pieczątka SPRAWOZDANIE O STANIE REALIZACJI ZADANIA z wykonania bada ń podstawowych na rzecz post ę pu biologicznego w produkcji ro ś linnej w 2012 roku 1. Nr decyzji MRiRW: HOR hn 801-3/12 zadanie nr 21 2. Nazwa tematu: Poszukiwania wspólnych mechanizmów dziedziczenia płodności roślin z cytoplazmą CMS-C oraz cytoplazmą CMS-Pampa 3. Podmiot realizujący temat: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie 4. Wydział/Pracownia/ Pracownie: Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin 5. Kierownik tematu (zgodnie z kartą tematu): dr hab. Stefan Stojałowski Wykonawcy: mgr inż. Monika Hanek, mgr inż. Aleksandra Bobrowska, dr Beata Myśków, dr hab. Mirosław Tyrka, dr Marek Szklarczyk, mgr inż. Przemysław Tomczak 6. Informacja o realizacji prac w roku 2012 a) Materiały i metody: Zadanie 1. Ocena, czy w egzotycznych populacjach żyta ozimego występują allele płodności dla cytoplazm CMS-C i CMS-P oraz czy populacje te znacząco różnią się pod tym względem od polskich populacji żyta. W roku 2012 badaniami objęto osiem populacji o egzotycznym pochodzeniu (Iran lub Ameryka Południowa): Altevogt 14159, Altevogt 14160, Altevogt 14161, IRAN I, IRAN IX, San Jose, Pico Massaux, Trenelense. Ziarno badanych obiektów otrzymano z Uniwersytetu w Hohenheim (od profesorów H.H. Geigera i T. Miedanera) wraz z informacją, że populacje te były źródłem genów bardzo efektywnie przywracających płodność pręcikowia u roślin z cytoplazmą Pampa. Krzyżowania każdej z badanych populacji z męskosterylnymi wersjami linii wsobnej 541 przeprowadzono w namiotach foliowych. Nasiona szesnastu mieszańców (dwa źródła CMS i osiem komponentów ojcowskich) wysiano punktowo w rozstawie 20x25 cm jesienią 2011 na polu stacji doświadczalnej Hala Wegetacyjna Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Dodatkowo, w celach porównawczych wysiano mieszańce, w których zapylaczami były cztery polskie populacje żyta: Szk.63, Szk.73, Szk.75 i Szk.91. Jako testery dla tych polskich populacji zastosowano męskosterylne mieszańce proste. Ocenę płodności/sterylności roślin wykonano wzrokowo w okresie kwitnienia stosując 9-
stopniową skalę bonitacyjną opracowaną przez Geigera i Morgensterna (1975). Ogółem oceniono ponad trzy tysiące pojedynków. W obrębie każdej z badanych kombinacji (źródło CMS x populacja) oceniono nie mniej niż 70 roślin. Zadanie 2. Poszukiwania mitochondrialnych czynników genetycznych wywołujących męską sterylność w cytoplazmie Pampa poprzez analizy ekspresji genów mitochondrialnych. Do analizy ekspresji genów mitochondrialnych wykorzystano cdna otrzymane w reakcji odwrotnej transkrypcji w obecności losowych starterów dziewięcionukleotydowych. Jako matrycę do syntezy cdna zastosowano całkowite RNA uzyskane z etiolowanych kiełków linii wsobnej 541 w trzech wariantach cytoplazmatycznych. W liniach z cytoplazmami sterylizującymi CMS-C oraz Pampa sprawdzano różnice poziomu ekspresji genów, zaś linia 541N z cytoplazmą niesterylizującą, posłużyła w doświadczeniu jako kalibrator, czyli tkanka kontrolna, do której odnoszono otrzymane wyniki. Do badań wybrano trzy fragmenty konserwatywnych sekwencji genów mitochondrialnych oznaczonych symbolami: nad2ex1 oraz nad7ex5. Wyboru par starterów dokonano w oparciu o analizy RT-PCR przeprowadzone we wcześniejszych latach badań, kierując się jakością uzyskanych uprzednio transkryptów. Gen referencyjny, pełniący funkcję normalizatora, stanowiła sekwencja rrna z małej podjednostki rybosomalnej oznaczonej jako 18S. Po sporządzeniu, dla układu, krzywej kalibracyjnej w celu sprawdzenie wydajności reakcji, wybrano odpowiednią do dalszych analiz wartość docelowego stężenia cdna, którą otrzymano po 4-krotnym rozcieńczeniu matrycy wyjściowej. Do porównania poziomu ekspresji genów zastosowano metodę podwójnej delty, opartej na matematycznej analizie wartości Ct badanego genu w stosunku do Ct genu referencyjnego. Wartość Ct oznacza numer cyklu w fazie wykładniczej, gdy wartość fluorescencji znacząco wzrasta z cyklu na cykl. Celem wyeliminowania błędów, każda próba analizowana była w trzech powtórzeniach. Skrajne wartości Ct powtórzenia, które znacząco odbiegały od pozostałych odrzucano, a otrzymane wyniki stanowiły średnią arytmetyczną Ct jednej próby. Zadanie 3. Opracowanie precyzyjnej mapy genetycznej chromosomu 4RL i próba zlokalizowania na niej locus genu kontrolującego płodność w cytoplazmie Pampa.
