You Kyoung Kim;Sug Youn Mo;Su Bin Choi;Han Yong Park
Journal of Plant Biotechnology
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v.50
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pp.155-162
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2023
Radish (Raphanus sativus L.), a root vegetable grown worldwide, is consumed in several ways. In the cross between parental lines to produce F1 seeds of radish, the problem of low purity may arise because of pollen contamination. Therefore, we aimed to establish conditions for callus induction and regeneration so that in vitro cultured plants could be used for the propagation of stock seeds. The most effective hormone combination containing various concentrations of 2,4-D, TDZ, and kinetin was selected for callus induction using radish hypocotyl, and the induced calli were transferred to two types of hormone media to investigate the optimal conditions for shoot regeneration of the callus. The combination of 1 mg/L 2,4-D + 0.05 mg/L kin was the most effective for callus induction of RA2 and RA10, 1 mg/L 2,4-D + 0.1 mg/L kin + 0.025 mg/L TDZ of RA4, and 1 mg/L 2,4-D + 0.2 mg/L kin of RA30. Shoot regeneration of the RA4 callus occurred in both shoot regeneration media, but the frequency was much higher in the 5H+1B medium (1 mg/L NAA + 0.1 mg/L 2,4-D + 1 mg/L IPA + 0.02 mg/L GA3 + 2 mg/L zeatin + 1 mg/L BA). For the in vitro micropropagation of radish, the conditions selected in this study can assist in the propagation and maintenance of stock seeds to produce F1 seeds.
Manihot esculenta Crantz, commonly known as cassava, is a staple aliment that is a significant source of revenue for farmers. The embryogenic callus is crucial in the genetic engineering of various crop species, including cassava. Four cultivar cassava landraces from East Java were assessed for their ability to produce friable embryogenic callus (FEC) for protoplast isolation. In this study, four cassava cultivars; (Kaspro, Kuning, Gajah, and Gendruwo); were used to obtain FEC, which involved the culture of immature leaf lobes (ILLs) and apical buds (ABs) media containing MS supplemented with 33 μM picloram and 2 μM of CuSO4 (M1) or MS supplemented with 50 μM 2,4-D and 2 μM CuSO4 (M2). The highest FEC induction efficiency ranged from 72% to 57%, and the highest FEC number ranged from 4.7 to 3.7 with AB explants in media containing MS + 33 μM pilocram and 2 μM CuSO4 (M1). On the other hand, the efficiency of somatic embryogenesis induction ranged from 67% to 53%, and the number ranged from 4.4 to 3.4. The efficiencies of FEC induction ranged from 48% to 42%, and the number ranged from 3.1 to 2.6 with AB explants in media containing MS + 50 μM 2,4-D and 2 μM CuSO4 (M2); the efficiency of FEC induction ranged from 56% to 50%, and the value ranged from 3.6 to 2.4 with ILL explants. The FEC induction of the Gendruwo cultivar, which was examined using AB and ILL explants, demonstrated the lowest efficiency. Nevertheless, all four cultivars showed the ability to generate FEC, even though their effectiveness differed depending on the explant genotype and the applied media.
Buckwheat sprout is used as vegetable, and also flour for making noodles, and so on. Currently, information about tissue culture in buckwheat is limited and restricted to micro-propagation. We carried out somatic embryogenesis and plant regeneration using hypocotyl segments as explant of the cultivated buckwheat species, Fagopyrum esculentum which differs from existing studies in the growth regulator combinations used. Maximum callus regeneration was induced on MS medium containing 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) $2.0mg{\cdot}L^{-1}$, benzyladenine (BA) $1.0mg{\cdot}L^{-1}$ and 3% sucrose. Friable callus was transferred to solidified MS media containing BA ($1.0mg{\cdot}L^{-1}$) with various concentrations of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid for the induction of embryogenesis. The optimum concentrations of growth regulators (for regeneration of plantlet) were indole-3-acetic acid ($2.0mg{\cdot}L^{-1}$), Kinetin ($1.0mg{\cdot}L^{-1}$), BA ($1.0mg{\cdot}L^{-1}$). Only 2,4-D did not show any significant effect on callus induction or embryogenesis. Regeneration of embryonic callus varied from 5% to 20%. Whole plants were obtained at high frequencies when the embryogenic calli with somatic embryos and organized shoot primordia were transferred to MS media with 3% sucrose. The main objective of this research was to develop an efficient protocol for plant regeneration for common buckwheat, and to apply in future for genetic transformation.
