Soortkruisingen binnen het geslacht Hydrangea

ARTIKEL VOOR VULGARISEREND TIJDSCHRIFT

Soortkruisingen binnen het geslacht Hydrangea

Betekenis voor de veredelingsindustie en kwekerij

Het doel van deze studie was het creëren van interspecifieke kruisingen met het oog op het ontwikkelen van hybriden tussen verschillende soorten Hydrangea. Er werd getracht het bestaande H. paniculata sortiment uit te breiden door kleurgenen van H. quercifolia (anthocyaanproductie in de herfst), H. macrophylla (pH-afhankelijkheid van petaalkleuren) of andere Hydrangea-species in te kruisen. Indien deze hybriden levensvatbaar blijken, kunnen ze gebruikt worden om nieuwe Hydrangea-cultivars te produceren. De meeste embryo’s kiemden niet, toch werden dankzij ovulencultuur 6 hybriden bekomen afkomstig van H. paniculata x H. quercifolia kruisingen. Deze veronderstelling werd door moleculaire merkers, die voor elke plant een specifiek piekenpatroon vertonen, geverifiëerd.

Introductie

Een incompatibiliteitssmechanisme voorkomt reciproke kruisingen tussen Hydrangea-soorten (Kudo & Niimi, 1999; Reed, 2000a). Zaden werden enkel geproduceerd wanneer H. macrophylla als moederplant wordt gebruikt, maar geen enkele kiemt in vivo. Letaliteit is een belangrijke barrière die de productie van hybriden tussen ver gerelateerde soorten voorkomt (Gerstel, 1954; Oka, 1962). Sommige onderzoekers hebben deze barrières reeds omzeild bij andere geslachten en levensvatbare hybriden geproduceerd (Inoue et al., 1997; Reed & Collins, 1978). De ontwikkeling van een interspecifieke hybride tussen Hydrangea paniculata en andere Hydrangea-soorten zou kunnen leiden tot het inkruisen van kleurgenen in het H. paniculata -sortiment. Verschillende reciproke kruisingen tussen de soorten H. paniculata en H. macrophylla werden reeds gemaakt (Reed, 2000a). Zaad werd slechts geproduceerd wanneer H. macrophylla als moederplant werd gebruikt. De enkele bekomen kiemlingen stierven ofwel tijdens het cotyledonaire stadium, ofwel tijdens het ontwikkelen van de eerste echte bladeren.

Om het bekomen van interspecifieke hybriden in vele genera te vergemakkelijken, werden in vitro ‘embryo rescue’ procedures gebruikt (Bridgen, 1994; Sharma et al., 1996), en brachten recentelijk veronderstelde hybriden tussen H. macrophylla x H. arborescens (Kudo & Niimi, 1999) en H. macrophylla x H. paniculata (Reed et al., 2001) voort. Hybride embryo’s hervatten vaak de groei en ontwikkelen tot normale planten wanneer ze worden verwijderd uit de ovulen en op aseptische media gebracht worden. Het verwijderen van de embryo’s is onpraktisch, daarom werden gehele ovulen in cultuur gebracht.

Materialen & methoden

Plantenmateriaal

De volgende cultivars werden in deze studie gebruikt: H. paniculata ‘Praecox’, ‘Unique’; H. quercifolia ‘Sikes Dwarf’, ‘Snow Flake’; H. macrophylla ssp. serrata en H. aspera ‘Macrophylla’.

Gecontroleerde bestuivingen

Bij de moederplant werden de steriele bloemen verwijderd van de bloeiwijzen waarvan de geopende bloemen gebruikt zouden worden. Alle niet recent geopende en alle onvolwassen fertiele bloemen werden verwijderd. Van de overblijvende bloemen werden de antheren en de petalen (indien deze hinderden bij het emasculeren) weggenomen met behulp van een fijn pincet. De bestuiving van elke bloem werd 1 tot 3 dagen na de emasculatie uitgevoerd. Antheren die nieuw vrijgezet pollen bevatten, werden van de vaderplant verwijderd, en het pollen werd met een penseel in contact gebracht met het stigma van de geëmasculeerde bloemen van de moederplant.

Interspecifiek experiment

De bestuivingen werden voor de volgende kruisingen verricht: H. paniculata x H. quercifolia; H. quercifolia x H. paniculata; H. paniculata x H. macrophylla ssp. serrata; H. macrophylla ssp. serrata x H. paniculata; H. paniculata x H. aspera; H. aspera x H. paniculata. De vruchten die niet spontaan aborteerden werden 5 weken na de bestuiving verzameld en  ontsmet gedurende 15 minuten in 1 % NaOCl-oplossing. Vervolgens werden de ovulen op medium geënt in de laminar flow. Zoals aangeraden door Reed (2000b) werd als medium B-5 met 2 % sucrose gebruikt. De verdere groei gebeurde in de groeikamer, eerst 2 weken in het duister en vervolgens onder 16 h licht / 8 h donker met een lichtintensiteit van 40 µmol m-2s-1 PAR (Photosynthetic Active Radiation). Na 5 weken werden de ovulen en/of de kiemplantjes telkens overgezet op vers medium. Kiemplantjes bewortelden eerst in Meli-bokalen (100 ml medium/bokaal) waarna ze geacclimatiseerd werden in de serre.

