"Zaraza ziemniaczana - nadzieja w genach oporności" "Badanie regulacji ekspresji, identyfikacja, mapowanie i łączenie genów R warunkujących odporność ziemniaka na Phytophthora infestans" Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, oddział Młochów; ul. Platanowa 19, 05-831 Młochów e-mail: i.tomczynska@ihar.edu.pl, j.sliwka@ihar.edu.pl Zabójcza kropla. Kropla zawiesiny sporangiów P. infestans Ukryte piękno. Bulwa odpornego osobnika

Opis popularnonaukowy projektu

Ziemniak nie jest od tego, aby zachwycał, choć całkiem ładnie kwitnie. Jest to podstawowe warzywo, stanowiące, obok ryżu, kukurydzy i innych zbóż, podstawę wyżywienia ludzkości. Na całym świecie, na każdej długości i szerokości geograficznej, uprawia się zagony, pola i plantacje tej pożywnej rośliny. W wielu miejscach na świecie ziemniaki pojawiają się na stole codziennie jako główne danie, w niezliczonych postaciach, według najrozmaitszych receptur, w mnóstwie lokalnych wersji przepisów kulinarnych. Cała ludzkość ceni ich walory smakowe i odżywcze.
Niestety, nie tylko ludzkość upodobała sobie ziemniaki. Najbardziej znanym amatorem ziemniaka jest stonka ziemniaczana, która przy licznym pojawie nie zostawia na kartoflisku jednego listka czy pędu. Drugim gatunkiem, którego atak na pole ziemniaczane przynosi ogromne straty jest lęgniowiec, organizm grzybopodobny, określany też jako grzyb niedoskonały. Złudne są jednak biologiczne określenia tego pasożyta. W sposób aż nazbyt doskonały i precyzyjny opanowuje on bowiem nadziemne części roślin powodując ich martwice. Nie oszczędza też części podziemnych - kłączy i bulw. Te, które uda się zebrać także są zagrożone. Formy przetrwalne tego patogenu ujawniają się także i po zbiorach, bo w czasie przechowywania zebranych bulw gniją i pokrywają się one pleśniowym nalotem. Organizm ten perfekcję osiągnął także w sposobie przenoszenia się z rośliny na roślinę. Pędy i liście roślin ziemniaka atakowane są z powietrza, przez zarodniki roznoszone przez wiatr. Gdy sezon wegetacyjny obfituje w opady i gleba przesiąknięta jest wodą, podziemne części roślin infekowane są przez inne formy przetrwalne lęgniowca - pływki. Walka z patogenem nie obywa się bez chemicznych środków ochrony. Równocześnie trwają badania nad odpornością ziemniaka na tego pasożyta. W jądrach komórkowych bliskich krewnych tej rośliny znaleziono bowiem geny, dzięki którym roślin zaatakowanych przez patogen nie opanowuje zaraza. Być może wkrótce także i ziemniaki uda się wyposażyć w tę cenną właściwość. Dzięki niej, z pomocą biotechnologii, uda się przechytrzyć doskonałego grzyba niedoskonałego, aby w niedalekiej przyszłości ziemniak już sam mógł oprzeć się zarazie.

Streszczenie naukowe

Cel: 1) Badanie ekspresji genu Rpi-phu1. 2) Poszukiwania homologów genu Rpi-phu1 w dzikich gatunkach Solanum. 3) Mapowanie odporności odmiany Sárpo Mira na P. infestans oraz opracowanie markerów diagnostycznych przydatnych w selekcji form ziemniaka posiadających gen Rpi-phu1 i gen odporności pochodzący z odmiany Sárpo Mira. Zastosowane metody badawcze: 1) Inokulacja roślin zawiesiną sporangiów P. infestans. Inkubacja roślin testowych w komorze z regulowanym fotoperiodem w warunkach wilgotności i temperatury sprzyjających wzrostowi P. infestans. Izolacja RNA, przeprowadzenie reakcji odwrotnej transkrypcji i real-time PCR z użyciem α-tubuliny jako genu referencyjnego. 2) Wykonanie reakcji PCR przy wykorzystaniu starterów specyficznych dla sekwencji genu Rpi-phu1 do badań DNA 51 klonów, należących do 13 dzikich gatunków Solanum. Zsekwencjonowanie uzyskanego produktu PCR. 3) Inokulacja listków zawiesiną sporangiów P. infestans. Ocena odporności na podstawie wielkości plam chorobowych. Wykonanie reakcji PCR przy wykorzystaniu markerów specyficznych dla sekwencji DNA z chromosomu XI ziemniaka i porównanie ich z wynikami testu odporności. Rezultaty: 1) Poziom ekspresji genu Rpi-phu1 jest zależny od poziomu ploidalności roślin, ich tła genetycznego i zmienia w kolejnych dniach po inokulacji. 2) Uzyskano sekwencję homologu genu Rpi-phu1 dla klonu reprezentującego gatunek Solanum ruiz-ceballosii. Analiza sekwencji wykazała, że jest ona w 93% identyczna z genami Rpi-vnt1.2, Rpi-vnt1.3 pochodzącymi z S. venturii i pseudogenem podobnym do Rpi-vnt1.1 z S. microdontum. 3) Znaleziono dziewięć markerów molekularnych sprzężonych z fenotypowymi wynikami odporności. Marker 45/XI znajdujący się najbliższej genu jest od niego oddalony o 6,7 cM.

Komitet Organizacyjny

Sponsorzy

Patronat honorowy

Leszek Jodliński
Dyrektor Muzeum Śląskiego w Katowicach

Zygmunt Łukaszczyk
Wojewoda Śląski

Jan Malicki
Biblioteka Śląska

Piotr Uszok
Prezydent Katowic

Adam Matusiewicz
Marszałek Województwa Śląskiego

Patronat medialny