Zadanie nr Kierownik tematu: prof. dr hab. Anna Nadolska-Orczyk

Transkrypt

1 Zadanie nr. 2.1 Zwiększanie wartości użytkowej roślin poprzez poszerzanie ich puli genetycznej i wdrażanie postępu biologicznego z przeznaczeniem na różne cele. Kierownik tematu: prof. dr hab. Anna Nadolska-Orczyk Miejsce realizacji: Zakład Biotechnologii i Cytogenetyki Roślin, dr Andrzej Czaplicki Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, dr Zbigniew Rybka Zakład Inżynierii Genetycznej, prof. dr hab. Wacław Orczyk Zakład Genomiki Funkcjonalnej, prof. dr hab. Anna Nadolska-Orczyk Cel zadania: Poszerzenie puli genetycznej pszenicy pod kątem zwiększenia jakości technologicznej ziarna w tym składu białek i twardości, o polepszonych parametrach pobierania i wykorzystania azotu oraz odporności na rdzę brunatną i opracowanie nowych metod analizy jakościowej pszenicy.

2 Cel główny był realizowany za pomocą pięciu podzadań/celów szczegółowych: Podzadanie 1. Poszerzenie puli genetycznej Triticum aestivum L. przez wykorzystanie bioróżnorodności gatunków spokrewnionych pod kątem zwiększenia mrozoodporności i jakości technologicznej ziarna. ZBiCR, dr Andrzej Czaplicki Podzadanie 2. Dostarczenie hodowcom materiału wyjściowego o polepszonych parametrach pobierania i wykorzystania azotu do krzyżowań z odmianami wysokoplennymi, skutkujące zmniejszeniem nakładów na produkcję i podniesieniem plonu roślin zbożowych oraz zmniejszeniem zanieczyszczenia środowiska azotem. ZBiFR, dr Zbigniew Rybka Podzadanie 3. Charakterystyka odporności przedłużonej pszenicy (Triticum aestivum) na rdzę brunatną (Puccinia triticina, syn. P. recondita) oraz wykorzystanie jej do selekcji roślin w hodowli odmian odpornych. ZIG, mgr Urszula Piechota (prof. W. Orczyk) Podzadanie 4. Wytworzenie nowych źródeł genetycznych cech jakościowych dla potrzeb polskiej hodowli pszenicy drogą identyfikacji genotypów mieszańcowych zawierających podjednostki białek HMW gluteninowych skorelowanych z korzystnymi wartościami parametrów technologicznych. ZGF, mgr Maciej Kała (prof. A. Nadolska-Orczyk) Podzadanie 5. Poszerzenie puli genetycznej pszenicy o formy o różnej twardości ziarna oraz dostarczenia hodowcom wybranych genotypów do hodowli. ZGF, mgr Mateusz Przyborowski (prof. A. Nadolska-Orczyk)

3 Podzadanie 1. Poszerzenie puli genetycznej Triticum aestivum L. przez wykorzystanie bioróżnorodności gatunków spokrewnionych pod kątem zwiększenia mrozoodporności i jakości technologicznej ziarna. Harmonogram realizacji zadania na 2015 rok: ocena polowa i laboratoryjna materiałów uzyskanych z międzygatunkowych i międzyrodzajowych krzyżowań pszenicy T. aestivum L. z gatunkami rodziny Poaceae pod względem cech plonotwórczych kłosa, wyprowadzanie podwojonych haploidów w celu wyrównania linii, Zakład Biotechnologii i Cytogenetyki Roślin dr Andrzej Czaplicki