Jatropha curcas L. (Physic nut) is a commercially important non-edible oil seed crop known for its use as an alternate source of biodiesel. In order to investigate the morphogenic potential of immature embryo, explants from four developmental stages were cultured on medium supplemented with combinations of auxins and cytokinins. It was found that the size of embryo is critical for the establishment of callus. Immature embryos (1.1-1.5 cm) obtained from the fruits 6 weeks after pollination showed a good response of morphogenic callus induction (85.7%) and subsequent plant regeneration (70%) with the maximum number of plantlets (4.7/explant) on Murashige and Skoog's (MS) medium supplemented with IBA (0.5 $mg\;l^{-1}$) and BA (1.0 $mg\;l^{-1}$). The above medium when supplemented with growth adjuvants such as 100 $mg\;l^{-1}$ casein hydrolysate + 200 $mg\;l^{-1}$ L-glutamine + 8.0 $mg\;l^{-1}$$CuSO_4$ resulted in an even higher frequency of callus induction (100%). Plant regeneration (90%) with the maximum number of plantlets (10/explant) was achieved on MS medium supplemented with 500 $mg\;l^{-1}$ polyvinyl pyrrolidone + 30 $mg\;l^{-1}$ citric acid + 1 $mg\;l^{-1}$ BA + 0.5 $mg\;l^{-1}$ Kn + 0.25 $mg\;l^{-1}$ IBA. It was observed that plantlet regeneration could occur either through organogenesis of morphogenic callus or via multiplication of pre-existing meristem in immature embryos. The age of immature embryos and addition of a combination of growth adjuvants to the culture medium appear to be critical for obtaining high regeneration rates. Well-developed shoots rooted on half-halfstrength MS medium supplemented with 0.5 $mg\;l^{-1}$ IBA and 342 $mg\;l^{-1}$ trehalose. The rooted plants after acclimatization were successfully transferred to the field in different agro-climatic zones in India. This protocol has been successfully evaluated on five elite lines of J. curcas.
This experiment was done to determine the optimum conditions for the induction of tetraploidy in Panax ginseng C. A. Meyer using bud length, temperature and plant growth regulator pretreatments. Highest callus formation was obtained when the medium was inoculated with flower bud in the size of 2-3 mm in length. The optimum temperature for the callus formation was high when treated at $4^{\circ}C$ for 4-5 days. Among the treatments of growth regulators and different concentration, highest callus formation was observed in combination of 5 mg/L 2,4-D and 1 mg/L kinetin for P. ginseng. As a result of flow cytometer analysis, all 7 adventitious roots were confirmed as tetraploidys. Cytological analysis revealed that the chromosome number of tetraploid roots was 96, while that of diploid roots was 48. Tetraploid ginseng roots were inoculated to flower bud size of 2-3 mm in length. The callus formation was optimum when treated with 1 mg/L 2,4-D at $4^{\circ}C$ for 5 days. Compared with control roots, tetraploid roots were thicker and longer and had few lateral branches. Fresh weight of tetraploid roots was relatively higher than the control roots.
This study was performed to investigate the effects of various media compositions in regeneration of Lilium lancifolium. The adventitious bud initiation from microscale was the best on MS medium supplemented with BAP 1.0 mg/L and NAA 0.1 mg/L after 4 weeks of culture. However, from bulbscales, adventitious bud initiation was the best in dark condition on MS medium supplemented with BAP 0.5 mg/L and NAA 0.1 mg/L. On the other hand, callus induction was found to be the best from the microscales incubated in complete dark condition for 8 weeks on MS medium supplemented with 2,4-D 1.0 mg/L and BAP 0.1 mg/L. The highest plantlet regeneration from callus was obtained after incubation in the light condition for 8 weeks on MS medium supplemented with NAA 0.5 mg/L and BAP 0.1 mg/L. Rooting of shoots was obtained easily on MS medium and the plantlets were transferred to soil pots after 8 weeks. The chromosome analysis of the root tip cells was revealed that the callus-derived plantlets had normal chromosome number, 2n=24. No variation was observed in the morphology of the plantlets.
