The effects of different doses of gamma ray and EMS on formation of chlorophyll mutations in durum wheat (Triticum durum Desf.)

slah programlarının temel hedefi verimi yüksek makarnalık buğday (Triticum durum Desf.) çeşitlerini geliştirmektir. Islah programları mevcut olan çeşitliliği artırmayı ve genetik varyasyonu zenginleştirmeyi amaçlar. Genetik varyasyon mutasyon yoluyla artırılabilir. Bitki ıslahının önemli bir sorunu uygun mutagenik muamelenin seçimidir. Bu çalışmanın amacı, makarnalık buğday çeşitlerinin mutagenlere duyarlılığını $M_1$ bitkilerinin fertilitesi ve $M_2$ bitkilerinde klorofil mutasyonlarını belirleyerek saptamaktır. Bu çalışma 1996 ve 1997 yıllarında Tokat-Kazova şartlarında yürütülmüştür. Araştırmada bitki materyali olarak Gediz-75 ve Sofu makarnalık buğday çeşitleri kullanılmıştır. Kobalt 60 (60Co) kaynağından elde edilen gama ışını tohumları fiziksel mutagen ve EMS kimyasal mutagen olarak uygulanmıştır. EMS uygulaması ön ıslatma yapılmadan 8 saat oda sıcaklığında yapılmış ve uygulama süresi sonunda tohumlar 6 saat süreyle yıkanmıştır. Tohumlar 50 Gy, 100 Gy, 150 Gy ve 200 Gy gama ışını ile ışınlanmış ve % 0.1, % 0.2, % 0.3, % 0.4 EMS ile muamele edilmiştir. Mutagenlerin uygulandığı çeşitler ayrı ayrı denemeye alınmıştır. Ayrıca, gama ışını ve EMS uygulamaları birbirinden ayrı olarak "Tesadüf Blokları Deneme Deseni"nde 3 tekerrürlü olarak kurulmuştur. Araştırma sonuçlarına göre, $M_1$ bitkilerinin fertilitesi EMS uygulamasıyla karşılaştırıldığı zaman gamma ışını uygulamasında daha düşük çıkmıştır. Mutasyon spektrumu ve frekansı muamelerle ve çeşitlere bağlı olarak değişmiştir. Mutagenlerin etkileri yüksek dozlarda belirgin bir şekilde artmıştır. En yüksek mutagenik verim Gediz-75 çeşidinde % 0.4 EMS dozundan, Sofu çeşidinde ise 100 Gy gama ışını dozundan elde edilmiştir.

Makarnalık buğdayda (Triticum durum Desf.) Gama ışını ve EMS' nin farklı dozlarının klorofil mutasyonlarının oluşumu üzerine etkileri

The main target of breeding programmes has been to develop high yielding durum wheat (Triticum durum Desf.) cultivars. Breeding programmes aim to exploit the existing variability and to enhance genetic variation. Genetic variation may be broadened through experimental mutagenesis. An important plant breeding problem is the selection of suitable mutagenic treatment. The aim of this study was to determine the sensitivity of durum wheat cultivars to mutagens by detecting fertility of $M_1$ plants and chlorophyll mutations in $M_2$ plants. This study was carried out in Tokat-Kazova conditions in 1996 and 1997. Gediz-75 and Sofu durum wheat cultivars were used as plant material in the trial. The gamma rays obtained from Cobalt 60 (60Co) as physical mutagen and the EMS as chemical mutagen were used. The seeds were irradiated with 50 Gy, 100 Gy, 150 Gy and 200 Gy gamma rays or treated with 0.1 %, 0.2 %, 0.3 % and 0.4 % EMS (Ethyl Methane Sulphonate). The seeds were treated with EMS at 24 $circ$C for 8 hours without presoaked and were washed for 6 hours after treatment. Either of treated cultivars were grown separately in the trial. Besides, the treatments of gamma rays and EMS separately were "Randomized Complete Block Design" with three replications. According to the results of this research, fertility in $M_1$ plants was lower with gamma ray application compared to EMS application. The spectrum and frequency of mutations were varied with treatments of mutagen and cultivars. The effect of mutagens markedly increased with high doses. The highest mutagenic efficiency was obtained from 0.4 % EMS dose in Gediz-75 cultivar and from 100 Gy gamma ray dose in Sofu cultivar.