4 Porównanie linii Kombinacja Linii Dłudość kłosa cm Liczba kłosków w kłosie szt. Liczba ziaren z kłosa szt. Masa ziaren z kłosa g MTZ g Liczba ziaren w kłosku szt. Zwartość kłosa Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Min Max Fi Tu Finezja 2 8,4 17,5 39,0 0,4 46,3 0,4 4,8 Turkis 2 6,6 15,0 44,0 0,5 51,3 0,4 4,4 ChS-Mirable 4 12,9 14, ,52 1, ,65 42, ,7 0, ,0 5,9 4 4 (5BFavorit-Lolium 5 8,9 10, ,60 2, ,69 54, ,8 1, ,2 5,0 1 4 (ChS-Mirable)xChS 12 10,9 13, ,45 1, ,96 50, ,8 1, ,1 6, BJara-Lolium/l/l/)psz.l07/x AND ,9 12, ,65 2, ,76 52, ,4 1, ,6 7, (5BFavorit-T.tim5013)T.ae. 19 6,8 8, ,04 1, ,53 51, ,7 1, ,0 5, (5B Favorit-T.tim 5030) STH ,6 9, ,01 2, ,46 44, ,2 1, ,1 5, B Favorit-Mirable) \aestivum 17 10,1 13, ,18 1, ,48 48, ,6 1, ,5 0, (ChS-Mirable)ChS 10 10,6 15, ,44 1, ,17 31, ,4 1, ,3 6, (5BJara-Lolium 9.1.1)psz. 107/AND166 (5BJara-Lolium 9.1.1)psz. 107/AND166 (5BFavorit- Fuensemid.)AND ,2 12, ,86 2, ,43 40, ,5 1, ,5 5, ,1 15, ,41 1, ,10 48, ,6 1, ,8 5, ,0 11, ,96 0, ,72 31, ,7 0, ,0 5,0 1 1

5 Linie DH z roślin uzyskanych w wyniku krzyżowania oddalonego pszenicy z innymi gatunkami z rodziny Poaceae /(5BJara Lolium9/l/l/)psz.l07/ x AND 166, F7 (ChS-Mirable)CHD661 (5BFavorit-Fuensemid.)AND166 Milan(Chs-Fuensemid.) Zregenerowano 54 rośliny - obecnie w jarowizacji

6 Podzadanie 2. Dostarczenie hodowcom materiału wyjściowego o polepszonych parametrach pobierania i wykorzystania azotu do krzyżowań z odmianami wysokoplennymi, skutkujące zmniejszeniem nakładów na produkcję i podniesieniem plonu roślin zbożowych oraz zmniejszeniem zanieczyszczenia środowiska azotem. dr Zbigniew Rybka Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin

7 Półilościowa analiza obecności genomu żytniego w różnych gatunkach zbóż pszenica płaskurka, 2- orkisz Frankenkorn, 3- orkisz jary, 4- pszenżyto Rhino, 5- pszenica ozima Bamberka, 6- pszenica ozima Franz, 7- pszenica jara Serenada, 8- pszenica jara Tybalt MIERNIK: 25 odmian x 4 powtórzenia = 100 analiz

8 Podzadanie 3. Charakterystyka odporności przedłużonej pszenicy (Triticum aestivum) na rdzę brunatną (Puccinia triticina, syn. P. recondita) oraz wykorzystanie jej do selekcji roślin w hodowli odmian odpornych. Harmonogram realizacji zadania na 2015 rok: Zebranie linii charakteryzujących się odpornością potencjalnie trwałą. W wybranych materiałach o znanym typie lub źródle odporności zbadanie reakcji na infekcję Zakład Inżynierii Genetycznej Prof. dr hab. Wacław Orczyk mgr Marta Dmochowska-Boguta mgr Urszula Piechota

9 Zebrano 43 linie i 5 odmian pszenicy z genami odporności na rdzę brunatną oraz Thatcher - kontrola podatna 12 linii/odmian odporność potencjalnie trwała typu APR. Wstępne wyniki pomiaru urediniów na siewkach pozwoliły wybrać pierwszy liść 12dniowych roślin, jako najlepszy do dalszych analiz. Dla wybranych linii czas latencji na liściu flagowym okazał się podobny do odmiany podatnej Thatcher. Dla Lr34 był ponad 5 krotnie dłuższy niż dla podatnej Thatcher. Pośród linii z krótkim okresem latencji, uredinia wytwarzane na liściach flagowych linii TcLr12, TcLr13, TcLr22, TcLr37 były średnio 4,2 razy mniejsze niż na podatnej Thatcher. TcLr13 Thatche r

10 Wnioski: Odporność roślin dorosłych (APR) może mieć różny mechanizm: dłuższy czas latencji - Lr34 mniejsze uredinia - Lr12, Lr13, Lr22, Lr37 reakcja niekompatybilna na liściach flagowych - Lr35, Sinvalocho, Parula

11 Podzadanie 5. Wytworzenie nowych źródeł genetycznych cech jakościowych dla potrzeb polskiej hodowli pszenicy drogą identyfikacji genotypów mieszańcowych zawierających podjednostki białek HMW gluteninowych skorelowanych z korzystnymi wartościami parametrów technologicznych Harmonogram realizacji zadania na 2015 rok: Optymalizacja ekstrakcji białek oraz metod ich rozdziału (A-PAGE i SDS-PAGE) Wykonanie części analiz elektroforetycznych SDS-PAGE lub A-PAGE Zakład Genomiki Funkcjonalnej Prof. dr hab. Anna Nadolska Orczyk mgr Maciej Kała

