. Thesis, University of Agricultural Sciences & Technology of Kashmir.

Paszko, B. 2006. A critical review and a new proposal of karyotype asymmetry indices. Plant Systematics and Evolution 258(1–2): 39–48.

Reeves, A. 2001. MicroMeasure: A new computer program for the collection and analysis of cytogenetic data. Genome 44(3): 439–443.

Rehder, A. 1947. Manual of Cultivated Trees and Shrubs. 2nd edn. The Macmillan Company, New York.

Rieger, M. 2006. Peach (Prunus persica). Pp. 311–325. In: Introduction to Fruit Crops. Haworth Food & Agricultural Products Press, New York.

Salesses, G. 1975. Some information on the plum cytogenetics and the origin of Prunus domestica. Acta Horticulturae 48: 59–66.

Salesses, G. & Bonnet, A. 1993. Meiotic behaviour of hybrids between Prunus cerasifera, P. spinosa and
P. persica: An approach to the peach-plum genome relationship. Cytologia 58(3): 257–262.

Schuster, M. 1996. Cytogenetics in fruit breeding. Preparation methods for mitotic chromosomes. Gartenbauwissenschaft 61(6): 273–275.

Stebbins, G.L. 1971. Chromosomal Evolution in Higher Plants. London: Edward Arnold Ltd.

Tropicos.org. 2011. IPCN Chromosome Reports: 16–17.

Watanabe, K., Yahara, T., Denda, T. & Kosuge, K. 1999. Chromosomal evolution in the genus Brachyscome (Asteraceae, Astereae): Statistical tests regarding correlation between changes in karyotype and habit using phylogenetic information. Journal of Plant Research 112(2): 145–161.

Yamamoto, M. 2012. Recent progress on studies of chromosome observation in deciduous fruit trees. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science 81(4): 305–313.

Zarco, C.R. 1986. A new method for estimating karyotype asymmetry. Taxon 35(3): 526.

Zarifi, E. 2006. Cytogenetics and evolution of karyotype in wormwood, Artemisia vulgaris L. Seed and Plant Improvment Journal 22(1): 1–12.

Zarifi, E. 2013. Karyosystematic study of domestic and wild species of Almond genus(Prunus L.subgenus Amygdalus L.)in Iran. Research Project Report (2-011-120000-25-85145). Seed and Plant Improvement Institute (SPII), Department of Plant Genetics and National Plant Gene Bank of Iran, Karaj, Iran.

Zarifi, E. & Güloğlu, D. 2016. An improved Aceto-Iron-Haematoxylin staining for mitotic chromosomes in Cornelian cherry (Cornus mas L.). Caryologia 69(1): 67–72.

Zohary, D. 1992. Is the European plum, Prunus domestica L., a P. cerasifera Ehrh. × P. spinosa L. allopolyploid? Euphytica 60(1): 75–77.