Zadanie 3.3. (Prof. dr hab. J. Zimny)
Przeniesienie zdolności do androgenezy z linii modelowych do linii hodowlanych żyta oraz identyfikacja czynników genetycznych determinujących androgenezę.
Osoba odpowiedzialna (w instytucie badawczym): Prof. dr hab. J. Zimny
CEL:
Zbadanie sposobu dziedziczenia zdolności do androgenezy. Podstawowym celem jest identyfikacja regionów genomu związanych ze zdolnością do androgenezy i próba znalezienia markerów molekularnych dla tej cechy wykrywanych metodą PCR
UZASADNIENIE:
Hodowla mieszańcowa żyta oparta jest o krzyżowanie homozygotycznych męskosterylnych linii matecznych z ojcowskimi liniami przywracającymi płodność dającymi wysoki efekt heterozji w pokoleniu F1. Linie homozygotyczne są wyprowadzane w przypadku żyta w żmudnych, trwających kilkanaście lat pracach metodą chowu wsobnego i zmuszaniu żyta do samozapylenia i w ten sposób przełamywaniu jego samoniezgodności. Publikowane w ostatnich latach strategie hodowli roślin zawsze przewidują zastosowanie linii DH na którymś etapie powstawania odmiany (Marulanda i in., Theor. Appl. Genet. 129). Zastosowanie metody androgenezy daje możliwość znacznego skrócenia cyklu hodowlanego w sytuacji silnej konkurencji firm hodowlanych z innych krajów w hodowli żyta. Udoskonalone metody androgenezy będą znajdować coraz większe zastosowanie w hodowli zbóż. Jednak ich wdrożenie do codziennej praktyki hodowlanej zależy w największej mierze od tego, czy zostanie przełamana bariera niskiej wydajności regeneracji. W ramach prowadzonych badań zamierzamy wykazać, że cecha androgeniczności przenosi się do potomstwa i zbadać jak jest przenoszona zważywszy, że jest to zapewne cecha poligeniczna. Aby osiągnąć ten cel proponujemy przeniesienie cechy zdolności do androgenezy drogą krzyżowania linii o wysokiej zdolności do androgenezy do linii hodowlanych oraz wyselekcjonowanie sekwencji powiązanych ze zdolnością do androgenezy. Poznanie tych sekwencji pozwoli na zaprojektowanie markerów PCR, które umożliwią monitorowanie tej cechy w genotypach hodowlanych. W projekcie zostanie wykorzystana linia o bardzo wysokiej zdolności do androgenezy wyprowadzona w toku badań realizowanych w latach 2015-2020.
Po skrzyżowaniu linii o niskiej i wysokiej zdolności do androgenezy wytworzone zostaną przy użyciu odpowiednio licznych populacji F2– zestawy rekombinacyjnych linii żyta. Tak uzyskane populacje o liczebnościach co najmniej 100 osobników zostaną poddane fenotypowaniu i genotypowaniu w celu powiązania analizowanej cechy zdolności do androgenezy z obrazem molekularnym. Żyto jest gatunkiem o bardzo dużej zmienności genetycznej. Wybrane osobniki pochodzące z podgrup o najwyższej oraz najniższej zdolności do androgenezy przeznaczone zostaną do sekwencjonowania RNA. Sekwencjonowanie BSR-seq (ang. Bulked segregant RNA-seq) to nowa i coraz częściej stosowana metoda mapowania QTLi i genów wielu cech. BSR-seq to metoda, która opiera się na technologii sekwencjonowania nowej generacji (NGS) w celu identyfikacji markerów SNP (polimorfizm pojedynczego nukleotydu) - najliczniejszej klasy występujących w genomie. W ten sposób można zidentyfikować zmienność genetyczną w regionach związanych z badaną cechą. Metoda ta została zastosowana do profilowania genów kandydujących i mapowania zmienności polimorfizmu pojedynczych nukleotydów (SNP) u wielu gatunków roślin. Zastosowanie metodyki opartej o sekwencjonowanie RNA pochodzącego z dwóch puli genotypów, o różnym nasileniu badanej cechy, pozwoli na interpretację wyników oraz w dalszej kolejności, wytypowanie sekwencji sprawczych odpowiedzialnych za zdolność do androgenezy. Zastosowanie markerów genetycznych opartych o polimorfizm pojedynczego nukleotydu (SNPs) znajduje coraz większe zastosowanie w charakteryzowaniu puli genowej populacji, mapowaniu cech ilościowych i selekcji materiałów hodowlanych o pożądanych cechach.
HARMONOGRAM:
- Ocena zdolności do androgenezy min. 20 wsobnych/homozygotycznych linii hodowlanych żyta.
- indukowanie androgenezy (metodą kultur in vitro izolowanych pylników i/lub mikrospor);
- ocena poziomu ekspresji genów o znanym z literatury związku z wydajnością androgenezy (metodą RT-qPCR);
- regeneracja zielonych roślin;
- ocena płodności regeneratów;
- zestawienie wydajności androgenezy badanych linii w odniesieniu do linii wysoce androgenicznej;
- wyselekcjonowanie linii o niskim poziomie androgeniczności, które zostaną wykorzystane do krzyżowań z liniami o wysokiej zdolności do androgenezy;
- Wykonanie krzyżowań między wybraną linią o niskim poziomie androgeniczności i modelową linia androgeniczną, celem dalszego wyprowadzenia populacji segregantów F2
Planowane na 2021 r. mierniki:
- liczba genotypów badanych pod kątem zdolności do androgenezy – 20 linii;
- ocena ekspresji genów związanych z androgenezą – 3 geny badane w każdej linii;
- liczba wyselekcjonowanych linii o niskim poziomie androgeniczności – 1 linia;
- wykonanie zestawień wydajności androgenezy– 1 linią modelową;
- krzyżowanie między linią modelową i wybraną linią o niskim poziomie androgeniczności – 1 kombinacja.