12 HR Smolice- 66 odmian, 49 rodów pszenicy ozimej HR Strzelce- 40 rodów i odmian pszenicy ozimej i jarej Danko- 19 rodzice, 100 mieszańców pszenicy Obiekty ze zbiorów ZGF- 11 odmian i rodów pszenicy Gluteniny SDS-PAGE wg. W Brzezińskiego Gliadyny A-PAGE wg. -W. Brzezińskiego - rozdział w roztworze kwasu mrówkowego -J. Wagi, L. Pfluger - rozdział w roztworze mleczanowo-glinowym Rozdział glutenin na żelu met. SDS-PAGE, T-10%, C-2,1% HR Smolice rody 1A 1B 1D

13 Mieszańce F5 odmiany rodzicielskie Rozdział glutenin na żelu met. SDS-PAGE, T-8%, C-2,1% Sposób dziedziczenia podjednostek w niezależnych kłosach linii pokolenia F5 HR Danko Askalon x Tybal t ( Figura x Tybal ) x t Banderola C189/14-5 C190/14-2 C 545 /14-2 C 546 /14-3

14 Podzadanie 5. Poszerzenie puli genetycznej pszenicy o formy o różnej twardości ziarna oraz dostarczenia hodowcom wybranych genotypów do hodowli. Harmonogram realizacji zadania na 2015 rok: Kolekcja różnych genotypów do badań genów Pin. Opracowanie i wybór najlepszych technik genotypowania poszczególnych genów Pin w powiązaniu z oceną transkryptu, produktu i fenotypu w wybranych genotypach i materiałach hodowlanych. Określenie alleli genów Pina i Pinb. Ocena za pomocą metody SKCS twardości ziarna. Wyznaczenie korelacji pomiędzy allelami genów Pin i twardością. Zakład Genomiki Funkcjonalnej Prof. dr hab. Anna Nadolska-Orczyk Mateusz Przyborowski

15 Kolekcja różnych genotypów do badań genów Pin Danko Hodowla Roślin Sp. z o.o odmian Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o odmian oraz 237 rodów pszenicy Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o odmian i rodów odmian wzorcowych w badaniach ZGF - 5 odmian NIL z USA - 6 linnii Opracowanie i wybór najlepszych technik genotypowania poszczególnych genów Pin Wybór par starterów Pina i Pinb Ekstrakcja DNA Wybór polimerazy do PCR Oczyszczenie produktu PCR Sekwencjonowanie Porównanie sekwencji w programie DNASTAR Lasergene SeqMan ver. 11

16 Oznaczenie genów Pin w wybranych genotypach/materiałach hodowlanych. Do analizy sekwencji alleli genów Pina i Pinb wybrano 135 odmian i rodów pszenicy. Przeanalizowano 270 alleli. 100% Zmieność genu Pina 99% 100% Zmieność genu Pinb 80% 60% 80% 60% 52% 40% 20% 0% 1% 40% 20% 0% 16% 11% 16% 1% 4% Pinb-D1a Pinb-D1b Pinb-D1c Pina-D1a Inne Pinb-D1d Pinb-D1f inne Twardość (SKCS) w obrębie genu Pinb w badanych odmianach i rodach (przeanalizowano 200 obiektów; poniżej analiza genotypów z dzikim allelem Pina-D1a)

17 Nazwa miernika 2015 liczba przebadanych linii i form roślin (pod względem użyteczności rolniczej, cech morfologicznych, technologicznych, odporności na stresy lub elementów struktury plonu): liczba wytworzonych obiektów do hodowli na różne kierunki użytkowania lub do doświadczeń wielostacyjnych i państwowych: Planowane/ wykonane 180/180 0 Wykonane 125 podz podz podz podz. 4,5 liczba wytypowanych obiektów do hodowli na różne kierunki użytkowania lub do doświadczeń wielostacyjnych i państwowych: 0 liczba analiz cytologicznych, chemicznych, biochemicznych lub molekularnych form roślin uprawnych: 964/848 (88%) 4 podz podz podz. 4, 5 liczba opracowanych lub udoskonalonych metodyk: 1/1 1- podz. 3 liczba publikacji, doniesień konferencyjnych, opinii lub raportów: 2/2 2 podz. 5