PDF

___

Anonymous, 1977. Manual on Mutation Breeding, Technical Report Series No. 119, IAEA, Vienna, p. 44-45.
Caldecott, R.S., D.T. North, Kao Fa-ten, V.S. Hiatt and N.A. Tuleen, 1965. Forward mutations in avena and triticum polyploid series. Supplement to Radiation Botany, 5, 753-760.
Çiftçi, C.Y., G. Akbay ve S. Ünver, 1988. Kunduru-1149 (Triticum durum L..) makarnal ı k bu ğday çeşidine uygulanan farklı EMS (ethyl methane sulphonate) dozlarının Mİ bitkilerinin bazı özellikleri üzerine etkileri-II, Ankara Üniv. Ziraat Fak. Yıllığı , 39 (1- 2) 349- 360.
D'amato, F. 1965. Chimera formation in mutagen-treated seeds and diplontic selection. Supplement to Radiation Botany, 5, 303- 316.
Datta, A.K. and A.K. Biswas, 1985. Induced mutagenesis in Nigella sativa L.. Cytologia, 50, 545-562.
Donini, B., M. Devreux and G.T. Scarascia-Mugnozza, 1974. Genetic effects of gametophyte irradiation in durum wheat. Proc. FAO/IAEA/Eucarpia Meeting, Bari, 1972, IAEA, Vienna, 127-138.
Düzgüneş , O., T. Kesici, O. Kavuncu ve F. Gürbüz, 1987. Araştırma ve Deneme Metodları (İstatistiki Metodlar II), Ankara Üniv. Ziraat Fak. Yayınları : 1021, Ders Kitabı : 295, Ankara.
Gaul, H. 1962. Ungewohnlich hohe mutations raten bei gefste nach anwendiung von aethylemethanesulphonat unda rontgenstrahlen. Naturwissensch, 49, 431.
Gottschalk, W. and G. Wolff, 1983. Induced Mutations In Plant Breeding. Monographs On Theoretical and Applied Genetics 7, Berlin Heidelberg New York Tokyo, 10-14.
Gustafsson, A. 1940. The mutation system of the chlorophyll aparatus. Lunds Univeritets Araskift, n.f. Avd.2, 36 (11) 1-40.
Gustafsson, A. 1965. Characteristics and rates of high-productive mutants in diploid barley. Supplement to Radiation Botany, 5, 323-337.
Holm, G. 1954. Chlorophyll mutations in barley. Acta Agric. Scand, 4, 457-471.
Hussein, H.A.S. and I.A.M. Disouki, 1976. Mutation breeding experiments in Phaseolus vulgaris (L.): I. EMS and gammaray induced seed coat colour mutant. Z. Pflanzenzüchtg. Journal of Plant Breeding, 190-199.
Kadagidze, M.G. 1979. Experimental mutagenesis in breeding the georgian durum wheat shaupka. Plant Breeding Abstracts, 45 (10) 731.
Konzak, C.F., R.A. Nilan, J. Wagner and J. Foster, 1965. Effıcient chemical mutagenesis. Radiat. Bot. 5 (suppl.), 49-70.
Magri-Allegra, G. and L. Zannone, 1965. Effects of chemical and physical mutagens on forage vetch. Il. Comparison of chromosome aberration produced by ethyl methane sulphonate, ethyleneimine and X-rays. In The Use of Induced Mutations in Plant Breeding, Radiat. Bot. 5 (suppl.), 215-226.
Minocha, J.L., R.G. Saini and J.S. Sidhu, 1979. Mutations induced by ethylmethanesulfonate in three wheat cultivars. Plant Breeding Abstracts, 49 (1) 14.
Natarajan, A.T. and M.D. Upadhya, 1964. Localized chromosome breakage by EMS and HA in Vicia faba. Chromosoma 15, 156-169.
Nilan, R.A., C.F. Konzak, J. Wagner and R.R. Legault, 1965. Effectiveness and efficiency of radiations for inducing genetic and cytogenetic changes. Supplement to Radiation Botany, 5, 71-89.
