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

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

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

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

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

Zad. 2.2 Poszerzenie puli genetycznej jęczmienia

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁODOWSKA LUBLIN POLONIA

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

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

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

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

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

Autor: dr Mirosława Staniaszek

Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów

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

31 SPRAWOZDANIE MERYTORYCZNE

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

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁODOWSKA LUBLIN POLONIA

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

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

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

Podatność polskich materiałów hodowlanych pszenicy na rdzę źdźbłową

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

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

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

57 (2): , 2017 Published online: ISSN

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

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL BUP 26/11

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

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

HODOWLA SOI I LNIANKI W KATEDRZE GENETYKI I HODOWLI ROŚLIN SOYBEAN AND CAMELINA BREEDING IN DEPARTMENT OF GENETICS AND PLANT BREEDING.

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

SPRAWOZDANIE O STANIE REALIZACJI ZADANIA. w 2011 roku

ZRÓŻNICOW ANIE GENETYCZNE SZCZEPÓW DROŻDŻY FERM ENTUJĄCYCH KSYLOZĘ

Wrocław, dnia 28 listopada 2008 r.

Reakcja odmian pszenżyta ozimego na długoterminowe przechowywanie w banku genów

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

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

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

Prof. dr hab. Helena Kubicka- Matusiewicz Prof. dr hab. Jerzy PuchalskI Polska Akademia Nauk Ogród Botaniczny Centrum Zachowania Różnorodności

Misją spółki jest wdrażanie postępu biologicznego w produkcji roślinnej oraz dostarczanie rolnikom na terenie całego kraju dobrej jakości nasion

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

Lista Odmian Zalecanych do uprawy w województwie lubelskim w roku 2019 Bobowate grubonasienne, Bobik, Groch siewny, Łubin żółty, Soja

Wykorzystanie heterozji w hodowli pszenicy

NR 256 BIULETYN INSTYTUTU HODOWLI I AKLIMATYZACJI ROŚLIN 2010

Pszenice ozime siewne

PW : / S.

SPRAWOZDANIE MERYTORYCZNE

Opracowała: Krystyna Bruździak SDOO Przecław. 13. Soja

Potencjał hodowlany i osiągnięcia polskiej hodowli roślin rolniczych

CHARAKTERYSTYKA ODMIAN ZBÓŻ ZALECANYCH DO UPRAWY W KUJAWSKO-POMORSKIM W 2012 ROKU ZBOŻA OZIME

Piramidyzacja genów powszechne narzędzie używane w programach hodowlanych

Zestaw do wykrywania Chlamydia trachomatis w moczu lub w kulturach komórkowych

Analiza zmienności porażenia odmian żyta ozimego przez grzyb Puccinia recondita na Dolnym Śląsku

Biologia medyczna, materiały dla studentów

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENŻYTO OZIME

Zadanie 2.4 Poszerzanie puli genetycznej buraka cukrowego przez doskonalenie procesu gynogenezy oraz podnoszenie odporno

Oznaczenie polimorfizmu genetycznego cytochromu CYP2D6: wykrywanie liczby kopii genu

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENICA ZWYCZAJNA OZIMA

Europejska Baza Danych Żyta (Centralna Baza Danych Europejskiej Kolekcji Żyta) Komunikat

WPROWADZENIE MATERIAŁ BADAWCZY I CEL BADAŃ

Genetyczne uwarunkowania mrozoodporności pszenicy i jej współdziałanie z wybranymi cechami użytkowymi

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENICA ZWYCZAJNA JARA

Lista odmian zbóż ozimych zalecanych do wysiewu w województwie świętokrzyskim na rok 2016

Przewidywane procedury rejestracji i kontroli uprawy odmian transgenicznych w Polsce

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

Ampli-LAMP Babesia canis

Genetyczne modyfikowanie organizmów Kierunek OCHRONA ŚRODOWISKA, II rok semestr letni 2015/16

PRZEGLĄD CHORÓB OWSA

Pszenżyto jare. Uwagi ogólne

TaqNova-RED. Polimeraza DNA RP20R, RP100R

Pszenica ozima i jara opóźniony termin siewu - mgr Mirosław Helowicz Wstęp. Wyniki.

