Identification of leaf rust (Puccinia triticina) resistance genes Lr11, Lr13 and Lr16 in wheat cultivars with different origins

Podobne dokumenty
Poziom a2 L.p. Odmiana Poziom a1

Podkarpacki Zespół Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego

Wykorzystanie krajowych i światowych zasobów genowych w pracach badawczych oraz hodowlanych pszenicy

Tabela 3 PSZENICA ZWYCZAJNA OZIMA. Plon ziarna i ważniejsze cechy rolniczo-użytkowe odmian. Lata zbioru: 2016, 2015, 2014

Charakterystyka materiałów hodowlanych pszenicy ozimej pod względem odporności na rdzę brunatną (Puccinia triticina)

WSTĘPNE WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko pomorskim. Pszenica ozima 2017

WSTĘPNE WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko-pomorskim. Pszenica ozima 2018

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych w Wielkopolsce

Identification of the resistance gene to leaf rust (Puccinia recondita) using the Xgdm87 marker in the Polish wheat varieties

A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A

Charakterystyka wybranych odmian i linii Triticum durum pod względem odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp.

2. Pszenica ozima oprac. mgr Ilona śpiewak W województwie łódzkim pszenica ozima ma znaczny udział w strukturze zasiewów i stanowi około 11%.

IDENTYFIKACJA GENÓW ODPORNOŚCI NA RDZĘ BRUNATNĄ LR19 I LR50 W POLSKICH MATERIAŁACH HODOWLANYCH PSZENICY OZIMEJ

4. Pszenica ozima - mgr Mirosław Helowicz SDOO Przecław

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych w Wielkopolsce

WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko pomorskim. Pszenica ozima 2017

Wyniki doświadczeń PDO ze zbożami prowadzonych na polu doświadczalnym ŚODR Modliszewice w sezonie 2016/2017

Wpływ odmiany i jakości materiału siewnego na plonowanie zbóż na podstawie doświadczeń i badań ankietowych gospodarstw

Variability analysis of infection winter wheat cultivars in Lower Silesia by fungus Puccinia recondita f. sp. tritici

WSTĘPNE WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko pomorskim. Pszenica ozima 2015

Łódzki Zespół Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego

Zad. 2.2 Poszerzenie puli genetycznej jęczmienia

4. Pszenica ozima mgr Mirosław Helowicz SDOO Przecław. Uwagi ogólne. Wyniki doświadczeń

I Pszenica ozima. Tabela 2. Pszenica ozima odmiany badane w 2017 r. Rok wpisania do: KRO 1 ) LOZ 2 ) 1 Mulan Grupa, jakości. Lp.

Rozdział 3 Pszenica ozima Uwagi ogólne

57 (2): , 2017 Published online: ISSN

Kujawsko-Pomorski Zespół Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego

Autor: dr Mirosława Staniaszek

SPRAWOZDANIE O STANIE REALIZACJI ZADANIA z wykonania badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej w 2013 roku

ANNALES UMCS. Opracowanie multiplex PCR do detekcji genów odporności Lr21 i Pm4b w pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.)

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁODOWSKA LUBLIN POLONIA

IDENTYFIKACJA GENÓW PM2, PM3A, PM4B I PM6 W WYBRANYCH ODMIANACH I LINII PSZENICY ZWYCZAJNEJ

ROZDZIAŁ 3 Pszenica ozima

W zestawieniach uwzględniono 32 odmiany, które były badane we wszystkich punktach doświadczalnych.

Podatność polskich materiałów hodowlanych pszenicy na rdzę źdźbłową

WYNIKI POREJESTROWYCH DOŚWIADCZEŃ ODMIANOWYCH

I Pszenica ozima. Tabela 2. Pszenica ozima odmiany badane w 2016 r. Grupa jakości. Rok wpisania do: Lp. Odmiana. KRO 1 ) LOZ 2 ) 1 Mulan

Źródła odporności na rdzę żółtą, rdzę brunatną i rdzę źdźbłową w polskich materiałach hodowlanych pszenicy

PSZENICA OZIMA 2017( )

WSTĘP (oprac. A. Najewski) Coroczne wyniki doświadczeń PDO są wykorzystywane w aktualizacji charakterystyk odmian.

