logo CVRV
Centrum výskumu rastlinnej výroby - Výskumný ústav rastlinnej výroby Piešťany
Bratislavská cesta 122
921 68 Piešťany
e-mail: sudyova@vurv.sk
 
 


Možnosti genetickej ochrany plodín

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

Autori textu: Ing. Valéria Šudyová, PhD.; Ing. Svetlana Šliková, PhD.; Mgr. Martina Hudcovicová, PhD.; Ing. Katarína Zirkelbachová