|
Rezistencia rastlín založená geneticky patrí medzi najekonomickejší a z pohľadu ochrany životného prostredia najšetrnejší spôsob ochrany pestovaných plodín proti chorobám. Jednou z možností je cielená inkorporácia génov alebo segmentov s požadovanými génmi rezistencie do rastlinného organizmu. Napadnuté rastliny majú zníženú úrodu, zhoršenú kvalitu hlavného produktu, zníženú vitalitu a pri enormnom rozšírení choroby či škodcu hynú. Odrody s inkorporovanými génmi rezistencie vyžadujú minimálne ošetrenie chemickými alebo biologickými prípravkami, menej dochádza k narušeniu biologickej rovnováhy, pretože najmä chemický zásah pôsobí často negatívne i na necielené organizmy. Dosiahnutie trvalej rezistencie nie je možné, pretože súčasne s vývojom nových odrôd sa vyvíjajú aj nové rasy patogéna a ich vývoj je dokonca rýchlejší ako získanie novej odrody.
V Centre výskumu rastlinnej výroby - Výskumnom ústave
rastlinnej výroby Piešťany sa zaoberáme prenosom a inkorporáciou
génov rezistencie k hubovej listovej chorobe hrdzi pšenicovej
pri pšenici letnej f. ozimná a génov rezistencie proti vírusovým
chorobám pri jačmeni siatom jarnej i ozimnej formy a prípravou primárnych
biologických materiálov s deklarovaným znakom. Hrdza pšenicová
(Puccinia triticina Eriks.) patrí medzi významné choroby
objavujúce sa každý rok v porastoch pšenice.
| Hrdza pšenicová v poraste |
Významný negatívny vplyv na úrodu a kvalitu je tým,
že pri priaznivých podmienkach pre vývoj patogéna sa vyskytuje veľkoplošne.
Straty na úrode môžu dosiahnuť až 30%. Z hľadiska pestovateľov pšenice
je veľmi výhodné využívanie odrôd s efektívnymi génmi rezistencie
proti patogénovi, pretože sa minimalizuje aplikovanie fungicídnej
ochrany, zabráni sa epidemickým výskytom choroby a straty na úrode
sa výrazne znížia. Odrody s účinnou genetickou rezistenciou proti
chorobe sú vhodné i pre ekologické pestovanie. Najúčinnejšie sa
dlhodobo javia gény Lr9, Lr19 a Lr24. V súčasnej dobe
je zvýšená účinnosť zabezpečovaná využitím tzv. ražnej translokácie
- 1BL.1RS, ktorá nesie gény Lr26, Sr31 a Yr9. Táto kombinovaná
rezistencia sa nachádza v registrovaných odrodách Etela (2007),
Rapsodia (2005) a starších odrodách Solara a Lívia. Ďalším typom,
ktorý zabezpečuje rezistenciu ku komplexu hrdzí je translokácia
z Aegilops ventricosa nesúca gény Lr37, Sr38 a Yr17. Zistená
bola v odrodách registrovaných na Slovensku Corsaire a Rapsodia.
V odrode Rapsodia sa vyskytujú obe translokácie. Účinným spôsobom
ochrany sa javí kumulácia viac génov rezistencie do jedného genotypu.
Na našom pracovisku sa zaoberáme prenosom a pyramidovaním génov
rezistencie Lr19, Lr24 a Lr35 do odrôd pšenice letnej f.
ozimnej s cieľom získať izogénne línie. Niektoré generácie získaných
genotypov boli už začlenené do praktického testovania na VŠS a v
súkromných firmách na Slovensku, ktoré sa zaoberajú tvorbou odrôd.
K tvorbe línií boli použité staršie odrody Sofia, Simona, Lívia
(prítomnosť ražnej translokácie), Klea (Lr3), Astella (Lr3),
Brea (Lr3), Alka (Lr10+Lr13). Odroda Hana (Lr3+Sr29)
bola pri niektorých kombináciách použitá ako zdroj glutenínových
podjednotiek HMW-GS 5+10 pozitívne ovplyvňujúcich kvalitu múky.
Detekcia prítomnosti, resp. neprítomnosti jednotlivých génov v potomstve
sa uskutočňovala nepriamou selekciou pomocou DNA markerov, ktoré
sa nachádzajú v blízkosti týchto génov. Markerom podporená selekcia-MAS
(marker assisted selection) sa robila bez prítomnosti fytopatologických
testov. Selekcia genotypov s kumulovanými génmi rezistencie fytopatologicky
je zdĺhavá. Prostredníctvom MAS je možné detegovať tieto gény nezávisle
od genotypu. Biologický materiál s génom Lr19 bol odovzdaný
na VŠS a taktiež oň prejavili záujem pestovatelia v Nemecku na farmu
zameranú na ekologické poľnohospodárstvo.
Medzi hospodársky závažné patogény na obilninách
patrí žltá zakrpatenosť jačmeňa (BYDV- barley yellow dwarf virus).