1. Pszenica ozima Pszenica zwyczajna ozima jest najważniejszym, pod względem gospodarczym, zbożem uprawianym w Polsce. Forma ozima pszenicy jest

WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN PSZENICY OZIMEJ W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko-pomorskim

WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko pomorskim. Pszenica ozima 2016

Anna Litwiniec 1, Beata Choińska 1, Aleksander Łukanowski 2, Żaneta Świtalska 1, Maria Gośka 1

Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych w województwie małopolskim

1.1. Pszenica ozima B B. Hodowca (lub polski przedstawiciel dla odmian zagranicznych) DSV Polska sp. z o.o Wągrowiec ul.

NR 256 BIULETYN INSTYTUTU HODOWLI I AKLIMATYZACJI ROŚLIN 2010

PW : / S.

SPRAWOZDANIE O STANIE REALIZACJI ZADANIA z wykonania badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej w 2011 roku

4. Pszenica ozima. Uwagi ogólne. Wyniki doświadczeń

CENTRALNY OŚRODEK BADANIA ODMIAN ROŚLIN UPRAWNYCH. Wstępne wyniki plonowania odmian w doświadczeniach porejestrowych ZBOŻA OZIME

WYSTĘPOWANIE WYBRANYCH GENÓW ODPORNOŚCI NA PARCH JABŁONI U ODMIAN I GATUNKÓW DZIKICH UŻYWANYCH W PROGRAMACH HODOWLANYCH JABŁONI.

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁODOWSKA LUBLIN POLONIA

4. Pszenica ozima mgr Mirosław Helowicz SDOO Przecław

WYNIKI PRZEZIMOWANIA ODMIAN RZEPAKU OZIMEGO I ZBÓŻ OZIMYCH W DOŚWIADCZENIACH PDO w województwie kujawsko-pomorskim

5. Pszenica ozima i jara; opóźniony termin siewu jesiennego

Ćwiczenie 2. Identyfikacja płci z wykorzystaniem genu amelogeniny (AMGXY)

Ćwiczenie 3. Amplifikacja genu ccr5 Homo sapiens wykrywanie delecji Δ32pz warunkującej oporność na wirusa HIV

Ocena podatnoœci pszenicy ozimej na rdzê brunatn¹ oraz poszukiwanie Ÿróde³ odpornoœci JERZY CHE KOWSKI, UKASZ STÊPIEÑ*, ANNA STRZEMBICKA**

WYKRYWANIE MICRODOCHIUM NIVALE VAR. NIVALE I M. NIVALE VAR. MAJUS W PSZENICY OZIMEJ UPRAWIANEJ W RÓŻNYCH SYSTEMACH PRODUKCJI

Uwagi ogólne. Wyniki doświadczeń

Poszukiwanie źródeł odporności u pszenic na wirus odglebowej mozaiki zbóż (Soil-borne cereal mosaic virus, SBCMV)

PSZENICA OZIMA 2015 ( )

WSTĘP (oprac. A. Najewski)

WYKORZYSTANIE MARKERÓW MOLEKULARNYCH W HODOWLI ODPORNOŚCIOWEJ POMIDORA NA CHOROBY POWODOWANE PRZEZ FUSARIUM OXYSPORUM

Wstępne Wyniki Plonowania Odmian w Doświadczeniach Porejestrowych w województwie pomorskim

Zadanie nr Kierownik tematu: prof. dr hab. Anna Nadolska-Orczyk

WYNIKI POREJESTROWEGO DOŚWIADCZALNICTWA ODMIANOWEGO W WOJEWÓDZTWIE OPOLSKIM ZA LATA

SPRAWOZDANIE MERYTORYCZNE

Wrocław, dnia 28 listopada 2008 r.

Kilka Nowych Translokacji. Adam Lukaszewski University of California, Riverside

Lista Zalecanych odmian do uprawy (LOZ): 1. Tonacja 6. Linus 2. Bamberka 7. Patras 3. Natula 8. Praktyk 4. Skagen 9. Platin 5. KWS Ozon 10.

Wykorzystanie heterozji w hodowli pszenicy

4. Pszenica ozima Uwagi ogólne Wyniki doświadczeń

Wyniki ZBOŻA, RZEPAK OZIMY. Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych. Lubuski Zespół Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego

ZBOŻA OZIME. Wstępne wyniki plonowania odmian w doświadczeniach porejestrowych POREJESTROWE DOŚWIADCZALNICTWO ODMIANOWE

WPŁYW BIOLOGICZNYCH I CHEMICZNYCH ZAPRAW NASIENNYCH NA PARAMETRY WIGOROWE ZIARNA ZBÓŻ

Ochrona zbóż przed chorobami grzybowymi z wirtuozerią!

31 SPRAWOZDANIE MERYTORYCZNE

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENICA ZWYCZAJNA OZIMA 2017, 2018

Variability of infection of winter wheat cultivars by the fungus Puccinia triticina in Lower Silesia

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych w województwie małopolskim

5. Pszenica ozima i jara; opóźniony termin siewu jesiennego

PW Zadanie 3.3: Monitoring zmian zdolności chorobotwórczych populacji patogenów z kompleksu Stagonospora spp. / S.

