Evaluation of changes in the expression profile of candidate genes in apple rootstockss with a different degree of frost tolerance .

Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja genów sprzężonych z cechą mrozoodporności podkładek jabłoni. Ocenę zmian w poziomie ekspresji wyizolowanych genów przeprowadzono metodami RNAseq i qRT-PCR, dla podkładek zróżnicowanych po względem stopnia tolerancji mrozowej: P 66 (tolerancyjna) i M.9 (wrażliwa).W wyniku przeprowadzonych odczytów sekwencji RNA (sekwencjonowanie de novo w systemie Illumina Solid) dla w/w podkładek zidentyfikowano około 167 milionów odczytów unikatowych sekwencji, z których do wstępnych badań weryfikacyjnych wytypowano 15 o zróżnicowanym profilu ekspresji. Sekwencje poddano adnotacji funkcjonalnej. Wytypowane geny kodują: białka strukturalne i integralne błon komórkowych i wakuoli komórkowych, czynników transkrypcyjnych, białek regulujących transport międzykomórkowy i wewnątrzkomórkowy, białek hydrolizujących wiązania C-O i C-N oraz białek wiążących makro- i mikroelementy. Celem weryfikacji typu regulacji sekwencji transkryptomu uzyskanych z sekwencjonowania nowej generacji (NGS), dla tych samych prób przeprowadzono ilościową analizę transkryptu genów (qRT-PCR). Spośród badanych genów, trzy reprezentowały identyczny typ regulacji w badanych układach eksperymentalnych RNA-seq i qRT-PCR. Wytypowane geny stanowią potencjalne sekwencje kandydujące do sporządzenia markerów funkcjonalnych, umożliwiających wczesną selekcję podkładek jabłoni tolerancyjnych na mróz.The aim of presented study was to identify putative candidate genes associated with apple rootstock winter hardiness. The assessment of changes in expression profile of isolated differentially expressed genes, was performed using two subsequent experiments: RNAseq (based on New Generation Sequencing, NGS) and qRT-PCR (Real Time transcript amplification). In terms of traits of interests two apple rootstocks P 66 (frost tolerant) and M.9 (frost sensitive) were evaluated. As a result of the RNA sequence readings (de novo sequencing, Illumina Solid system), approximately 167 million reads of unique sequences were identified. Finally, fifteen functionally annotated expressed tags, representing different expression profile, were chosen. Selected putative genes coding: structural and integral proteins of cell membranes and cellular vacuoles, transcription factors, proteins regulating intercellular and intracellular transport, C-O and C-N bonds hydrolyzes, and proteins binding macro- and microelements. In order to verify the type of regulation of the transcriptome sequences obtained in NGS technology, qRT-PCR tests were carried out for the same samples layout. Three of studied sequences, represented identical type of regulation in both RNA-seq and qRT-PCR experiments. The selected genes seems to represent potential candidate sequences (functional molecular markers), enabling the early selection of frost-tolerant apple rootstocks

Breeding value of selected apple cultivars (Malus domestica) for the resistance to apple scab and powdery mildew

Celem badań była ocena przydatności kilku odmian jabłoni do hodowli nowych genotypów odpornych/mało podatnych na parcha i mączniaka jabłoni w oparciu o ich ogólną (GCA) i specyficzną zdolność kombinacyjną (SCA). Stopień porażenia siewek jabłoni, stanowiących potomstwo 11 genotypów jabłoni, krzyżowanych w układzie czynnikowym: ♀4 × ♂7 – 4 odmiany mateczne (‘Alwa’, ‘Golden Delicious’, ‘Free Redstar’, ‘Gold Milenium’) i 7 odmian ojcowskich (‘Glogierówka’, ‘Kronselka’, ‘Kosztela’, ‘McIntosh’, ‘Oliwka Żółta’, ‘Malinowa Oberlandzka’, ‘Koksa Pomarańczowa’) przez oba patogeny oceniono w lipcu 2019 r. Istotnie ujemną wartość efektu GCA dla stopnia porażenia siewek przez parcha jabłoni oszacowano dla odmiany ‘Free Redstar’. Wskazuje to, że odmiana ta jest donorem genów warunkujących ‘odporność’ lub małą podatność na parcha jabłoni u potomstwa. Istotnie ujemną wartość efektu GCA dla stopnia porażenia siewek przez mączniaka jabłoni oszacowano dla odmiany ‘Free Redstar’. Oznacza to, że genotyp ten jest donorem genów warunkujących ‘odporność’ lub małą podatność na mączniaka jabłoni u siewek. Negatywne efekty SCA dla stopnia porażenia siewek przez parcha jabłoni uzyskano dla 3 rodzin mieszańców: ‘Free Redstar’ × ‘McIntosh’, ‘Alwa’ × ‘Malinowa Oberlandzka’ i ‘Alwa’ × ‘McIntosh’. Oznacza to, że w przypadku tych rodzin genetyczne współdziałanie obu genotypów rodzicielskich warunkuje ‘odporność’ lub małą podatność roślin na parcha jabłoni.The aim of the study was to assess the suitability of several apple cultivars for breeding of new genotypes resistant/low susceptible to apple scab and powdery mildew based on their general (GCA) and specific (SCA) combining abilities. Infection degree of the apple seedlings, being the progeny of 11 cultivars crossed in the model: ♀4 x ♂7 – 4 maternal cultivars (‘Alwa’, ‘Golden Delicious’, ‘Free Redstar’, ‘Gold Milenium’) and 7 paternal cultivars (‘Glogierówka’, ‘Kronselka’, ‘Kosztela’, ‘McIntosh’, ‘Oliwka Żółta’, ‘Malinowa Oberlandzka’, ‘Koksa Pomarańczowa’) by both apple pathogens was evaluated in July 2019. Significantly negative value for the GCA effect for the infection degree by apple scab was estimated for ‘Free Redstar’. This indicates that this cultivar is a good donor of genes responsible for resistance to apple scab in the progeny. Negative value of GCA effect for susceptibility to powdery mildew was also stated for ‘Free Redstar’. This means that this cultivar may serve as good donor of genes determining resistance/low susceptibility to powdery mildew in its progeny. Negative SCA effects for resistance/low susceptibility to apple scab, moreover, were indicated for 3 cross combinations: ‘Free Redstar’ x ‘McIntosh’, ‘Alwa’ x ‘Malinowa Oberlandzka’ and ‘Alwa’ x ‘McIntosh’. This indicates that genetic interaction of both parental genotypes results in genetic determination of resistance or high tolerance to apple scab in their progeny