Do analiz, których celem było określenie lokalizacji głównego genu przywracającego płodność u roślin z cytoplazmą Pampa wykorzystano populację mapującą wytworzoną na bazie mieszańca między męskosterylną linią S305P, a losowo wybraną rośliną z odmiany mieszańcowej Gonello F1. Uzyskane potomstwo pokolenia F2 wysiano na terenie Hali Wegetacyjnej ZUT w Szczecinie. Rośliny populacji mapującej rosnące w rozstawie 20 x 20cm oceniono pod kątem płodności dwiema metodami: wykonując obserwacje wzrokowe przy zastosowaniu skali bonitacyjnej Geigera i Morgensterna (1975) oraz izolując od 1 do 5 kłosów na każdej roślinie i oceniając odsetek osadzonych ziaren. Liście badanych roślin ścięto wiosną 2012 roku, wyizolowano DNA i po zakończeniu oceny fenotypowej płodności, wybrano genotypy do analiz metodą DArT (Diversity Array Technology). Wykonano też analizy metodą PCR-SCAR przy zastosowaniu znanych markerów zlokalizowanych na długim ramieniu chromosomu 4R. Dokonano też próby zaprojektowania w oparciu o udostępnione sekwencje klonów DArT nowych markerów SCAR. Zadanie 4. Ocena przydatności markerów z chromosomu 4RL do prac selekcyjnych z zastosowaniem cytoplazmy Pampa, CMS-C i obu tych cytoplazm jednocześnie. O ewentualnej przydatności markerów w hodowli nowych linii dopełniających decyduje siła sprzężenia danego markera z genem męskiej sterylności oraz zdolność rozdzielcza markera, która zależy od polimorfizmu jaki dany marker wykazuje w zróżnicowanych materiałach genetycznych. Ocenę polimorfizmu markerów PCR-SCAR z chromosomu 4RL przeprowadzono na zbiorze około 50 linii wsobnych, z których większość została wytworzona w ramach programów hodowli mieszańców żyta opartych o system CMS-Pampa. Uzyskane dane o polimorfizmie produktów PCR-SCAR wykorzystano do wyliczenia wartości współczynnika PIC (polymorphic information content) informującego o przydatności danego markera do rozróżniania badanych genotypów (Powell i in. 1996). PIC = 1 n 2 p i i = 1 gdzie p i oznacza częstotliwość występowania i-tego allela.
b) Szczegółowe omówienie wykonanych prac i uzyskanych wyników (łącznie dla wszystkich pracowni realizujących temat). Zadanie 1. Ocena, czy w egzotycznych populacjach żyta ozimego występują allele płodności dla cytoplazm CMS-C i CMS-P oraz czy populacje te znacząco różnią się pod tym względem od polskich populacji żyta. W roku 2012 oceniono prawie trzy tysiące trzysta pojedynków - nie mniej niż po 70 roślin w obrębie każdej z badanych kombinacji (źródło CMS x populacja). Najliczniej reprezentowane były rośliny zaliczone do klas fenotypowych: 9 rośliny w pełni męskopłodne, bardzo silnie pylące oraz 3 rośliny męskosterylne, ale o niezbyt silnych objawach męskiej sterylności (tab.1). Rośliny wykazujące objawy bardzo głębokiej sterylności (1 w skali Gegera i Morgensterna) prawie nie pojawiały się, gdy obecna była cytoplazma C (zaledwie 24 zidentyfikowane przypadki). Przy obecności cytoplazmy Pampa liczebność tego rodzaju form była wyraźnie większa (171 roślin). Odwrotą zależność można zauważyć w obrębie roślin o najsilniejszych obajwach płodności rośliny w tej kategorii były niemal dwukrotnie częściej spotykane, gdy posiadały cytoplazmę C. Faktem jest jednak, że w niektórych kombinacjach krzyżowań z udziałem źródła Pampa ta klasa fenotypów też była dość licznie reprezentowana. W szczególności dotyczyło to mieszańców z udziałem pięciu badanych populacji pochodzących z Iranu.
