Haploidyzacja żyta - diagnostyka molekularna oraz wpływ nanomolekuł na wspomaganie indukcji i regeneracji roślin w warunkach in vitro
Type
Project
Date Issued
2019
Discipline
agriculture and horticulture
Abstract (PL)
Ze względu na szereg problemów związanych z indukcją haploidów żyta konieczne jest rozpoznanie podłoża molekularnego procesu androgenezy w połączeniu z poszukiwaniem markerów molekularnych powiązanych ze zdolnością do androgenezy żyta w aspekcie genetycznego uwarunkowania tej cechy.
Celem tematu badawczego 1 była ocena polimorfizmu DNA za pomocą markerów RAPD i ISSR oraz poszukiwanie markerów DNA powiązanych z efektywnością indukcji androgenezy i regeneracji roślin zielonych w kulturach pylników 10 genotypów żyta dla selekcji genotypów o wysokiej podatności na haploidyzację oraz analiza ekspresji genów SERK i SNAC1 techniką RT-PCR w aspekcie oceny ich przydatności do selekcji form o wysokiej embriogenności mikrospor i poszukiwania form żyta o wysokiej embriogenności mikrospor i pylników.
Z przetestowanych 40 starterów oligonukleotydowych otrzymano polimorfizm prążkowy, który pozwolił na określenie podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi 16 obiektami żyta. Podobieństwo genetyczne badanych 16 obiektów żyta za pomocą techniki RAPD mieściło się w zakresie od 74,4% pomiędzy genotypami S1321/18 i S1322/18 do 27,5% pomiędzy genotypami S1128/18 i PHR3/19. Podobne wartości podobieństwa genetycznego (GS) otrzymano techniką ISSR pomiędzy badanymi materiałami hodowlanymi żyta wyniosło od 78% dla genotypów PHR3/19 i PHR5/19 do 23% dla S1128/18 i S1278/18. Na podstawie analizy produktów otrzymanych w reakcji ze starterami specyficznymi dla genów SERK i SNAC1 stwierdzono obecność pojedynczych produktów polimorficznych niejednoznacznie różnicujących 16 badanych obiektów żyta. Przeprowadzona analiza ekspresji genów SERK – genu określanego jako marker embriogenezy somatycznej i genu SNAC1 – odpowiadającego za reakcję na stres abiotyczny wykazała, że najsilniejsza reakcja w postaci zmiany ekspresji badanych genów występuje po traktowaniu kłosów żyta temperaturą 4oC przez 2 i 7 dni w porównaniu z kontrolą. Otrzymane wyniki mogą wskazywać, że optymalnym czasem stosowania stresu termicznego jest chłodzenie kłosów żyta przez 2 i 7 dni gdyż wtedy najsilniej zmienia się ekspresja badanych genów.
Celem tematu badawczego 2 była ocena wpływu zoptymalizowanego traktowania wstępnego kłosów żyta (temperatura 4oC) oraz pożywek C17 i 190-2 wyselekcjonowanych w latach 2015-2018 na indukcję androgenezy i regenerację roślin w kulturach pylników i izolowanych mikrospor żyta. Wyselekcjonowane w poprzednich latach realizacji zadania traktowanie wstępne, pożywka oraz dodatek nanomolekuł wymagają sprawdzenia powtarzalności dla nowych genotypów żyta. Kultury pylnikowe zakładano w 2 wariantach traktowania wstępnego kłosów (14 i 21 dni w temperaturze 4oC), a pylniki żyta wykładano na pożywkę C17 zawierającą mieszaninę auksyn – 1mg/ 2,4-D i 1mg/l dikamby (kontrola) oraz pożywkę C17 kontrolną z dodatkiem 180 M Zn i 15 M Cu. Traktowanie ściętych kłosów żyta temperaturą 4oC przez 21 dni było najefektywniejsze dla indukcji androgenezy w kulturze pylników na pożywce C17 z dodatkiem 180 M ZnSO4x7H2O. Na podstawie oceny efektywności indukcji androgenezy i regeneracji roślin w kulturach pylników 16 genotypów żyta stwierdzono, że traktowanie pylników temperaturą 4oC przez 21 dni wpłynęło pozytywnie na analizowane parametry androgenezy dla badanych 16 genotypów żyta, które tworzyły struktury androgeniczne z wyższą efektywnością na 3 kombinacjach pożywki C17 (kontrola, dodatek Zn i Cu).
