BIOTECHNOLOGIA W HODOWLI ROŚLIN

HAPLOIDYZACJA ŻYTA – DIAGNOSTYKA MOLEKULARNA ORAZ WPŁYW NANOMOLEKUŁ NA WSPOMAGANIE INDUKCJI I REGENERACJI ROŚLIN W WARUNKACH IN VITRO

Projekt realizowany w ramach dotacji Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi na pokrycie kosztów wykonania badań odstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej - zadanie nr 86. Kierownik projektu: dr inż. Sylwia Mikołajczyk, e-mail sylviam@up.poznan.pl.

Projekt dotyczy badań podstawowych z zakresu biotechnologii i analizy genomu żyta. Żyto (Secale cereale L.) jest jednym z najtrudniejszych gatunków do haploidyzacji, jednak ze względu na nowe kierunki hodowli, a szczególnie hodowli heterozyjnej, wytworzenie zmiennych genetycznie materiałów wyjściowych, a następnie ich szybka homozygotyzacja jest podstawowym źródłem postępu biologicznego. Czynniki warunkujące androgenezę są rozpoznane, natomiast metodyki kultur pylników i izolowanych mikrospor żyta nadal wymagają doskonalenia w aspekcie podnoszenia wydajności tego procesu oraz przełamywania ograniczeń genotypowych.

Projekt z zakresu biotechnologii roślin obejmuje optymalizację androgenezy w kulturze pylników i izolowanych mikrospor oraz ocenę polimorfizmu DNA za pomocą markerów RAPD i ISSR i poszukiwanie markerów DNA powiązanych z efektywnością indukcji androgenezy i regeneracji roślin zielonych w kulturach pylników żyta dla selekcji genotypów o wysokiej podatności na haploidyzację. W projekcie przeprowadzona zostanie analiza ekspresji genów SERK, LEC1, VP1, NiR techniką RT-PCR w aspekcie oceny przydatności do selekcji form o wysokiej embriogenności mikrospor i poszukiwania form żyta o wysokiej zdolności do androgenezy w kulturze pylników.

Literatura wprowadzająca:

Chen XW, Cistué L, Munoz-Amatrian M, Sanz M, Romagosa I, Castillo AM, Valles MP, 2007, Genetic markers for doubled haploid response in barley, Euphytica, 158, 287-294.

Gruszczyńska A, Rakoczy-Trojanowska M, 2011, Expression analysis os somatic embryogenesis-related SERK, LEC1, VP1and NiR ortologues in rye (Secale cereale L.), J Appl Genetics, 52, 1-8.

Guo Y-D, Pulli S, 2000, Isolated microspore culture and plant regeneration in rye (Secale cereale L.), Plant Cell Reports, 19, 875-880.

Hackauf B, Wehling P, 2002, Identyfication of microsalellite polymorphism in an expressed portion of the rye genome, Plant Breeding, 121, 17-25.

Hromada-Judycka A, Bolibok-Brągoszewska H, Rakoczy-Trojanowska M, 2010, Genetically directed differential substraction chain produkts related to in vitro responce of immature embryos of rye (Secale cereale L.): isolation, characterization, and expression analysis, Plant Cell Tiss Organ Cult, 100, 131-138.

Immonen S, Anttila H, 1999, Cold pretreatment to enhance green plant regeneration from rye anther culture, Plant Cell Tiss Organ Cult, 57, 121-127.

Immonen S, Anttila H, 2000, Media composition and anther plating for production of androgenetic green plants from cultivated rye (Secale cereale L.), J Plant Physiol, 156, 204-210.

Immonen S, Robinson J, 2000, Stress treatments and ficoll for improving green plant regeneration in triticale anther culture, Plant Sci, 150, 77-84.

Immonen S, Tenhola-Roininen T, 2003, Protocol for rye anther culture, M Maluszynski et al. (eds.), Doubled Haploid Production in Crop Plants, 141-149.