Tabela 1 Płodność mieszańców między męskosterylnymi źródłami cytoplazm CMS-P i CMS-C, a egzotycznymi i polskimi populacjami żyta ozimego (liczebność roślin w poszczególnych klasach fenotypowych). Populacja CMS Męskosterylne Częściowo płodne Męskopłodne Suma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Altevogt14159 P 1 5 17 4 4 3 6 29 76 145 C 1 10 20 11 0 3 0 6 20 71 Altevogt14160 P 0 9 42 6 1 3 1 12 50 124 C 3 4 30 2 1 1 1 3 44 89 Altevogt14161 P 6 20 26 4 3 2 0 6 54 121 C 3 4 10 2 1 5 6 15 76 122 IRAN I P 2 23 23 5 2 2 2 5 67 131 C 3 22 20 8 4 4 2 16 55 134 IRAN IX P 4 32 15 4 0 0 2 8 66 131 C 4 27 32 8 1 1 5 10 37 125 Pico Massaux P 5 22 32 11 1 0 2 4 48 125 C 4 8 4 4 1 3 3 9 100 136 San Jose P 16 50 54 9 0 1 0 1 12 143 C 2 6 20 8 1 0 6 15 74 132 Trenelense P 10 41 18 3 2 0 6 13 59 152 C 1 4 15 7 2 2 3 18 98 150 Szk.63 P 8 22 37 9 8 3 6 11 37 141 C 1 1 12 3 1 7 7 14 84 130 Szk.73 P 40 44 52 11 3 4 0 4 2 160 C 1 3 12 0 1 1 5 9 53 85 Szk.75 P 49 46 30 14 4 4 2 6 17 172 C 1 3 28 2 6 4 8 15 125 192 Szk.91 P 30 41 64 14 2 1 1 6 10 169 C 0 1 19 64 4 2 0 6 114 210 Ogółem 195 448 632 213 53 56 74 241 1378 3290 w tym z CMS-P 171 355 410 94 30 23 28 105 498 1714 w tym z CMS-C 24 93 222 119 23 33 46 136 880 1576 Relacje między źródłami CMS stają się lepiej widoczne po połączeniu dziewięciu klas bonitacyjnych w kategorie fenotypowe (rośliny męskosterylne, częściowo płodne i męskopłodne) oraz przekalkulowaniu liczebności roślin w tych kategoriach na ich procentową frekwencję (tab.2). Można tutaj również zauważyć wyraźną różnicę pod względem obecności genotypów dopełniających i restorerujących w obrębie populacji pochodzących z różnych regionów świata. Mieszańce, które otrzymano po zapyleniu źródeł CMS pyłkiem populacji pochodzących z Iranu (tj. Altevogt 14159, Altevogt 14160, Altevogt 14161, IRAN I i IRAN IX) charakteryzują się względnie podobnym odsetkiem form męskosterylnych i męskopłodnych. Przeważnie udział
tych, które mają przywróconą płodnośc jest nieco większy, gdy obecna jest cytoplazma typu C, a męskosterylnych przy obecności cytoplazmy Pampa, ale różnice te nie są wielkie i uznanie ich za istotne wymaga zweryfikowania wyników badań w innych warunkach środowiskowych (w kolejnych sezonach wegetacyjnych). W przypadku populacji Altevogt 14159 zaobserwowoano nawet nieco lepsze przywracanie płodności w cytoplazmie Pampa niż w cytoplazmie C. Odsetek roślin ocenionych jako męskosterylne (MS), częściowo płodne (CP) i męskopłodne (MP) wśród mieszańców między męskosterylnymi wersjami linii 541, a egzotycznymi populacjami żyta. Tabela 2 Populacja Cytoplazma MS CP MP Altevogt 14159 CMS-P 15,86 7,59 76,55 CMS-C 43,66 19,72 36,62 Altevogt 14160 CMS-P 41,13 8,06 50,81 CMS-C 41,57 4,49 53,93 Altevogt 14161 CMS-P 42,98 7,44 49,59 CMS-C 13,93 6,56 79,51 IRAN I CMS-P 36,64 6,87 56,49 CMS-C 33,58 11,94 54,48 IRAN IX CMS-P 38,93 3,05 58,02 CMS-C 50,40 8,00 41,60 Pico Massaux CMS-P 47,20 9,60 43,20 CMS-C 11,76 5,88 82,35 San Jose CMS-P 83,92 6,99 9,09 CMS-C 21,21 6,82 71,97 Trenelense CMS-P 45,39 3,29 51,32 CMS-C 13,33 7,33 79,33 Szk.63 CMS-P 47,52 14,18 38,30 CMS-C 10,77 8,46 80,77 Szk.73 CMS-P 85,00 11,25 3,75 CMS-C 18,82 2,35 78,82 Szk.75 CMS-P 72,67 12,79 14,53 CMS-C 16,67 6,25 77,08 Szk.91 CMS-P 79,88 16 16 CMS-C 9,52 33,33 57,14 Ogółem CMS-P 54,61 8,58 36,81 CMS-C 21,51 11,10 67,39 Trzy badane populacje pochodzące z Ameryki Południowej (Pico Massaux, San Jose i Trenelense) oraz cztery populacje polskie wyraźnie różnią się od populacji irańskich.