Celem tematu badawczego 1 była ocena polimorfizmu DNA za pomocą markerów RAPD i ISSR oraz poszukiwanie markerów DNA powiązanych z efektywnością indukcji androgenezy i regeneracji roślin zielonych w kulturach pylników 10 genotypów żyta dla selekcji genotypów o wysokiej podatności na haploidyzację oraz analiza ekspresji genów SERK i SNAC1 techniką RT-PCR w aspekcie oceny ich przydatności do selekcji form o wysokiej embriogenności mikrospor i poszukiwania form żyta o wysokiej embriogenności mikrospor i pylników.
Z przetestowanych 40 starterów oligonukleotydowych otrzymano polimorfizm prążkowy, który pozwolił na określenie podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi 16 obiektami żyta. Podobieństwo genetyczne badanych 16 obiektów żyta za pomocą techniki RAPD mieściło się w zakresie od 74,4% pomiędzy genotypami S1321/18 i S1322/18 do 27,5% pomiędzy genotypami S1128/18 i PHR3/19. Podobne wartości podobieństwa genetycznego (GS) otrzymano techniką ISSR pomiędzy badanymi materiałami hodowlanymi żyta wyniosło od 78% dla genotypów PHR3/19 i PHR5/19 do 23% dla S1128/18 i S1278/18. Na podstawie analizy produktów otrzymanych w reakcji ze starterami specyficznymi dla genów SERK i SNAC1 stwierdzono obecność pojedynczych produktów polimorficznych niejednoznacznie różnicujących 16 badanych obiektów żyta. Przeprowadzona analiza ekspresji genów SERK – genu określanego jako marker embriogenezy somatycznej i genu SNAC1 – odpowiadającego za reakcję na stres abiotyczny wykazała, że najsilniejsza reakcja w postaci zmiany ekspresji badanych genów występuje po traktowaniu kłosów żyta temperaturą 4oC przez 2 i 7 dni w porównaniu z kontrolą. Otrzymane wyniki mogą wskazywać, że optymalnym czasem stosowania stresu termicznego jest chłodzenie kłosów żyta przez 2 i 7 dni gdyż wtedy najsilniej zmienia się ekspresja badanych genów.
Celem tematu badawczego 2 była ocena wpływu zoptymalizowanego traktowania wstępnego kłosów żyta (temperatura 4oC) oraz pożywek C17 i 190-2 wyselekcjonowanych w latach 2015-2018 na indukcję androgenezy i regenerację roślin w kulturach pylników i izolowanych mikrospor żyta. Wyselekcjonowane w poprzednich latach realizacji zadania traktowanie wstępne, pożywka oraz dodatek nanomolekuł wymagają sprawdzenia powtarzalności dla nowych genotypów żyta. Kultury pylnikowe zakładano w 2 wariantach traktowania wstępnego kłosów (14 i 21 dni w temperaturze 4oC), a pylniki żyta wykładano na pożywkę C17 zawierającą mieszaninę auksyn – 1mg/ 2,4-D i 1mg/l dikamby (kontrola) oraz pożywkę C17 kontrolną z dodatkiem 180 M Zn i 15 M Cu. Traktowanie ściętych kłosów żyta temperaturą 4oC przez 21 dni było najefektywniejsze dla indukcji androgenezy w kulturze pylników na pożywce C17 z dodatkiem 180 M ZnSO4x7H2O. Na podstawie oceny efektywności indukcji androgenezy i regeneracji roślin w kulturach pylników 16 genotypów żyta stwierdzono, że traktowanie pylników temperaturą 4oC przez 21 dni wpłynęło pozytywnie na analizowane parametry androgenezy dla badanych 16 genotypów żyta, które tworzyły struktury androgeniczne z wyższą efektywnością na 3 kombinacjach pożywki C17 (kontrola, dodatek Zn i Cu).