Kiviharju E, Laurila J, Lehtonen M, Tanhuanpää P, Manninen O, 2004, Anther culture properties of oat x wild red oat progenies and a search for RAPD markers associated with anther culture ability, Agricultural and Food Sci, 13, 151-162.

Ma R, Guo Y-D, Pulli S, 2004, Comparison of anther and microspore culture in the embryogenesis and regeneration of rye (Secale cereale).

Shahinul Islam SM, Tuteja N, 2012, Enhancement of androgenesis by abiotic stress and other pretreatments in major crop species, Plant Science, 182, 134-144.

Targońska M, Hromada-Judycka A, Bolibok-Brągoszewska H, Rakoczy-Trojanowska M, 2013, The specifity and genetic background of the rye (Secale cereale L.) tissue culture response, Plant Cell Rep, 32, 1-9.

Tenhola-Roininen T, Tanhuanpää P, Immonen S, 2005, The effect of cold and heat treatment on the anther culture responce of diverse rye genotypes, Euphytica, 145, 1-9.

Würschum T, Tucker MR, Maurer HP, 2014, Stress treatments influence of microspore embryogenesis and green plant regeneration in hexaploid triticale (x Triticosecale Wittmack L.), In Vitro Cell Dev Biol – Plant, 50, 143-148.


ZASTOSOWANIE KONWENCJONALNYCH I MOLEKULARNYCH NARZĘDZI FITOPATOLOGICZNYCH W POSZUKIWANIU ŹRÓDEŁ ODPORNOŚCI NA KIŁĘ KAPUSTY ORAZ CHARAKTERYSTYKA AKTUALNEJ POPULACJI PATOGENA W POLSCE

Projekt realizowany w ramach dotacji Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi na pokrycie kosztów wykonania badań odstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej - zadanie nr 50. Kierownik projektu: prof. dr hab. Małgorzata Jędryczka.

Hipoteza badawcza zakłada istnienie genetycznej odporności na porażenie przez P. brassicae i możliwość jej utrwalenia, dla uzyskania materiałów roślinnych służących opracowaniu markerów molekularnych przydatnych do identyfikowania źródeł odporności roślin na kiłę kapusty. Głównym celem badań jest identyfikacja źródeł odporności na kiłę kapusty w światowych zasobach kolekcyjnych Brassica oraz utrwalenie cechy odporności w formie linii podwojonych haploidów. Do uzyskania tego celu niezbędne jest udoskonalenie metod oceny odporności badanego materiału roślinnego na poszczególne rasy i patotypy P. brassicae występujące w Polsce. Niezbędnym elementem badań jest charakterystyka populacji patogena aktualnie występującej na rzepaku, oznaczenie składu populacji oraz zasięgu występowania poszczególnych ras tego groźnego pierwotniaka.

Publikacje wprowadzające:

Niemann J, Kaczmarek J, Wojciechowski A, Olejniczak J, Jędryczka M, 2015, Formy mieszańcowe w obrębie rodzaju Brassica i mutanty chemiczne Brassica napus jako potencjalne źródła odporności na kiłę kapusty (Plasmodiophora brassicae), [Hybrids within the genus Brassica and chemical mutants of Brassica napus – the potential sources of resistance to clubroot (Plasmodiophora brassicae)], Prog Plant Prot/Post Ochr Roślin, 55 (1), 87-91.

Niemann J, Kaczmarek J, Książczyk T, Wojciechowski A, Jędryczka M, 2017, Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis) – a valuable source of resistance to clubroot (Plasmodiophora brassicae), European Journal of Plant Pathology, 147(1), 181-199.


INTRODUKCJA GENÓW ODPORNOŚCI NA CHOROBY I OWADY ORAZ MĘSKIEJ STERYLNOŚCI Z POKREWNYCH GATUNKÓW RODZAJU BRASSICA DO RZEPAKU (BRASSICA NAPUS L.)

