Belter , Jolanta

Góral , Tomasz

Majka , Maciej

Ochodzki , Piotr

Walentyn-Góral , Dorota

Wiśniewska , Halina

Polish

Czasopisma Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin

NR 286 BIULETYN INSTYTUTU HODOWLI I AKLIMATYZACJI ROŚLIN 2019   e-ISSN 2657-8913 75  HALINA WIŚNIEWSKA 1 TOMASZ, GÓRAL 2 PIOTR OCHODZKI 2 MACIEJ MAJKA 1  DOROTA WALENTYN-GÓRAL 2 JOLANTA BELTER 1  1 Instytut Genetyki Roślin, Polskiej Akademii Nauk, Poznań 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Państwowy Instytut Badawczy, Radzików Kierownik Tematu: prof. dr hab. Halina Wiśniewska Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Poznań; ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań; tel. 662044293, e-mail: hwis@igr.poznan.pl   Prace zostały wykonane w ramach badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej na podstawie decyzji Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi nr HOR.hn.802.18.2018, Zadanie 14. Badanie typów odporności na fuzariozę kłosów u pszenżyta ozimego za pomocą markerów fenotypowych i metabolicznych Evaluation of Fusarium head blight resistance types in winter triticale using phenotypic and metabolic markers Słowa kluczowe: gen Fhb1, fuzarioza kłosów, pszenżyto, mykotoksyny WPROWADZENIE Odmiany pszenżyta okazują się podatne na fuzariozę kłosów i kumulację w ziarnie toksyn fuzaryjnych. Głównym źródłem odporności jest locus cech ilościowych (QTL) Fhb1 zlokalizowany w krótkim ramieniu chromosomu 3BS, warunkuje wysoką odporność na fuzariozę — obecny w pszenicy Sumai 3. Scharakteryzowany jest również inny QTL — Fhb2 na 6BS. Ma on znacznie mniejszy wpływ na odporność. Podejmowane są próby poszerzenia zmienności pszenżyta przez wprowadzanie genów z gatunków oddalonych. CELE PROJEKTU — Badanie odporności typu I i II na fuzariozę kłosów u pszenżyta z wykorzystaniem markerów fenotypowych. Pszenżyto 76 — Identyfikacja molekularna genu Fhb1 mieszańców BC1 i BC2. — Ocena odporności na uszkodzenie ziarna (typ III odporności). — Określenie redukcji parametrów struktury plonu (typ IV odporności). — Analiza zawartości toksyn fuzaryjnych w ziarniakach (typ V odporności).  MATERIAŁY I METODY  Materiał badawczy Genotypy pszenżyta ozimego — temat badawczy 1, 2, 3 i 4 oraz linie pszenżyta z introgresją chromatyny Triticum monococcum i substytucjami genomu D pszenicy — temat badawczy nr 1 Metody badawcze  — Testowanie metodą inokulacji (oprysk) w warunkach polowych oraz metodą inokulacji punktowej w Radzikowie i Cerekwicy.  — Badanie odporności na infekcję pierwotną (typ I odporności), na rozprzestrzenianie się patogenu wzdłuż osadki kłosowej (typ II odporności). Określanie indeksu fuzariozy kłosów (IFK) (połączone typy odporności I i II) — temat badawczy nr 1. — Analizowanie odporności na uszkodzenie ziarniaków (typ III odporności) — określanie wizualne proporcji ziarniaków uszkodzonych przez Fusarium (FDK) i ziarniaków wyglądających zdrowo (HLK) — temat badawczy nr 3. — Określanie redukcji parametrów struktury plonu: (masy ziarna z kłosa (MZK), liczby ziarniaków w kłosie (LZK), masy tysiąca ziarniaków (MTZ), analiza tolerancji czyli odporności na obniżkę parametrów struktury plonu (typ IV odporności) — temat badawczy nr 3. — Analiza zawartości toksyn fuzaryjnych w ziarniakach — deoksyniwalenolu (DON), niwalenolu (NIV), zearalenonu (ZEN) — chromatografia gazowa, (typ V — odporność na kumulację/degradację toksyn fuzaryjnych) — temat badawczy nr 4.  — Identyfikowanie molekularne genu Fhb,1 — temat badawczy 2. WYNIKI Temat badawczy 1 Doświadczenia infekcyjne w IHAR — PIB Radzików i IGR PAN Poznań z około 75 genotypami pszenżyta ozimego wybranymi jako formy o podwyższonej odporności w latach ubiegłych oraz z nowymi uzyskanymi na drodze krzyżowań z różnymi źródłami odporności Brak opadów w okresie kwitnienia pszenżyta nie sprzyjał rozwojowi fuzariozy. W lokalizacji Cerekwica zastosowano po inokulacji zamgławianie, stąd porażenie kłosów było 3-krotnie wyższe (8,7%) aniżeli w Radzikowie (2,7%). Najniższe IFK poniżej 3,0% odnotowano u 7 genotypów pszenżyta — DANKO 22 (2015), DANKO 6/15, DANKO 20/16, BOH 534-4, DS 1238, BOH 2271-4, MAH 34762-2.  Średnie IFK badanych linii pszenżyta z introgresją chromatyny T. monococcum i sub-stytucjami genomu D pszenicy wynosiło 6,8%, porażenie do 4% odnotowano u 8 linii. Pszenżyto 77 Średnia liczba punktów infekcji (typ I odporności) dla 49 genotypów pszenżyta wynosiła 1,9. Najwyższą odporność typu I odnotowano dla genotypów DC 06080-56, BOHD 898-1, MAHD 33404-1, DC 03326/06/2, DS. 9, DANKO 17 (2014), BOHD 1025-2 i MAH 35657-2.  Średnia liczba porażonych kłosków (typ II odporności) dla 49 badanych genotypów wynosiła 2. Najwyższą odporność typu II zanotowano dla genotypów MAH 33544-3, BOH 835-4, DANKO 2 (2014), DANKO 21 (2015), BOH 1062-2, DANKO 10 (2015). Średnia odporność obu typów odporności była najwyższa u genotypów MAH 33544-3, DS. 9, DC 06080-56, DL 593/07, MAH 34359-1 i BOHD 1025-2. Średnia odporność typu I i II korelowała istotnie z IFK w obu lokalizacjach oraz ze średnim IFK. Temat badawczy 2 Doświadczenia infekcyjne w dodatkowych lokalizacjach. Krzyżowanie wybranych genotypów pszenżyta, rozmnażanie uzyskanych mieszańców Inokulacja pszenżyta przeprowadzona w lokalizacjach Dębina, Borowo, Małyszyn i Szelejewo wykazała wystąpienie porażenia kłosów tylko w Dębinie. Średni %IFK z lokalizacji Cerekwica i Radzikowo korelował z IFK w Dębinie (r = 0,430). Formy mieszańcowe BC1 i BC2 niosące gen odporności na fuzariozę kłosa Fhb1, zostały poddane krzyżowaniom wstecznym w celu otrzymania mieszańców pokolenia BC2 i BC3. Uzyskano 11 form BC2 z genem odporności Fhb1 oraz 56 form BC3. Temat badawczy 3 Analiza zebranego materiału pod kątem oceny odporności na uszkodzenie ziarniaków (typ III)  Prażenie ziarna było zróżnicowane. Średni procent FDK masa w Cerekwicy wynosił 11,39% natomiast FDK liczba 18,55%. Dla genotypów ocenionych w Radzikowie średni procent FDK masa wynosił 14,18%, a FDK liczba 14,80%. Najniższą liczbę porażonego ziarna (FDK liczba) odnotowano u genotypu DS.9.  