Podstrona: Materialy ogólnodostępne / Wizytówka pracownika PRz

Coroczne sprawozdania będą umieszczane na stronie internetowej PRz do 15 stycznia roku następnego.

Temat: Selekcja genomowa pszenicy

Planowany okres realizacji zadania: 2021-2023

Streszczenie

Rozwój technologii sekwencjonowania DNA silnie ukształtował obecny panel metod genotypowania polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) na poziomie skanowania całego genomu i wysokoprzepustowych testów pojedynczego locus. Obecnie sekwencjonowanie następnej generacji (NGS) jest często wykorzystywane do wykrywania SNP. Wykorzystanie wydajnego systemu selekcji genomowej pszenicy jest problemem ważnym gospodarczo i może pozwolić na poprawę wartości genetycznej odmian. Jakkolwiek obecność sekwencji powtarzalnych (pow. 80%) ogranicza liczbę unikalnych SNP. W celu eliminacji sekwencji powtarzalnych i redukcji złożoności stosuje się enzymy wrażliwe na metylację lub selekcję wybranej frakcji złożonego genomu na kulkach magnetycznych. Najnowsze rozwiązania obejmują wykorzystanie systemu CRISPR/Cas9 do wzbogacania bibliotek o sekwencje docelowe. W ramach pracy zostanie wdrożony system selekcji genomowej w w oparciu o markery DArTseq a najważniejsze wybrane w wyniku analizy markery zostaną zaadaptowane do metody STS-PCR (miejsca znaczone sekwencyjnie), HRM (wyznaczenie temperatury topnienia z wysoką rozdzielczością) lub KASP (współzawodniczący allelospecyficzny PCR), w celu zwiększenia przepustowości analiz i stworzenia narzędzi do wstępnej eliminacji genotypów o niekorzystnym genotypie.

Cel

Proponowane badania mają na celu poszerzenie wiedzy na temat uwarunkowań genetycznych i epigenetycznych oraz mechanizmów kształtujących zmiany w wysokości plonowania pszenicy zwyczajnej. Cele badawcze projektu:
a) walidacja systemu selekcji genomowej pszenicy,
b) prace nad konstrukcją bibliotek ukierunkowanych do genotypowania z wykorzystaniem technologii trzeciej generacji
c) optymalizacja systemu selekcji genomowej (w zakresie zmiany systemu selekcji, panelu markerów lub efektów selekcyjnych).

Informacje o przewidywanych efektach selekcyjnych związanych z występowaniem markerów DArTseq mogą zostać wykorzystane do szybkiej selekcji komponentów do krzyżowań spośród genotypów testowanych w doświadczeniu porównawczym w celu zainicjowania cyklu hodowlanego z możliwością wspomagania selekcją genomową.

Przybliżona data opublikowania oczekiwanych rezultatów wspieranego projektu

styczeń 2022  - raport z realizacji badań za 2021 rok

grudzień 2022 - publikacja wyników analiz asocjacyjnych z plonem

styczeń 2023  - raport z realizacji badań za 2022 rok

grudzień 2023 - publikacja wyników z zakresu konstrukcji bibliotek do genotypowania z wykorzystaniem technologii trzeciej generacji

styczeń 2024  - raport z realizacji badań za 2023 rok

Rezultaty wpieranego projektu są dostępne nieodpłatnie dla wszystkich przedsiębiorstw działających w danym sektorze lub podsektorze rolnym lub leśnym

Informacje wymagane przed terminem rozpoczęcia realizacji wspieranego projektu w związku z art. 31 ust. 3 rozporządzenia Komisji (UE) nr 702/2014 z dnia 25 czerwca 2014 r.

1. a) w latach 2018-2020 planowana jest realizacja wspieranego projektu pt.: „Selekcja genomowa pszenicy ozimej”
2. b) cele wspieranego projektu:

• wdrożenie metody wrażliwej na metylację metody met-GBS,
• wykorzystanie metody GBS do oznaczenia zmienności genetycznej w grupie genotypów pszenicy zwyczajnej scharakteryzowanych pod względem plonu,
• ocena zmienności fenotypowej w doświadczeniu porównawczym w wybranych lokalizacjach.

1. c) przybliżona data opublikowania oczekiwanych rezultatów wspieranego projektu; wyniki analiz asocjacyjnych z markerami dla plony w 2019 roku
2. d) miejsce opublikowania w internecie oczekiwanych rezultatów wspieranego projektu; https://mtyrka.v.prz.edu.pl/materialy-do-pobrania/materialy-ogolnodostepne
3. e) rezultaty wspieranego projektu będą niezwłocznie zamieszczane na stronie internetowej i są dostępne nieodpłatnie dla wszystkich przedsiębiorstw działających w danym sektorze lub podsektorze rolnym lub leśnym

Sprawozdanie i dokumentacja wyników badań uzyskanych w ramach dotacji MRiRW za 2019 rok.

Sprawozdanie i dokumentacja wyników badań uzyskanych w ramach dotacji MRiRW za 2018 rok.

