Zadanie nr 101: Poszukiwanie nowych źródeł odporności na mączniaka rzekomego i opracowanie mechanizmu dziedziczenia tej cechy u ogórka

Transkrypt

1 Zadania MRiRW Zadanie nr 99: Ocena możliwości wytworzenia nowej puli genowej w aspekcie występowania dysfunkcji ograniczających męską płodność roślin kapustowatych Kierownik zadania: dr Piotr Kamiński W 2010 roku kontynuowano badania nad oceną możliwości identyfikacji i wykorzystania mechanizmów ograniczających męską płodność roślin kapustowatych dla stworzenia nowej puli genowej. Badania obejmowały analizę cech morfologicznych, użytkowych oraz wyrównania wewnątrzliniowego męskosterylnych oraz męskopłodnych genotypów uzyskanych w wyniku zapyleń wsobnych i siostrzanych w poprzednim sezonie wegetacyjnym. Jednocześnie na podstawie cech morfologicznych i użytkowych eksperymentalnych mieszańców F 1 otrzymanych w wyniku krzyżowań międzyliniowych przeprowadzono ocenę zdolności kojarzeniowej wybranych męskosterylnych komponentów rodzicielskich oraz samozgodnych form dopełniających kapusty głowiastej białej. Dokonano także oceny cech morfologicznych i użytkowych samozgodnych populacji roślin kapustowatych oraz form męskosterylnych uzyskanych w roku 2009 w fazie generatywnej i wegetatywnej. Zadanie nr 100: Analiza potencjału genetycznego nowych form użytkowych kapusty pekińskiej przystosowanych do uprawy proekologicznej w warunkach Polski Kierownik zadania: dr Piotr Kamiński W roku 2010 w Instytucie Warzywnictwa im. Emila Chroboczka w Skierniewicach kontynuowano prace zmierzające do zgromadzenia i oceny zasobów genowych kapusty pekińskiej w celu opracowania podstaw metodycznych i określenia uwarunkowań genetycznych dla określenia ich przydatności do uprawy proekologicznej. Populacje 51 genotypów kapusty pekińskiej rozmnożonych w roku 2009 charakteryzujących się wysoką zdolnością do rozmnażania generatywnego, zróżnicowanym poziomem samozgodności oceniono w fazie wegetatywnej pod względem poziomu odporności i plonowania również w warunkach ograniczonej ochrony chemicznej, zgodnie z normami dla upraw ekologicznych i integrowanych. Analiza cech

2 morfologicznych i użytkowych wykazała istotne zróżnicowanie pomiędzy fenotypami o różnym pochodzeniu pod względem cech jakościowych oraz podatności na najważniejsze choroby na podstawowe choroby występujące w uprawie kapusty pekińskiej: bakteryjne gnicie (Erwinia spp / Pseudomonas spp), czerń krzyżowych (Alternaria brassicae/ A.brassicola), wewnętrzne brunatnienie główek (tip-burn), pieprzową plamistość (Pseudomonas syringae pv. maculicola), oraz czarną zgniliznę (Xanthomonas campestris). Wyselekcjonowane spośród każdego z genotypów pojedynki o najwyższej zdrowotności i dobrej jakości główek, zostały przeznaczone do jarowizacji. Będą one służyły, w kolejnym sezonie wegetacyjnym, do oceny w fazie generatywnej zdolności do rozmnażania generatywnego, poziomu samozgodności, oraz możliwości wytwarzania nasion wyrównanych, eksperymentalnych mieszańców heterozyjnych o wysokiej zdrowotności i jakości główek. Zadanie nr 101: Poszukiwanie nowych źródeł odporności na mączniaka rzekomego i opracowanie mechanizmu dziedziczenia tej cechy u ogórka Kierownik zadania: mgr Urszula Kłosińska W warunkach sztucznej inokulacji grzybem Pseudoperonospora cubensis w warunkach fitotronowych zbadano zmienność wewnątrz- i międzyliniową cechy odporności/podatności na mączniaka rzekomego pięciu populacji mieszańcowych pochodzących ze skrzyżowania dwóch linii jednopiennych (B podatnej i B odpornej na mączniaka rzekomego). W stosunku do roku poprzedniego zaobserwowano mniejszą zmienność wewnątrzliniową w poszczególnych populacjach pokolenia F3/Bc1P2, co wskazuje na postępujący proces ich homozygotyzacji. W warunkach naturalnego źródła infekcji w polu oceniono 29 obiektów pod względem odporności na mączniaka rzekomego. Bardzo wysokim i stabilnym poziomem odporności wyróżniło się sześć linii: DM 48, DM 9, DM 49, DM 103, DM 100 i DM 106, u których pod koniec wegetacji zanotowano niskie wskaźniki podatności (DSI= ). Kontynuowano badania nad doskonaleniem metod hodowli in vivo grzyba Pseudoperonospora cubensis. Na podstawie udziału zarodników zdeformowanych oraz wskaźnika podatności podatnej linii DM 1 określono wpływ długości przechowywania zarodników w -80 o C na ich wirulencję. Stwierdzono, że okres czterech miesięcy najsilniej

