Introdukcja genów odporności na choroby i owady oraz męskiej sterylności z pokrewnych gatunków rodzaju Brassica do rzepaku (Brassica napus L.)

Realizowane zadanie badawcze dotyczy poszerzenia zakresu zmienności cech istotnych z punktu widzenia użytkowego wykorzystania rzepaku ozimego. Szczególne znaczenie mają cechy decydujące o odporności rzepaku na stresy biotyczne (choroby grzybowe – sucha zgnilizna kapustnych i mączniak, odporność na owady – śmietka kapuściana, mszyce i pchełka ziemna) oraz męska sterylność, jako niezmiernie istotna przy wytwarzaniu odmian mieszańcowych. W związku z powyższym celem prowadzonych badań w roku 2018 było otrzymanie pokolenia F2BC2 z krzyżowań wykonanych w poprzednim roku badań, oszacowanie odporności na szkodniki i choroby grzybowe komponentów rodzicielskich i mieszańców pokolenia F3 i F4, potwierdzenie mieszańcowego charakteru roślin pokolenia F2 przy pomocy techniki FISH oraz określenie zróżnicowania genetycznego mieszańców metodą ISSR, a także identyfikacja sekwencji odpowiadających wybranym genom zaangażowanym w odporność na choroby i szkodniki z roślin metodami analizy obliczeniowej i molekularnej. W ramach zadania 54 w roku 2018 zrealizowano 4 tematy badawcze. Celem tematu pierwszego było otrzymanie pokolenia F2BC2. Łącznie w 6 kombinacjach krzyżowania wstecznego zapylono 144 kwiaty, w wyniku czego otrzymano 59 łuszczyn i 62 nasiona. Celem drugiego tematu badawczego było określenie odporności form mieszańcowych pokolenia F3 i F4 i odmian rzepaku na porażenie przez Leptosphaeria maculans (sucha zgnilizna kapustnych) i Hyaloperonospora parasitica (mączniak rzekomy kapustnych) w warunkach polowych oraz w komorze klimatycznej, a także określenie zakresu zmienności istniejącej wśród odmian rzepaku ozimego oraz kombinacji mieszańcowych dotyczącej odporności na szkodniki takie jak: śmietka, pchełka i mszyca. Materiał badawczy stanowiło 46 odmian rzepaku ozimego oraz 25 kombinacji mieszańcowych pokoleń F3 i F4 pochodzące z kolekcji KGiHR. Jesienią 2018 roku, sporadycznie odnotowywano na liściach rzepaku obecność objawów powodowanych przez mączniak rzekomy. Stwierdzono je jedynie na 4 odmianach, a porażenie wynosiło nie więcej niż 2%. Aby oby ocenić odporność/podatność form mieszańcowych na H. parasitica przeprowadzono doświadczenie w kontrolowanych warunkach. W tym przypadku na wszystkich mieszańcach odnotowano objawy mączniaka rzekomego. Najsilniej porażone były rośliny mieszańcowe B. napus cv. Lisek x B. tournefortii, a najsłabiej mieszańce otrzymane ze skrzyżowania B. napus z B. rapa ssp. pekinensis. Odsetek roślin porażonych przez grzyby z rodzaju Leptosphaeria był także niewielki i wahał się od 0 do 12,33%. Nie stwierdzono symptomów suchej zgnilizny kapustnych na odmianie Andromeda, Arsenal i Graf, natomiast najsilniej porażona była odmiana Jupiter (12,33%). Niewielkie porażenie stwierdzono także na formach mieszańcowych (0% do 8,33%). W Dłoni, jeden spośród trzech ocenianych szkodników tj. śmietka kapuściana wystąpił w największym nasileniu. Natomiast sporadycznie obserwowano mszycę, a pchełki nie odnotowano wcale ani na testowanych odmianach ani na roślinach z pokoleń mieszańcowych. Celem trzeciego tematu badawczego była cytogenetyczna analiza roślin mieszańcowych Brassica, z wykorzystaniem techniki fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH) oraz określenie stopnia zróżnicowania genetycznego mieszańców z rodzaju Brassica na podstawie markerów ISSR. W 2018 roku przeanalizowano pięć kombinacji mieszańcowych Brassica (30 genotypów), w których formą mateczną był allotetraploidalny gatunek B. napus. Zastosowanie sekwencji rDNA (5S i 35S rDNA) pozwoliło na identyfikację chromosomów markerowych u form mieszańcowych Brassica pochodzących z genomów rodzicielskich – genom AA (B. rapa), genom CC (B. oleracea) oraz genom BB (B. nigra). Zastosowanie metody FISH pozwoliło na identyfikację chromosomów genomu B u mieszańców otrzymanych w wyniku krzyżowania B. napus × B. carinata. Ponadto, przeprowadzone zostały analizy molekularne (ISSR) z zastosowaniem 30 starterów reakcji – 15 o potwierdzonej wysokiej polimorficzności (wybrane na podstawie wyników badań prowadzonych w 2017 r.) oraz 15 wybranych z literatury. Otrzymane wyniki wykazały małe zróżnicowanie genetyczne badanych genotypów mieszańcowych. Temat badawczy nr 4 dotyczył identyfikacji sekwencji dla znanych genów odporności na choroby i owady u wybranych roślin rodzicielskich i mieszańców Brassica z wykorzystaniem zaawansowanych technik molekularnych. W oparciu o dostępne dane literaturowe i analizy bioinformatyczne przeprowadzone w roku 2017 z wykorzystaniem meta-serwera ORCAN, zdefiniowany został zestaw 30 genów ortologicznych, których funkcja jest związana z procesami odporności roślin na choroby i patogeny.