Chorobu spôsobuje luteovírus, ktorý nie je prenosný mechanicky,
vektormi vírusu sú niektoré druhy vošiek. Vplyv vírusu sa v konečnom
dôsledku prejaví na celej rastline, t.j. skrátenom a menej rozvetvenom
koreňovom systéme, poruchami v klasení - klasy bývajú redukované,
kvietky do značnej miery sterilné. Pri silnom výskyte infekcie dochádza
k predčasnému odumieraniu rastlín. Všetky tieto prejavy vedú k redukcii
úrody a poklesu jeho technologickej, nutričnej a biologickej kvality.
O rozsahu strát rozhoduje patogenita vírusu, doba infekcie a odolnosť
odrody. Odolnosť voči ochoreniu pri jarnom i ozimnom type jačmeňa
je zabezpečovaná génom Ryd2. Jeho prítomnosť v potomstve
je možné sledovať dvomi spôsobmi - v infekčných testoch alebo molekulárnym
markerom. Pri prvom spôsobe dochádza k infikovaniu genotypov vektormi
pestovanými v umelom chove. Po inokulácii sa hodnotí symptomatická
reakcia na infekciu podľa 10-stupňovej škály. Tento spôsob hodnotenia
je finančne i časovo náročný. Náklady sú nielen na udržiavanie vektorov
v skleníkovom chove, ale aj na insekticídy použité po infekčnom
cicaní na ich usmrtenie. Molekulárny marker sa na výskumných pracoviskách
stal rutinným nástrojom detekcie inkorporovaných génov. Donormi
génu Ryd2 sú spravidla neregistrované odrody a preto by akceptormi
pri prenose mali byť kvalitné sladovnícke odrody. Pri klasickej
hybridizácii sme v našej práci použili odrody Nitran a Ludan a prítomnosť,
resp. neprítomnosť génu Ryd2 v potomstve bola detegovaná molekulárnym
markerom. V súčasnosti máme línie v generácii po štvrtom spätnom
krížení. Predbežné výsledky hodnotenie vybraných kvalitatívnych
ukazovateľov umožňujú zaradiť niektoré línie s priaznivou hodnotou
napr. HTS (55,3g), objemovej hmotnosti (68,58 kg/hl) či diastatickej
mohutnosti (334,78) do užšieho výberu pre ďalšie testovanie.
Ďalšou chorobou, ktorou sa na našom pracovisku zaoberáme
sú ochorenie vyskytujúce sa iba na ozimnej forme jačmeňa - žltá
(barley yellow mosaic virus - BaYMV) a mierna mozaika
jačmeňa (barley yellow mild virus - BaMMV). Vektorom
tejto choroby je pôdna huba Polymyxa graminis Led., proti
ktorej nie je žiadna chemická ochrana možná. Strata na úrode môže
dosiahnuť 20-50%. Vírusy prežívajú v kľudovom štádiu v pôde, literárne
údaje uvádzajú zamorenie pozemku na 30 a viac rokov. Rezistencia
európskych ozimných jačmeňov k tejto chorobe spočíva na recesívnom
géne rym4. Okrem neho je ďalší gén - rym11 účinný
aj proti kmeňu 2 BaYMV. Testovanie novovytvorených genotypov sa
robí na testovacom poli v Nemecku a Francúzsku. V prípade, ak nemá
šľachtiteľ k dispozícii patogéna alebo možnosť testovať novovytvorený
biologický materiál na fytopatologickom poli, je možnosť detegovania
prítomnosti, resp. neprítomnosti génov rezistencie v potomstve pomocou
molekulárnych markerov. Pri tvorbe nových genotypov sme na našom
pracovisku inkorporovali gén rym4 klasickou hybridizáciou, detekcia
prítomnosti, resp. neprítomnosti sa robila cez MAS. Overovanie prítomnosti
génu rezistencie po nepriamej selekcii bolo aj na fytopatologickom
poli v Nemecku. Spoľahlivosť selekcie rastlín molekulárnym markerom
v porovnaní s testovaním na fytopatologickom poli bola na 80%. V
ďalšom kroku sme pracovali aj na inkorporácii génu rym11
a pyramídovaní génov rym4 +rym11 do jedného genotypu. Na
našom území ani v Českej republike neboli doteraz detegované tieto
choroby, ale je len otázkou času, kedy sa dostanú aj na naše územie,
pretože na jar 2008 boli zaznamenané prvé symptómy žltej mozaiky
v Poľsku a záznamy sú aj z Mironovského regiónu.
Zapojením molekulárno-genetických metód do tvorby nového typu rastliny je reálny predpoklad urýchlenia selekcie na požadovaný znak pri zníženom rozsahu biologického materiálu. Tvorbou nových biologických materiálov, ktoré vznikajú v rámci riešenia výskumných projektov a ich uplatnením v praxi sa plní charakter rezortného poľnohospodárskeho výskumu, tzv. aplikovaný výskum.
Táto štúdia vznikla vďaka podpore v rámci OP Výskum a vývoj
pre projekt: Vývoj nových typov rastlín s geneticky upravenými znakmi
hospodárskeho významu ITMS : 26220220027, spolufinancovaný zo zdrojov
Európskeho fondu regionálneho rozvoja a projektu MP a RR SR 2005
UO 27/050 02 06/050 02 06.
Vystavené 23 8.2011
|