3 obniżył wirulencję zarodników, co objawiło się bardzo niskim wskaźnikiem podatności DSI u linii podatnej DM 1 oraz dużym udziałem (49%) zarodników zdeformowanych. Badania cech anatomiczno-morfologicznych liścia wykazały zróżnicowanie roślin odpornych i podatnych. Stwierdzono, że liście roślin odpornych są istotnie grubsze niż liście roślin podatnych, ponieważ grubość każdej tkanki składającej się na budowę anatomiczną liścia (epiderma górna i dolna, miękisz palisadowy i gąbczasty) była istotnie większa u roślin odpornych niż u podatnych. Kolejną cechą istotnie różnicującą liście genotypów odpornych i podatnych była liczba włosków gruczołowych, których zanotowano znacznie więcej u genotypów odpornych. Ponadto komórki miękiszu gąbczastego u roślin odpornych charakteryzowały się bardziej zwartą strukturą, niż u roślin podatnych, co może także decydować o wyższej odporności roślin na mączniaka rzekomego. Zadanie nr 102: Tworzenie nowej zmienności genetycznej odporności na niskie temperatury u ogórka Kierownik zadania: dr hab. Elżbieta U. Kozik, prof. nadzw. Oceniono zmienność wewnątrz- i międzyliniową w populacjach mieszańcowych F4 i F6 pochodzących ze skrzyżowań linii i odmian o różnym poziomie chłodoodporności w fazie rozsady i kiełkowania nasion. Przeprowadzone badania w warunkach obniżonych temperatur znaczne różnice pod względem dynamiki wschodów oraz uszkodzeń chodowych na liścieniu, liściu pierwszym i stożku wzrostu. Zakres wschodów badanych genotypów mieścił się w przedziale od 32% dla populacji Chipper x PI do 82% dla populacji Gy14 x PI Najsłabsze wartości uszkodzeń chodowych i jednocześnie najmniejszą zmienność pod względem uszkodzeń chłodowych w fazie pierwszego liścia stwierdzono dla populacji skrzyżowań Gy 14 z liniami PI i PI Przeprowadzono wstępną analizę genetyczną zdolności kiełkowania nasion populacji mieszańcowych otrzymanych ze skrzyżowania linii różniących się zdolnością kiełkowania w 13 o C (PI odporny, Chipper wrażliwy). Segregacja w populacjach mieszańcowych pokoleń F1 i F2 wskazuje, że badana cecha dziedziczona jest recesywnie.