10. Owies. Wyniki doświadczeń

Tab Bobik. Warunki agrotechniczne doświadczenia. Rok zbioru 2013

Nauka Przyroda Technologie

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych na Dolnym Śląsku PSZENŻYTO JARE 2016 ( )

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

Wirulencja populacji Puccinia striiformis sprawcy rdzy żółtej na pszenżycie w Polsce

ANNALES UMCS VOL. LXX (4) SECTIO E AGRICULTURA 2015

Zastosowanie metody RAPD do różnicowania szczepów bakteryjnych

Lista odmian zalecanych do uprawy w województwie lubelskim w roku 2016

WYNIKI PLONOWANIA ODMIAN ROŚLIN ROLNICZYCH W DOŚWIADCZENIACH POREJESTROWYCH w województwie kujawsko pomorskim. Owies jary 2016

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

NR 253 BIULETYN INSTYTUTU HODOWLI I AKLIMATYZACJI ROŚLIN 2009

WPŁYW BIOLOGICZNYCH I CHEMICZNYCH ZAPRAW NASIENNYCH NA PARAMETRY WIGOROWE ZIARNA ZBÓŻ

Program wieloletni: Tworzenie naukowych podstaw

Orkisz ozimy. Uwagi ogólne

OGRANICZENIE NASILENIA WYSTĘPOWANIA CHORÓB GRZYBOWYCH W MIESZANKACH ZBÓŻ JARYCH

PCR bez izolacji testujemy Direct PCR Kits od ThermoFisher Scientific

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENICA ZWYCZAJNA OZIMA 2017, 2018

Tabela 1. Pszenica zwyczajna ozima i Pszenica twarda ozima. Odmiany badane. Rok zbioru: 2011 Rok wpisania do Krajowego Lp.

Journal of Agribusiness and Rural Development

Definicje autora, twórcy i hodowcy odmiany rośliny uprawnej w ustawodawstwie polskim

OWIES 2018 ( )

Wyniki Porejestrowych Doświadczeń Odmianowych na Dolnym Śląsku PSZENŻYTO JARE 2018 ( )

Ochrona zbóż przed chorobami grzybowymi z wirtuozerią!

Polowa ocena odporności na choroby grzybowe jarej pszenicy twardej Triticum durum Desf.

Wyniki doświadczeń odmianowych PSZENŻYTO OZIME 2017, 2018

POLISH PARASITOLOGY AT THE TURN OF THE 21 st CENTURY

Zakład Biologii Molekularnej Materiały do ćwiczeń z przedmiotu: BIOLOGIA MOLEKULARNA

Transkrypt:

