Ocena reakcji odmian uprawnych i gatunków rodzaju Nicotiana na Tobacco mosaic virus oraz detekcja genu N warunkującego odporność typu nadwrażliwości

Transkrypt

1 Ocena reakcji odmian uprawnych i gatunków rodzaju Nicotiana na Tobacco mosaic virus oraz detekcja genu N warunkującego odporność typu nadwrażliwości Anna Trojak-Goluch, Anna Depta, Karolina Kursa, Teresa Doroszewska Charakterystyka zasobów genowych dla hodowli roślin, Karpacz

2 Mozaika tytoniu Wirus mozaiki tytoniu /Tobacco mosaic virus (TMV) przedstawiciel rodzaju Tobamovirus i rodziny Virgaviridae; jeden z najtrwalszych wirusów, zachowuje żywotność przez wiele lat (w liściach, w wyrobach tytoniowych, na powierzchni nasion, w glebie i w pozostałościach roślin na polu); przenoszony w sposób mechaniczny. Źródło: Wikipedia

3 Mozaika tytoniu Wirus mozaiki tytoniu / Tobacco mosaic virus (TMV) choroba może występować w rozsadniku i na polu; objawy pojawiają się w okresie od 5-14 dni od infekcji; zainfekowane rośliny posiadają mozaikowe przebarwienia, czasami deformacje liści, redukcję blaszki liściowej; powoduje straty w plonowaniu rozwojowi TMV sprzyja upalna pogoda, duże natężenie światła; brak możliwości zwalczania chemicznego.

4 Mozaika tytoniu Wirus mozaiki tytoniu / Tobacco mosaic virus (TMV) Mozaika tytoniu występowała w Polsce w niezbyt dużym nasileniu, głównie na terenach wschodnich. W ostatnich latach sytuacja bardzo się zmieniła. Plantacje z 30% porażeniem nie należą do rzadkości, czasami bywa wyższe.

5 Mozaika tytoniu Wirus mozaiki tytoniu / Tobacco mosaic virus (TMV) Przyczyny: sprzyjające warunki pogodowe pozostawianie chorych roślin na polu; zbiór i suszenie zainfekowanych liści; brak metod zwalczania; ograniczony dostęp do źródeł odporności.

6 Kolekcja rodzaju Nicotiana: gatunki dzikorosnące, odmiany N. tabacum Gromadzona w IUNG od lat 20-tych ubiegłego wieku; Liczy 1005 obiektów zawierających gatunki pochodzące z różnych kontynentów oraz formy uprawne reprezentujące wszystkie typy użytkowe; Stanowi znakomite źródło zmienności i odporności na wiele czynników; Wykorzystywana w pracach hodowlanych.

7 Dostępne źródła odporności: Nicotiana glutinosa L. (sekcja Undulatae) Jest to odporność typu nadwrażliwości (hypersensitive response, HR), warunkowana pojedynczym dominującym genem

8 Problemy? Odporność typu HR jest obecna w niektórych odmianach, zwłaszcza suszonych powietrznie, obecność genu N w odmianach typu Virginia pogarsza cechy fizyczne i chemiczne liści W temperaturze powyżej 28 o C odporność typu HR traci funkcjonalność Powstaje pilna potrzeba poszukiwania nowych źródeł odporności Badania Celem prowadzonych badań była weryfikacja wcześniejszych doniesień w zakresie odporności opisywanych obiektów, często niepotwierdzonych w warunkach prowokacyjnych oraz ocena innych odmian i gatunków dla których informacje były rozbieżne. Badaniom odpornościowym towarzyszyła molekularna detekcja genu N oraz ocena wpływu temperatury na efektywność ekspresji tego genu.