Besluit

Er werd enkel kieming vastgesteld bij H. paniculata x H. quercifolia en H. paniculata x H. macrophylla ssp. serrata. H. paniculata als moederplant gaf de beste resultaten. Alleen de kruisingen waarbij H. paniculata en H. quercifolia ‘Sikes Dwarf’ als respectievelijk moederplant en vaderplant werden aangewend, gaf hybride nakomelingen als resultaat. De nakomeling met H. quercifolia ‘Snow Flake’ als mogelijke vader is momenteel te jong om voldoende bladmateriaal te leveren voor AFLP-analyse. De kiemlingen verkregen uit de vermeende kruising met H. macrophylla ssp. serrata als vaderplant waren hoogst-waarschijnlijk het gevolg van zelfbestuiving. Bij ‘dubbele’ bevruchting (met zowel vreemd als soorteigen pollen) zal de zaadouder wellicht een snellere kieming van het soorteigen pollen toelaten, wat de kansen op bevruchting door het vreemd pollen sterk reduceert. Dit kan in de toekomst vermeden worden door de pluimen van de moederplant na de bestuiving van de omgeving af te sluiten door er een plastic zakje omheen te brengen. Zo kan er geen planteigen pollen op de stijlen terechtkomen. Hiermee gaan wel risico’s zoals condensatie, te hoge temperaturen en schimmelinfecties gepaard. Accidentele ‘normale’ bestuiving wordt op deze manier wel voorkomen.

Waarschijnlijk treden er meer/of substantiëler soortkruisingsbarrières op wanneer H. macrophylla met H. paniculata gekruist wordt dan wanneer geprobeerd wordt introgressie van H. quercifolia - genen in H. paniculata te verwezenlijken. Morfologisch is geen verschil waarneembaar tussen de hybriden en de moederplanten. Enerzijds worden blad-karakteristieken waarschijnlijk grotendeels maternaal bepaald, anderzijds zijn de H. paniculata - genen mogelijk dominant zodat de expressie van H. quercifolia - genen (anthocyaanvorming) pas in een latere generatie (F2) tot uiting komt.

Uiteindelijk werden vrij weinig planten afgehard, die nog niet allemaal getest konden worden. Daarom is enig voorbehoud met betrekking tot de vooropgestelde conclusies op zijn plaats. Nochtans werden heel interessante resultaten bekomen en werden interspecifieke hybriden in vitro gekweekt. De efficiëntie van de in vitro stap kan waarschijnlijk aanzienlijk verhoogd worden door een latere initiatie.

De resultaten van deze studie vormen een interessant uitgangspunt voor verdere studie. De creatie van interspecifieke hybriden is immers mogelijk gebleken. De hybriden zullen de volgende jaren betrokken worden in een kruisingsprogramma dat hun volledig potentieel zal ophelderen. Bovendien kan het onderzoek uitgebreid worden naar andere soorten. Het gebruik van ‘embryo rescue’ lijkt aangewezen om de efficiëntie van interspecifieke kruisingen binnen het geslacht te verhogen.

Referenties

BRIDGEN M (1994). A review of plant embryo culture. HortScience, 29:1243-1245.

KUDO K, NIIMI Y (1999). Production of interspecific hybrids between Hydrangea macrophylla f. hortensia (Lam.) Rehd. And H. arborescens L. Journal of Japanese Society of Horticultural Scientists, 68:428-439.

GERSTEL D (1954). A new lethal combination in interspecific cotton hybrids. Genetics, 39:628-639.

OKA H (1962). Phylogenetic differentiation of cultivated rice. XX. Analysis of the genetic basis of hybrid breakdown in rice. Japanese Journal of Genetics., 37:24-35.

INOUE E, MARUBASHI W, NIWA M (1997). Improvement of the method for overcoming the hybrid lethality between Nicotiana suaveolens and N. tabacum by culture of F1 seeds in liquid media containing cytokinins. Breeding Science, 47:211-216.

REED S (2000a). Compatibility studies in Hydrangea. Journal of Environmental Horticulture 18:29-33.

REED S (2000b). Development of an in ovolo embryo culture procedure for Hydrangea. Journal of Environmental Horticulture, 18:34-39.

REED S, RIEDEL G, POOLER M (2001). Verification and establishment of Hydrangea macrophylla ‘Kardinal’ x H. paniculata ‘Brussels Lace’ interspecific hybrids. Journal of Environmental Horticulture, 19:85-88.

SHARMA D, KAUR R, KUMAR K (1996). Embryo rescue in plants – a review. Euphatica, 89: 325-337.

REED S, COLLINS G (1978). Interspecific hybrids in Nicotiana through in vitro culture of fertilized ovules. Journal of Heredity. 69:311-315.