Paladi, N.I. and V.D. Siminel, 1979. A study of the second generation of irradiated wheat plants. Plant Breeding Abstracts, 49 (10) 730.
Peşkircioğlu, H. 1995. Arpa (Hordeum vulgare L.)'ya Birlikte Uygulanan EMS (Ethyl Methane Sulphonate) ve Gama Işınlarının M1 ve M2 Bitkilerinin Bazı Özellikleri Üzerine Etkileri. A. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 93.s.
Raimkulov, K.R. and A. Maatkarimov, 1979. Variability of spring wheat after treatment with chemical mutagens. Plant Breeding Abstracts, 49 (9) 648.
Sato, M. and H. Gaul, 1967. Effect of ethyl methane sulphonate on the fertility of barley. Radiat. Bot., 7, 7-15.
Scarascia-Mugnozza, G.T., F. D'amato, S. Avanzi, D. Bagnara, M.L. Belli, A. Bozzini, A. Brunori, T. Cervigni, M. Devreux, B. Donini, B. Giorgi, G. Martini, L.M. Monti, E. Moschini, C. Mosconi, G. Porreca and L. Rossi, 1991. Mutation breeding programme for durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum Desf.) improvement In Italy. IAEA, 1, 95-109.
Siddiqui, K.A., G. Mustafa, M.A. Arain and K.A. Jafri, 1991. Realities and possibilities of improving cereal crops through mutation breeding. IAEA, 1, 173-185.
Siminel, V.D. and N.I. Paladi, 1979. Variability of M2 winter wheat varieties following the irradiation of grains with different dose of Rays. Plant Breeding Abstracts, 49 (10) 729.
Swaminathan, M.S. 1965. A Comparison of mutation induction in diploids and polyploids. Supplement to Radiation Botany, 5, 619-641.
Şenay, A. 1997. Makarnalık Buğday'da (Triticum durum Desf.) Gama Işini ve EMS'nin Farklı Dozlarının Ayrı Ayrı ve Birlikte Uygulamasının Mİ ve M2 Bitkilerindeki Etkileri. A. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi,103 s.
Tavil, M.V. 1986. Mutability of varieties of bread and durum wheat. Tsitologiya-i. Genetika, 20 (2) 130-134.
Tavcar, A. 1965. Gamma-ray irradiation of seeds of wheat barley and inbreds of maize and the formation of some useful point mutations. Supplement to Radiation Botany, 5, 159-174.
Ünver, S. 1989. Arpada Uygulanan EMS (Ethyl Methane Sulphonate) Dozları , Yıkama Suyu ve Sıcaklık Süresinin Mİ M2 Bitki Özelliklerine Etkileri. Ankara Üniv. Fen Bilimleri ve Enstitüsü, Doktora Tezi, 132 s., Ankara.
Walter, R.F., L.F. Elinor and J.J. Holly, 1987. Mutation Breeding Principles of Cultivar Development, Theory and Technique. Macmillan Publishing Company A Dision of Macmillan, Inc, 287-303, New York.
Wellensiek, S.J. 1965. Comparison of the effects of EMS, neutrons gamma and X- rays on peas. Supplement to Radiation Botany, 5, 227-235.
Yanev, S.H. 1980. Use of experimental mutagenesis in breeding durum wheat, Rastenieu"dni-Nauki, 22 (12) 9-14.
Yanev, S.H. 1985. Biological and genetic effect of some phsical and chemical mutagens on new durum wheat cultivars. Genetics and Breeding, 18 (5) 426-434, Sofıa.
Zannone, L. 1965. Effect of mutagenic agents in Vicia sativa L. comparison between effects of ethyl methane sulphonate, ethylene imine and X-rays on induction of chlorophyll mutations. Supplement to Radiation Botany, 5, 205-213.