Przywracają one bardzo skutecznie płodność w cytoplazmie C (za wyjątkiem Szk.91, udział roślin całkowicie męskopłodnych mieści się w granicach 70-85%). W cytoplazmie Pampa również są one w stanie przywrócić zdolność do tworzenia płodnego pyłku, ale w znacznie mniejszym stopniu. Rośliny całkowicie płodne stanowiły w badanej grupie obiektów niespełna 37% mieszańców ze źródłem CMS-P, a ponad 67% roślin z cytoplazmą CMS-C (tab.2). Zdolność do dopełniania męskiej sterylności u trzech badanych populacji południowoamerykańskich była zbliżona do tego co się obserwuje w odmianach polskich (poniżej 20%). Ogółem ponad połowa badanych roślin z cytoplazmą Pampa była męskosterylna, podczas gdy analogiczne formy z cytoplazmą C stanowiły niewiele ponad 20%. Zadanie 2. Poszukiwania mitochondrialnych czynników genetycznych wywołujących męską sterylność w cytoplazmie Pampa poprzez analizy ekspresji genów mitochondrialnych. Oceniono poziom ekspresji mitochondrialnych genów nad2ex1 oraz nad7ex5 w męskosterylnych liniach wsobnych żyta, oznaczonych jako 541, z dziedzicznie odmiennymi cytoplazmami sterylizującymi typu CMS-C oraz CMS-Pampa. Jako kalibrator, względem którego oceniany był poziom ekspresji badanych genów, w obu reakcjach posłużyła linia 541N z cytoplazmą niesterylizującą, a jako gen referencyjny wybrano podjednostkę 18s rrna. Do określenia poziomu ekspresji badanych genów zastosowano metodę podwójnej delty. W przypadku cytoplazmy sterylizującej typu CMS-C poziom ekspresji genu nad2ex1 (tab.3) był prawie trzykrotnie wyższy (2 -ΔΔCt = 3,84), a ekspresja genu nad7ex5 (tab.4) zachodziła na tym samym poziomie (2 -ΔΔCt = 1,15). Natomiast w przypadku cytoplazmy CMS-Pampa poziom ekspresji badanych genów był niższy (2 -ΔΔCt dla genów nad2ex1 i nad7ex5 wynosiła odpowiednio 0,474 i 0,757). Niezbędne jest zweryfikowanie uzyskanych danych w trakcie dalszych prac badawczych i określenie, czy mogą mieć one związek z determinacją męskiej sterylności.
Wyniki analizy ekspresji genu nad2ex1 obliczone metodą podwójnej delty. Tabela 3 Gen Nazwa linii Średnia wartość Ct Odchylenie standardowe Ct 2-ΔΔCt 541C 15,74 5 3,84 nad2ex1 541P 17,92 3 0,474 541N 17,20 9 541C 15,05 0,17 18s rrna 541P 14,21 8 541N 14,57 0,15 Wyniki analizy ekspresji genu nad7ex5 obliczone metodą podwójnej delty. Tabela 4 Gen Nazwa linii Średnia wartość Ct Odchylenie standardowe Ct 2-ΔΔCt 541C 17,65 4 1,15 nad7ex5 541P 17,40 6 0,757 541N 17,69 0,20 541C 15,39 7 18s rrna 541P 14,53 9 541N 15,22 0,40 Zadanie 3. Opracowanie precyzyjnej mapy genetycznej chromosomu 4RL i próba zlokalizowania na niej locus genu kontrolującego płodność w cytoplazmie Pampa. Analizy markerów DArT w obrębie populacji mieszańca F2 między linią męskosterylną S305P a losowo wybraną rośliną z odmiany mieszańcowej GonelloF1 pozwoliły na uzyskanie danych o 3359 markerach. Po odrzuceniu markerów monomorficznych do tworzenia grup sprzężeń wybrano 1540 markerów. Wykonano też w obrębie badanej populacji analizy PCR- SCAR z markerami z chromosomu 4RL, ale tylko jeden z zastosowanych markerów (SCSz23L500) okazał się polimorficzny. W oparciu o sekwencje DNA klonów DArT zaprojektowano też pięć dodatkowych markerów SCAR, z których trzy zostały włączone do analiz związanych z konstruowaniem mapy sprzężeń. Utworzona mapa genetyczna badanego mieszańca obejmuje wszystkie siedem chromosomów, z których większość jest reprezentowana przez 2-3 grupy (rys.1 a-e).