PROGRESS IN PLANT PROTECTION DOI: 10.14199/ppp-2015-064 55 (4): 381-385, 2015 Published online: 12.06.2015 ISSN 1427-4337 Received: 13.02.2015 / Accepted: 15.05.2015 Identification of the resistance gene to leaf rust (Puccinia recondita) using the Xgdm87 marker in the Polish wheat varieties Identyfikacja genu odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita) z wykorzystaniem markera Xgdm87 w polskich odmianach pszenicy ozimej Agnieszka Tomkowiak, Dominika Pawlak, Jerzy Nawracała, Danuta Kurasiak-Popowska*, Dorota Weigt, Sylwia Mikołajczyk, Janetta Niemann, Mateusz Pluta Summary Leaf rust, caused by Puccinia recondita f. sp. tritici is one of the most important diseases of wheat. Introduction of resistance genes is the best way to protect plants against diseases. Due to the appearance of new races of the pathogen the stability of plant resistance can be obtained by introducing and accumulating new resistance genes. So far Lr50 gene had been used in a small scale in Polish wheat breeding. The aim of this study was to verify the effectiveness of the marker Xgdm87 in winter wheat reference genotypes obtained from the National Small Grains Collection from the United States and then to test the 13 Polish winter wheat varieties for the presence of the gene Lr50. Xgdm87 marker linked to the gene Lr50 was identified in the reference materials, and then in 2 varieties of winter wheat: Arkadia and Astoria. Key words: wheat; brown rust; SSR molecular markers Streszczenie Jedną z ważnych chorób pszenicy jest rdza brunatna wywoływana przez Puccinia recondita f. sp. tritici. Najlepszym sposobem ochrony roślin przed chorobami jest wprowadzenie genów odporności. Z powodu pojawiania się nowych ras patogena zapewnienie trwałej odporności roślin można uzyskać wprowadzając i kumulując nowe geny odporności. Gen Lr50 dotychczas był w małym stopniu wykorzystywany w polskiej hodowli pszenicy. Celem pracy było sprawdzenie skuteczności markera Xgdm87 w genotypach referencyjnych pszenicy ozimej otrzymanych z Narodowej Kolekcji Roślin Zbożowych (National Small Grains Collection) ze Stanów Zjednoczonych, a następnie przetestowanie 13 polskich odmian pszenicy ozimej na obecność genu Lr50. Marker Xgdm87 sprzężony z genem Lr50 został zidentyfikowany w materiałach referencyjnych oraz w polskich odmianach pszenicy ozimej Arkadia oraz Astoria. Słowa kluczowe: pszenica; rdza brunatna; markery molekularne SSR Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Katedra Genetyki i Hodowli Roślin Dojazd 11, 60-632 Poznań *corresponding author: popowska@up.poznan.pl The Polish Society of Plant Protection The Institute of Plant Protection National Research Institute The Committee of Plant Protection of the Polish Academy of Science

