ODPORNOŚĆ LINII DH OGÓRKA NA BAKTERYJNĄ KANCIASTĄ PLAMISTOŚĆ

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: ODPORNOŚĆ LINII DH OGÓRKA NA BAKTERYJNĄ KANCIASTĄ PLAMISTOŚĆ Helena Olczak-Woltman, Teresa Gałecka, Aleksandra Korzeniewska, Katarzyna Niemirowicz-Szczytt Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wstęp Ogórek (Cucumis sativus L.) ma duŝe znaczenie ze względu na wielkość produkcji w Polsce i dlatego prowadzone są intensywne prace hodowlane nad ulepszaniem odmian. Poszukiwanie nowych źródeł odporności na choroby jest jednym z waŝniejszych zadań, które decydują o powodzeniu hodowli. Współczesne odmiany ogórka są co prawda odporne na większość jego patogenów, brakuje jednak form odpornych na bakteryjną kanciastą plamistość. Bakteryjna kanciasta plamistość wywoływana jest przez Pseudomonas syringae pv. lachrymans [(SMITH ET BRAYAN) YOUNG, DYE ET WILKIE]. W Polsce kanciasta plamistość najczęściej spotykana jest na ogórku gruntowym. Objawy chorobowe pojawiają się na roślinach w czasie wysokiej wilgotności powietrza. Najczęstsze i najłatwiejsze do zaobserwowania objawy choroby tworzą się na liściach właściwych ogórka, w postaci kanciastych, ciemnozielonych, jakby nasiąkniętych wodą plam, widocznych pomiędzy nerwami na spodniej stronie liści [SHERF, MACNAB 1986; SOBICZEWSKI, SCHOLLENBERGER 2002]. Podczas wysokiej wilgotności względnej powietrza w miejscach tych plam, od spodu blaszki liściowej pojawiają się śluzowate wycieki bakteryjne, które są cechą charakterystyczną i ułatwiają zdiagnozowanie bakteriozy [RUDOLPH 1995]. Na górnej stronie liści w miejscach plam pojawiają się brązowe nekrozy [LELLIOTT, STEAD 1987; SOBICZEWSKI, SCHOLLENBERGER 2002]. Celem pracy było określenie odporności na bakteryjną kanciastą plamistość ogórka linii podwojonych haploidów otrzymanych w Katedrze Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin (KGHiBR) SGGW, z odmian Izyd F 1 i Frykas F 1. Linie podwojonych haploidów są cennym, unikalnym materiałem wyjściowym dla hodowli, poniewaŝ są wysoce homozygotyczne. Materiał i metody W warunkach laboratoryjnych przetestowano 14 linii podwojonych haploidów (DH) ogórka. Rośliny testowano w fitotronie. Nasiona wysiewano pojedynczo do doniczek wypełnionych substratem z torfu wysokiego z nawozami mineralnymi,

2 528 H. Olczak-Woltman i inni w dawkach zalecanych dla dyniowatych. Przed wysiewem nasiona były podkiełkowywane i zaprawiane na mokro Zaprawą nasienną T. Rośliny były oświetlane lampami sodowymi przez 16 godz. dziennie, natęŝenie światła wynosiło 50 W m -2. Temperatura w ciągu dnia wynosiła 25 C, natomiast temperatura nocy wynosiła 20 C. Podczas przeprowadzania inokulacji patogeniczną bakterią, najistotniejszym czynnikiem, wpływającym na wynik testu, jest wilgotność względna powietrza. Wilgotność względna w fitotronie wynosiła %. Tak wysoką wilgotność osiągnięto stosując nawilŝanie powietrza, nakrywając rośliny tunelikami foliowymi oraz dodatkowo wyłączając światło na pierwsze 24 godz. po inokulacji, podnosząc tym samym wilgotność i obniŝając temperaturę. Inokulację roślin przeprowadzono jednym, silnie wirulentnym szczepem bakterii P. syringae pv. lachrymans. W celu przygotowania inokulum kolonie posiano na poŝywkę KB i inkubowano przez 24 godz. w cieplarce, w temp. 28 C. Po tym czasie wyrosłe kolonie bakteryjne zmywano sterylną wodą destylowaną do kolby. Inokulum rozcieńczano do otrzymania stęŝenia jtk (jednostek tworzących kolonie)/ml, co, jak zweryfikowano metodą ilościowych rozcieńczeń, odpowiada OD 600 = 0,050. Do kaŝdego litra inokulum dodawano trzy krople detergentu Tween 20, w celu zmniejszenia napięcia powierzchniowego na liściu po inokulacji. Tak przygotowane inokulum było natychmiast nanoszone na dolną stronę