Characterization of Allotetraploids Derived from Protoplasts Fusion between Navel Orange and Kumquat

Abstract

The study aimed to investigate the plant and fruit characteristic of the allotetraploids derived from protoplasts fusion between navel orange and kumquat. Giljun navel orange having large flesh with high soluble content and Jangsil kumquat having edible peel were used as an embryogenic callus line and a mesophyll line, respectively. Protoplast fusion was conducted using polyethylen glycol (PEG) method. The regenerated plants were analyzed by flow cytometry to select tetraploids, which were further evaluated by PCR analysis with simple sequence repeat (SSR) markers specific to the origin of necleus and cytoplasmic organelles to confirm allotetraploids and cybrids. Sixteen allotetraploids were finally produced and phenotypic characterization for leaf morphology and fruit quality was conducted. All allotertaploids contained mitochondria originated from Giljun navel orange. Twelve of them were identified to contain chloroplasts originated navel orange and 4 of them, from kumquat. Leaf size of allotetraploids is intermediate between both parents, but leaf shape is obovate different to spindle of both parents. Petiole wings were absent as following the kumquat trait. Flowering time is mid-May and pollen fertility is sterile which are similar to navel orange. Fruit size, external shape, soluble solids content, and acidity are intermediate between both parents, but the peel thickness and the number of segments were similar to kumquat and flesh weight is similar to navel orange. The results indicated that intergeneric allotetraploids with good traits incorporated from both parents, navel orange and kumquat might be produced and selected despite an existence of a little wide variation.

본 연구는 원형질 융합으로 생성된 이질 4배체의 식물 특성과 과실 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 높은 당도의 특성을 나타내는 네블 오렌지와 껍질 채 먹을 수 있는 특성을 지닌 금감을 실험 재료로 하였고, Polyethylene Glycol (PEG) 을 이용한 방법으로 원형질 융합체를 생성하였다. 분자적 특성 검정을 위하여 배수 성 검정기를 통해 16개체가 4배체임을 확인하였고, SSR 마커를 이용하여 16개체 모 두 두 종류의 핵이 융합된 이질 4배체임을 판별하였다. 또한 미토콘드리아와 엽록체 의 유래 여부도 확인하였다. 잎 표현형은 사배체의 엽 폭이 다른 두 이배체 보다 넓 은 것으로 나타났고, 사배체의 엽 두께는 두 이배체 품종과 유사 하였다. 길전 오렌 지는 익엽이 존재하나 금감에는 존재하지 않았는데, 이질 사배체의 잎에서는 금감과 마찬가지로 익엽이 발견되지 않았다. 과실 표현형의 특성 또한 조사하였다. 과실의 크기, 무게 및 산 함량은 두 이배체 품종의 중간적인 수치를 나타내었다. 이질 사배 체의 과육중은 금감의 수치와 유사하였지만 껍질의 두께는 길전 오렌지와 유사하였 다. 하지만 종자의 개수나 당도는 두 품종과 유의한 차이를 나타내지 않았다. 이러 한 결과는 감귤 원형질 융합의 기초적 자료가 될 수 있으며 이질 사배체는 감귤 육 종 프로그램에 사용될 수 있을 것이다.