382 Identification of resistance to leaf rust / Identyfikacja odporności na rdzę brunatną Wstęp / Introduction Pszenica ozima narażona jest na działanie wielu chorób atakujących zarówno źdźbło, liście, korzenie, jak i kłosy. Straty wywołane przez agrofagi w produkcji pszenicy ozimej ocenia się na 20 40%, w których największy udział stanowią choroby grzybowe. Ze względu na szerokie rozprzestrzenianie się oraz potencjał epidemiologiczny, rdza brunatna powodowana przez Puccinia recondita f. sp. tritici zaliczana jest do najpoważniejszych chorób (Kolmer i wsp. 2007; Lind i Gultyaeva 2007; Bolton i wsp. 2008; Khan i wsp. 2013). Dążenie do ograniczenia chemicznych metod ochrony roślin wymusiło poszukiwanie innych możliwości walki z tą chorobą (Zamorski i wsp. 2001). Obecnie najskuteczniejszą metodą walki spełniającą powyższe wymagania jest hodowla odpornościowa (Chełkowski i Stępień 2005; Okoń i wsp. 2012). Dotychczas udało się zidentyfikować ponad 70 genów odporności na rdzę brunatną (McIntosch i wsp. 2012), z których większość pochodzi z dzikich gatunków pszenicy. Poszukiwanie nowych genów warunkujących odporność jest niezbędne ze względu na ciągłe zmiany wirulentności patogena i jego zdolności do adaptacji w różnych warunkach klimatycznych, powodujące utratę odporności przez odmianę (Bolton i wsp. 2008). Jednym z nich jest gen Lr50 pochodzący z Triticum timopheevii subsp. armeniacum. Niezbędnym narzędziem diagnostycznym w nowoczesnej hodowli roślin uprawnych pozwalającym na identyfikację genów odporności są techniki molekularne wykorzystujące markery specyficzne. Jednym z nich jest szeroko stosowany marker SSR (Simple Sequence Repeats) wykrywający różnice w zmiennej liczbie powtórzeń mikrosatelitarnych. Celem pracy było przetestowanie 13 polskich odmian pszenicy ozimej na obecność genu Lr50 z wykorzystaniem markera Xgdm87 oraz identyfikacja tego genu w materiałach referencyjnych pszenicy ozimej otrzymanych z Narodowej Kolekcji Roślin Zbożowych (National Small Grains Collection) ze Stanów Zjednoczonych. Materiały i metody / Materials and methods Przedmiotem badań było 13 polskich odmian pszenicy ozimej oraz 3 odmiany referencyjne: KS96WGRC36 (Tam 107*4 TA 870 z T. armeniacum), Tam 107 (Tam 105*4 Amigo) odporne na rdzę brunatną oraz Wichita (Early Blackull Tenmarq) podatna na rdzę. Materiały referencyjne otrzymano z Narodowej Kolekcji Roślin Zbożowych znajdującej się w Rolniczej Stacji Doświadczalnej (Agriculture Research Station) w Aberdeen. Odmiany polskie otrzymano z Rolniczego Gospodarstwa Doświadczalnego w Dłoni, stanowiącego jednostkę organizacyjną Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Podstawowe informacje o badanych odmianach zamieszczono w tabeli 1. Izolację DNA prowadzono wykorzystując zestaw do izolacji DNA z roślin Genomic Mini AX PLANT firmy A&A BIOTECHNOLOGY zgodnie z procedurą dołączoną do zestawu. Stężenie DNA oznaczono za pomocą spektrofotometru NanoDrop. Próby rozcieńczono wodą destylowaną w celu uzyskania jednakowego stężenia 25 ng/µl. PCR (Polymerase Chain Reaction) przeprowadzono w mieszaninie o składzie: woda 5 µl, DreamTaq TM Green PCR Master Mix 6,25 µl, startery 2x 0,25 µl, matryca DNA 1 µl. Identyfikację markera genu Lr50 przeprowadzono z wykorzystaniem starterów GDM87 wyprodukowanych przez firmę IDT (Integrated DNA Technologies), dystrybutorem których była firma Symbios Sp. z o.o. Amplifikowano produkt o wielkości 110 pz. Sekwencje starterów: GDM87 5 AAT AAT GTG GCA GCA AGT CTT GG 3, GDM87 5 CCA AGC CCC AAT CTC TCT CT 3. Tabela 1. Stopień odporności na porażenie przez Puccinia recondita f. sp. tritici 13 przebadanych odmian Table 1. The degree of resistance to infection by Puccinia recondita f. sp. tritici in 13 tested varieties Odmiana Variety Hodowla Breeding Odporność na rdzę brunatną Resistance to leaf rust Źródło informacji Source of information Arkadia Hodowla Roślin (HR) Danko dobra good www.danko.pl Astoria Poznańska HR średnia average www.phr.pl Bamberka HR Strzelce dobra good www.hr-strzelce.pl Figura HR Danko średnia average www.danko.pl Mewa HR Danko dobra good www.danko.pl Muszelka HR Danko dobra good www.danko.pl Natula HR Nasiona Kobierzyc bardzo dobra very good www.nasiona.com.pl Nutka HR Strzelce dobra good www.hr-strzelce.pl Smuga HR Danko średnia average www.danko.pl Tulecka Poznańska HR dobra good www.phr.pl Tonacja HR Strzelce dobra good www.hr-strzelce.pl Wydma HR Smolice niska low www.cbr.edu.pl Zyta HR Strzelce dobra good www.hr-strzelce.pl

