Research Article

Development and evaluation of diverse promising rapeseed (Brassica napus L.) mutants using physical and chemical mutagens^☆

Développement et évaluation de divers mutants prometteurs de colza (Brassica napus L.) obtenus par mutagénèse physique et chimique

¹ Research Unit of Plant Breeding and Plant Genetic Resources Conservation, National Institute of Agricultural Research, Regional Agricultural Research Center of Meknes, Meknes, Morocco
² Laboratory of Plant Biotechnology and Molecular Biology, Department of Biology, Faculty of Science, University Moulay Ismail, Meknes, Morocco
³ Research Unit of Plant Biotechnology, National Institute of Agricultural Research, Regional Agricultural Research Center of Rabat, Rabat, Morocco
⁴ Research Unit of Nuclear Techniques, Environment and Quality, Regional Agricultural Research Center of Tangier, Tangier, Morocco

^* Correspondence: abdelghani.nabloussi@gmail.com

Received: 5 February 2019
Accepted: 12 July 2019

Abstract

Genetic variability is a prerequisite for any plant breeding program, and mutagenesis is a proven way of creating new variation within a crop germplasm. Novel genetic variability in rapeseed was induced by gamma rays, Ethyl Methane Sulphonate (EMS) and combined mutagen treatment, using various doses and concentrations. The objective was to evaluate and compare the obtained M₂ mutants for important quantitative traits in two contrasted environments. Data on phenological, morphological and agronomic parameters were recorded. A large variability was observed and mutagenic treatments had a significant effect on all traits studied. Compared to control plants, mutant genotypes derived from seeds treated with low EMS concentrations during moderate time were earlier and characterized by a higher number of pods per plant. For high concentration of EMS during long time and for combinations of physical and chemical mutagens, a significant decrease in plant height and stature was noticed, as compared to control. Besides, plants derived from gamma rays-treated seeds exhibited the highest 1000-seed weight. The novel induced variability may be integrated in rapeseed breeding program as a new germplasm with improved agronomic traits. Particularly, EMS1-7-stable mutant may be exploited to develop efficiently and quickly a new rapeseed cultivar with some desirable traits. The present study highlights once more the possibility to bring novel genetic diversity for rapeseed desirable traits improvement through mutation breeding.

Résumé

La variabilité génétique est essentielle pour tout programme d’amélioration de plantes et la mutagénèse s’avère une technique incontestable d’induction de nouvelle variabilité génétique dans les germoplasmes des cultures. Chez le colza, une nouvelle variabilité génétique a été induite après traitement de semences par les rayons gamma, l’EMS et leur combinaison, en utilisant différentes doses et concentrations. L’objectif de cette étude est d’évaluer et comparer les mutants M₂ obtenus pour des caractères quantitatifs, dans deux environnements contrastés. Les paramètres étudiés sont d’ordre phénologique, morphologique et agronomique. Une grande variabilité a été observée et les traitements mutagènes ont eu un effet significatif sur tous les paramètres. Les mutants qui proviennent d’une faible concentration d’EMS, durant une période modérée, sont plus précoces et ont un nombre de siliques plus élevé que la variété témoin (non traitée). Par contre, des mutants dérivés de forte concentration d’EMS, pendant une longue période, et de la combinaison d’EMS avec les rayons gamma, ont montré une réduction significative de la hauteur et de la vigueur des plantes. Par ailleurs, les plantes dérivées de semences traitées aux rayons gamma ont eu le poids de 1000 graines le plus élevé. La nouvelle variabilité induite peut être intégrée et utilisée dans le programme de sélection du colza en tant que nouveau germplasm avec des caractéristiques agronomiques améliorées. En particulier, le mutant stable EMS1-7 peut être exploité pour développer efficacement et rapidement un nouveau cultivar de colza ayant des caractéristiques souhaitables. La présente étude indique une fois de plus la possibilité d’apporter une nouvelle diversité génétique pour l’amélioration des caractères d’intérêt du colza à travers la mutagénèse.