1R 2Rcz1 2Rcz2 1,0 2,8 3,0 4,3 4,7 4,9 5,5 5,6 6,5 8,1 8,2 9,3 10,6 11,7 18,6 20,7 23,4 28,4 33,9 34,1 34,5 37,8 38,2 41,6 44,2 44,3 45,3 46,6 48,7 48,8 50,9 51,0 51,3 54,6 55,9 56,1 58,5 58,6 62,2 64,2 65,4 66,0 66,2 67,5 67,6 67,9 68,9 69,3 69,6 70,6 71,7 72,6 73,2 74,2 rpt4003591r rpt402346na rpt390549na rpt402410na rpt507892na rpt508290na rpt5062761r rpt509417na rpt402536na rpt508421na rpt389283na rpt5087261r rpt4003611r rpt5068781r rpt3903181r rpt3903071r rpt5078481r 5R rpt5071031r rpt5076141r rpt5080321r rpt3907351r rpt4021601r rpt509009na rpt507802na rpt3894691r rpt505764na rpt5052641r rpt5059461r rpt3987961r tpt75591b 1R rpt5093791r rpt5088591r rpt5051901r rpt4017721r rpt4000752r rpt5094251r rpt5060741r rpt5057611r rpt5063491r rpt5090601r rpt5094531r rpt5075541r rpt4022121r rpt5072091r rpt4017041r rpt4109701r tpt17131r rpt3899841r rpt508484na rpt4110181r rpt5092411r rpt4026161r rpt4022481r rpt5066661r rpt3987501r rpt508463na rpt4012461r rpt5057251r rpt506070na rpt3206na rpt3894481r rpt5077261r rpt410988na rpt508210na rpt4108361r rpt4020551r rpt4110981r rpt5083301r rpt401887na rpt5066291r rpt5071671r rpt5090261r rpt509489na rpt5063231r rpt4000871r rpt506041na rpt5079051r rpt5053091r rpt5072541r 1,7 11,9 12,0 13,9 15,8 15,9 16,0 17,1 17,5 17,9 18,0 18,1 18,2 2 20,1 20,3 20,4 20,5 20,7 20,8 21,1 21,3 21,7 21,8 22,3 23,5 26,3 30,6 31,1 31,3 32,2 32,6 32,9 33,3 34,2 34,6 34,7 35,8 41,1 41,4 42,6 53,7 rpt5066212r rpt5080402r rpt506563na rpt411497na rpt4012022r rpt3997882r rpt4023552r rpt4009972r rpt506245na rpt5083222r rpt3905362r rpt4112342r rpt4004172r rpt4108002r rpt5079522r rpt5061962r rpt4022362r rpt3896022r rpt4013152r rpt5094312r rpt5069262r rpt5068272r rpt83072r rpt5061382r rpt5084702r rpt411158na rpt4019972r rpt507367na rpt3895622r rpt3901052r tpt06192r rpt5056252r rpt5082132r rpt507875na rpt389503na rpt506732na rpt390224na rpt4009492r rpt4006342r rpt4018442r rpt506904na rpt507183na rpt3985662r rpt4013292r rpt411377na rpt507117na rpt507282na rpt398791na rpt400806na rpt389908na rpt0550na rpt5062412r rpt402474na rpt507837na rpt399821na wpt67522b 2D 2R rpt4002292r rpt5082532r rpt3987612r rpt5061812r rpt506972na rpt411208na rpt389972na rpt389690na rpt3997742r tpt79752r rpt5063682r rpt5052632r rpt5054552r rpt5055132r rpt3907892r rpt5076222r rpt3998762r 0,1 2,3 2,7 5,3 8,6 9,5 9,6 9,8 rpt509017na wpt02712r rpt400854na rpt4015192r rpt400975na rpt389322na rpt401657na rpt507298na rpt399784na rpt10022r rpt4004102r rpt5061762r rpt5057812r rpt507665na rpt4015332r rpt34732r rpt4002242r Rys.1a. Mapa genetyczna mieszańca [S305P x Gonello 249-1]F2
2Rcz3 3Rcz1 3Rcz2 5,6 8,3 10,5 13,0 17,5 21,1 rpt5056632r rpt3986122r rpt4009232r rpt4009732r rpt4011642r rpt3994262r rpt402004na rpt9914na rpt508543na rpt507371na rpt411470na rpt508512na rpt5067612r rpt5090012r rpt506937na -1,4 0,5 0,6 1,6 3,0 3,1 3,2 4,2 5,6 5,7 6,5 6,7 7,6 10,1 10,2 10,3 11,5 13,3 16,2 17,2 17,3 17,4 17,7 18,1 19,1 19,2 20,9 23,6 24,5 24,7 24,9 wpt98176r rpt5085073r rpt3986943r rpt5097276r rpt5088193r rpt5064553r wpt117212na wpt5810na wpt0053na wpt4890na rpt5078013r rpt399481na rpt4010453r rpt3999423r rpt4004113r rpt3987443r rpt3905463r rpt5078973r rpt4012283r rpt3894543r rpt3898153r rpt5075753r rpt4008263r tpt30223r rpt34223r rpt411134na rpt4020463r rpt5060583r rpt4019727r rpt4007837r wpt68212d 7R rpt411241na rpt5080693r rpt5082673r rpt4009643r rpt5074613r rpt4014743r rpt402359na rpt3995783r rpt5064633r rpt4008383r rpt5056513r rpt506785na rpt3987033r rpt5096263r 