Introdukcja genów odporności na choroby i owady oraz męskiej sterylności z pokrewnych gatunków rodzaju Brassica do rzepaku (Brassica napus L.)
Type
Project
Date Issued
2017
Author
Discipline
agriculture and horticulture
Abstract (PL)
Celem prac prowadzonych podczas realizacji tego projektu było: 1/ otrzymanie pokolenia F1BC1 2/ otrzymanie pokolenia F2BC2, 3/ Oszacowanie odporności na szkodniki i choroby grzybowe komponentów rodzicielskich i mieszańców pokolenia F2 i F3, 4/ Cytogenetyczna analiza roślin mieszańcowych Brassica, z wykorzystaniem techniki genomowej hybrydyzacji in situ (GISH) oraz określenie stopnia zróżnicowania genetycznego mieszańców z rodzaju Brassica na podstawie markerów ISSR i 5/ Identyfikacja ortologów dla genów odporności na analizowane choroby i szkodniki.
W celu otrzymania pokolenia F1BC1 mieszańce pokolenia F1 zregenerowane w kulturach zarodkowych zapylano pyłkiem roślin matecznych. Ogółem w 9 kombinacjach krzyżowania wstecznego zapylono 362 kwiaty, w wyniku czego otrzymano 76 łuszczyn i 54 nasiona. W celu wyprowadzenia pokolenia F2BC2 mieszańce pokolenia F1BC1 uzyskane z wybranych kombinacji krzyżowań wykonanych w ramach zadania w 2016 roku zapylano trzema odmianami rzepaku ozimego (Californium, Lisek, Jet Neuf). Łącznie w 6 kombinacjach krzyżowania wstecznego zapylono 255 kwiatów, w wyniku czego otrzymano 43 łuszczyny i 56 nasion. W ramach tematu 3 określano odporność form mieszańcowych pokoleń F2 oraz F3 (25 kombinacji) i 46 odmian rzepaku na porażenie przez Leptosphaeria maculans (sucha zgnilizna kapustnych) i Hyaloperonospora parasitica (mączniak rzekomy kapustnych) w warunkach polowych oraz w komorze klimatycznej oraz na szkodniki tj. śmietkę (Delia radicum), mszyce (Brevicoryne brassicae) i pchełkę ziemną (Phyllotreta cruciferae). Przeprowadzone obserwacje wykazały znaczny stopień uszkodzenia roślin rzepaku przez śmietkę kapuścianą w Dłoni zarówno u odmian rzepaku (12,0-70,0%), jak i analizowanych mieszańców F3 (16,6-75,0%). Kolejny z analizowanych szkodników - mszyca kapuściana najczęściej pojawia się na rzepaku gdy przez dłuższy czas jest sucha i ciepła pogoda jesienią. U wszystkich form mieszańcowych obserwowano 38 chromosomów w komórkach somatycznych. Zastosowanie DNA genomu B, jako sonda, nie pozwoliło na identyfikację chromosomów genomu B. W otrzymanych wzorach hybrydyzacyjnych, pomimo stosowania jądrowego DNA genomu B, sygnały obserwowano we wszystkich 38 chromosomach. Do reakcji ISSR wybrano 22 startery, generujące wysoki polimorfizm i dające powtarzalne wzory markerowe. Porównanie wzorów prążkowych pozwoliło na wykreślenie dendrogramu zróżnicowania genetycznego pomiędzy analizowanymi genotypami pokolenia F2 oraz ich rodzicami, na podstawie którego stwierdzono stosunkowo niski polimorfizm genetyczny badanych form mieszańcowych (do 6%). Do identyfikacji genów ortologicznych wykorzystano meta-serwer ORCAN, który zarządza i integruje wyniki pochodzące z 15 programów i baz danych służących do przewidywania i adnotacji funkcjonalnej ortologów (np. eggNOG, InParanoid). Natomiast sekwencje białek roślinnych, które na podstawie danych literaturowych zaangażowane są w odporność na choroby i patogeny zostały pobrane z serwisu UniProt. W wyniku przeprowadzonych analiz zidentyfikowano ortologi genów odporności dla badanych gatunków roślin Brassica dla wszystkich poszukiwanych genów wejściowych. Wybrane geny związane z odpornością roślin wykazały wysoką zachowawczość u wszystkich trzech gatunków roślin rodzaju Brassica. Średni procent identyczności sekwencji znalezionych ortologów wynosił odpowiednio: 69% ± 19% (B. napus), 70% ± 18% (B. oleracea) i 69% ± 19% (B. rapa).
