Wykorzystanie markerów molekularnych i fenotypowych do identyfikacji genów odporności pszenicy na łamliwość źdźbła powodowaną przez Oculimacula yallundae i O. acuformis
Abstrakt
Łamliwość źdźbła to jedna z ważniejszych chorób pszenicy uprawnej (Triticum aestivum L.) powodowana przez dwa grzyby patogeniczne Oculimacula yallundae i Oculimacula acuformis. Istnieje kilka źródeł odporności na ten patogen, lecz jak dotąd tylko dwa geny Pch1 i Pch2 zostały przniesione do pszenicy uprawnej i warunkują odporność. Wybranie najkorzystniejszych markerów molekularnych dla określenia obecności genów odporności na łamliwość źdźbła u pszenicy może poprawić skuteczność i dokładność przy wyborze genotypów odpornych na tę chorobę. Celem pracy było określenie efektywności markerów molekularnych i markera izoenzymatycznego dla genów Pch1 i Pch2 oraz wytypowanie genotypów pszenicy ozimej o podwyższonej odporności w odniesieniu do porażenia roślin w testach inokulacyjnych przeprowadzonych w fazie siewki oraz rośliny dojrzałej. Materiał badawczy stanowiło 159 linii hodowlanych pszenicy ozimej oraz pięć odmian kontrolnych: Artist, Kilimanjaro, Kometa, Patras i Rendezvous. Do identyfikacji genów odporności wykorzystano pięć markerów, trzy do identyfikacji genu Pch1 (EpD1b, XustSSR2001-7DL, Xorw1) oraz dwa dla genu Pch2 (Xcfa2040, Xwmc525). Biorąc pod uwagę analizę molekularną genów, wyniki inokulacji siewek oraz wyniki porażenia źdźbeł dojrzałych roślin, stwierdzono brak objawów porażenia źdźbeł u linii/odmian pszenicy ozimej, u których zidentyfikowano oba geny Pch1 i Pch2. Stwierdzono u nich również najniższe porażenie siewek. Najwyższy procent porażonych źdźbeł odnotowano u genotypów, gdzie nie stwierdzono genów Pch1 i Pch2. U tych genotypów zaobserwowano również najwyższe porażenie w teście siewkowym. Wykazano, że obecność genów Pch1 i Pch2 lub ich brak nie wpływała istotnie na plon ziarna oraz na masę tysiąca ziarniaków (MTZ). U genotypów z genami Pch1 i Pch2 stwierdzono nieznacznie wyższe wartości dla obu parametrów technologicznych.
Słowa kluczowe
geny odporności; łamliwość źdźbła; Pch1; Pch2; Triticum aestivum
Bibliografia
Burt C., Hollins T. W., Nicholas P. 2014. Identification of a QTL conferring seedling and adult plant resistance to eyespot on chromosome 5A of Cappelle Desprez. Theor. Appl. Genet. 122: 119 — 128.
Chapman N., Burt C., Dong H., Nicholson P. 2008. The development of PCR-based markers for the selection of eyespot resistance genes Pch1 and Pch2. Theor Appl Genet 117: 425 — 433.
Deighton F. C. 1973. Studies on Cercospora and allied genera. IV. Cercosporella Sacc., Pseudocercosporella gen. nov. and Pseudocercosporidium gen. nov. Mycological Papers 133:1 — 62.
Dumalasova V., Palicova J., Hanzalova A., Bizova I., Laisova-Svobodova L. 2015. Eyespot Resistance Gene Pch1 and Methods of Study of its Effectiveness in Wheat Cultivars. Czech J Genet Plant Breed, 51 (4): 166 —173.
EPPO no. PP 1/28 — Standards — PP1 Efficiency of plant protection products — Summary list of approved Standards (2018 – 09).
Fitt B. D. L., Goulds A., Polley R. W. 1988. Eyespot (Pseudocercosporella herpotrichoides) epidemiology in relation to prediction of disease severity and yield loss in winter wheat — a Review. Plant Pathology 37: 311 — 328.
Fron M. G. 1912. Contribution a l'etude de la maladie due 'piet noir des cereales' ou 'maladie du pietin'. Annales de la Science Agrnomique, France IV: 1.
Groenewald J. Z., Marais A. S., Marais G. F. 2003. Amplified fragment length polymorphism-derived microsatellite sequence linked to the Pch1 and Ep-D1 loci in common wheat. Plant Breeding 122(1): 83 — 85.
Jahier J., Doussinault G., Dosba F., Bourgeois F. 1978. Monosomic analysis of resistance to eyespot in the variety „Roazon”. In: Proceedings of the Fifth International Wheat Genetics Symposium, Luty 23–28, New Delhi, Indie: 437 — 440.
Johnson R. 1992. Past, present and future opportunities in breeding for disease resistance, with examples from wheat. Euphytica 63: 3 —22.
Koen E., Labuschagne, M. T., Viljoen, C. D. 2002. The influence of eyespot resistance genes on baking quality and yield in wheat. Journal of the Science of Food and Agriculture 82: 1537 — 1540.
Korbas M., Parandowski A., Węgorek P., Jajor E., Horoszkiewicz-Janka J., Zamojska J., Danielewicz J., Czyczewski M., Dworzańska D. 2017. Vademecum środków ochrony roślin, Wyd. Agronom, Poznań.
Kwiatek M., Pankiewicz K., Wiśniewska H., Korbas M., Danielewicz J. 2012. Identification of Pch1 eyespot resistance gene in the collection of wheat lines (Triticum Aestivum L.). Journal of Plant Protection Research 52 (2): 254 — 258.