Projekt realizowany w ramach dotacji Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi na pokrycie kosztów wykonania badań odstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej - zadanie nr 54. Kierownik projektu: dr inż. Janetta Niemann, e-mail janetta.niemann@up.poznan.pl.

Wzrastające znaczenie rzepaku w gospodarce światowej stawia przed hodowcami tego gatunku coraz to nowe wyzwania. Dotyczą one nie tylko ulepszania plonowania nowych odmian, ale również podniesienia ich cech odpornościowych. Projekt z zakresu biotechnologii roślinnej zakłada otrzymanie roślin mieszańcowych z podwyższoną odpornością na stresy biotyczne tzn. choroby grzybowe: suchą zgniliznę kapustnych oraz mączniaka rzekomego, a także odporność na owady – śmietka kapuściana, mszyce i pchełka ziemna oraz męska sterylność, jako niezmiernie istotna przy wytwarzaniu odmian mieszańcowych. Problem ten nabiera szczególnie dużego znaczenia w świetle dyskusji toczącej się w UE odnośnie zakazu stosowania niektórych pestycydów. Stąd też znalezienie nowych źródeł odporności roślin na choroby i szkodniki i ich przeniesienie do rzepaku może w przyszłości w istotny sposób rozwiązać problemy związane z uprawą tego gatunku. Etapy projektu obejmują: kontrolowane krzyżowania międzygatunkowe, kultury in vitro izolowanych zarodków, analizy molekularne i cytogenetyczne otrzymanych mieszańców, a także poszukiwanie ortologów wybranych genów odporności na szkodniki/ choroby występujących u innych gatunków roślin w otrzymanym materiale roślinnym.

Literatura wprowadzająca:

Xiong Z, Pires JC, 2011, Karyotype and Identification of All Homoeologous Chromosomes of Allopolyploid Brassica napus and Its Diploid Progenitors, Genetics, 187, 37-49.

Niemann J, Kaczmarek J, Wojciechowski A, Jędryczka M, 2016, Ocena odporności na suchą zgniliznę kapustnych (Leptosphaeria spp.) u mieszańców oddalonych z rodzaju Brassica, [Assessment of resistance to stem canker (Leptosphaeria ssp.) in F1 and F2 interspecific Brassica hybrids], Prog Plant Prot/Post Ochr Roślin 56(2), 245-250.


ANALIZA BIORÓŻNORODNOŚCI ZASOBÓW GENOWYCH SOI PRZYDATNEJ DO HODOWLI W WARUNKACH KLIMATYCZNYCH POLSKI I OPRACOWANIE METODYKI KRZYŻOWANIA MIĘDZYGATUNKOWEGO GLYCINE MAX X GLYCINE SOJA

Projekt realizowany w ramach dotacji Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi na pokrycie kosztów wykonania badań odstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej - zadanie nr 43. Kierownik tematu: dr hab. Jerzy Nawracała prof. nadzw., e-mail jnawrac@up.poznan.pl.