Struktura wirulencji populacji Blumeria graminis f. sp. tritici występującej na terenie Polski w latach

4. Pszenica ozima mgr Mirosław Helowicz SDOO Przecław

5. Pszenica ozima i jara

Piramidyzacja genów powszechne narzędzie używane w programach hodowlanych

Wirulencja Puccinia triticina sprawcy rdzy brunatnej pszenicy w Polsce w latach

Wirulencja populacji Puccinia striiformis sprawcy rdzy żółtej na pszenżycie w Polsce

Modele ochrony zbóż jako element integrowanej produkcji

Genetyczne uwarunkowania mrozoodporności pszenicy i jej współdziałanie z wybranymi cechami użytkowymi

Pszenica ozima i jara opóźniony termin siewu mgr inż. Aneta Ferfecka- SDOO Przeclaw

Zastosowanie markerów RAPD do określenia podobieństwa genetycznego odmian jęczmienia ozimego (Hordeum vulgare L.)

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych w województwie małopolskim

Pszenica na słabe gleby i nie tylko, czyli jak dobrać odmianę

Halina Wiśniewska, Michał Kwiatek, Magdalena Gawłowska, Marek Korbas, Maciej Majka, Jolanta Belter oraz 2 pracowników pomocniczych

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL BUP 04/14. SYLWIA OKOŃ, Dąbrowica, PL KRZYSZTOF KOWALCZYK, Motycz, PL

Oczywisty wybór! PSZENICA OZIMA. DANKO lider na rynku pszenicy w Polsce! JESIEŃ COMANDOR BOSPORUS HONDIA TYTANIKA ASORY ARKADIA OSTROGA

Transkrypt:

Progress IN PLANT PROTECTION 58 (3): 181-186, 2018 ISSN 1427-4337 DOI: 10.14199/ppp-2018-023 Published online: 31.07.2018 Received: 28.03.2018 / Accepted: 09.05.2018 Identification of leaf rust (Puccinia triticina) resistance genes Lr11, Lr13 and Lr16 in wheat cultivars with different origins Identyfikacja genów odporności na rdzę brunatną (Puccinia triticina) Lr11, Lr13 i Lr16 u odmian pszenicy zwyczajnej o zróżnicowanym pochodzeniu Agnieszka Tomkowiak, Danuta Kurasiak-Popowska*, Dorota Weigt, Janetta Niemann, Jerzy Nawracała Summary The effective resistance genes of leaf rust (Puccinia triticina) in Europe that were identified in the experiment, which included 46 wheat cultivars (13 Polish and 33 foreign) are: Lr11, Lr13 and Lr16. DNA isolation was performed using a DNA isolation kit from Genomic Mini AX PLANT plants. Four specific markers were used to determine the presence of Lr genes: Xwmc261 and Xwmc24 for the Lr11 gene, Xgwm630 for the Lr13 gene and Xwmc764 for the Lr16 gene. The analyses of common wheat cultivars for the presence of markers for leaf rust resistance genes Lr11, Lr13 and Lr16, showed their presence in the following 12 tested cultivars (3 Polish and 9 foreign), Opcja, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin and Rotax. Two genes were found in various combinations among 20 cultivars and fourteen cultivars had only one of the identified genes. Key words: wheat; breeding; resistance; molecular markers; leaf rust Streszczenie Skutecznymi genami odporności na rdzę brunatną w Europie, które były identyfikowane u 46 odmian pszenicy w doświadczeniu są: Lr11, Lr13 i Lr16. W skład analizowanych odmian wchodzą: 13 odmian polskich oraz 33 odmiany zagraniczne. Izolację DNA prowadzono wykorzystując zestaw do izolacji DNA z roślin Genomic Mini AX PLANT. W celu stwierdzenia obecności genów Lr w odmianach wykorzystano cztery specyficzne markery: Xwmc261 oraz Xwmc24 dla genu Lr11, Xgwm630 dla genu Lr13 oraz Xwmc764 dla genu Lr16. W trakcie analiz 46 odmian pszenicy zwyczajnej pod kątem obecności markerów dla genów odporności na rdzę brunatną Lr11, Lr13 i Lr16 wykazano, iż 12 testowanych odmian w tym 3 polskie i 9 zagranicznych posiada skumulowane wszystkie analizowane geny, i należą do nich: Opcja, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin i Rotax. Wśród 20 odmian stwierdzono obecność dwóch genów w różnych kombinacjach. Czternaście odmian posiadało tylko jeden z identyfikowanych genów. Słowa kluczowe: pszenica; hodowla; odporność; markery molekularne; rdza brunatna Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Dojazd 11, 60-632 Poznań *corresponding author: dkurasiak@wp.pl The Polish Society of Plant Protection The Institute of Plant Protection National Research Institute

