Zadanie 1.3
| Tytuł projektu: | Parametry cyklu komórkowego jako markery zdolności regeneracji roślin in vitro ziemniaka. |
| Kierownik projektu: | dr hab. D. Sołtys-Kalina, prof. Instytutu |
Szczegółowy opis zakresu rzeczowego zadań w 2025r.:
Opis zadania:
Genotypy międzygatunkowych mieszańców ziemniaka (Solanum sp.), ze względu na różnorodny skład gatunkowy stanowiący od ok. 20% do nawet 70% dzikich gatunków ziemniaka w puli genowej, charakteryzują się dużą różnorodnością w zdolności do regeneracji poprzez organogenezę de novo . Ponadto, stabilność wzrostu roślin zregenerowanych z eksplantatów tkankowych jest istotnie zróżnicowana. Z naszych ostatnich badań wynika, że im większy odsetek form dzikich ziemniaka w puli genowej międzygatunkowego mieszańca, tym genotyp wykazuje bardziej wyspecjalizowane wymagania w kulturach in vitro. Z kolei odmiany ziemniaka uprawnego (S. tuberosum) charakteryzują się dobrą zdolnością regeneracji poprzez organogenezę i mniejszymi,
w porównaniu do mieszańców międzygatunkowych, wymaganiami w kulturach in vitro. Regeneracja roślin poprzez organogenezę jest procesem rutynowo stosowanym
w kulturach in vitro. Nasze ostatnie badania w ramach Dotacji Celowej MRiRW na
2024 r. pozwoliły na opracowanie potencjalnych markerów cyklu komórkowego, które związane są z szybkością regeneracji roślin ziemniaka. Natomiast regeneracja poprzez somatyczną embriogenezę, która wiąże się z zainicjowaniem tworzenia kalusa, jest procesem słabo poznanym w ziemniaku, a etap ten jest największym wąskim gardłem w procesie transformacji i edycji genomu. W roślinach ziemniaka po manipulacji genetycznej najczęściej obserwuje się brak somatycznej embriogenezy i pozostanie komórek na etapie tworzenia mikro- lub makrokalusa, a wśród zregenerowanych roślin, anomalie morfologiczne obejmujące nieprawidłowości w budowie liści, korzeni, łodyg i kwiatów, męską sterylność, bielactwo i nekrozy. Brak dogłębnego rozpoznania zdolności regeneracji roślin ziemniaka drogą somatycznej embriogenezy jest główną przyczyną słabego wykorzystania różnorodności odmian do transformacji i edycji genomu. Najczęściej wykorzystuje się odmiany Desiree, Bintje i Kuras, ze względu na ich wysoki potencjał regeneracyjny. Jednak dotychczas nie scharakteryzowano potencjału regeneracji drogą somatycznej embriogenezy międzygatunkowych mieszańców ziemniaka, mającego na celu wykorzystanie tych genotypów do transformacji i edycji genomu.
Celem niniejszego zadania będzie opracowanie metodyki regeneracji roślin ziemniaka poprzez somatyczną embriogenezę, pozwalającej na:
1. wyselekcjonowanie genotypów ziemniaka o wysokich zdolnościach regeneracji z kalusa;
2. wyselekcjonowanie genotypów ziemniaka o wysokim potencjale regeneracji
z kalusa po agrotransformacji.
Proponowane badania mają na celu scharakteryzowanie i wyselekcjonowanie puli genotypów ziemniaka stanowiących potencjalne obiekty, wykorzystywane do transformacji i edycji genomu z wykorzystaniem nowych technik genomowych (NGT).
Materiał doświadczalny stanowić będą rośliny in vitro mieszańców międzygatunkowych ziemniaka diploidalnego pochodzącymi z trzech kierunków hodowli: skrobiowego, chipsowego, o wysokich walorach smakowych oraz odmian ziemniaka uprawnego, które charakteryzowały się dobrym lub bardzo dobrym potencjałem regeneracyjnym poprzez organogenezę. W każdej grupie roślin badane będą po 3 genotypy. Odmiany ziemniaka uprawnego stanowić będą kontrolę, do której porównywane będą rośliny mieszańców.
Zadanie badawcze nr 1:
W celu regeneracji roślin poprzez somatyczną embriogenezę z liści zastosowane zostaną serie pożywek: V-KM w celu inicjacji mikrokalusów, CUL w celu inicjacji makrokalusów oraz RJM do inicjacji embriogenezy i regeneracji roślin.
Zawartość hormonów roślinnych w ww. pożywkach, w tym kwasu 1-naftylooctowego (NAA) oraz 6-benzyloadeniny (BA) zostanie ustalona eksperymentalnie. W roślinach uzyskanych po regeneracji z kalusa analizowana będzie ekspresja genów cyklu komórkowego – markerów zdolności regeneracji (markery opracowane w ramach DC w 2024 r.).
Zadanie badawcze nr 2:
Genotypy ziemniaka o dobrej i bardzo dobrej zdolności regeneracji z kalusa zostaną poddane transformacji za pomocą Agrobacterium tumefaciens z genem reporterowym β-glukuronidazy lub białkiem zielonej fluorescencji (GFP), pozwalającym na selekcję transformantów. Do regeneracji roślin z kalusa wykorzystane zostaną pożywki ustalone w zadaniu 1.