4 Zadanie nr 103: Poszukiwanie markerów DNA sprzężonych z cechą odporności na mączniaka rzekomego u ogórka oraz określenie genetycznego zróżnicowania grzyba Pseudoperonospora cubensis (Berk & M.A. Curtis) Rostovzev na terenie Polski Kierownik zadania: dr Hanna Habdas Kontynuowano badania nad opracowaniem metody selekcji materiałów hodowlanych ogórka przy pomocy markerów DNA blisko sprzężonych z cechą odporności na mączniaka rzekomego dyniowatych. Badano pięć linii odpornych (DM3, DM4, DM8, DM48 i CH29) i jedną linię podatną DM1 z Instytutu Warzywnictwa oraz sześć linii odpornych (162, 175, 150, 106, 76x72, RWI243) i sześć linii podatnych (80x70, 7x30, 8x30, 113x114, NV, B5888) ze stacji hodowlanej Grębałów firmy,,polan w Krakowie. Izolację genomowego DNA wykonano z najmłodszych liści każdej rośliny zestawem NucleoSpin Plant II (Machery-Nagel). Przeprowadzono reakcje RAPD używając starterów wybranych w poprzednim roku. Starter OPX18 generował polimorficzny fragment DNA o wielkości 950pz dla wszystkich badanych roślin odpornych linii ogórka pochodzących z hodowli Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach oraz ze stacji hodowlanej Grębałów. Marker OPX nie występował w badanych liniach podatnych. Sprzężenie markera OPX będzie badane w pokoleniu F 2 w następnym roku. Oprócz markerów RAPD, w związku ze zmapowaniem genomu ogórka przez inne laboratoria, będą poszukiwane specyficzne markery PCR odporności ogórka na mączniaka rzekomego. W bieżącym roku od do zebrano liście porażone grzybem Pseudoperonospora cubensis z okolic Krakowa, Warszawy, Skierniewic, Kutna, Lublina, Bydgoszczy, i Tczewa uzyskując 24 próby z różnych upraw ogórka. Zadanie nr 106: Ocena zmienności genetycznej funkcjonalnie sterylnych linii pomidora Kierownik zadania: mgr Marzena Nowakowska Badania przeprowadzono na 17. liniach z genem ps oraz 2. liniach z genem ps-2. Na podstawie analizowanych mierników sterylności stwierdzono duże zróżnicowanie linii męsko sterylnych. Na wyróżnienie zasługują dwie linie (W-1.8a, MC68/89) z genem ps oraz dwie linie (M3090, M3091) z ps-2, które charakteryzowały się najwyższą sterylnością kwiatów spośród wszystkich badanych obiektów. Analiza

5 genetyczna poziomu sterylności i budowy kwiatu u linii ps wykazała, że obie cechy dziedziczone są pojedynczym, recesywnym genem. Pojawienie się jednak nowych rekombinatów stwarza dodatkowe trudności w interpretacji wyników, które powinny być zweryfikowane w następnym sezonie wegetacyjnym poprzez analizę roślin F3. W celu powiększenia puli genowej męskosterylnych linii o nowe rekombinanty z pokolenia F2 wyselekcjonowano rośliny z cechą ps o zróżnicowanych cechach użytkowych (twardość, zróżnicowana barwa i wydłużony owoc, odporność na czynniki biotyczne). Stwierdzono dużą międzyliniową różnorodność fenotypową badanych linii, dotyczącą cech morfologicznych roślin (wigor, wzrost, długość gron) i owoców (masa, kształt). Poziom odporności na choroby: wirusa mozaiki pomidora (ToMV), bakteryjna cętkowatość, linii męskosterylnych był bardzo zróżnicowany. Obie linie ps-2 oraz linia W-1.1 ps wyróżniły się homozygotyczną odpornością na ToMV. Pozostałe linie były podatne na choroby. Zadanie nr 107: Poszukiwanie nowych źródeł odporności na zarazę ziemniaka u pomidora z uwzględnieniem zmian w patogeniczności w populacjach Phytophthora infestans oraz próby identyfikacji markerów sprzężonych z genami odporności Kierownik tematu: dr hab. Elżbieta U. Kozik, prof. nadzw. Odporność 45. linii i odmian pomidora na zarazę ziemniaka badano w dwóch doświadczeniach w warunkach naturalnej infekcji grzybem Phytophthora infestans. Stwierdzono wyraźne różnice w podatności badanych obiektów w zależności od lokalizacji. W warunkach ODR w Boguchwale rośliny badanych populacji były intensywniej porażone przez P. infestans niż na polu doświadczalnym Instytutu Warzywnictwa w Skierniewicach. Ponadto w przypadku kilku genotypów zaobserwowano krańcowo odmienne reakcje na porażenie przez grzyba. Podobnie jak w latach poprzednich, najwyższym poziomem odporności w obu lokalizacjach wyróżniła się linia L. hirsutum LA 1033 oraz pięć linii pomidora uprawnego własnej hodowli. Brak różnic w stopniu porażenia pomiędzy WV 700, L 3708, LA 1033 oraz porażenie roślin odmian z genem Ph-1 może sugerować, że populacja patogena, która wystąpiła na polu doświadczalnym IWARZ należała do rasy 1. W bieżącym roku poszerzono kolekcję P. infestans o 37 nowych izolatów, pochodzących z różnych rejonów Polski.