liści roślin za pomocą opryskiwacza ręcznego. ZakaŜano rośliny młode, w fazie 2-3 liści właściwych. Po siedmiu dniach od inokulacji było oceniane natęŝenie objawów chorobowych na liściach roślin. Stosując opisaną metodę inokulacji kierowano się zaleceniami KUDELI [1986] i KLEMENTA i in. [1990]. Do oceny podatności roślin zastosowano 9-stopniową skalę bonitacyjną, uŝywaną m.in. w badaniach COBORU [2003]. Stopień 9 oznacza ocenę najkorzystniejszą, stopień 1 - najmniej korzystną, a stopień 5 - ocenę średnią. Linie testowano w dwóch seriach, w kaŝdej testując po 24 rośliny z danej linii w czterech powtórzeniach. Linie testowano w odniesieniu do przyjętych standardów: odpornego - linii GY 14 i podatnego - linii B oraz w odniesieniu do wyjściowych odmian heterozyjnych Izyd F 1 i Frykas F 1. Wyniki opracowano przy uŝyciu jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA oraz testem Student- Newman-Keuls, przy poziomie istotności α = 0,05; testując dla kaŝdej serii istotności róŝnic pomiędzy średnimi ocen - grupy jednorodne, które oznaczono symbolami literowymi. Średnie oznaczone tą samą literą nie róŝniły się istotnie. UŜywano oprogramowania Statgraphics Plus v Wyniki i dyskusja W wyniku przeprowadzonych testów stwierdzono, Ŝe otrzymane w KGHiBR linie podwojonych haploidów (DH) ogórka stanowią cenne źródła odporności na kanciastą plamistość. W zaleŝności od serii 8-11 testowanych linii DH (70%) wykazało wyŝszą odporność na zastosowany szczep bakterii P. syringae pv. lachrymans od standardu odpornego - linii GY 14. Odporność tych linii została oceniona w skali bonitacyjnej powyŝej 6,2. Formy te nie miały chlorotycznych plam, a jedynie plamy nekrotyczne na 10-20% powierzchni liści (tab. 1). Szczególnie wartościowe okazały się linie DH oznaczone symbolami: I 502, I 504, I 506/2 oraz I 18/1, uzyskane z odmiany Izyd F 1, których oceny w skali bonitacyjnej wynosiły około 7-8. Na liściach roślin tych linii powstały tylko niewielkie plamki nekrotyczne, co kwalifikuje je jako odporne na kanciastą pla-

3 ODPORNOŚĆ LINII DH OGÓRKA NA BAKTERYJNĄ KANCIASTĄ PLAMISTOŚĆ 529 mistość. W odniesieniu do obu wyjściowych odmian heterozyjnych wybrane, testowane linie DH odznaczały się zwiększoną odpornością na kanciastą plamistość. Odmiana Izyd F 1 charakteryzowała się nieco większą odpornością na patogena i analogicznie linie DH uzyskane z tej odmiany równieŝ charakteryzowały się większą odpornością niŝ linie uzyskane z odmiany Frykas F 1 (tab. 1). Tabela 1; Table 1 Średnie stopnia podatności linii podwojonych haploidów (DH) ogórka, testowanych w warunkach laboratoryjnych na bakteryjną kanciastą plamistość, z podziałem na grupy jednorodne Average susceptibility to bacterial angular leaf spot of cucumber double haploid (DH) lines, tested under laboratory conditions Testowana linia Tested DH line średnia average I seria; I replication grupy jednor. homogen. group średnia average II seria; II replication grupy jednor. homogen. group Linia B; Line B 3,75 a 3,54 a DH F 311 5,71 b 5,58 bc DH I 150 5,79 b 5,67 bc Izyd F 1 5,88 bc 6,21 cd DH I 503 5,88 bc 5,13 b Frykas F 1 5,92 bc 5,67 bc DH I 290 6,13 bc 6,67 de DH I 89/37 6,17 bc 6,46 cde DH I 18/1 6,21 bc 7,33 ef Linia GY14; Line GY14 6,33 bc 6,21 cd DH I 114 6,42 bc 6,67 de DH I 321 6,50 bc 6,96 de DH F 100 6,58 bc 6,25 cd DH I 502 6,63 bc 7,88 f DH I 506/2 6,63 bc 7,79 f DH F 310/2 6,67 bc 6,88 de DH I 504 6,67 bc 7,17 def DH I 280 6,79 c 6,83 de W tabeli 1 przedstawiono średnie poraŝenia oraz grupy jednorodne; Table 1 presents the averages of infection severity in all tested lines. KaŜda z linii DH reprezentowana była przez 24 rośliny w obu seriach; 24 plants in both replications represented each tested DH line. Rośliny ogórka inokulowano