Informacje wymagane przed terminem rozpoczęcia realizacji wspieranego projektu w związku z art. 31 ust. 3 rozporządzenia Komisji (UE) nr 702/2014 z dnia 25 czerwca 2014 r.

a) w latach 2015 i 2016 planowana jest realizacja wspieranego projektu pt.: „Identyfikacja efektywnych genów odporności na wybrane choroby wirusowe i grzybowe pszenicy zwyczajnej”

b) cele wspieranego projektu:

• genotypowanie linii ocenianych w doświadczeniu porównawczym na grzybowe choroby liściowe,
• oznaczenie krajowych izolatów wirusów pszenicy,
• ocena zmienności fenotypowej w doświadczeniu porównawczym w wybranych lokalizacjach.

c) przybliżona data opublikowania oczekiwanych rezultatów wspieranego projektu; oznaczenia krajowych izolatów wirusów rok 2016; loci zasocjowane z chorobami liściowymi po zakończeniu 2-letniego doświadczenia tj. 2016 rok

d) miejsce opublikowania w internecie oczekiwanych rezultatów wspieranego projektu; http://mtyrka.sd.prz.edu.pl/pl/67/art7593.html

e) rezultaty wspieranego projektu będą niezwłocznie zamieszczane na stronie internetowej i są dostępne nieodpłatnie dla wszystkich przedsiębiorstw działających w danym sektorze lub podsektorze rolnym lub leśnym

f) streszczenie wyników uzyskanych w 2014 roku

W celu określenia podobieństwa genetycznego pomiędzy badanymi 246 genotypami, wymaganego do analiz asocjacyjnych wykonane zostały badania z wykorzystaniem 20 markerów genów odpowiedzialnych za różne cechy rolnicze. Uzyskana zmienność DNA posłużyła do określenia wzajemnych podobieństw i selekcji 126 genotypów do dalszych analiz.

W ramach badań przeprowadzonych w 2014 roku uzyskano dane genotypowe dla 94 linii pszenicy zwyczajnej. Opracowano markery SNP, które mogą być dalej przekształcane w systemy bazujące na amplifikacji fragmentów ligowanych allelospecyficznie. Stwierdzono, że konwersja markerów z systemu DArTseq na system PCR jest trudnym zadaniem głównie ze względu na ograniczenia co do długości sekwencji DArTseq, położenie SNP w obrębie tej sekwencji, poliploidalność pszenicy oraz wysoką zmienność w sekwencjach DNA kodujących domeny białkowe charakterystyczne dla genów odporności. Wydajność konwersji markerów DArTseq na system HRM wynosiła 7.1%.

W roku 2014 nie wykryto w badanych materiałach wirusów WSSMV, SBCMV i SBWMV. Podobnie nie stwierdzono obecności próbek z wirusem BYDV. We wszystkich badanych próbkach stwierdzono natomiast obecność wirusa WDV. Ocena nasilenia objawów rdzy brunatnej była prowadzona w trzech doświadczeniach. Dwa doświadczenia założono w Smolicach i Strzelcach, natomiast trzecie doświadczenie 3-stacyjne prowadzono dla zestawu 94 linii z Kobierzyc. Badane materiały cechowały się wysoką zmiennością pod względem reakcji na Puccinia triticina. Uzyskane dane posłużyły do obliczeń asocjacji i identyfikacji markerów odporności na rdzę brunatną.

g) streszczenie wyników uzyskanych w 2015 roku

Określono podobieństwo genetyczne pomiędzy 200 genotypami z wykorzystaniem 14 markerów funkcjonalnych. Uzyskana zmienność DNA posłużyła do charakterystyki genotypów pod względem wybranych markerów odporności na choroby grzybowe.

W ramach badań przeprowadzonych w 2015 roku uzyskano dane genotypowe DArTseq dla 94 linii pszenicy zwyczajnej. Wytypowano kolejny zestaw markerów SNP zasocjowanych z efektami odporności na rdzę brunatną. Z uwagi na trudności w przekształcaniu markerów z systemu DArTseq na system PCR dalsze badania będą wykorzystywały informacje dostępne dzięki udostępnieniu sekwencji genomu pszenicznego i co pozwoli na zaprojektowanie starterów z uwzględnieniem homeologii chromosomów. Spośród 20 konwertowanych markerów jedynie 1 marker utrzymał specyficzność określaną metodą HRM.

Podobnie jak w ubiegłym roku, również w 2015 nie wykryto w badanych materiałach wirusów WSSMV, SBCMV i SBWMV. Przyczyną karłowatości badanych roślin pszenicy był głównie wirus WDV przenoszony przez skoczki natomiast wirus BYDV typu PAV był przyczyną karłowatości w 8% przypadków (4 próbki). Ocena nasilenia objawów rdzy brunatnej była prowadzona w sześciu doświadczeniach. We wszystkich lokalizacjach stwierdzono wysokie różnicowanie pod względem reakcji na Puccinia triticina.

Sprawozdanie o stanie realizacji zadania nr 15 z wykonania badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej w latach 2011-2013

"Wprowadzenie odporności na wirusa żółtej karłowatości jęczmienia oraz odporności na rdzę brunatną Lr 19 do polskich materiałów hodowlanych pszenicy"

Supplementary data to publication:

Ciura J., Szeliga M., Grzesik M., Tyrka M. 2017. Next generation sequencing of representational difference analysis products for identification of genes involved in diosgenin biosynthesis in fenugreek (Trigonella foenum-graecum). Planta 245(5):977-991. (DOI: 10.1007/s00425-017-2657-0)