Progress in Plant Protection 55 (4) 2015 383 Amplifikację markerów SSR PCR przeprowadzono za pomocą termocyklera gradientowego TProffesional Basic Gradient Thermocycler. Testowano różne warunki reakcji PCR i wybrano następujący wariant denaturacja wstępna: 2 min w 94 C, 40 cykli (denaturacja: 30 s w 94 C, przyłączanie starterów, synteza: 60 s w 72 C, denaturacja: 30 s w 90 C, przyłączanie starterów: 30 s w 56 C, synteza: 60 s w 72 C), synteza końcowa: 5 min w 72 C, przechowywanie: max. 24 h w 4 C. Elektroforezę prowadzono w żelu agarozowym o stężeniu od 1,5 do 3%. W celu wizualizacji żel przenoszono na transiluminator High Performance UV Transiluminator UVP. Obrazy archiwizowano za pomocą systemu KTE Video. Wyniki i dyskusja / Results and discussion W celu optymalizacji warunków reakcji PCR testowano 5 różnych jej wariantów. Najlepszy do identyfikacji markera Xgdm87 genu Lr50 okazał się wariant podany w metodyce. Na żelu otrzymano wyraźne produkty amplifikacji o wielkości 110 pz na ścieżkach z odmianami referencyjnymi KS96WGRC36 oraz Tam 107. W odmianie Wichita nie zaobserwowano produktu amplifikacji na tej wysokości. Uzyskiwany obraz był powtarzalny (rys. 1). Do identyfikacji genu Lr50 w 13 polskich odmianach pszenicy wykorzystano ten sam wariant reakcji PCR, który okazał się skuteczny w identyfikacji markera Xgdm87 w materiałach referencyjnych. Produkt amplifikacji o wielkości 110 pz zaobserwowano w odmianach Arkadia oraz Astoria. Uzyskany obraz elektroforetyczny był powtarzalny (rys. 2). Geny warunkujące odporność pszenicy to w większości geny główne, zapewniające odporność na szeroką gamę patogenów i szkodników. Kodowane przez nie białka pełniące rolę receptorów oddziałują z produktami genów awirulencji patogenów i uruchamiają szlak transdukcji sygnału, który prowadzi do reakcji nadwrażliwości, a to z kolei zapobiega szerzeniu się infekcji (Pietrusińska 2010). Ciekawym zjawiskiem jest występowanie genów PR (Partial Resistance) zapewniających wyłącznie odporność częściową. Geny odporności na rdzę brunatną dają odporność w stadium rośliny dorosłej (APR Adult Plant Resistance) lub też warunkują odporność w stadium rośliny dorosłej, jak i w stadium siewki i określane są jako SPR (Seedling Plant Resistance) (Błaszczyk i Chełkowski 2010). Według informacji