Zadanie 2.4. Dr inż. Anna Litwiniec Dr inż. Barbara Skibowska Dr inż. Sandra Cichorz

Transkrypt

1 Zadanie 2.4 Poszerzanie puli genetycznej buraka cukrowego przez doskonalenie procesu gynogenezy oraz podnoszenie odporności na wirus nekrotycznego żółknięcia nerwów i tolerancji na suszę Dr inż. Anna Litwiniec Dr inż. Barbara Skibowska Dr inż. Sandra Cichorz

2 Cel badań: Celem zadania jest poszerzanie puli genetycznej buraka cukrowego do hodowli odmian dla zrównoważonych systemów rolniczych. Prace badawcze realizowane w tym kierunku obejmują doskonalenie procesu gynogenezy, podnoszenie odporności na wirus nekrotycznego żółknięcia nerwów oraz tolerancji na suszę.

3 Linia % regenerujących zalążków Linia % regenerujących zalążków Linia nr 2 2,00% Linia nr 11 29,00% Linia nr 3 2,00% Linia nr 15 22,00% Linia nr 5 5,71% Linia nr 16 20,00% Linia nr 6 16,00% Linia nr 17 12,00% Linia nr 7 4,00% Linia nr 20 2,00% Linia nr 9 7,85% Tab.1. Wydajność regeneracji niezapłodnionych zalążków wyizolowanych z pojedynków populacji mapującej.

4 M K M M K M A B M K M M K M C D Ryc.1A-D. Produkty reakcji z przykładowymi starterami RAPD1-RAPD4. M marker wielkości; K kontrola negatywna; 1,2 osobniki mateczne; 3-10 analizowane linie buraka cukrowego.

5 Wyniki - ocena fenotypu i namnażanie wektora P. betae W celu weryfikacji możliwości wcześniejszego namnażania P. betae uzyskano zawiesinę zoospor z korzeni roślin odmiany Janowa rosnących w ziemi zawierającej wektor BNYVV. A B Ryc.2. Obecność wektora BNYVV P. betae potwierdzona z użyciem technik mikroskopowych, A korzenie Janowa inokulowane zawiesiną zoospor (obecność cystosorusów wektora), B zawiesina zoospor uzyskana z korzeni inokulowanych.

6 Wyniki - ocena fenotypu i namnażanie wektora P. betae Obecność i poziom wirusa BNYVV, jak i jego wektora weryfikowane były w toku prowadzonych prac w wybranych materiałach hodowlanych utrzymywanych w kulturach in vitro z zastosowaniem technik molekularnych RT-PCR oraz real-time PCR. A B Ryc.3. Analiza real-time PCR w materiałach hodowlanych buraka cukrowego względna analiza ilościowa. A BNYVV/aktyna, B Polymyxa betae/aktyna. Strzałką oznaczono próbę, w której namnażano wektor.

7 Wyniki - ocena fenotypu i namnażanie wektora P. betae A B C Ryc.4. Analiza real-time PCR w materiałach hodowlanych buraka cukrowego krzywe amplifikacji dla wybranych produktów. A BNYVV, B Polymyxa betae, C aktyna (gen referencyjny). Strzałką oznaczono próbę, w której namnażano wektor.

8 Wyniki - ocena fenotypu detekcja patotypu P BNYVV 1000 pz 500 pz A B Ryc.5. Walidacja detekcji BNYVV RNA5 w RT-PCR. Materiały buraka cukrowego rosnące w ziemi zawierającej patotyp A BNYVV oraz odmiana Janowa rosnąca w ziemi zawierającej patotyp P BNYVV (P, strzałka). A analiza komponentu RNA2, B analiza komponentu RNA5 specyficznego dla patotypu P. Produkt ok. 170 pz w detekcji RNA2 jest specyficzny dla wektora Polymyxa betae. M marker wielkości, K kontrola negatywna reakcji.