6 W testach listkowych zbadano poziom wirulencji 46. izolatów na podatnej odmianie pomidora Rumba. W zależności od użytego izolatu obserwowano duże różnice w nasileniu objawów chorobowych na listkach. Sprawdzono obecność markera T1682 sprzężonego z allelem Ph-2 w liniach pomidora uprawnego oraz dzikich gatunków Lycopersicon. Marker ten był wyróżnikiem allelu Ph-2 w liniach dzikich gatunków WV 700 (L. pimpinellifolium), L3708 (L. pimpinellifolium), LA1033 (L. hirsutum). Natomiast w liniach F2 L. esculentum obecność markera stwierdzono w 4. z 26. wyselekcjonowanych genotypach. Chociaż marker ten nie był identyfikowany w pozostałych genotypach ocena tych populacji w warunkach naturalnej infekcji w polu wykazała wysoki poziom ich odporności. Zadanie nr 108: Wykorzystanie markerów molekularnych w hodowli odpornościowej pomidora na choroby powodowane przez Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici i Pseudomonas syringae pv. tomato Kierownik zadania: dr Miroława Staniaszek Celem prowadzonych badań jest: 1. Identyfikacja markerów SC i TA w odmianach i liniach hodowlanych pomidora 2. Opracowanie markera kodominującego do identyfikacji locus Pto na bazie sekwencji RP , co pozwoli na identyfikację linii homozygotycznych względem allelu Pto Ad 1. Materiał do badań stanowiło 98 genotypów pochodzących ze skrzyżowań, przeprowadzonych między 10 odmianami o wartościowych cechach użytkowych i odmianą Ontario Materiał roślinny do analiz otrzymano z Polskiej Hodowli i Nasiennictwa Roślin Ogrodniczych IWARZ-PNOS w Regułach. Badano również 34 pojedynki otrzymane z PlantiCo Zielonki oraz odmiany testowe i jedną linię hodowlaną z genem I-2 (Mogeor, Motelle, A241) oraz dwie odmiany i jedną linię hodowlaną, podatne na fuzaryjne więdnięcie (Momor, Marmande, A238). Spośród analizowanych 98 pojedynków pochodzących z IWARZ-PNOS w Regułach obecność markera SC obserwowano w 74 genotypach, co świadczy o odporności tych genotypów na Pseudomonas syringae pv. tomato. Natomiast nie stwierdzono obecności produktów restrykcyjnych markera TA01 902, specyficznych dla allelu dominującego w badaniach 98