4R rpt4026663r rpt4005504r rpt400863na rpt5060333r rpt4025723r rpt4016973r rpt5059783r 2,5 3,6 4,6 5,0 5,1 5,2 5,4 5,5 6,0 6,1 6,2 7,5 7,6 8,9 10,2 12,3 12,4 25,4 rpt5087722r rpt5095192r 3R rpt509305na rpt507877na rpt3994113r rpt4003193r rpt508687na rpt399666na rpt389627na tpt37463r rpt507246na rpt505280na rpt3899223r rpt4110963r rpt3987843r rpt08573r rpt5058483r rpt5094953r rpt5051443r rpt3999443r rpt507747na rpt3994022r 3R rpt5065012r rpt5092962r 3R rpt4015622r 3R rpt508536na rpt5093753r rpt505215na rpt506607na rpt508228na Rys.1b. Mapa genetyczna mieszańca [S305P x Gonello 249-1]F2
4Rcz1 4Rcz2 4Rcz3 1,7 2,1 6,7 11,3 13,3 13,4 13,5 13,8 13,9 14,0 14,1 19,2 2 20,7 22,7 23,3 23,7 24,0 24,3 24,9 25,2 25,4 25,8 25,9 26,1 26,8 27,0 28,1 28,3 28,4 30,8 33,2 33,3 33,4 33,5 33,6 33,7 34,5 35,1 36,2 36,3 36,4 36,5 37,4 38,6 40,1 43,0 rpt4000854r rpt509077na rpt505165na rpt4025104r rpt5060074r rpt4003654r rpt4015634r rpt507218na rpt4003634r rpt508864na rpt3992464r rpt505477na rpt506011na rpt506117na rpt505626na rpt506899na rpt509459na rpt509110na rpt507855na rpt505774na rpt505782na rpt507170na rpt399656na rpt390148na rpt505689na rpt508932na rpt508519na rpt401421na rpt4008254r rpt398772na rpt508381na rpt399514na tpt4576na wpt3444514r rpt5095524r rpt4010714r rpt5085774r rpt4005254r rpt4016634r rpt5084044r rpt5086234r rpt5070954r rpt410802na rpt3896034r rpt3898724r rpt4019574r rpt5058814r rpt3985874r rpt505871na rpt78724r rpt4024434r rpt399323na rpt398633na rpt389776na rpt4023004r rpt5054314r rpt5091734r rpt508284na rpt09474r rpt5056134r rpt507481na rpt3986364r rpt4109324r rpt508114na rpt5053294r rpt5091324r rpt5053904r rpt5071794r wpt7428na rpt509404na rpt4013994r rpt3904364r rpt508016na rpt5062164r rpt505596na rpt3906864r rpt5092054r rpt5066064r rpt4010004r rpt5067374r rpt3988164r rpt399305na rpt5074514r rpt509344na rpt400605na 2,0 4,2 4,4 4,9 5,6 5,7 5,9 6,3 6,5 7,1 7,2 7,6 8,5 8,9 9,2 9,9 10,5 13,1 16,4 17,3 17,7 18,0 18,2 18,5 18,6 19,2 19,4 20,5 20,6 21,7 21,8 21,9 22,0 22,7 23,2 23,6 24,8 26,9 27,6 28,4 rpt5091654r wpt65551b d390763 rpt389352na rpt4010294r rpt505760na rpt5086384r rpt505207na rpt398699na rpt3905504r rpt4021594r rpt5063304r rpt3986564r rpt411107na rpt4003104r rpt4003084r rpt506696na rpt3985124r rpt79061b 4R rpt5065934r rpt5057754r rpt5064444r rpt5054404r rpt3998414r rpt4010704r rpt4013084r rpt410941na rpt5061464r rpt390649na rpt508585na rpt4007474r wpt40626b rpt4110234r rpt5096374r rpt3895994r rpt4019554r rpt3987114r rpt3987634r rpt4004844r rpt5082604r rpt5065084r rpt5086934r rpt4010484r rpt4015444r rpt4015894r rpt5092434r rpt4024244r rpt5075494r rpt5066864r rpt401353na rpt5084664r rpt5052444r rpt5091884r rpt5093534r rpt5052294r rpt5094484r rpt5068294r rpt5084594r rpt5054173r rpt4011834r rpt3907874r rpt4021574r rpt4009964r wpt74984r wpt4130na wpt98204r rpt5065344r rpt5083504r rpt5077384r rpt69464r 4,1 4,3 4,4 6,5 10,5 11,0 11,4 28,5 rpt5085424r rpt5075554r tpt67106a 4R rpt507880na rpt66594r rpt4004334r rpt3896694r rpt3907194r rpt509261na rpt5059044r rpt5066184r rpt401280na rpt5060894r rpt4112812r rpt5072894r d505904 rpt389827na rpt5084544r SCSz23L500 Rys.1c. Mapa genetyczna mieszańca [S305P x Gonello 249-1]F2