W celu otrzymania pokolenia F1BC1 mieszańce pokolenia F1 zregenerowane w kulturach zarodkowych zapylano pyłkiem roślin matecznych. Ogółem w 9 kombinacjach krzyżowania wstecznego zapylono 362 kwiaty, w wyniku czego otrzymano 76 łuszczyn i 54 nasiona. W celu wyprowadzenia pokolenia F2BC2 mieszańce pokolenia F1BC1 uzyskane z wybranych kombinacji krzyżowań wykonanych w ramach zadania w 2016 roku zapylano trzema odmianami rzepaku ozimego (Californium, Lisek, Jet Neuf). Łącznie w 6 kombinacjach krzyżowania wstecznego zapylono 255 kwiatów, w wyniku czego otrzymano 43 łuszczyny i 56 nasion. W ramach tematu 3 określano odporność form mieszańcowych pokoleń F2 oraz F3 (25 kombinacji) i 46 odmian rzepaku na porażenie przez Leptosphaeria maculans (sucha zgnilizna kapustnych) i Hyaloperonospora parasitica (mączniak rzekomy kapustnych) w warunkach polowych oraz w komorze klimatycznej oraz na szkodniki tj. śmietkę (Delia radicum), mszyce (Brevicoryne brassicae) i pchełkę ziemną (Phyllotreta cruciferae). Przeprowadzone obserwacje wykazały znaczny stopień uszkodzenia roślin rzepaku przez śmietkę kapuścianą w Dłoni zarówno u odmian rzepaku (12,0-70,0%), jak i analizowanych mieszańców F3 (16,6-75,0%). Kolejny z analizowanych szkodników - mszyca kapuściana najczęściej pojawia się na rzepaku gdy przez dłuższy czas jest sucha i ciepła pogoda jesienią. U wszystkich form mieszańcowych obserwowano 38 chromosomów w komórkach somatycznych. Zastosowanie DNA genomu B, jako sonda, nie pozwoliło na identyfikację chromosomów genomu B. W otrzymanych wzorach hybrydyzacyjnych, pomimo stosowania jądrowego DNA genomu B, sygnały obserwowano we wszystkich 38 chromosomach. Do reakcji ISSR wybrano 22 startery, generujące wysoki polimorfizm i dające powtarzalne wzory markerowe. Porównanie wzorów prążkowych pozwoliło na wykreślenie dendrogramu zróżnicowania genetycznego pomiędzy analizowanymi genotypami pokolenia F2 oraz ich rodzicami, na podstawie którego stwierdzono stosunkowo niski polimorfizm genetyczny badanych form mieszańcowych (do 6%). Do identyfikacji genów ortologicznych wykorzystano meta-serwer ORCAN, który zarządza i integruje wyniki pochodzące z 15 programów i baz danych służących do przewidywania i adnotacji funkcjonalnej ortologów (np. eggNOG, InParanoid). Natomiast sekwencje białek roślinnych, które na podstawie danych literaturowych zaangażowane są w odporność na choroby i patogeny zostały pobrane z serwisu UniProt. W wyniku przeprowadzonych analiz zidentyfikowano ortologi genów odporności dla badanych gatunków roślin Brassica dla wszystkich poszukiwanych genów wejściowych. Wybrane geny związane z odpornością roślin wykazały wysoką zachowawczość u wszystkich trzech gatunków roślin rodzaju Brassica. Średni procent identyczności sekwencji znalezionych ortologów wynosił odpowiednio: 69% ± 19% (B. napus), 70% ± 18% (B. oleracea) i 69% ± 19% (B. rapa).