7 genotypów. Dla wszystkich badanych genotypów uzyskano profile produktów restrykcyjnych markera TAO1 902 jak dla linii podatnej A238. Spośród 34 analizowanych roślin pochodzących z PlantiCo Zielonki, marker SC był wyróżnikiem obecności dominującego allelu Pto w 3 genotypach. Analiza restrykcyjna markera TAO1 902 umożliwiła wyróżnienie 4 genotypów odpornych na Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Marker TA po trawieniu RsaI i BseGI identyfikowano dla jednego genotypu odpornego homozygotycznego względem locus I-2, a dla trzech genotypów wykazano obecność produktów restrykcyjnych markera TA specyficznych dla allelu dominującego i recesywnego, co wskazuje, że odmiany te są w stanie heterozygoty względem locus I-2 Ad 2. Celem badań było opracowanie wariantu amplifikacji markera PCR, aby możliwe było rozróżnienie genotypów pomidora w stanie homozygoty i heterozygoty względem allelu Pto. Analiza sekwencji SC wykazała obecność przynajmniej 3 miejsc restrykcyjnych dla enzymu RsaI. W ramach obecnie wykonanych badań przetestowano 18 par starterów reakcji PCR zaprojektowanych dla różnych fragmentów sekwencji wyjściowej w celu identyfikacji amplikonu posiadającego informatywne miejsce restrykcyjne RsaI. Zidentyfikowano region sekwencji SC , amplifikowany przy wykorzystaniu starterów oznaczonych symbolami U10 i L, wykazujący oczekiwany polimorfizm produktów restrykcyjnych. Amplifikację prowadzono w temperaturze 55 0 C, w obecności 3 mm MgCl 2 i 0.3 µm każdego ze starterów reakcji PCR. Produkt amplifikacji SC trawiono enzymem RsaI. Specyficzność i sprzężenie markera DNA zweryfikowane zostanie na roślinach pokolenia F 2 oraz na liniach i mieszańcach odpornych/podatnych na Pseudomonas syringae pv. tomato Zadanie nr 109: Poszukiwanie markerów DNA sprzężonych z genem ps warunkującym funkcjonalną sterylność pomidora, przydatnych w selekcji materiałów hodowlanych Kierownik zadania: dr Mirosława Staniaszek Zgodnie z przyjętym harmonogramem na 2010 rok realizacja projektu obejmowała następujące etapy: - izolację DNA z roślin pokolenia F 2 - ocenę polimorfizmu zbiorczych pul DNA z pojedynków F 2 dla wybranych markerów DNA

8 - ocenę sprzężenia genetycznego wyróżnionych markerów DNA z genem ps na podstawie badań pojedynków F 2. Z samozapylenia pokolenia F 1 (E 1227) uzyskanego z krzyżowania linii funkcjonalnie męskosterylnej z genem ps W.1.8 i linii płodnej M 4155, otrzymano pokolenie mieszańcowe F 2 (M 4697). Na podstawie oceny biologicznej, zidentyfikowano w pokoleniu F 2 98 roślin płodnych i 21 sterylnych. Analiza polimorfizmu komponentów rodzicielskich, jako wstępny etap identyfikacji markerów RAPD, przy zastosowaniu 155 starterów RAPD umożliwiła wyselekcjonowanie 3 starterów RAPD, które różnicowały linie rodzicielskie. Zidentyfikowano 3 markery RAPD: OPJ , OPK i OPL04 800, które powielane były w sterylnej linii matecznej. Markery RAPD będące wyróżnikami genu ps badano dla płodnych i sterylnych genotypów pokolenia F 2 (98 genotypów płodnych i 21 genotypów sterylnych). Obecność wielu rekombinantów względem locus ps: OPJ rekombinantów, OPK rekombinantów, OPL rekombinantów świadczy, że markery te są słabo sprzężone z locus ps. Sposród analizowanych 18 sekwencji specyficznych, znaleziono jedną przydatną do detekcji genu ps. Marker C jest markerem kodominującym, który umożliwia identyfikację genotypów funkcjonalnie męskosterylnych homozygotycznych względem locus ps. Procedura jego detekcji oprócz etapu powielania sekwencji, obejmuje trawienie enzymen restrykcyjnym MboI. Po trawieniu enzymem restrykcyjnym MboI otrzymano fragment DNA o długości 380 pz, który był wyróżnikiem homozygotycznych roślin męskosterylnych z genem ps oraz produkt o długości 420 pz specyficzny dla roślin płodnych. Rośliny heterozygotyczne posiadały oba produkty restrykcyjne. Sprawdzono obecność specyficznych fragmentów restrykcyjnych markera C po trawieniu enzymem restrykcyjnym MboI dla 119 roślin pokolenia F 2. Dla 21 sterylnych genotypów roślin pokolenia F 2 uzyskano profile jak dla sterylnej linii matecznej linii. Natomiast wśród 98 płodnych roślin pokolenia F 2 analiza restrykcyjna tego markera przy użyciu enzymu MboI, umożliwiła wyróżnienie 37 genotypów płodnych, homozygotycznych względem locus ps, 58 genotypów heterozygotycznych oraz 3 genotypy sterylne. Przydatność markera C do selekcji zostanie zweryfikowana w odmianach, liniach hodowlanych i mieszańcach F 1 pomidora do hodowli których użyto linie z genem ps.