5Rcz1 5Rcz2 6Rcz1 1,7 2,6 4,5 6,2 7,3 7,5 7,6 7,7 8,1 8,6 9,3 9,5 10,6 12,0 13,6 13,7 14,3 14,4 14,5 15,2 16,9 17,1 20,5 21,6 22,6 22,7 23,8 29,8 32,1 32,3 32,4 34,4 36,1 rpt4023365r rpt4022575r rpt3902425r rpt61655r rpt5082455r rpt4002235r rpt5094135r wpt344500na rpt5081105r rpt5067475r rpt4017055r rpt390527na rpt3902785r rpt402008na rpt5079265r rpt4022045r rpt5068605r rpt401780na rpt508912na rpt4016885r rpt5067295r rpt66615r rpt508103na rpt5071925r rpt4015005r rpt506246na tpt5060na rpt5085375r rpt411231na rpt5094945r rpt5054905r rpt505294na rpt4015615r rpt5055515r rpt5057345r rpt505446na rpt507240na rpt5091935r rpt509400na rpt5090675r wpt33055b 5R rpt5058185r rpt5096075r rpt5088235r rpt505701na rpt5082695r rpt4107595r rpt506055na rpt3987345r rpt42695r rpt4020635r rpt4026755r rpt3903065r rpt509684na 8,4 10,8 13,0 16,1 20,7 22,3 22,4 22,5 22,6 22,7 23,1 27,6 31,9 39,7 40,1 41,3 41,7 43,3 43,7 45,4 47,9 50,9 51,0 51,1 53,2 rpt509456na rpt5073545r rpt5095975r rpt3995815r rpt4107675r rpt509611na rpt5084125r rpt5071485r rpt506262na rpt509523na rpt506901na rpt400262na rpt506005na rpt508625na rpt402181na rpt3900655r rpt3996065r rpt4024615r rpt5070425r rpt4014635r rpt4019445r rpt4007485r rpt4021505r rpt4010555r rpt5071715r rpt401093na rpt5052205r rpt5078875r rpt5074215r rpt4023915r rpt5072635r rpt3893675r 2,2 3,2 3,4 4,1 7,2 7,5 8,8 8,9 9,0 16,0 18,3 18,4 19,4 20,6 20,7 21,5 29,4 29,5 31,1 32,3 rpt390372na rpt399567na rpt390647na rpt5078406r rpt506869na rpt507526na rpt508737na rpt5062126r rpt389825na rpt5085926r rpt5090456r rpt5062366r rpt389276na rpt5078586r rpt399352na rpt3896566r rpt506462na rpt5078216r rpt5093956r rpt4006086r rpt505324na rpt5083886r rpt399388na rpt411082na rpt401254na rpt399964na rpt400884na rpt506995na rpt5076436r rpt5073976r rpt508128na rpt507325na rpt402672na rpt402544na rpt401034na rpt509440na rpt505860na rpt5091676r rpt402507na rpt509665na rpt389741na rpt401199na rpt505488na rpt5075026r rpt390734na rpt5077156r rpt389344na rpt5092716r rpt509463na rpt506107na rpt507521na rpt399646na rpt3904696r rpt5073206r rpt5054476r rpt400935na rpt508548na rpt411510na rpt508371na rpt399452na 64,2 65,1 66,3 68,5 68,6 69,8 71,3 72,2 rpt4025315r rpt5079535r rpt3988005r rpt507366na rpt411050na rpt508201na rpt389759na rpt5071375r rpt5055615r rpt5072115r 78,2 rpt507647na Rys.1d. Mapa genetyczna mieszańca [S305P x Gonello 249-1]F2
6Rcz2 6Rcz3 7R 1,1 2,8 2,9 3,0 3,3 6,7 10,1 15,5 16,9 17,0 17,2 17,5 18,2 22,4 22,7 24,0 26,7 rpt5072996r rpt4110866r rpt4009216r rpt3993996r rpt4015796r rpt3893116r rpt5093306r rpt5077536r rpt5074636r wpt39156r rpt5070326r tpt7900na wpt345979na rpt3999166r rpt3999452r rpt4003666r wpt345966na rpt508631na rpt509614na rpt509584na rpt402304na rpt5056042r 6R rpt4108882r rpt410850na rpt4019412r 5R rpt5065546r rpt3893076r rpt5057116r wpt97906r rpt5083796r rpt5091836r rpt5076356r rpt5094736r 3,3 5,5 15,7 18,1 23,5 23,8 24,1 32,8 35,7 37,0 37,1 37,3 38,9 39,8 41,7 45,0 45,2 50,9 53,3 53,8 54,1 56,1 62,5 67,1 rpt4115096r rpt508824na rpt506193na wpt99345b rpt3994276r rpt3905016r rpt3998256r rpt5083216r rpt5093336r rpt5093516r rpt3998796r rpt4111616r rpt4010546r rpt5062636r rpt5060996r rpt5075896r rpt506611na rpt507685na rpt3902086r rpt4014496r rpt390314na rpt4020206r rpt4006826r rpt4007306r rpt400273na rpt507704na rpt506238na rpt4016386r rpt5091436r rpt3996916r rpt5077456r rpt5076316r rpt411373na rpt5053836r rpt5064356r rpt3896116r rpt508968na rpt507834na rpt389274na 1,7 1,9 2,0 3,1 3,6 4,2 4,4 4,6 5,0 5,4 5,8 5,9 6,3 7,6 9,0 17,3 21,7 22,5 23,9 27,5 27,6 31,8 32,7 33,6 33,9 34,7 35,1 39,8 41,1 43,3 43,6 44,1 47,2 47,3 47,5 49,0 49,3 50,4 50,6 50,7 50,9 51,1 52,3 52,6 52,7 54,0 54,4 54,6 55,2 55,6 56,9 57,7 57,9 58,1 58,2 58,6 58,8 59,7 60,8 61,4 63,5 65,2 65,4 65,8 69,7 rpt506158na rpt507398na tpt87717r rpt4023057r