Kwiatek M., Wiśniewska H., Kaczmarek Z., Korbas M., Gawłowska M., Majka M., Pankiewicz K., Danielewicz J., Belter J. 2015. Using markers and field evaluation to identify the source of eyespot resistance gene Pch1 in the collection of wheat breeding lines. Cereal Research Communications 43: 638 — 648.
Kwiatek M., Wiśniewska H., Korbas M., Gawłowska M., Belter J., Majka M., Danielewicz J. 2016. How do eyespot resistance genes transferred into winter wheat breeding lines affect their yield? Journal of Plant Protection Research 56: 319 — 322.
Leonard J. M., Watson C. J., Carter A. H., Hansen J. L., Zemetra R. S., Santra D. K., Campbell K. G., Riera-Lizarazu O. 2008. Identification of a candidate gene for the wheat endopeptidase EpD1 locus and two other STS markers linked to the eyespot resistance gene Pch1. Theor. Appl. Genet. 116: 261 — 270.
Maia N. 1967. Obtention de blés tendres résistants au piétin-verse (Cercosporella herpotrichoides) par crôisements interspécifiques blés x Aegilops. Comptes Rendus de l'Académie d'Agriculture de France 53: 149 — 155.
Majka M., Kwiatek M., Korbas M., Danielewicz J., Gawłowska M., Góral T., Wiśniewska H. 2018. Eyespot resistance of winter wheat breeding lines evaluated with the marker-assisted selection and inoculation tests at the seedling and adult plant stage, Journal of Plant Protection Research 58:387 — 394.
McMillin D. E., Allan R. E., Roberts D. E. 1986. Association of an isozyme locus and strawbreaker foot rot resistance derived from Aegilops ventricosa in wheat. Theor. Appl. Genet. 72: 743 — 747.
Mena M., Doussinault G., Lopez-Braña I., Aguaded S., García-Olmedo F., Delibes A. 1992. Eyespot resistance gene Pch-1 in H-93 wheat lines. Evidence of linkage to markers of chromosome group 7 and resolution from the endopeptidase locus Ep-D1b. Theor. Appl. Genet. 83: 1044 — 1047.
Meyer N., Lind V., Heindorf M., Korzun V., Friedt W., Ordon F. 2011. Diagnostic value of molecular markers linked to the eyespot resistance gene Pch1 in wheat. Euphytica 177: 267 — 275.
Muranty H., Jahier J., Tanguy A. M., Worland A. J., Law C. 2002. Inheritance of resistance of wheat to eyespot at the adult stage. Plant Breeding 121: 536 — 538.
Murray T. D. 2010. Eyespot (strawbreaker foot rot). In: Compendium of Wheat Diseases and Pests (Bockus W. W. Bowden R. L., Hunger R. M., Murray T. D., Smiley R. W., Morrill W. ed.). 3rd ed. APS Press, Minneapolis 171: 32 — 34.
Pasquariello M., Ham J., Burt C., Jahier J., Paillard S., Uauy C., Nicholson P. 2017. The eyespot resistance genes Pch1 and Pch2 of wheat are not homoeoloci. Theor. Appl. Genet. 130: 91 —107.
Santra D. K., Watt C., Little L., Kidwell K. K., Campbell K. G. 2006. Comparison of a modified assay method for the endopeptidase marker Ep-D1b with the Sequence Tag Site marker XustSSR2001-7DL. Plant Breeding 125: 13 — 18.
Wiśniewska H., Kwiatek M., Majka M., Gawłowska M., Belter J. 2016. Selekcja pszenicy odpornej na łamliwość podstawy źdźbła z wykorzystaniem markerów izoenzymatycznych i molekularnych. (W:) Metody biotechnologiczne w hodowli pszenicy — wybrane zagadnienia (red.) Surma M., Kuczyńska A., Adamski T., Wydawnictwo ProDRUK Poznań, ISBN 978-83-64246-33-3: 27 — 35.
Wiśniewska H., Majka M., Kwiatek M., Gawłowska M., Surma M., Adamski T., Kaczmarek Z., Drzazga T., Ługowska B., Korbas M., Belter J. 2019. Production of wheat doubled haploids resistant to eyespot supported by marker-assisted selection, Electronic Journal of Biotechnology 37:11 — 17.
Worland A. J., Law C. N., Hollins T. W., Koebner R. M. D., Giura A. 1988. Location of a gene for resistance to eyespot (Pseudocercosporella herpotrichoides) on chromosome 7D of bread wheat. Plant Breeding 101: 43 — 51.
Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0002-5039-9465
Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0002-8975-0208
Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0003-1139-8133
Instytut Ochrony Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0002-5536-1853
Instytut Ochrony Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Władysława Węgorka 20, 60-318 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0003-0252-8573
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Polska
https://orcid.org/0000-0001-9130-6109
DANKO Hodowla Roślin, Choryń 27, 64-000 Kościan Polska
Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0003-1934-448X
Hodowla Roślin Smolice, Grupa IHAR, Smolice 134, 63-740 Kobylin Polska
Małopolska Hodowla Roślin, ul. Sportowa 21, 55-040 Kobierzyce Polska
Hodowla Roślin Strzelce, Grupa IHAR, Główna 20, 99-307 Strzelce Polska
Poznańska Hodowla Roślin, Antoniny 2, 64-100 Leszno Polska
https://orcid.org/0000-0002-1454-6181
Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Polska
https://orcid.org/0000-0003-2782-685X
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