182 Molecular markers to identify the genes Lr / Markery molekularne w identyfikacji genów Lr Wstęp / Introduction Rdza brunatna, wywoływana przez Puccinia triticina to jedna z poważniejszych chorób grzybowych pszenicy. Cechą charakterystyczną, która decyduje o ekonomicznym znaczeniu tej choroby jest systematyczność jej występowania w wielu rejonach świata oraz istotny, niekorzystny wpływ na plon. Straty powodowane przez agrofagi w produkcji pszenicy ozimej szacuje się na poziomie 20 40%. Największy udział mają choroby grzybowe (Tomkowiak i wsp. 2016), w optymalnych warunkach rozwoju, rdza brunatna może powodować spadek plonu nawet do 30% (Krawczyk 2015). Najwyższe ryzyko wystąpienia rdzy brunatnej pszenicy występuje w temperaturze 12 24 C w dzień i 0 12 C w nocy, przy regularnym występowaniu rosy. W takich warunkach urediniospory kiełkują w ciągu 30 minut. Czas od infekcji do pojawienia się pierwszych objawów na roślinie (w optymalnych warunkach) wynosi 5 10 dni. Najlepszym sposobem zapewnienia pszenicy ochrony przed patogenami, w tym również grzybowymi jest hodowla odpornościowa. Dzięki uprawie odmian odpornych rolnik może obniżyć koszty uprawy, przy jednoczesnym ograniczeniu ilości stosowanych pestycydów. Zostało naukowo potwierdzone, że wprowadzenie odmian z genami odporności na rdzę brunatną daje większy zysk w postaci większych plonów, niż wprowadzenie odmian nowych. Selekcja odmian odpornych wymaga wiedzy na temat genetycznych uwarunkowań rośliny, które odpowiadają za jej reakcję na patogen. Wiedza ta dotyczy przede wszystkim identyfikacji genów i poznania mechanizmów odpornościowych z nimi związanych. W polskich odmianach najczęściej występującymi genami Lr dającymi odporność są: Lr1, Lr3, Lr11, Lr13, Lr14, Lr16 i Lr26 (Chełkowski i Stępień 2001). W krajach europejskich występują odmiany z genami Lr10, Lr17, Lr20 i Lr37 (Tyrka i Chełkowski 2004). Celem pracy była identyfikacja genów odporności na rdzę brunatną Lr11, Lr13 i Lr16 u odmian pszenicy zwyczajnej o zróżnicowanym pochodzeniu. Materiały i metody / Materials and methods Materiałem roślinnym użytym do badań było 13 polskich odmian pszenicy: Belissa, Opcja, Pokusa, Medalistka, Natula, Astoria, Arkadia, Banderola, Hondia, Jantarka, Mewa, Ostroga, Tytanika oraz 33 odmiany zagraniczne: Memory, Bartosz, Bonanza, Janosch, Tobak, Artist, Patran, Julius, KWS Dakotana, KWS Kiran, KWS Livius, KWS Ozon, Franz, Rivero, Aleksander, Sailor, Florus, Lavantus, Leandrus, Platin, Rotax, Desamo, Dolores, Fakir, Delawar, Fidelius, Frisky, LG Jutta, Linus, Praktik, RGT Kicker, RGT Kilimanjaro, Hybery. Odmiany pszenicy pochodziły z kolekcji należącej do Danko Hodowla Roślin Sp. z o.o. Materiał do badań pobrano z 10-dniowych siewek uzyskanych ze skiełkowanych w warunkach laboratoryjnych ziarniaków. Z każdej odmiany z losowo wybranych 5 roślin pobrano fragment liścia do izolacji. Izolację DNA prowadzono wykorzystując zestaw do izolacji DNA z roślin Genomic Mini AX PLANT firmy A&A BIOTECHNOLO- GY zgodnie z dołączoną procedurą. Próby po izolacji rozcieńczano wodą destylowaną w celu uzyskania jednolitego stężenia DNA 60 ng/µl. Stężenia sprawdzano przy użyciu fluorymetru NanoDrop. Reakcję PCR (polymerase chain reaction) przeprowadzono w mieszaninie o składzie: woda 5 µl, DreamTaq TM Green PCR Master Mix 6,25 µl, startery 2 0,25 µl (stężenie końcowe starterów wynosiło 20 µm), matryca DNA 1 µl. W celu stwierdzenia obecności genów Lr w odmianach wykorzystano cztery specyficzne markery: Xwmc261 oraz Xwmc24 dla genu Lr11, Xgwm630 dla genu Lr13 oraz Xwmc764 dla genu Lr16, do identyfikacji których użyto czterech par starterów. Sekwencje starterów pochodzą z bazy danych Grain Genes (https:// wheat.pw.usda.gov/:). Xwmc261 F: 5 GATGTGCATGTGAATCTCAAAAGTA3, R: 5 AAAGAGGGTCACAGAATAACCTAAA3 produkt specyficzny 110 pz Xwmc24 F: 5 GTGAGCAATTTTGATTATACTG3, R: 5 TACCCTGATGCTGTAATATGTG3 produkt specyficzny 152 pz Xgwm630 F: 5 GTGCCTGTGCCATCGTC3, R: 5 CGAAAGTAACAGCGCAGTGA3 produkt specyficzny 120 pz Xwmc764 F: 5 CCTCGAACCTGAAGCTCTGA3, R: 5 TTCGCAAGGACTCCGTAACA3 produkt specyficzny 156 pz Po zoptymalizowaniu reakcję PCR przeprowadzono w termocyklerze TProfesional Basic z firmy POLYGEN w tych samych warunkach niezależnie od identyfikowanego markera, profil różnił się tylko temperaturą przyłączania starterów ustaloną zgodnie z temperaturą ich topnienia: denaturacja wstępna 3 min w 94 C, 38 cykli (denaturacja 30 s w 94 C, przyłączanie starterów 1 min w 56 C (Xwmc261), 54 C (Xwmc24), 60 C (Xgwm630), 58 C (Xwmc764), synteza 1 min w 72 C), synteza końcowa 5 min w 72 C, przechowywanie max. 24 h w 4 C. Elektroforezę prowadzono w 2,5% żelu agarozowym zanurzonym w buforze TBE 1x przy użyciu prądu o napięciu 100 V i natężeniu 200 ma. Do wizualizacji wyników wykorzystano transiluminator Molecular Imager Gel Doc TM XR oraz ImageLab TM Software firmy Biorad.