zawartych na stronie www. maswheat.ucdavis.edu, dwie rasy patogena: PNMQ oraz MBRL wykazują wirulencję w stosunku do siewek posiadających gen Lr50. Użyteczność genu Lr50 może być ograniczona jeśli nie będzie on występował razem z innymi genami zapewniającymi odporność na rasę PNMQ, np.: Lr9, Lr24, Lr41. Według Dzhenin i wsp. (2009) gen Lr50 jest bardzo interesujący dla nowoczesnej hodowli ze względu na małą częstotliwość występowania w populacji pszenicy. Odporność różnych odmian pszenicy nie jest cechą stałą. Odmiana, do której przeniesiono pojedynczy gen Lr, może stać się po jakimś czasie podatna na patogen. W związku z tym bardziej odporną roślinę można otrzymać przez piramidyzację kilku genów R do jej genotypu (Nelson 1978). Mimo, że nie stwierdzono do tej pory w Polsce ani w Europie ras P. recondita wirulentnych odnośnie genu Lr50 przyczynił się on znacząco do zwiększenia zdrowotności upraw pszenicy w Europie (Czembor i Pietrusińska 2005). Włączenie genów Lr50 do polskich odmian posiadających inne geny odporności na rdzę, może znacząco wpłynąć na ich zdrowotność. 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 Stępień 2001). W krajach europejskich występują odmiany posiadające geny: Lr10, Lr17, Lr20, i Lr37 (Tyrka i Chełkowski 2004). Badania nad obecnością genów Lr w odmianach europejskich prowadził Winzeler i wsp. (2000). Geny jakie zidentyfikował to: Lr1, Lr3a, Lr10, Lr13, Lr14a, Lr17b, Lr20, Lr26 oraz Lr37. Za skuteczne, jednak nie występujące w polskich odmianach, uważa się geny: Lr9, Lr19, Lr23, Lr24 i Lr25. Geny Lr9, Lr19, Lr41, Lr42, Lr47, Lr50 i Lr55 ocenia się jako efektywne w całej Europie. W pracy do identyfikacji genów odporności na rdzę brunatną wykorzystano system markerów molekularnych SSR. System ten opiera się na analizie sekwencji mikrosatelitarnych DNA składających się z powtórzonego 10 50 razy motywu o długości 1 4 nukleotydów, według Zeb i wsp. (2009) 2 6 nukleotydów. Rys. 1. Obraz elektroforetyczny produktów PCR (profil nr V) w 2,3% żelu agarozowym po włączeniu do reakcji pary starterów GDM87 L i GDM87 P. Marker masy cząsteczkowej O RangeRuler 100 pz Fig. 1. The image electrophoresis of PCR products (Profile No. V) in 2.3% agrarose gel after switching to the eaction primer pairs GDM87 L and GDM87 P. Pattern O RangeRuler 100 bp