9 Wyniki - ocena fenotypu detekcja patotypu P BNYVV A B C Ryc.6. Analiza real-time PCR w materiałach hodowlanych buraka cukrowego rosnących w ziemi zawierającej patotyp P BNYVV krzywe amplifikacji dla wybranych produktów. A komponent RNA5, B Polymyxa betae, C aktyna (gen referencyjny). Strzałką oznaczono obiekt charakteryzujący się niskim poziomem RNA5 przy jednoczesnym wysokim poziomie wektora.

10 Wyniki - ocena fenotypu detekcja patotypu P BNYVV A B Ryc.7. Analiza real-time PCR w materiałach hodowlanych buraka cukrowego rosnących w ziemi zawierającej patotyp P BNYVV względna analiza ilościowa. A komponent RNA5/aktyna, B Polymyxa betae/aktyna. Strzałką oznaczono obiekt charakteryzujący się niskim poziomem RNA5 przy jednoczesnym wysokim poziomie wektora.

11 Wyniki - ocena genotypu B A C Ryc.8. Doskonalenie narzędzi z zakresu genotypowania markerów towarzyszących odporności. Po przeprowadzeniu reakcji PCR z wybranymi starterami dokonano oczyszczenia określonych produktów z żelu agarozowego (A), poddano sekwencjonowaniu (B) oraz zaprojektowano markery typu SCAR umożliwiające specyficzną amplifikację w toku PCR (C).

12 Wyniki - ocena genotypu 1000 pz 500 pz Ryc.9. Doskonalenie narzędzi z zakresu genotypowania markerów towarzyszących odporności. Badane materiały oceniano w zakresie różnicujących SNP, potwierdzając w 100% zgodność RFLP z wynikami sekwencjonowania.

13 Wyniki - badania związane z tolerancją na suszę Prace badawcze w kierunku tolerancji na suszę prowadzone były na zróżnicowanym genetycznie materiale hodowlanym obejmującym diploidalne wielonasienne formy buraka cukrowego. W bieżącym roku założono doświadczenia w warunkach kontrolowanych w pojemnikach wypełnionych glebą oraz w warunkach polowych, w których brały udział te same linie ojcowskie (10linii buraka cukrowego typu 2xZN) oraz wzorzec (2 odmiany) o podwyższonej odporności na stres suszy. Ryc.10. Zróżnicowanie roślin pod względem tolerancji na stres suszy Bydgoszcz 2018 r.

14 Wyniki - badania związane z tolerancją na suszę Ryc.11. Doświadczenie porównawcze Straszków.

15 Wyniki - badania związane z tolerancją na suszę W bieżącym roku wysadzono także korzenie buraka cukrowego po selekcji w kierunku tolerancji na stres suszy w szkółce rozmnożeniowej w izolacji konopnej i zebrano wystarczającą ilość nasion do dalszych prac badawczo-selekcyjnych. Ryc.12. Szkółka rozmnożeniowa - Straszków 2018 r.

16 Wyniki - badania związane z tolerancją na suszę Zbiór korzeni buraków z doświadczeń porównawczych przeprowadzono w trzeciej dekadzie października. Analiza wariancji dla plonu korzeni wykazała istotne różnice w plonie korzeni między poszczególnymi liniami. Wystąpiło, także istotne zróżnicowanie między obiektami dla procentowej zawartości cukru w korzeniach oraz zawartości melasotworów w miazdze korzeni buraków przy p = 0,05. Komponenty Plon korzeni t/ha Zawartość cukru w % Plon cukru t/ha Zawartość (mval/100g) K Na N- -NH 2 Wzorzec 89,9 17,88 14,7 2,91 0,37 1,10 ZN - 1/18 53,8 17,84 8,6 3,34 0,70 1,40 ZN - 2/18 56,2 18,51 9,4 3,30 0,52 1,57 ZN - 3/18 52,9 18,26 8,6 3,62 0,63 1,62 ZN - 4/18 57,3 18,06 9,3 3,62 0,62 1,74 ZN- 5/18 52,4 18,18 8,5 3,56 0,78 1,63 ZN - 6/18 54,4 17,82 8,6 3,78 0,76 1,61 ZN - 7/18 58,7 18,01 9,4 3,71 0,69 1,78 ZN - 8/18 60,6 18,07 9,8 3,74 0,79 2,07 ZN - 9/18 51,2 17,87 8,2 3,52 0,74 1,37 ZN - 10/18 43,3 17,94 7,0 3,66 0,70 1,51 NIR przy = 0,05 11,97 3,43 13,38 7,11 21,38 27,17