silnie wirulentnym szczepem P. syringae pv. lachrymans 814/98, inokulum o stęŝeniu 10 7 jtk/µl, w fazie 2-3 liści właściwych. Ocenę przeprowadzono 7 dni po inokulacji; Cucumber plants were inoculated with highly virulent P. syringae pv. lachrymans 814/98 strain, with inoculum concentration of 10 7 CFU/µl. Plants were scored in disease rating scale seven days after inoculation. Obliczenia wykonano za pomocą analizy wariancji dla doświadczenia jednoczynnikowego. Średnie porównywano testem Student-Neuman-Kelus (α = 0,05). RóŜnice między średnimi oznaczono symbolami literowymi. Średnie oznaczone tymi samymi literami nie róŝnią się istotnie; Data were processed using ANOVA analysis of variance. Mean values were analyzed by Student-Neuman- Kelus (α = 0.05) test. Differences between averages are marked by the letters. Averages marked by the same letter do not differ significantly. W wyniku przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, Ŝe linie podwojonych haploidów otrzymane w Katedrze są jednymi z najlepszych, dostępnych źródeł odporności na bakteriozę, porównywalnymi pod względem odporności z linią H 603, otrzymaną z C. sativus var. hardwickii, uŝywaną w KGHiBR do badań. Linie DH są ponadto cennym materiałem wyjściowym dla hodowli,

4 530 H. Olczak-Woltman i inni poniewaŝ są wysoce homozygotyczne. Linie te charakteryzują się równieŝ niską podatnością na mączniaka rzekomego [SZTANGRET-WIŚNIEWSKA i in. 2006]. Na powiązanie cech odporności na P. syringae pv. lachrymans i Pseudoperonospora cubensis wskazują równieŝ obserwacje przeprowadzone w KGHiBR dla innych materiałów hodowlanych ogórka (Korzeniewska, relacja ustna). Wspólne dziedziczenie cech odporności na kanciastą plamistość i mączniaka rzekomego u ogórka potwierdzają teŝ badania SHETTY i in. [2002]. Zaobserwowano ponadto, Ŝe kanciasta plamistość poprzedza często pojawienie się na plantacjach ogórka mączniaka rzekomego dyniowatych. Wynika z tego, Ŝe uzyskanie odmian odpornych na kanciastą plamistość ograniczyłoby równieŝ w pewnym stopniu podatność na mączniaka rzekomego. Wnioski 1. Testowane linie podwojonych haploidów, otrzymane z mało podatnych na bakteryjną kanciastą plamistość odmian mieszańcowych, wykazują odporność na bakteriozę. 2. Badane linie DH ogórka stanowią nowe, cenne dla hodowli, w pełni homozygotyczne źródło odporności na bakteryjną kanciastą plamistość. Literatura COBORU Lista opisowa odmian. Rośliny warzywne, ogórek - uprawa polowa. Zakład Wydawnictw COBORU, Słupia Wielka: KLEMENT Z., MAVRIDIS A., RUDOLPH K.,VIDAVER A Inoculation of plant tissues, w: Methods in phytobacteriology. Klement Z., Rudolph K., Sands D.S. (red.). Akadémiai Kiadó, Budapest: KUDELA V Pseudomonas syringae pv. lachrymans, w: Methods of testing vegetable crops for resistance to plant pathogens. Lebeda A. (red.). Olomouc: LELLIOTT R.A., STEAD D.E Methods for the diagnosis of bacterial diseases of plants. W: Methods in Plant Pathology. Preece T.F. (red.). 6. Blackwell Scientific Publications, Oxford, Vol. 2: RUDOLPH K.W.E Pseudomonas syringae pathovars, w: Pathogenesis and host specificity in plant diseases. Histopathological, biochemical, genetic and molecular bases. Singh U.S., Singh R.P., Kohmoto K. (red.). Pergamon, Elsevier Science, Langford Lane, New York, Tokyo, Vol. 1: SHERF A.F., MACNAB A.A Vegetable diseases and their control. Wiley-Interscience Publ., New York, Singapore: SHETTY N.V., WEHNER T.C., THOMAS C.E., DORUCHOWSKI R.W., SHETTY K.P.V Evidence for downy mildew races in cucumber tested in Asia, Europe and North America. Sci. Hortic-Amsterdam 94: SOBICZEWSKI P., SCHOLLENBERGER M Bakteryjne choroby roślin ogrodniczych. PWRiL, Warszawa: SZTANGRET-WIŚNIEWSKA J., GAŁECKA T., KORZENIEWSKA A., MARZEC L., KOŁAKOWSKA G., PISKUREWICZ U., ŚMIECH M., NIEMIROWICZ-SZCZYTT K Characteristics of doublehaploid cucumber (Cucumis sativus L.) lines resistant to downy mildew [Pseudoperonospora cubensis (Berk et Curt.) Rostovzev], w: Cucurbitaceae

