Zadanie 3.9

Cel zadania:Celem zadania jest opracowanie efektywnych metod selekcji form ziemniaka posiadających różne kombinacje spiramidyzowanych genów R. W 2024 roku pierwotne Zadanie zostanie rozszerzone o dodatkowe prace mające na celu przetestowanie szerokiej puli materiałów hodowlanych i odmian ziemniaka w celu identyfikacji obecności wybranych genów R warunkujących odporność roślin ziemniaka na P. infestans oraz inne wybrane patogeny i szkodniki. W ramach rozszerzonego Zadania przetestowane i porównane zostaną różne pule genetyczne ziemniaka: polskie materiały hodowlane i odmiany ziemniaka wyhodowane przed 2000 rokiem oraz współczesne odmiany ziemniaka wyhodowane zarówno w Polsce jak i innych krajach europejskich. W przeszłości polskie odmiany ziemniaka charakteryzowały się wysokimi plonem oraz wysokim poziomem odporności na szerokie spektrum patogenów. Pod względem odporności na P. infestans i wirusy ziemniaka zdecydowanie przewyższały odpornością pulę odmian zachodnioeuropejskich. Polskie odmiany i materiały hodowlane (takie jak choćby Bzura, Hinga czy klon AWN 86-514.2) były i w dalszym ciągu są wykorzystywane jako źródła odporności na patogeny w polskich i zagranicznych programach hodowlanych. Obecnie poziom odporności polskich i europejskich odmian ziemniaka na patogeny i szkodniki wydaje się być bardzo zbliżony, Większość odmian jest raczej podatna a formy bardzo odporne zdarzają się rzadko.
Przed rokiem 2000 dostępność odpowiednich technik i narzędzi badawczych była bardzo ograniczona, dlatego w przypadku odmian i rodów hodowlanych ziemniaka wytworzonych przed 2000 rokiem wiedza na temat genów odporności (a zwłaszcza ich lokalizacji chromosomowej bądź sekwencji nukleotydowej), bardzo często nie wiemy jakie są podstawy genetyczne odporności obserwowanej na poziomie fenotypowym. Obecnie, dzięki opracowanym i ogólnie dostępnym markerom DNA sprzężonym ze zidentyfikowanymi genami R (np. R1, R2, R3a, R3b, R8, R9a, Rpi-phu1, Rpi-chc1, Rpi-blb1, Rpi-blb2, Rpi-rzc1, Rpi-Smira1) można w stosunkowo łatwy sposób podjąć próbę identyfikacji źródeł odporności tych odmian i rodów hodowlanych ziemniaka na P. infestans. W ramach zadania przeprowadzona zostanie również weryfikacja obecności markerów DNA sprzężonych z genami R warunkującymi odporność na wirus Y ziemniaka (PVY), wirus S ziemniaka (PVS) i wirus X ziemniaka (PVX). Wirusy te, a zwłaszcza PVY stanowią ogromny problem zarówno w produkcji towarowej jak i nasiennictwie ziemniaka.
Porównanie puli genetycznej polskich materiałów hodowlanych oraz odmian ziemniaka wytworzonych przed rokiem 2000 oraz puli współczesnych europejskich odmian ziemniaka pozwoli na zidentyfikowanie różnic genetycznych leżących u podstaw spadku średniego poziomu odporności odmian ziemniaka. Przeprowadzone prace pozwolą również na zidentyfikowanie odmian i rodów hodowlanych ziemniaka posiadających pożądane geny odporności, a raczej ich kombinacje. Formy takie stanowią cenne źródła odporności i mogą zostać wykorzystane jako jej donory w programach krzyżówkowych w hodowli twórczej nowych odmian ziemniaka. Taki kierunek hodowli jest szczególnie ważny w kontekście zachodzących zamian legislacyjnych ograniczających możliwości chemicznej ochrony roślin oraz rosnącego zainteresowanie produktami rolnictwa organicznego.
W ramach Zadania przetestowane zostanie łącznie około 300 rodów hodowlanych i odmian ziemniaka: około 150 wytworzonych przed rokiem 2000 i około 150 współczesnych odmian ziemniaka. Materiał roślinny do badań jest zabezpieczony częściowo w postaci zamrożonych i przechowywanych w -80oC liści a częściowo w postaci dostępnych roślin in vitro znajdujących się w kolekcji IHAR-PIB. Izolacja DNA zostanie przeprowadzona przy wykorzystaniu komercyjnie dostępnych zestawów (ręcznie bądź przy wykorzystaniu aparatu do izolacji kwasów nukleinowych). W puli badanych odmian zostanie sprawdzona obecność markerów DNA sprzężonych z 12 genami odporności na P. infestans (R1, R2, R3a, R3b, R8, R9a, Rpi-phu1, Rpi-chc1, Rpi-blb1, Rpi-blb2, Rpi-rzc1, Rpi-Smira1) oraz trzema genami odporności na wirus Y, S i X ziemniaka (PVY – geny: Ry-chc, Ry-adg, Ry-sto; PVS - gen Ns; PVX – geny Rx1 i Rx2). Dla każdego genu zaplanowano zastosowanie 1- 3 różnych markerów DNA - w zależności od dostępności opracowanych metod. Wytypowane markery są prostymi markerami typu PCR. Reakcje PCR zostaną przeprowadzone w oparciu o opublikowane startery oraz zgodnie z opisaną w literaturze metodyką (z ewentualnymi koniecznymi modyfikacjami). Rozdział elektroforetyczny produktów amplifikacji zostanie przeprowadzony przy wykorzystaniu aparatu do elektroforezy kapilarnej Qiaxcel Advanced. Dla wybranych genów przewiduje się możliwość podjęcia próby zastawania markerów typu KASP (Kompetitive Allele Specific PCR) przy wykorzystaniu aparatu Roche LightCycler 480.