17 Wyniki - badania związane z tolerancją na suszę - podsumowanie 1. Na podstawie przeprowadzonych analiz wytypowano trzy genotypy buraka cukrowego, które zostaną włączone do prac badawczo - selekcyjnych w 2019 roku. 2. Korzenie wstępnie wybranych genotypów zebrano i zabezpieczono w przechowalni w Stacji KHBC w Straszkowie. 3. Zebrano nasiona z genotypów rozmnożonych w szkółkach chowu krewniaczego, które stanowią materiał do dalszych badań.

18 Efekty realizacji zadania możliwe do wdrożenia do praktyki 1. Uzyskano linie podwojonych haploidów buraka cukrowego o różnym potencjale gynogenetycznym. 2. Detekcja wybranych sekwencji markerów molekularnych związanych z odpornością na rizomanię opracowano udoskonalone markery związane z odpornością, w tym poprzez konwersję do markerów typu SCAR. 3. Ocena molekularna wybranych SNP towarzyszących odporności w badanych materiałach dokonano identyfikacji osobników homo- i heterozygotycznych do kolejnego cyklu prac. 4. Ocena badanych materiałów buraka cukrowego w odniesieniu do stopnia porażenia patotypem P BNYVV przełamującym odporność wybór materiałów o niskim poziomie porażenia. Izolacja i namnażanie P. betae (w tym molekularna weryfikacja). 5. Wybrane w badaniach genotypy z genami tolerancji na stres suszy o wysokiej procentowej zawartości cukru w korzeniu zostaną wykorzystane w następnych etapach prac badawczo-selekcyjnych. 6. Genotypy te są szczególnie pożądane w hodowli twórczej buraka cukrowego i pastewnego.

19 Sposób upowszechniania efektów zadania Rogów, września 2018r., udział 1 osoby, XV Ogólnopolska Konferencja Kultur In Vitro i Biotechnologii Roślin, plakat: Cichorz S., Malicka M., Gośka M Wstępna ocena wzorów metylacji DNA u haploidów buraka cukrowego (Beta vulgaris L.). Na konferencji zostały przedstawione wyniki badań uzyskane w trakcie realizacji zadania, które dotyczą charakterystyki molekularnej wybranych genotypów buraka cukrowego o różnym potencjale gynogenetycznym. Dymaczewo Nowe, r., udział 1 osoby, Konferencja "Rola odmiany i ochrony roślin w intensyfikacji produkcji roślinnej prezentacje: 1) Litwiniec A., Choińska B., Kutka A. Detekcja patotypu P BNYVV w PCR oraz ocena stopnia porażenia w wybranych materiałach buraka cukrowego. (Materiały konferencyjne s ), 2) Litwiniec A., Kutka A., Choińska B., Łukanowski A. Badania związane z doskonaleniem w zakresie odporności na BNYVV/Polymyxa betae. (Materiały konferencyjne s ) Przedstawiono wyniki prace związane z podnoszeniem odporności na rizomanię.

20 Realizacja mierników zadania Liczba przebadanych linii i form roślin (pod względem użyteczności rolniczej, cech morfologicznych, technologicznych, odporności na stresy lub elementów struktury plonu): 48/48. Liczba analiz cytologicznych, chemicznych, biochemicznych lub molekularnych form roślin uprawnych: 2350/2350. Liczba opracowanych lub udoskonalonych metodyk: 1/1. Liczba publikacji, doniesień konferencyjnych, opinii lub raportów: 3/3.

21 Dziękuję!