Progress in Plant Protection 58 (3) 2018 Wyniki i dyskusja / Results and discussion W przypadku markera Xwmc261 genu Lr11 specyficznego produktu o długości 110 pz nie stwierdzono w odmianach: Banderola, Jantarka i Frisky. W przypadku niektórych odmian np. RGT Kicker, Kilimanjaro, Hybery pojawił się produkt niespecyficzny o długości 220 pz, niezwiązany z analizowanym genem. Marker Xwmc24 genu Lr11 dający produkt amplifikacji świadczący o obecności genu o długości 152 pz pojawił się u następujących odmian: Pokusa, Medalistka, Natula, Astoria, Arkadia, Banderola, Hondia, Memory, Janosch, Tobak, Artist, Julius, KWS Kiran, KWS Livius, Rivero, Florus, Desamo, Delawar, Linus, RGT Kicker i RGT Kilimanjaro. W przypadku pozostałych genotypów zidentyfikowano niespecyficzny marker o długości 160 pz, oprócz takich odmian, jak: Mewa, Bartosz, Bonanza, Aleksander, Leandrus, Fakir, Frisky oraz Hybery, u których nie stwierdzono produktów amplifikacji. Analizując marker Xgwm630 genu Lr13 zidentyfikowano specyficzny produkt świadczący o obecności genu, o wielkości 120 pz w odmianach: Opcja, Medalistka, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Lavantus, Leandrus, Platin, Rotax. Oprócz produktu amplifikacji o wielkości 120 pz pojawiły się produkty niespecyficzne. 183 W przypadku genu Lr16 marker Xwmc764 dający specyficzny produkt amplifikacji o długości 156 pz zidentyfikowano w odmianach: Belissa, Opcja, Pokusa, Natula, Astoria, Arkadia, Banderola, Jantarka, Mewa, Ostroga, Tytanika, Bonanza, Janosch, Tobak, Artist, Patran, Julius, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Rivero, Sailor, Florus, Leandrus, Platin, Rotax, Desamo, Fidelius, Frisky, Linus, Praktik oraz RGT Kicker. W przypadku pozostałych odmian pojawił się produkt o wielkości 170 pz niezwiązany z analizowanym genem (rys. 1, 2, 3). W trakcie analiz 46 odmian pszenicy zwyczajnej pod kątem obecności markerów dla genów odporności na rdzę brunatną Lr11, Lr13 i Lr16 wykazano, iż 12 testowanych odmian w tym 3 polskie i 9 zagranicznych posiada skumulowane wszystkie analizowane geny, i należą do nich: Opcja, Astoria, Mewa, Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin, Rotax (tab. 1). Wśród 20 odmian stwierdzono obecność dwóch genów w różnych kombinacjach. Czternaście odmian posiadało tylko jeden z identyfikowanych genów (tab. 1). W celu zwiększenia odporności na choroby grzybowe pszenic, hodowla nowych odmian skierowana jest na pozyskiwanie nowych, efektywnych źródeł odporności i wprowadzaniu ich do programów hodowlanych. Najważ- Rys. 1. Elektroforogram przedstawiający występowanie markera Xwmc764 genu Lr16 u odmian pszenicy Fig. 1. Electropherogram showing the presence of a marker Xwmc764 gene Lr16 in wheat cultivars Rys. 2. Elektroforogram przedstawiający występowanie markera Xwmc764 genu Lr16 u odmian pszenicy Fig. 2. Electropherogram showing the presence of a marker Xwmc764 gene Lr16 in wheat cultivars