IFK w Poznaniu korelował istotnie z wartościami FDK w Poznaniu i ze średnimi FDK. Podobne były zależności IFK i FDK w Radzikowie. Średnia wartość IFK korelowała z wartościami średnimi FDK masa i FDK liczba. Średnio najniższą redukcję MZK odnotowano u genotypów MAH 34068-5 (S), DANKO 3/15, MAH 33115-4/1 i DANKO 2/16. Najniższa średnia redukcja MTZ wystąpiła u genotypów BOHD 2027-1, DANKO 3/17, DS. 9, DANKO 13/17 i DANKO 28/17. IFK korelował z uszkodzeniem ziarniaków. Uszkodzenie ziarniaków (FDK masa i FDK liczba) korelowało z względną redukcją MTZ. Temat badawczy 4 Analiza w badanym materiale zawartości toksyn fuzaryjnych w ziarnie, kumulacja/degradacja toksyn (typ V odporności) We wszystkich próbach ziarna stwierdzono obecność DON, NIV oraz pochodnej acetylowej 3Ac-DON. Brak było 15Ac-DON, a pochodna 3Ac-DON występowała w ilościach śladowych. W Poznaniu dominował NIV — zawartość ponad 10-krotnie wyższa niż DON-u. W Radzikowie natomiast dominował DON (30-krotnie więcej NIV) (rys. 1).  Pszenżyto 78  Rys. 1. Porównanie zawartości DON i NIV w próbach ziarna 39 genotypów pszenżyta pochodzących z Poznania i Radzikowa. Prostokąty pokazują pierwszy kwartyl, medianę i trzeci kwartyl. Wąsy pokazują dolny i górny limit, poza którym wartości są odstające  Najniższe zawartości DON stwierdzono u genotypów LD 121/08, MAHD 35399-1, BOH 534-4, DANKO 2/17, MAH 34359-1, BOHD 898-1 i odmiany Trefl. Natomiast najniższe zawartości NIV stwierdzono u genotypów DS. 9, BOH 537-2, DANKO 3/17, BOHD 898-1. Sumarycznie najmniej trichotecenów B było w ziarnie genotypów BOHD 898-1, DANKO 3/17, DS. 9, DC 03326/06/2, Trefl, BOHD 1025-2 i MAHD 35399-1.  Zawartość ZEN w ziarnie wynosiła średnio 94 g/kg. W próbach ziarna z Radzikowa było go około 5-krotnie więcej niż w próbach ziarna z Cerekwicy. Najmniej ZEN było w ziarnie genotypów BOH 534-4, MAH 34359-1, BOHD 898-1, DANKO 2/17, LD 121/08, MAHD 35399-1 i DS. 9. IFK korelował z zawartością NIV i sumaryczną zawartością trichotecenów B, nie stwierdzono korelacji z zawartością DON i ZEN. Poziom uszkodzenia ziarniaków korelował z zawartością wszystkich badanych myko-toksyn.  Stwierdzono istotne ujemne współczynniki korelacji MTZ oraz DON, ZEN i sumy trichotecenów B.  PODSUMOWANIE Analiza wieloczynnikowa pozwoliła na zidentyfikowanie genotypów łączących odporności różnych typów. Są to DS. 9, BOHD 898-1, odmiana Trefl, DANKO 2/17, DANKO 3/17, BOH 534-4, MAHD 35399-1, DL 593/07, DC 03326/06/2, LD 121/08, Pszenżyto 79 BOHD 1025-2, odmiana Meloman, BOH 537-2 i DANKO 22/17. Cztery z nich to nowe genotypy pochodzące w Doświadczenia Wstępnego 2017/2018 (rys. 2).   Rys. 2. Układ współrzędnych dwóch pierwszych składowych głównych dla 39 genotypów pszenżyta ozimego. Składowe wyjaśniają 69,67% zmienności odporności na fuzariozę kłosów mierzoną indeksem fuzariozy kłosów (IFK), stopniem uszkodzenia ziarniaków (FDK m), względną wartością MTZ (% kontroli) oraz zawartością toksyn fuzaryjnych (deoksyniwalenolu [DON] niwalenolu [NIV] oraz zearalenonu [ZEN]) w ziarnie. Wektory wskazują kierunek wzrostu wartości zmiennych. Na zielono zaznaczono genotypy z DW 17/18, na czerwono wzorce podatne   Pszenżyto 80   

Badanie typów odporności na fuzariozę kłosów u pszenżyta ozimego za pomocą markerów fenotypowych i metabolicznych

https://ojs.ihar.edu.pl/index.php/biul/article/download/28/23

Badanie typów odporności na fuzariozę kłosów u pszenżyta ozimego za pomocą markerów fenotypowych i metabolicznych

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Czasopisma Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin