Haploids in Crop Improvement II - Toc - beck

Biotechnology in Agriculture and Forestry 56
Haploids in Crop Improvement II
Bearbeitet von
Constantine E. Don Palmer, Wilfred A. Keller, Kenneth Kasha
1. Auflage 2004. Buch. xv, 318 S. Hardcover
ISBN 978 3 540 22224 8
Format (B x L): 15,5 x 23,5 cm
Gewicht: 728 g
Weitere Fachgebiete > Chemie, Biowissenschaften, Agrarwissenschaften > Botanik
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Contents
Section I Molecular, Cytological, and Biochemical Aspects
of Haploid Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
I.1
3
1
2
3
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I.2
1
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6
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I.3
1
2
3
4
5
Overview of Haploidy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C.E. Palmer and W.A. Keller
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Natural Occurrence of Haploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Induction of Haploidy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pathways to Microspore Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
T. Aionesei, A. Touraev, and E. Heberle-Bors
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Embryogenic Induction of Microspores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cellular Changes and Cell Cycle Events During Induction
of Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Direct Embryogenesis Versus Indirect Plant Formation . . . . . . . . .
Division Pathways of Embryogenic Microspores . . . . . . . . . . . . . . .
Identification of the Developmental Fate of Microspores
by Cell Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Apical–Basal Polarity Formation of Embryogenic Microspores . . .
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
The Role of Stress in the Induction of Haploid Microspore
Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
S. Zoriniants, A.S. Tashpulatov, E. Heberle-Bors,
and A. Touraev
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Stress and Microspore Embryogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Morphological Characteristics of Stress-Induced
Embryogenic Microspores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mechanism of the Stress-Induced Switch from
the Gametophytic to the Sporophytic Mode of Development . . . . .
Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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X
I.4
1
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I.5
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I.6
1
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I.7
1
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6
7
I.8
1
2
3
Contents
Microspore Embryo Induction and Development
in Higher Plants: Cytological and Ultrastructural Aspects . . . . . . .
C. Clément, R.S. Sangwan, and B. Sangwan-Norreel
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
The Microspore at the Sampling Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
The Pretreated Microspore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Embryogenic Development of the Microspore . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Biochemical and Molecular Aspects of Haploid Embryogenesis . .
K. Boutilier, M. Fiers, C.-M. Liu, and A.H.M. van der Geest
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gene Identification Strategies for Early MDE Development . . . . . .
Extracellular Signalling Molecules in MDE Development . . . . . . . .
Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Storage Product Metabolism in Microspore-Derived Cultures
of Brassicaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
R.J. Weselake
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lipid Biosynthesis in MD Cultures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Carbohydrate Metabolism in MD Cultures of B. napus . . . . . . . . . .
Storage Protein Biosynthesis in MD Cultures of B. napus . . . . . . . .
Glucosinolate Biosynthesis in MDEs of B. napus . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusions and Future Directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chromosome Doubling and Recovery of Doubled Haploid Plants . .
K.J. Kasha
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chromosome Doubling of Androgenetic Haploids . . . . . . . . . . . . .
Gynogenetic Haploid Production and Chromosome Doubling . . .
Other Avenues for Chromosome Doubling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chromosomal Variation Associated with Chromosome Doubling . .
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Utilization of Microspore-Derived Embryos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Y. Takahata, H. Fukuoka, and K. Wakui
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dry Artificial Seed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Contents
4
5
XI
Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Section II Utilization of Haploids in the Improvement
of Specific Crop Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
II.1
1
2
3
4
5
6
II.2
1
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5
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II.3
1
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II.4
1
2
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4
5
6
Haploids in the Improvement of Solanaceous Species . . . . . . . . . . .
G.C.C. Tai
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Induction of Haploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Development and Use of Doubled Haploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Development and Use of Dihaploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Research Topics with Application of Haploidization . . . . . . . . . . . .
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploids in the Improvement of Crucifers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
W. Friedt and M.K. Zarhloul
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Progress and Status of Haploid Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Use of Haploids in Breeding of Crucifers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Brassica Haploids as a Tool in Breeding Research . . . . . . . . . . . . . .
Haploids in Combination with Other Biotechnological Methods .
Conclusions, Future Trends and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploids in the Improvement of Poaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
P. Devaux and R. Pickering
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Doubled Haploid Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Use of Doubled Haploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploids in the Improvement of Woody Species . . . . . . . . . . . . . . .
S.B. Andersen
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gametophyte Development in Woody Species . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Development in Woody Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Examples of Woody Angiosperms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Examples in Gymnosperms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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254
XII
II.5
1
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4
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8
II.6
1
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1.2
1.3
1.4
2
2.1
2.2
2.3
2.4
II.7
1
2
3
4
5
Contents
Haploids in the Improvement of Miscellaneous Crop Species
(Cucurbitaceae, Liliaceae, Asparageceae, Chenopodiaceae,
Araceae and Umbelliferae) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.G. Juhász and M. Jakǎe
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Cucurbitaceae Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Liliaceae Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Asparagaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Chenopodiaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Araceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploid Induction in Umbelliferae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploids in the Improvement of Linaceae and Asteraceae . . . . . . .
K. Nichterlein and R. Horn
Linaceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Haploids Through Twinning Genotypes and Their Use
in Genetic Research and Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Doubled Haploids Through Anther and Microspore Culture
and Use in Crop Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusions and Future Prospects of Doubled Haploids
in Linseed Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Asteraceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Production of Doubled Haploids by Anther
and Microspore Culture in the Genus Helianthus . . . . . . . . . . . . . .
Doubled Haploid Production of Sunflower
by Induced Parthenogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusions and Future Prospects of Doubled-Haploid
Production in Asteraceae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Challenges and Limitations to the Use of Haploidy
in Crop Improvement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C.E. Palmer and W.A. Keller
General Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Androgenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gynogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Parthenogenesis and Wide Hybridization Crosses . . . . . . . . . . . . . .
Emerging Uses of Doubled Haploids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Subject Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305