5 ODPORNOŚĆ LINII DH OGÓRKA NA BAKTERYJNĄ KANCIASTĄ PLAMISTOŚĆ 531 Procedings, IX G.J. Holmes (red.). Ashville, North Caroline: Słowa kluczowe: hodowla odpornościowa ogórka, P. syringae pv. lachrymans Streszczenie W pracy określono odporność na bakteryjną kanciastą plamistość ogórka linii podwojonych haploidów (DH), otrzymanych z odmian mieszańcowych Izyd F 1 i Frykas F 1. Linie DH są unikalnym materiałem wyjściowym dla hodowli, wysoce homozygotycznym. W fitotronie przetestowano 14 linii DH. Linie testowano w odniesieniu do standardów: odpornego - linii GY 14 i podatnego - linii B oraz do wyjściowych odmian heterozyjnych. Rośliny testowano jednym, silnie wirulentnym szczepem bakterii P. syringae pv. lachrymans, uŝywając inokulum o stęŝeniu 10 7 jtk. Po siedmiu dniach od inokulacji rośliny oceniano uŝywając 9-stopniowej skali bonitacyjnej, gdzie 1 oznacza całkowitą podatność, a 9 całkowitą odporność. Wyniki opracowano stosując jednoczynnikową analizę wariancji testując istotności róŝnic pomiędzy średnimi. Dziesięć testowanych linii DH (70%) wykazało wyŝszą odporność od standardu odpornego. Odporność tych linii została oceniona w skali bonitacyjnej powyŝej 6. Formy te nie miały chlorotycznych plam, a jedynie plamy nekrotyczne na 10-20% powierzchni liści. Szczególnie wartościowe były linie I 502, I 504, I 506/2, I 18/1 oraz I 321, uzyskane z odmiany Izyd F 1, których oceny w skali bonitacyjnej wynosiły 7-8. Na liściach roślin tych linii powstały niewielkie plamki nekrotyczne. W odniesieniu do wyjściowych odmian heterozyjnych testowane linie DH miały zwiększoną odporność na kanciastą plamistość. CUCUMBER DH LINES RESISTANT TO ANGULAR LEAF SPOT Helena Olczak-Woltman, Teresa Gałecka, Aleksandra Korzeniewska, Katarzyna Niemirowicz-Szczytt Department of Plant Genetics, Breeding, and Biotechnology, Warsaw Agricultural University, Warszawa Key words: cucumber breeding for resistance, P. syringae pv. lachrymans Summary The study aimed to examine resistance of 14 cucumber double haploid (DH) lines obtained from Izyd F 1 and Frykas F 1 varieties to angular leaf spot. The DH lines are valuable, homozygous breeding material. The DH lines were tested in laboratory conditions with the use of one, highly virulent Pseudomonas syringae pv. lachrymans strain. The inoculum concentration used was equal to 10 7 CFU. Plants were scored for resistance in comparison to resistant (GY 14 line) and susceptible (B line) standards, as well as in comparison to Izyd F 1 and Frykas F 1 varieties. Seven days after inoculation the plants were scored by nine degree rating scale, where 1 means total susceptibility and 9 means the total resistance. Data were statistically processed using one-way analysis of variance. 70% of the tested DH lines showed higher resistance level to angular

6 532 H. Olczak-Woltman i inni leaf spot than the resistant standard - GY 14 line, and were scored in rating scale above 6. These lines did not show any chlorotic lesions, whereas the necrotic lesions were found on 10-20% of leaf area. The most valuable were I 502, I 504, I 506/2, I 18/1, and I 321 lines obtained from Izyd F 1 variety, which were scored at 7-8 in rating scale; only tiny necrotic lesions without halo were visible on the leaf surface of these lines. The results showed the higher resistance to angular leaf spot in DH lines as compared with Izyd F 1 and Frykas F 1 varieties. Dr Helena Olczak-Woltman Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Nowoursynowska WARSZAWA helenaolczak@interia.pl