9 Materiał badawczy Obiekty z kolekcji IUNG-PIB: gatunki z rodzaju Nicotiana -11 odmiany tytoniu należące do różnych typów użytkowych - 62 Orientalny - 28 Papierosowy ciemny - 4 Burley -10 Virginia -20 Do inokulacji użyto izolatu TMV-vulgare (PV-0107) CMI/AAB pochodzącego z Instytutu w Lipsku (Niemcy); wirus namnażano w podatnej odmianie Wiślica

10 Badania odpornościowe Metody badawcze rośliny rosły w dwóch komorach fitotronowych o różnych zakresach temperatury: 1). dnia 22 0 C przez 14h i nocy 20 0 C przez 10h 2). dnia 30 0 C przez 14h i nocy 28 0 C przez 10h rośliny inokulowano w fazie 5-6 liści po 6 roślin z każdego obiektu obserwacje chorobowe prowadzono po 5, 10 i 14 dniach od inokulacji testy DAS-ELISA wykonano z użyciem przeciwciał firmy Bioreba; próby pobierano z liści inokulowanych i z wyższych partii roślin

11 Metody badawcze Detekcja obecności genu N DNA izolowano metodą CTAB Amplifikację prowadzono z wykorzystaniem reakcji PCR stosując 2 pary primerów: E: 5 -ACCAGAATGATATGTTCCAC-3 i 5 -GGACTCAACGTTAATTCTCTG-3 N: 5 -GAGGGGTCTTACCCCATTGT-3 i 5 -GAGGGGTCTTACCCCTTGT-3 Reakcja PCR obejmowała wstępną denaturację w temp C przez 1 min. Następnie 35 cykli: 94 0 C/1min 55 0 C /1min i elongacja 72 0 C - 7min.

12 Wyniki badań M Analiza produktu PCR cdna genu nadwrażliwości N w tytoniu Ścieżki: M- marker DNA 100 pz 1 odmiana Newrokop 261 (T. 677) 2 odmiana Newrokop 261 (T. 740) 3 odmiana Immunnyj odmiana Wiślica 5 odmiana Polalta 6 Nicotiana glutinosa 7 woda

13 Odmiana Wyniki badań Reakcja odmian orientalnych na zakażenie TMV oraz obecność genu N Basma 153, CNR 12450, Diubek, Diubek 44, Djebel 139, Newrokop 1561, Newrokop 5 (T.130), Newrokop 5 (T.167), Ustina 2, Samsun, Samsun 27, Samsun 417, Samsun 935, Samsun de Katherini, Samsun Odskok, Talgar 30, Trapezund 245, Trapezund 2578, Trapezund 41, Trapezund Puławski 93, Trapezund WITIM 93 Temperatura 0 C 20/22 28/30 P N-gene R TMV N i/t R TMV N i/t E N S 6/6 S 6/6 - - Diubek 556 (T.743), Diubek 556 (T.803), Newrokop 261 (T.677), Newrokop 261 (T.740), Samsun 155, Samsun H HR 0/6 SNR 6/6 + + Objaśnienia: R TMV reakcja na TMV; N i/t liczba roślin w każdym obiekcie zawierająca wysokie wartości absorbancji (ELISA) w górnych liściach/ liczba roślin testowanych; P N-gene obecność genu N potwierdzona przez parę starterów E i N; SNR systemiczna nekroza; T tolerancja, HR nadwrażliwość, S- podatność

14 Wyniki badań Reakcja odmian należących do typu Burley na zakażenie TMV oraz obecność genu N Odmiana Temperatura 0 C 20/22 28/30 P N-gene Burley 165, BY 103, Burley Har.Velvet, TN 86 (ms 21 x Ky 10) x Ky 10, Bu 563, Burley 21, Ky 10, KY 908, Sota 27 R TMV N i/t R TMV N i/t E N S 6/6 S 6/6 - - HR 0/6 SNR 6/6 + + Objaśnienia: R TMV reakcja na TMV; N i/t liczba roślin w każdym obiekcie zawierająca wysokie wartości absorbancji (ELISA) w górnych liściach/ liczba roślin testowanych; P N-gene obecność genu N potwierdzona przez parę starterów E i N; SNR systemiczna nekroza; T tolerancja, HR nadwrażliwość, S- podatność