Identification of Four New Est-Based Markers on the Apple (MALUS ⋉ DOMESTICA) Genetic Map

The map of the linkage groups: LG2, LG12 and LG14, which are expected to contain QTLs related to fruit quality, was generated by analysis of 56 individuals of the cross: ‘Retina’ × ‘Topaz’. Twenty three of the 27 SSR markers covered 225 cM in ‘Retina’ and 371 cM in ‘Topaz’ genome. High level of colinearity (≈85%) was found between obtained map and the respective map regions of ‘Fiesta’, ‘Discovery’, ‘Ralls Janet’ and ‘Delicious’. Only single inversions of marker positions were noted, predominantly in ‘Topaz’. CAPS and SSCP/SNP markers in seven ESTs, chosen based on the metabolic pathways of ascorbic acids and sugar, were identified. Four of the CAPS markers, linked to the genes coding: UDP glucose: flavonoid 3-o-glucosyl transferase, ascorbate peroxidase, and two sugar transporters, were mapped on LG2 (GFglTra - both cultivars), LG12 (PGiso1B and PSTS - ‘Topaz’) and LG14 (PST - ‘Retina’). According to our knowledge, loci of these markers have never been identified on the apple genome map

Preparation of the mapping population derived from the cross of ‘Elsanta’and ‘Senga Sengana’ sutble for analysis of QTL regions linked to selected Fragaria traits.

Celem przeprowadzonych badań było przygotowanie populacji mapującej uzyskanej w wyniku skrzyżowaniaodmian ‘Elsanta’ i ‘Senga Sengana’, przydatnej do badań genotypowo-fenotypowych, poprzedzonych porządzeniem ‘szkieletu’ mapy genetycznej. Pierwszym etapem badań była ocena molekularna roślin form rodzicielskich pod kątem stopnia polimorfizmu genetycznego. Na postawie analizy wytypowanych 450 markerów SSR w genomie odmiany ‘Elsanta’ zidentyfikowano łącznie 418 alleli polimorficznych, natomiast w genomie odminay ‘Senga Sengana’ – 337 alleli. Przeprowadzone badania potwierdzają wysoki stopień heterozygotyczności genomów obu wytypowanych do badań odmian.Kolejnym etapem prac była analiza molekularna siewek uzyskanych w wyniku krzyżowania obu heterozygotycznych form rodzicielskich oraz ocena satusu genetycznego genotypów potomnych. Badania te potwierdziły, że w obrębie roślin populacji mapującej ‘Elsanta’ i ‘Senga Sengana’ występują genotypy pochodzące tylko z kontrolowanego zapylenia. Ponadto, analiza segregacji, w populacji mapującej, alleli heterozygotycznych, zidentyfkowanych w genomach form rodzicielskich, umożliwiła sporządzenie szkieltu zintegrowanej mapy obu badanych genomów truskawki. Wstępna mapa genetyczna, do sporządzenia której zastosowano wybranych 44 polimorficznych markerów SSR, zawiera łącznie 27 grup sprzężeń, na których zidentyfikowano loci 53 alleli polimorficznych, pokrywających 1 033 cM genomu truskawki. W wyniku przeprowadzonych testów potwierdzono, że uzyskana populacja stanowi wartościowy materiał do badań związanych z opracowaniem mapy genetycznej truskawki. Ponadto, sporządzony ‘szkielet’ mapy ‘Elsanta’ × ‘Senga Sengana’ poszerza bazę do dalszej lokalizacji genów i identyfikacji regionów QTL sprzężonych z ważnymi cechami użytkowymi truskawki.The aim of the study was to generate a mapping population derived from an 'Elsanta' and ‘Senga Sengana’ cross, so as to be useful for genotypic-phenotypic studies, and subsequently, to construct a 'skeleton' of the strawberry genetic map.The first stage of the research was based on molecular assessment of parental plants for genetic polymorphism. After analysis of 450 selected SSR markers, 418 polymorphic alleles were identified in the genome of the 'Elsanta', and 337 alleles in the genome of the 'Senga Sengana'. The study confirms the high degree of genetic heterozygosity of both of the strawberry varieties. In the next stage of the work, molecular analysis of seedlings resulted from the cross of the heterozygous parental forms, as well as the confirmation of genetic status of hybrid genotypes were conducted. These studies confirm that the origin of the prepared mapping population was the result of the controlled pollination. Moreover, segregation of heterozygous alleles in the mapping population enabled the preparation of the 'skeleton' of an integrated map of 'Elsanta' x 'Senga Sengana'. Herein, the initial genetic map was found to contain 27 linkage groups representing the loci of 53 polymorphic allele, covering 1 033 cM of the strawberry genome. Generally, as a result of the tests, we confirmed that the obtained population represents valuable material for research related to the development of a strawberry genetic map. Additionally, the 'skeleton' of 'Elsanta' x 'Senga Sengana' genetic map enlarged the database for further gene localization and for identifying QTL regions linked to important strawberry traits