Soja jest jedną z najważniejszych roślin uprawnych na świecie. Zajmuje 75% obszaru uprawy gatunków bobowatych. Ma ogromne znaczenie ponieważ w nasionach zawiera jednocześnie: 18-22% oleju i 33-45% białka. Uprawa soi jest szeroko rozpowszechniona w krajach o różnych warunkach klimatycznych, jednak Polska jest jednym z najbardziej wysuniętych na północ państw, w których prowadzona jest hodowla twórcza soi – potrzebujemy genotypów tolerancyjnych na długość dnia, bardzo wczesnych (MG „000”). W konsekwencji z ogromnej zmienności gatunku Glycine max w warunkach środowiskowych Polski tylko nieliczne genotypy mogą stanowić materiał wyjściowy do hodowli. Brak odpowiednich materiałów wyjściowych w dużym stopniu ogranicza możliwości hodowli nowych odmian. W związku z tym, głównym celem realizowanego projektu jest gromadzenie wczesnych genotypów soi z najważniejszych kolekcji i banków genów soi na świecie: Soybean Germplasm Collection znajdującej się w Urbanie, należącej do USDA, ARS; banku genów Plant Gene Resources of Canada, Agriculture and Agri-Food Canada, Saskatoon; kolekcji Leguminous Crops Genetic Resources Department z N. I. Vavilov Research Institut of Plant Industry w St. Petersburgu w Rosji; Japanese Soybean Core Collection należącej do National Institute of Agrobiological Sciences (Japonia). Każdego roku sprowadzane jest 100 nowych genotypów, które są w doświadczeniach polowych oceniane w warunkach środowiskowych Polski. Charakterystyka cech fenologicznych, morfologicznych oraz cech komponentów plonu jest podstawą oceny przydatności tych genotypów do hodowli soi w Polsce. W ramach projektu gromadzone są również genotypy z gatunku dzikiego Glycine soja, bezpośredniego przodka soi uprawnej G. max, rosnące w warunkach naturalnych w szerokości geograficznej Polski. Prowadzone są obserwacje kwitnienia tych genotypów oraz przeprowadzane krzyżowanie międzygatunkowe G. max x G. soja w celu poszerzenia zmienności otrzymywanych mieszańców.


IDENTYFIKACJA UKŁADÓW ALLELICZNYCH GENÓW FOTONEUTRALNOŚCI I WCZESNOŚCI ORAZ OPRACOWANIE METODYKI OTRZYMYWANIA ROŚLIN HOMOZYGOTYCZNYCH U SOI

Projekt realizowany w ramach dotacji Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi na pokrycie kosztów wykonania badań odstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinne - zadanie nr 105. Kierownik tematu: dr hab. Jerzy Nawracała prof. nadzw., e-mail jnawrac@up.poznan.pl.

Soja jest rośliną dnia krótkiego, ciepłolubną pochodzącą z Chin. Hodowla i uprawa soi w Polsce prowadzona jest na północ od głównych rejonów uprawy soi. W związku z tym brakuje genotypów soi dostosowanych do naszych warunków klimatycznych. Warunkiem podstawowym wyhodowania odmian soi, które mogą być uprawiane w Polsce jest znalezienie genotypów niewrażliwych na długość dnia i dojrzewających wcześnie, najlepiej do końca września. Ważnym też zagadnieniem jest określenie genów warunkujących typ wzrostu pędu.

W projekcie prowadzone są prace mające na celu poznanie, na poziomie molekularnym i fenotypowym, wpływu współdziałania różnych alleli genów wczesności (E1, E2, E3, E4) w determinacji cechy wczesności kwitnienia u soi. Sprawdzenie polega na ocenie udziału genów i ich alleli w kolekcji genotypów soi zgromadzonych w KG i HR (genotypowanie z użyciem markerów) oraz uzyskaniu materiałów o pożądanym genotypie (krzyżowanie). Kolejnym etapem projektu jest identyfikacja układów recesywnych alleli genów wczesności, które w efekcie dają brak reakcji fotoperiodycznej na warunki długiego dnia. Dodatkowo przeprowadzana jest identyfikacja na poziomie molekularnym genotypów z genem Dt2 determinującym semizdeterminowany typ wzrostu pędu oraz opracowanie metodyki skrócenia czasu dojścia do homozygotyczności – otrzymanie minimum 2 pokoleń w 1 roku (metoda SSD). Zidentyfikowanie genotypów soi fotoneutralnych, o odpowiedniej długości okresu wegetacji wynikającej z korzystnego (z punktu widzenia adaptacji do warunków środowiskowych Polski) układu alleli genów wczesności (E1 – E4) oraz jednocześnie o semizdeterminowanym typie wzrostu, pozwoli na wyszukanie odpowiednich materiałów wyjściowych do hodowli soi w Polsce, a jednoczesne opracowanie metodyki pojedynczych nasion może znacznie przyspieszyć, o kilka lat, wyhodowanie w Polsce nowych, lepiej dostosowanych i wyżej plonujących odmian soi.