15 Wyniki badań Reakcja odmian należących do typu Virginia na zakażenie TMV oraz obecność genu N Odmiana 974 (Hicks Resistant), AC Gayed, Broad Leaf Hicks, Coker 140, Coker 347, Hicks Fixed A2, Hicks Resistant (T.581), Hicks z Ontario, Mc Nair 1040, Mc Nair 944, V. Gold Dollar, V. Golta, V. Sun Cured, Weneda, Wenus, White Mammoth, Wiera, Wisana, Wiślica Vamorr 50 Temperatura 0 C 20/22 28/30 P N-gene R TMV N i/t R TMV N i/t E N S 6/6 S 6/6 - - HR 0/6 SNR 6/6 + + Objaśnienia: R TMV reakcja na TMV; N i/t liczba roślin w każdym obiekcie zawierająca wysokie wartości absorbancji (ELISA) w górnych liściach/ liczba roślin testowanych; P N-gene obecność genu N potwierdzona przez parę starterów E i N; SNR systemiczna nekroza; T tolerancja, HR nadwrażliwość, S- podatność

16 Wyniki badań Reakcja odmian należących do typu papierosowego ciemnego na zakażenie TMV oraz obecność genu N Odmiana Polalta Ambalema 1 Ambalema 1 Immunnyj 580 Temperatura 0 C 20/22 28/30 P N-gene R TMV N i/t R TMV N i/t E N S 6/6 S 6/6 - - T 6/6 S 6/6 - - T 6/6 S 6/6 - - HR 0/6 SNR 6/6 + + Objaśnienia: R TMV reakcja na TMV; N i/t liczba roślin w każdym obiekcie zawierająca wysokie wartości absorbancji (ELISA) w górnych liściach/ liczba roślin testowanych; P N-gene - obecność genu N potwierdzona przez parę starterów E i N; SNR systemiczna nekroza; T tolerancja, HR nadwrażliwość, S- podatność

17 Wyniki badań Reakcja gatunków rodzaju Nicotiana na zakażenie TMV oraz obecność genu N gatunki Nicotiana Temperatura 0 C 20/22 28/30 P N-gene R TMV N i/t R TMV N i/t E N N. glauca, N. africana, N. wigandioides T 6/6 S 6/6 - - N. maritima, N.goodspeedii, N. repanda, N. benthamiana, N. langsdorfii N. glutinosa N. gossei N. rustica HR 0/6 SNR 6/6 - - HR 0/6 SNR 6/6 + + HR 0/6 HR 0/6 - - SNR 6/6 SNR 6/6 - - Objaśnienia: R TMV reakcja na TMV; N i/t liczba roślin w każdym obiekcie zawierająca wysokie wartości absorbancji (ELISA) w górnych liściach/ liczba roślin testowanych; P N-gene obecność genu N potwierdzona przez parę starterów E i N; SNR systemiczna nekroza; T tolerancja, HR nadwrażliwość, S- podatność

18 Wyniki badań Reakcja obiektów kolekcyjnych na zakażenie TMV w zależności od temperatury Typ reakcji na TMV Liczba obiektów wykazujących reakcję Temperatura powietrza 22/20 0 C 28/30 0 C Udział obiektów wykazujących reakcję (%) Liczba obiektów wykazujących reakcję Udział obiektów wykazujących reakcję (%) Podatność (S) 46 63, ,86 Reakcja bezobjawowa (T) Reakcja nadwrażliwości (HR) Systemiczna reakcja nekrotyczna (SNR) 5 6, ,77 1 1,37 1 1, ,77

19 Wyniki badań Reakcja bezobjawowa (T) w niskiej temperaturze: Nicotiana glauca Nicotiana wigandiodes

20 Wyniki badań Reakcja systemicznej nekrozy w obydwu przedziałach temperatury N. rustica

21 Wyniki badań Reakcja nadwrażliwości N. glutinosa (HR) w niskiej i systemicznej nekrozy (SHR) w wyższej temperaturze: 22/20 0 C 28/30 0 C

22 Wyniki badań reakcja nadwrażliwości N. gossei 22/20 0 C 28/30 0 C

23 Wyniki badań Nicotiana gossei potencjalne źródło odporności na TMV

24 Podsumowanie Typ reakcji Obecność genu N 22/20 0 C 28/30 0 C Liczba roślin Liczba roślin Podatność (S) Tolerancja (T) Nadwrażliwość (HR) Nadwrażliwość (HR) Systemiczna nekroza (SNR) Razem 73 73

25 Wnioski wykorzystanie w hodowli A. Trojak-Goluch TN 90 x WGLB Vamorr 50 x WGLB

26 Wnioski wykorzystanie w hodowli N. gossei

27 Dziękuję za uwagę