|
|
Identifikace genů rezistence k nádorovitosti pomocí asociativní transkriptomiky
HEJNA, Ondřej
Současný tlak patogenů na hospodářské plodiny představuje pro šlechtění náročné úkoly. Jedním z vážných problémů, které současné moderní šlechtění řeší, představuje nádorovitost košťálovin. Toto onemocnění způsobuje půdní biotrofní patogen Plasmodiophora brassicae. V současnosti představuje tento patogen závažné problémy pro většinu brukvovitých plodin v celosvětovém měřítku. Možnosti regulace této nemoci jsou nyní relativně omezené a z ekonomického hlediska se jeví jako jediná efektivní možnost, pěstování rezistentních odrůd. Do současné doby bylo identifikováno několik genetických zdrojů rezistence pro šlechtění, nicméně jejich použití při šlechtění do jisté míry brání neznalost principu fungování rezistence. V rámci této práce je hodnocena odolnost kolekce genotypů B. napus k nádorovitosti a následně jsou tato data použita pro dvojici analýz založených na metodách asociativní transkriptomiky sloužící k nalezení selekčních markerů a příčinných genů. Při hodnocení reakce 250 genotypů ve variabilní kolekci B. napus byl použit směsný patotyp nádorovitosti ECD 17/31/31. Výsledkem tohoto testování bylo nalezení 46 rezistentních genotypů, jejichž index napadení (DI) převyšoval hodnotu 80. Pro 245 genotypů byla získána RNAseq data ze sekvenování jejich transkriptomů. V těchto datech byly identifikovány SNP markery a expresní profily genů, které byly následně použity ve dvou asociativních analýzách. V prvním případě byla na základě 256 397 SNP markerů provedena SNP asociační analýza. Výsledkem této analýzy bylo nalezení 86 SNP markerů, které byly lokalizovány do 9 různých oblasti na šesti chromozomech. Tyto rezistentní lokusy byly pojmenovány podle jejich polohy jako BnA01_0308, BnA02_0265, BnA02_0286, BnA03_0186, BnA03_0263, BnA08_0009, BnC02_0414, BnC07_0238 a BnC07_0421. V rámci těchto oblastí bylo nalezeno 392 genů. V případě druhé asociační analýzy byly použity expresní profily 53 889 genů B. napus, které vykazovaly určitou míru změny exprese mezi jednotlivými genotypy. Samotná analýza hodnotila míru asociace mezi expresními profily a DI. Na základě této analýzy bylo nalezeno 19 asociovaných genů. V posledním kroku byly provedeny anotační analýzy GO, InterPro a anotace na základě podobnosti s geny Arabidopsis thaliana pro geny, které byly výsledkem předchozích asociačních analýz. Na základě těchto dat bylo vybráno 82 kandidátních genů zapojujících se do odolnosti proti nádorovitosti košťálovin. Tyto výsledky představují užitečné informace jak pro samotné šlechtění identifikací asociovaných SNP markerů použitelných pro šlechtění odolných odrůd, tak pro pochopení samotného principu rezistence u B. napus.
|
|
|
The characterisation of organ-specific phytohormone responses to nutrient deficiency and biotic stress
Kramná, Barbara ; Vaňková, Radomíra (vedoucí práce) ; Hronková, Marie (oponent) ; Plíhalová, Lucie (oponent)
Abiotické a biotické stresy snižují výnosy pěstovaných plodin a v konečném důsledku negativně ovlivňují zemědělskou produkci. Objasnění mechanismu rostlinných stresových odpovědí a jejich regulace by pomohlo přispět ke zlepšení jejich odolnosti vůči stresu. Fytohormony regulují rostlinný růst a vývoj a mají také důležitou roli v obranných reakcích. Tato práce shrnuje výsledky dvou publikací, které se soustředily na dynamiku fytohormonů v odpovědi na abiotické a biotické stresy, konkrétně nedostatek fosfátu a infekci pathogenem Plasmodiophora brassicae. Souhrnný článek se detailně zabývá strigolaktony, které jsou hlavními regulátory odpovědí na deficit fosfátu. Důraz je kladen na orgánové-specifické odpovědi vůči stresovým podmínkám a také na dopad exogenních aplikací fytohormornů za účelem podpořit odolnost rostlin vůči stresům. V případě nedostatku fosfátu bylo společnou reakcí pro všechny orgány snížení aktivního cytokininu trans-zeatinu a giberelinu GA4 spolu se zvýšením kyseliny abscisové. Stimulace exprese fosfátových transportérů s vysokou afinitou (PHT1;4 a PHT1;7) představovalo další společnou odpověď v celé rostlině. Nedostatek fosfátu nejsilněji ovlivnil vzrostný vrchol, kde jsme zaznamenali nejvíce změn na úrovni genové exprese. Pouze v kořenech jsme detekovali zvýšenou hladinu...