wpt48985b rpt4014667r rpt5087317r rpt5085417r rpt3998457r rpt3998487r rpt5077417r rpt3993917r rpt507215na rpt3996657r rpt5072627r rpt509065na rpt4005727r rpt402454na rpt400261na rpt506930na rpt506974na rpt509286na rpt506023na rpt506960na rpt390687na rpt5086167r rpt5094017r rpt75577r rpt398519na rpt401443na rpt402607na rpt4017957r rpt4112767r rpt507241na rpt509317na rpt506902na rpt5052007r rpt389883na rpt411254na rpt4018287r rpt3905937r rpt506110na rpt400782na rpt508579na rpt401882na rpt5091417r rpt19617r rpt3984747r rpt509140na rpt8149na rpt4750na rpt389256na rpt507482na rpt8933na rpt507691na rpt410977na rpt389647na rpt506568na rpt401240na rpt508666na rpt506256na rpt410867na rpt505678na rpt506949na rpt401212na rpt505397na rpt3907417r rpt3996547r rpt4007107r rpt398831na rpt5077547r rpt3993387r rpt5091085r 7R rpt3906137r rpt508978na rpt5052986r rpt5089077r rpt4024047r rpt5061577r wpt25327r rpt5052137r rpt402105na rpt3997267r rpt3895857r rpt399361na rpt5086837r rpt5083457r rpt401523na rpt509176na rpt505437na rpt4109137r rpt4020217r rpt3988367r rpt5088687r rpt4019127r Rys.1e. Mapa genetyczna mieszańca [S305P x Gonello 249-1]F2
Analizy mapowania interwałowego oraz testu Kruskala-Wallisa wskazują na lokalizacje genów przywracających płodność u badanego mieszańca z cytoplazmą P na chromosomach 4R i 1R. Słabsze wskaźniki związku między markerami, a genami kontrolującymi płodność, odnotowano też na chromosomach 2R i 3R, ale wyniki te wymagają weryfikacji w dalszych badaniach. Zadanie 4. Ocena przydatności markerów z chromosomu 4RL do prac selekcyjnych z zastosowaniem cytoplazmy Pampa, CMS-C i obu tych cytoplazm jednocześnie. Najwyższe wartości współczynnika PIC zaobserwowano w przypadku markerów, które w podobnej liczbie linii ujawniały oba warinaty alleliczne (obecność prążka i brak prążka markerowego). Do tej grupy markerów należały produkty PCR: SCP14M55, SCY09d i SCSz334L700 (tab.5). Brak zdolności do rozróżniania badanych genotypów wykazywały marker SCP12M56 (z powodu braku genotypów, u których był obecny prążek markerowy) oraz marker SCSz530L850 (który generował prążek markerowy u większości badanych linii). Tabela 5 Zbiorcze wyniki analiz PCR-SCAR w obrębie zestawu linii wsobnych żyta. Marker Liczba linii PIC z prążkiem bez prążka SCSz2L450 14 36 0,40 SCSz23L500 39 11 0,34 SCSz334L700 17 33 0,45 SCSz530L850 41 9 0,30 SCSz670L900 38 12 0,36 SCP12M56 0 50 0 SCP14M55 18 32 0,46 SCY09d 17 33 0,45 Celem badań jest bliższe poznanie podobieństw i różnic w genetycznej determinacji męskiej sterylności u żyta z cytoplazmą Pampa i zaliczaną do typu Vavilovii cytoplazmą C. Zatwierdzony harmonogram na rok 2011 przewidywał wykonanie prac badawczych w ramach następujących długookresowych zadań:
Zadanie 1. Ocena, czy w egzotycznych populacjach żyta ozimego występują allele płodności dla cytoplazm CMS-C i CMS-P oraz czy populacje te znacząco różnią się pod tym względem od polskich populacji żyta. Zadanie 2. Poszukiwania mitochondrialnych czynników genetycznych wywołujących męską sterylność w cytoplazmie Pampa poprzez analizy ekspresji genów mitochondrialnych.. Zadanie 3. Opracowanie precyzyjnej mapy genetycznej chromosomu 4RL i próba zlokalizowania na niej locus genu kontrolującego płodność w cytoplazmie Pampa. Zadanie 4. Ocena przydatności markerów z chromosomu 4RL do prac selekcyjnych z zastosowaniem cytoplazmy Pampa, CMS-C i obu tych cytoplazm jednocześnie. Harmonogram prac w bieżącym roku sprawozdawczym był realizowany zgodnie z planem