184 Molecular markers to identify the genes Lr / Markery molekularne w identyfikacji genów Lr Rys. 3. Elektroforogram przedstawiający występowanie markera Xwmc764 genu Lr16 u odmian pszenicy Fig. 3. Electropherogram showing the presence of a marker Xwmc764 gene Lr16 in wheat cultivars Tabela 1. Obecność genów Lr11, Lr13 i Lr16 u odmian pszenicy o zróżnicowanym pochodzeniu Table 1. Presence of Lr11, Lr13 and Lr16 genes in wheat cultivars with different origins Odmiana Cultivar Lr11 marker Gen Gene Lr13 marker Lr16 marker Xwmc261 Xwmc24 Xgwm630 Xwmc764 1 2 3 4 5 Belissa + + Opcja + + + Pokusa + + + Medalistka + + + Natula + + + Astoria + + + + Arkadia + + + Banderola + + Hondia + + Jantarka + Mewa + + + Ostroga + + Tytanika + + Memory + + Bartosz + Bonanza + + + Janosch + + + + Tobak + + + Artist + + + + Patran + + Julius + + + KWS Dakotana + KWS Kiran + + + + KWS Livius + + + + KWS Ozon + Franz + + + Rivero + + + Aleksander +

Progress in Plant Protection 58 (3) 2018 185 1 2 3 4 5 Sailor + + Florus + + + Lavantus + + Leandrus + + + Platin + + + Rotax + + + Desamo + + + Dolores + Fakir + Delawar + + Fidelius + + Frisky + LG Jutta + Linus + + + Praktik + + RGT Kicker + + + RGT Kilimanjaro + + Hybery + niejszym i najcenniejszym źródłem genów odporności na rdzę brunatną pszenicy są przede wszystkim gatunki dzikie pszenic oraz gatunki im pokrewne, tj.: Triticum monococcum, T. spelta, T. dicoccum, T. dicoccoides, T. timopheevii, T. durum, T. carthlicum, T. sphaerococcum, T. tauschii (syn. Aegilops squarrosa), A. speltoides, A. longissima, A. ovata, H. villosa (syn. Dasypyrum villosum L. Candargy) oraz żyto (Secale cereale) (McIntosh i wsp. 1998; Górny 2004; Chełkowski i wsp. 2005). Odmiany pszenicy ozimej uprawiane w Polsce oraz nowe, poddawane badaniom rejestrowym, oceniane są jako średnio podatne w stadium siewek na porażenie przez Puccinia recondita f. sp. tritici. W warunkach polowych odmiany te oceniane są jako mniej lub bardziej wrażliwe w zależności od pory roku (Pietrusińska 2010). Dane literaturowe dotyczące występowania konkretnych genów Lr zarówno w polskich, jak i zagranicznych odmianach nie zawsze są jednoznaczne. Najczęściej jednak, jako występujące w polskich odmianach pszenicy wymienia się geny Lr1, Lr3, Lr11, Lr13, Lr14, Lr16 i Lr26 (Chełkowski i wsp. 2005). W pracy wśród polskich odmian skumulowane geny Lr11 i Lr13 posiadały odmiany: Opcja, Medalistka, Astoria i Mewa. W krajach europejskich występują najczęściej odmiany posiadające geny: Lr10, Lr17, Lr20 i Lr37 (Tyrka i Chełkowski 2004). Badania nad obecnością genów odporności na rdzę brunatną w odmianach europejskich prowadził również Winzeler i wsp. (2000). Geny jakie zidentyfikował to: Lr1, Lr3a, Lr3ka, Lr10, Lr13, Lr14a, Lr17b, Lr20, Lr26 oraz Lr37. W prezentowanych badaniach u wszystkich testowanych odmian zagranicznych oprócz odmiany Frisky zidentyfikowano jeden lub więcej analizowanych genów (Lr11, Lr13, Lr16). Za bardzo skuteczne przeciwko rdzy brunatnej jednak niewystępujące w polskich odmianach geny uważa się: Lr9, Lr19, Lr23, Lr24 i Lr25. Woźniak-Strzembicka (2003) na podstawie przeprowadzonych badań stwierdziła, że geny Lr9 oraz Lr19 są jedynymi w pełni skutecznymi w całej Europie przeciwko P. recondita. Gen odporności na rdzę brunatną Lr11 pierwotnie został zlokalizowany na chromosomie 2A (Soliman i wsp. 1964), jednak najnowsze badania wskazują, iż gen ten zlokalizowany jest na chromosomie 2D (Darino i wsp. 2015). W badaniach marker Xwmc261 genu Lr11 wystąpił samodzielnie lub w połączeniu z genami Lr13 i Lr16 u wszystkich analizowanych polskich odmian oprócz Banderoli i Jantarki oraz u wszystkich zagranicznych odmian oprócz odmiany Frisky. Marker Xwmc24 genu Lr11 pojawił się samodzielnie lub w połączeniu z genami Lr13 i Lr16 w 7 spośród 13 analizowanych odmian polskich oraz w 14 spośród 33 analizowanych odmian zagranicznych. Gen odporności Lr13 uznawany jest za jeden z najszerzej rozpowszechnionych genów odporności na rdzę brunatną, znajduje się on na krótkim ramieniu chromosomu 2B pszenicy. Źródłem tego genu jest pszenica zwyczajna. W połączeniu z innymi genami Lr powoduje znaczne zwiększenie odporności roślin. Singh i wsp. (2001) podali, że połączenie genów Lr1 i Lr13 zdecydowanie wpłynęło na wzrost odporności australijskich odmian pszenicy. Podobną prawidłowość zaobserwował Roelfs (1988) po skumulowaniu w odmianach pszenicy genów Lr13 i Lr34. W swoich badaniach Winzeler i wsp. (2000) zidentyfikowali gen odporności na