|
|
|
The characterisation of organ-specific phytohormone responses to nutrient deficiency and biotic stress
Kramná, Barbara ; Vaňková, Radomíra (vedoucí práce) ; Hronková, Marie (oponent) ; Plíhalová, Lucie (oponent)
Abiotické a biotické stresy snižují výnosy pěstovaných plodin a v konečném důsledku negativně ovlivňují zemědělskou produkci. Objasnění mechanismu rostlinných stresových odpovědí a jejich regulace by pomohlo přispět ke zlepšení jejich odolnosti vůči stresu. Fytohormony regulují rostlinný růst a vývoj a mají také důležitou roli v obranných reakcích. Tato práce shrnuje výsledky dvou publikací, které se soustředily na dynamiku fytohormonů v odpovědi na abiotické a biotické stresy, konkrétně nedostatek fosfátu a infekci pathogenem Plasmodiophora brassicae. Souhrnný článek se detailně zabývá strigolaktony, které jsou hlavními regulátory odpovědí na deficit fosfátu. Důraz je kladen na orgánové-specifické odpovědi vůči stresovým podmínkám a také na dopad exogenních aplikací fytohormornů za účelem podpořit odolnost rostlin vůči stresům. V případě nedostatku fosfátu bylo společnou reakcí pro všechny orgány snížení aktivního cytokininu trans-zeatinu a giberelinu GA4 spolu se zvýšením kyseliny abscisové. Stimulace exprese fosfátových transportérů s vysokou afinitou (PHT1;4 a PHT1;7) představovalo další společnou odpověď v celé rostlině. Nedostatek fosfátu nejsilněji ovlivnil vzrostný vrchol, kde jsme zaznamenali nejvíce změn na úrovni genové exprese. Pouze v kořenech jsme detekovali zvýšenou hladinu...
|
|
|
Rezistence odrůd brukvovité zeleniny proti patotypům Plasmodiophora brassicae v ČR
Zacharová, Lea ; Kazda, Jan (vedoucí práce) ; Gerhard, Gerhard (oponent)
Nádorovitosť koreňov kapustových rastlín je spôsobená patogénom Plasmodiophora brassicae (Wor.), a radíme ju medzi najčastejšie a najzávažnejšie choroby, ktorá napáda nie len repku ale aj napríklad hlávkovú kapustu, karfiol, brokolicu a iné druhy kapustovej zeleniny.
V práci je Plasmodiophora brassicae posudzovaná ako veľmi odolný a dobre vyvinutý organizmus. Fyzikálne, chemické a biologické zložky životného prostredia pôdy sú v práci spojené s účinkom na prežitie, rast a rozmnožovanie tohto mikróba. Je zrejmé, že úspešnosť Plasmodiophory brassicae je daná vďaka svojim spóram, a prostredníctvom nim je schopná vďaka dormancii prežiť v pôde niekoľko rokov.
Experimentálna časť mojej bakalárskej práce bola zameraná na testovanie odolnosti vybraných kultivarov proti Plasmodiophore brassicae. Dodané osivo malo potvrdiť alebo vyvrátiť svoju odolnosť. Testovanými druhmi boli: pekinská kapusta, čínska kapusta, biela a červená hlávková kapusta a karfiol. Jednotlivé odrody boli pestované pod kontrolnými podmienkami v skleníku.
Patogén bol získaný z mrazených koreňov a na inokuláciu bola použitá metóda - inokulácia pomocou mikropipety. Kultivary boli inokulované patotypom 6 (podľa Williamsa).Ako kontrolná odroda bola použitá čínska kapusta, kultivar Granaat. Na vyhodnotenie stupňa poškodenia rastlín bola použitá stupnica podľa Buzacki (1975), Strelkov et al. (2007) na základe ktorej bol vypočítaný index napadnutia.