384 Identification of resistance to leaf rust / Identyfikacja odporności na rdzę brunatną Rys. 2. Obraz elektroforetyczny produktów PCR (profil nr V) w 2,5% żelu agarozowym po włączeniu do reakcji pary starterów GDM87 L i GDM87 P. Marker masy cząsteczkowej O RangeRuler 100 pz Fig. 2. The image electrophoresis of PCR products (Profile No. V) in 2.5% agrarose gel after switching to the eaction primer pairs GDM87 L and GDM87 P. Pattern O RangeRuler 100 bp Według Narodowej Kolekcji Roślin Zbożowych z USA, z którego sprowadzone zostały 3 genotypy referencyjne, źródłem genu odporności Lr50 na rdzę brunatną jest odmiana KS96WGRC36, dlatego została wykorzystana jako materiał kontrolny posiadający gen Lr50. Zdaniem Brown-Guedira i wsp. (2003), źródłem genu w tej odmianie jest forma TA 870 T. timopheevii ssp. armeniacum. Gen Lr50 jest pierwszym genem odporności na rdzę brunatną pszenicy przeniesionym z dzikiego gatunku T. timopheevii i jest jedynym genem Lr zlokalizowanym na długim ramieniu 2. grupy chromosomów homologicznych. T. timopheevii, jak podaje Leonova i wsp. (2011) to doskonałe źródło genów odporności przeciw patogenom wywołującym rdzę oraz mączniaka. Informacje dotyczące lokalizacji markera Xgdm87 nie są jednoznaczne. Według McIntosh i wsp. (2005) oraz informacji zawartych na stronie www.maseheat.ucdavis.edu, marker ten zlokalizowany jest na długim ramieniu chromosomu 2B w odległości 9,4 cm od genu Lr50. Zdaniem Hanif i wsp. (2008) jest on zlokalizowany na chromosomie 2D. Według informacji zawartych na stronie www.mashweat.ucdavis. edu, o występowaniu genu Lr50 świadczy obecność produktu amplifikacji na wysokości 110 pz. Potwierdzeniem uzyskanych wyników mogą być badania Brown-Gueidra i wsp. (2003), w których wykazano obecność genu Lr50 w tych samych odmianach referencyjnych oraz dodatkowo w linii TA 870, której nie wykorzystywano w doświadczeniu. Przeprowadzone analizy oraz badania Brown-Guedira i wsp. (2003) potwierdziły brak genu Lr50 w odmianie Wichita. O obecności genu Lr50 w odmianie KS96WGRC36 oraz o skuteczności jego identyfikacji za pomocą markera Xgdm87 mogą świadczyć również badania przeprowadzone przez Czembora i Pietrusińską (2005). Z użyciem markera Xgdm87 przeprowadzono badania na 13 polskich odmianach pszenicy ozimej. Izolacja DNA, łańcuchowa reakcja polimerazy PCR oraz elektroforeza wykonane zgodnie z podaną metodyką pozwoliły stwierdzić obecność pożądanego produktu amplifikacji w odmianach Arkadia oraz Astoria. Otrzymany obraz był powtarzalny. Potwierdzenia wyników można szukać w danych charakteryzujących badane odmiany pod względem odporności na rdzę brunatną. Informacje takie podawane są przez spółki hodowlane, w których poszczególne odmiany zostały wyprowadzone. Analizowane odmiany, u których zidentyfikowano produkt o wielkości 110 pz charakteryzowały się dobrą i średnią odpornością na rdzę brunatną (tab. 1). Arkadia, wyhodowana przez DANKO Hodowlę Roślin została wpisana do Krajowego Rejestru w 2011 roku, a odmiana Astoria z Poznańskiej Hodowli Roślin w roku 2012 (www.coboru.pl). Są to nowe, czołowe odmiany polskie o bardzo korzystnych cechach rolniczo-użytkowych. Obie odmiany w badaniach przeprowadzonych w ramach Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego i Rolniczego odznaczały się odpornością na rdzę brunatną na poziomie 7,3 w skali 9-stopniowej (9 brak porażenia, 1 porażenie pełne). Analizując polową odporność roślin należy pamiętać, iż w przypadku rdzy brunatnej zależy ona od poszczególnych genów Lr występujących w danej odmianie. W pracy Okonia i wsp. (2012) we wszystkich 60 badanych liniach pszenicy zwyczajnej pochodzących z Poznańskiej Hodowli Roślin oraz 44 liniach z Małopolskiej Hodowli Roślin nie stwierdzono obecności genów Lr19. Obecność genu Lr19 autorzy stwierdzili w 33 genotypach pochodzących z Hodowli Roślin Strzelce. Identyfikacja markera Xgdm87 w 2 polskich odmianach ma duże znaczenie praktyczne, ponieważ nadrzędnym celem, dla którego markery takie są opracowywane jest późniejsze ich wykorzystanie do selekcji korzystnych genotypów. Strategia selekcji wspomaganej markerami może być przydatna do zachowania alleli recesywnych podczas przeprowadzania krzyżowań wstecznych, do kumulacji w jednym genotypie kilku genów odporności na choroby (piramidyzacja genów), czy w doborze komponentów rodzicielskich do krzyżowań (Koebner i Summers 2002). Wnioski / Conclusions 1. Marker Xgdm87 został zidentyfikowany w polskich odmianach pszenicy ozimej Arkadia oraz Astoria. 2. Włączenie genów Lr50 do polskich odmian posiadających inne geny odporności na rdzę brunatną może znacząco wpłynąć na ich zdrowotność.