186 Molecular markers to identify the genes Lr / Markery molekularne w identyfikacji genów Lr rdzę brunatną Lr13 samodzielnie lub w połączeniu z innymi genami u czterdziestu dwóch europejskich odmian pszenicy zwyczajnej spośród siedemdziesięciu dwóch analizowanych. W prezentowanych badaniach marker Xgwm630 genu Lr13 wystąpił samodzielnie lub w połączeniu z genami Lr11 i Lr16 u 4 polskich i 10 zagranicznych odmian pszenicy zwyczajnej. Gen Lr16 został zmapowany w regionie znajdującym się na końcu długiego ramienia chromosomu 2B pszenicy (Somers i wsp. 2004; McCartney i wsp. 2005). W badaniach marker Xwmc764 genu Lr16 wystąpił samodzielnie lub w połączeniu z genami Lr11 i Lr13 u wszystkich analizowanych polskich odmian oprócz Hondii i Medalistki oraz u wszystkich zagranicznych odmian oprócz następujących: Memory, Bartosz, KWS Dakotana, KWS Ozon, Aleksander, Lavantus, Dolores, Fakir, Delewar, LG Jutta, Kilimanjaro oraz Hybery. Kumulacja różnych kombinacji genów warunkujących odporność na ważne z punktu widzenia rolniczego choroby jest metodą powszechnie stosowaną w programach hodowlanych na całym świecie. Do najważniejszych korzyści MAS (Marker Assisted Selection) można niewątpliwie zaliczyć fakt, że selekcja materiału hodowlanego jest przede wszystkim niezależna od fazy rozwojowej badanych roślin oraz czynników zewnętrznych, co jest istotne w przypadku konieczności przeprowadzania krzyżowań wypierających. Wnioski / Conclusions Spośród 46 analizowanych odmian 3 polskie: Opcja, Astoria, Mewa i 9 zagranicznych: Bonanza, Janosch, Artist, KWS Kiran, KWS Livius, Franz, Leandrus, Platin, Rotax posiadają skumulowane geny odporności na rdzę brunatną Lr11, Lr13 i Lr16. Odmiany te mogą stanowić materiał referencyjny w programach hodowlanych. Literatura / References Chełkowski J., Stępień Ł. 2001. Molecular markers for leaf rust resistance genes in wheat. Journal of Applied Genetics 42 (2): 117 126. Chełkowski J., Stępień Ł., Strzembicka A. 2005. Ocena podatności pszenicy ozimej na rdzę brunatną oraz poszukiwanie źródeł odporności. Acta Agrobotanica 58 (1): 143 152. Darino M.A., Dieguez M.J., Singh D., Ingala L.R., Pergolesi M.F., Park R.F., McIntosh R.A., Sacco F. 2015. Detection and location of Lr11 and other leaf rust resistance genes in the durably resistant wheat cultivar Buck Poncho. Euphytica 206: 35 147. DOI: 10.1007/ s10681-015-1486-0. Górny A.G. 2004. Zarys genetyki zbóż. Tom 1. Jęczmień, pszenica i żyto. Wyd. Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań: 181 327. https://wheat.pw.usda.gov/: Krawczyk A. 2015. Rdza żółta i rdza brunatna groźne choroby zbóż. https://nawozy.eu/wiedza/porady-ekspertow/ [dostęp: 20.03.2018]. McCartney C.A., Somers D.J., McCallum B.D., Thomas J., Humphreys D.G., Menzies J.G., Brown P.D. 2005. Microsatellite tagging of the leaf rust resistance gene Lr16 on wheat chromosome 2BS. Molecular Breeding 15 (4): 329 337. McIntosh R.A., Hart G.E., Devos