Z výsledkov vyplynulo, že najcitlivejšie reagovala kultivar červenej kapusty Lodero F1 a kontrolný kultivar čínskej kapusty Granaat. Ostatné skúšané odrody potvrdili svoju rezistenciu voči Plasmodiophore brassicae. A môžu byť použité pre komerčný trh.
|
|
|
Plasmodiophora brassicae na ozimé řepce
Řičařová, Veronika ; Ryšánek, Pavel (vedoucí práce) ; Jaroslav, Jaroslav (oponent)
Ozimá řepka (Brassice napus) je v České republice důležitou plodinou. Nádorovitost kořenů brukvovitých, jejíž původcem je Plasmodiophora brassicae Wor., je závažným a rostoucí problém při pěstování řepky. Výzkum P. brassicae v ČR je tedy důležitý pro vývoj efektivních strategií managementu nádorovitosti v českých podmínkách.
Jeden z hlavních cílů studie byl monitoring patogena. Choroba se dříve šířila především díky zelinářské produkci a zahrádkářům. Od roku 2010 se začala choroba objevovat i na řepce, především v severovýchodní části republiky. Přítomnost nádorovitosti byla sledována po dobu pěti let na základě symptomů agronomickou službou Svazu pěstitelů a zpracovatelů olejnin. Výskyt patogena a symptomy nádorovitosti byly nahlášeny ze všech krajů ČR kromě Ústeckého, celkem ve 31 ze 76 okresů. V současnosti (podzim 2015) je známo 130 lokalit, toto číslo bude ovšem jistě stoupat. Některé vzorky půdy byly testovány pomocí konvenční PCR (polymerázová řetězová reakce), aby se posoudila možnost použití této metody pro diagnostiku patogena. Všech 14 podezřelých vzorků bylo pozitivních.
Dalším cílem studie bylo zjistit patotypové složení izolátů P. brassicae z České republiky pomocí tří klasifikačních systémů, a také jejich analýza pomocí klasické PCR a kvantitativní PCR. Byly zjištěny značné rozdíly mezi populacemi P. brassicae, a počet patotypům se měnil v závislosti na systému hodnocení a prahu použitém pro rozlišení citlivé vs. rezistentních reakce rostlin. Při užití prahové hodnoty 25 % ID k odlišení citlivé vs. rezistentní reakce, bylo určeno celkem pět patotypům na základě Williamsova systému, pět patotypů pomocí systému Somé et al. a 10 patotypů pomocí s ECD systému. Na základě prahové hodnoty 50 % ID, bylo zjištěno pět patotypů podle systému Williames, čtyři na základě systému Somé et al. a 8 pomocí souboru ECD. Změna prahových hodnot vedla k přeřazení některých patotypům. Patotyp 7 podle Williamse byl nejčastější u obou prahových hodnot. Vysoké množství DNA patogena bylo nalezeno ve většině vzorcích půd analyzovaných pomocí kvantitativní PCR (qPCR).
Experimenty s odrůdami řepky rezistentními k P. brassicae byly provedeny na zamořeném pozemku a ve skleníku. Ve skleníku bylo pěstováno šest rezistentní odrůd v zamořené půdě odebrané z různých lokalit v České republice a byly hodnoceny indexem napadení (ID %). Nejlepší výsledky (nejnižší ID) přinesla odrůda Mentor (2 +- 0,7 %), těsně následovala odrůda SY Alister (5 +- 1,1 %), nejvyšší index napadení měla odrůda CHW 241 (30 +- 3,8%). V první sezóně polního pokusu bylo testováno sedm rezistentních odrůd, vývoj napadení byl sledován každý měsíc. Nejnižší index napadení měla odrůda Andromeda (3 +- 0,8%) a PT 235 (4 +- 1,5%), naopak nejvyšší ID měla opět odrůda CWH 241 (46 +- 6,5%). Ve druhé sezóně žádná z odrůd nedosáhla 25 % ID (odrůda CWH 241 byla z pokusů stažena na základě žádosti dodavatele osiva). Nejvyšší výnos byl dosažen odrůdou SY Alister (6,1 t / ha) v první sezóně a odrůdou PT 242 (5,03 t / ha) ve druhé sezóně pokusů. Koncentrace inokula na poli byla měřena pomocí metody qPCR a byla vytvořena mapa zamoření pole. Nejvyšší koncentrace spor byly nalezena na vjezdu na pole. Všechny získané informace o účinnosti rezistence a diverzitě populací P. brassicae z České republiky lze využít ke zefektivnění ochrany proti nádorovitost na našem území.
|
host ::
RSS.