In order to optimize tissue culture conditions of Kentucky bluegrass(Poa pratensis L.), effects of culture medium supplements, media and cultivars on embryogenic callus induction and regeneration of plants were investigated. MS medium containing 3mg/L 2,4-D and 0.1mg/L BA was optimal for embryogenic callus induction from mature seeds. The highest plant regeneration frequency(57.7%) was observed when the embryogenic calli were cultured on N6 medium supplemented with 1mg/L 2,4-D and 3mg/L BA. Among several basic media, MS and N6 medium were optimal for callus induction and plant regeneration, respectively. Genotype was an important factor in plant regenerability. ‘Newport’ showed to have higher regeneration frequency of 53.4%. Regenerated plants were grown normally when shoots transplanted to the soil. A short tissue culture period and high-frequency regeneration system would be beneficial for molecular breeding of Kentucky bluegrass through genetic transformation.
Park, Choong-Hoon;Kim, Yong-Goo;Kim, Kyung-Hee;Alam, Iftekhar;Lee, Hyo-Jin;Sharmin, Shamima Akhtar;Lee, Ki-Won;Lee, Byung-Hyun
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.29
no.4
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pp.291-298
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2009
In order to optimize tissue culture conditions for genetic transformation of Miscanthus sinensis, we investigated the effects of different plant growth regulators on callus induction and plant regeneration using mature seeds as explant. Dehusked mature seeds were cultured on MS medium supplemented with 3 to 10 mg/L 2,4-D, dicamba or NAA, 30 g/L sucrose and 750 mg/L $MgCl_2{\cdot}6H_2O$. A number of combinations of auxin and cytokinin (BA, kinetin) were also used. MS medium containing 3 mg/L 2,4-D was found optimal for embryogenic callus induction (75.7%) from mature seed. The highest number of plants were regenerated (44.6%) upon transferring the embryogenic callus to MS medium supplemented with 1 mg/L 2,4-D plus 2 mg/L BA. This high efficient plant regeneration system could be useful to use for molecular breeding of new cultivars by genetic transformation.
Anthers from several lines of carrot (Daucus carota L.) were plated on the semi-solid B$_{5}$, basal medium supplemented with 2,4-D and NAA at two concentrations, 1.0 and 2.0 mg/L plus 0.2 mg/L BAP (benzylaminop-urine). Anthers of the most lines on the B$_{5}$ basal medium with 2,4-D showed higher percentages of callus formation than those with NAA. Particularly, in line 45477, highest percentages of callus formation (50%) were observed on B$_{5}$ medium with 1.0 mg/L 2,4-D plus 0.2 mg/L BAP. With 1.0 mg/L 2,4-D, two months was sufficient for initiation of callus development. Calli were regenerated into plantlets through embryogenesis onto regeneration medium without any growth regulators. When callus showing yellowish and soft structure was cultured, it yielded green plants at high regeneration rates, The response of anthers in callus induction and plant regeneration was different among lines investigated. Optimal callus induction and plant regeneration could be obtained through manipulating the concentration of growth regulators. Plantlets after transfer to perlite were grown successfully in greenhouse conditions. Anther culture of carrot will be used as a useful breeding tool in future.
The response of callus growth of rice (Oryza sativa L.) cultivars which showed different responses to herbicides as seedlings was investigated to select resistant or tolerant calli. Callus growth of IR28 which was susceptible to thiobencarb (S-[(4-chlorophenyl)methyl]diethylcarbamothioate) during callus induction was not inhibited by $10^{-5}$ M and $10^{-6}$ M thiobencarb, indicating that there was a difference in tolerance among callus induction and growth, and the intact plant level. A similar result was obtained with IR31917-45-3-2-2 to butachlor [N - (buthoxymethyl) -2-chloro-N- (2, 6-diethylphenyl) acetamide]. The fresh weight of IR28 callus transferred into $10^{-5}$ M thiobencarb after treatment at $10^{-6}$ M for 30 days was not affected by the herbicide, indicating that transferring callus into gradually higher herbicide concentrations can be a useful method for selection of herbicide-tolerant cell lines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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