K.M., Rogers W.J. 1998. Catalogue of gene symbols for wheat. In: Proceedings of the 9th International Wheat Genetics Symposium Vol. 5: 13 72. (A.E. Slinkard, ed.). University Extension Press, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada. Pietrusińska A. 2010. Wykorzystanie markerów molekularnych do wprowadzania genów odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp. tritici) i mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f. sp. tritici) do pszenicy ozimej. [The use of molecular markers for introduction of leaf rust (Puccinia recondita f. sp. tritici) and powdery mildew (Blumeria graminis f. sp. tritici) resistance genes in winter wheat (Triticum aestivum)]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 256: 31 54. Roelfs A.P. 1988. Resistance to leaf and stem rusts in wheat. p. 10 22. In: Breeding Strategies for Resistance to the Rusts of Wheat (N.W. Simmonds, S. Rajaram, eds.). CIMMYT, Mexico, D.F. Singh D., Park R.F., McIntosh R.A. 2001. Inheritance of seedling and adult plant resistance to leaf rust of selected Australian spring and English winter wheat varieties. Plant Breeding 120 (6): 503 507. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2001.00663.x. Soliman A.S., Heyne E.G., Johnson C. 1964. Genetic analysis of leaf rust resistance in the eight differential varieties of wheat. Crop Science 4: 246 248. Somers D.J., Isaac P., Edwards K. 2004. A high-density microsatellite consensus map for bread wheat (Triticum aestivum L.). Theoretical Applied Genetics 109 (6): 1105 1114. DOI: 10.1007/s00122-004-1740-7. Tomkowiak A., Kurasiak-Popowska D., Mikołajczyk S., Weigt D., Niemman J., Kiel A., Lisewska A., Nawracała J., Matysik P., Rokicki M., Bocianowski J. 2016. Identyfikacja genu Lr19 warunkującego odporność na rdzę brunatną powodowaną przez Puccinia recondita f. sp. tritici w zagranicznych odmianach pszenicy ozimej Triticum aestivum L. [Identification of brown rust resistance gene Lr19 caused by Puccinia recondita f. sp. tritici in foreign cultivars of winter wheat Triticum aestivum L.]. Progress in Plant Protection/Postępy w Ochronie Roślin 56 (3): 318 323. DOI: 10.14199/ppp-2016-051. Tyrka M., Chełkowski J. 2004. Enhancing the resistance of triticale by using genes from wheat and rye. Journal of Applied Genetics 45 (3): 283 295. Winzeler M., Mesterházy A., Park R.F., Bartos P., Csösz M., Goyeau H., Ittu M., Jones E., Löschenberger F., Manninger K., Pasquini M., Richter K., Rubiales D., Schachermayr G., Strzembicka A., Trottet M., Unger O., Vida G., Walther U. 2000. Resistance of European winter wheat germplasm to leaf rust. Agronomie 20 (7): 783 792. DOI: 10.1051/agro:2000175. Woźniak-Strzembicka A. 2003. Wirulencja populacji Puccinia recondita f. sp. tritici w Polsce w latach 1998 2001. [Virulence of Puccinia recondita f. sp. tritici population in Poland in 1998 2001]. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 230: 109 117.