Progress in Plant Protection 55 (4) 2015 385 Literatura / References Błaszczyk L., Chełkowski J. 2010. Geny odporności na patogeny w genomie pszenicy. Hodowla Roślin i Nasiennictwo 3: 15 22. Bolton M.D., Kolmer J.A., Garvin D.F. 2008. Wheat leaf rust caused by Puccinia triticina. Molecular Plant Pathology 9 (5): 563 575. Brown-Guedira G.L., Singh S., Fritz A.K. 2003. Performance and mapping of leaf rust resistance transferred to wheat from Triticum timopheevii subsp. armeniacum. Phytopathology 93 (7): 784 789. Centralny Ośrodek Badania Odmian roślin Uprawnych [online]. Słupia Wielka. www.coboru.pl [dostęp: 04.03.2015]. Chełkowski J., Stępień Ł. 2001. Molecular markers for leaf rust resistance genes in wheat. Journal of Applied Genetics 42 (2): 117 126. Czembor P.Cz., Pietrusińska A. 2005. Zastosowanie selekcji wspomaganej markerami molekularnymi do wprowadzenia genu Lr50 odporności na rdzę brunatną (Puccinia recondita f. sp. tritici) do pszenicy. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 236: 41 48. Dzhenin S.V., Lapochkina I.F., Zhemchuzhina A.I., Kovalenko E.D. 2009. Donors of spring common wheat resistance to leaf rust and powdery mildew with genetic material of the species Aegilops speltoides L., Aegilops triuncialis L., and Triticum kiharae Dorof. et Migusch. Russian Agricultural Sciences 35 (5): 293 297. Hanif Z., Swati Z.A., Khan I., Hassan G., Marwat K.B., Ali S., Khan M.I. 2008. RAPD and SSR analysis of wild oats (Avena species) from North West frontier Province of Pakistan. African Journal of Plant Science 2 (11): 133 139. Khan M.H., Bukhari A., Dar Z.A., Rizvi S.M. 2013. Status and strategies in breeding for rust resistance in wheat. Agricultural Sciences 4 (6): 292 301. Koebner R., Summers R. 2002. The impact of molecular markers on the wheat breeding paradigm. Cellular and Molecular Biology Letters 7: 695 702. Kolmer J.A., Jin Y., Long D.L. 2007. Wheat leaf and stem rust in the United States. Australian Journal of Agricultural Research 58: 631 638. Leonova I.N., Budashkina E.B., Kalinina N.P., Rӧder M.S., Bӧrner A., Salina E.A. 2011. Triticum aestivum Triticum timopheevii introgression lines as a source of pathogen resistance genes. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding 47: 49 55. Lind V., Gultyaeva E. 2007. Virulence frequencies of Puccinia triticina in Germany and the european regions of Russian Federation. Journal of Phytopathology 155 (1): 13 21. Marker Assisted Selection in Wheat [online]. Department of Plant Sciences. University of California, Davis. www.maswheat.ucdavis. edu [Accessed: 02.03.2015]. McIntosh R.A., Devos K.M., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C.F., Appels R., Anderson O.D. 2005. Catalogue of Gene Symbols for Wheat: 2005. Supplement: 1 56. McIntosh R.A., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. 2012. Catalogue of Gene Symbols for Wheat: 2012. Supplement: 1 27. Mohan M., Nair S., Bhagwat A., Krishna T.G., Yano M., Bhatia C.R., Sasaki T. 1997. Genome mapping, molecular markers and marker-assisted selection in crop plants. Molecular Breeding 3: 87 103. Nelson R.R. 1978. Genetics of horizontal resistance to plant diseases. Annual Review of Phytopathology 16: 359 378. Okoń S., Matysik P., Nita Z., Bichoński A., Rubrycki K., Woźna-Pawlak U., Kowalczyk K. 2012. Identyfikacja genu Lr19 odporności na rdzę brunatną w polskich liniach pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.). Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska 67 (3): 39 43. 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. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 256: 31 54. 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., Mesterhazy A., Park R.F., Bartos P., Csӧsz M., Goyeau H., Ittu M., Jones E., Lӧschenberger F., Manninger K., Pasqiuni 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. Zamorski Cz., Nowicki B., Wakuliński W., Schollenberger M. 2001. Źródła odporności na rdzę żółtą, rdzę brunatną i rdzę źdźbłową w polskich materiałach hodowlanych pszenicy. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin 218/219: 137 145. Zeb B., Khan I.A., Ali S., Bacha S., Mumtaz S., Swati Z.A. 2009. Study on genetic diversity in Pakistani wheat varieties using simple sequence repeat (SSR) markers. African Journal of Biotechnology 8 (17): 4016 4019.