Streszczenie:
Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, organizm należący do rodzaju Oomycetes, jest sprawcą groźnej choroby upraw ziemniaka - zarazy ziemniaka. Ekonomiczne straty powodowane przez tego patogena szacowane są globalnie na 5 miliardów euro rocznie. Patogen ten jest bardzo zmienny, co wynika z jego zdolności do wegetatywnego i generatywnego sposobu rozmnażania. W konsekwencji skutkuje to ograniczoną w czasie odpornością roślin ziemniaka warunkowaną przez geny R (zjawisko boom and bust). Trwałość i skuteczność działania poszczególnych genów odporności jest różna. Szczególnie wyraźnie manifestuje się to w przebiegu patogenezy w naci i bulwach ziemniaka. W literaturze światowej dominują wyniki badań molekularnych skoncentrowanych na identyfikacji specyficznych efektorów w interakcji P. infestans z ziemniakiem. Natomiast wiedza o efektywności działania poszczególnych genów R w zależności od tła genetycznego jest niewystarczająca. Jak dotąd zadecydowana większość badań prowadzonych nad odpornością roślin ziemniaka na P. infestans dotyczy odporności naci, natomiast zjawisko odporność bulw jest słabiej poznane. Niektóre spośród poznanych genów R warunkują odporność zarówno naci jak i bulw na infekcje kompatybilnymi rasami P. infestans. Jednak, w przypadku wielu innych genów R, ich obecność warunkuje jedynie odporność nadziemnych części roślin ziemniaka na P. infestans, natomiast nie zapewnia odporności bulw.
Celem tego projektu jest poszerzenie wiedzy o interakcji ziemniak – P. infestans w oparciu o dwa modele badawcze: pierwszy model bazuje na genie R2/R2-like, który w reakcji z kompatybilnymi rasami P. infestans warunkuje jedynie odporność naci, natomiast drugi model bazuje na genie Rpi-phu1, który warunkuje zarówno odporność naci, jak i bulw ziemniaka. Efekt odpornościowy jest wypadkową wielu czynników, związanych bezpośrednio z interakcją patogen-roślina (np. efektory), jak i czynników genetycznych charakterystycznych dla rośliny, niekoniecznie oddziałujących wprost na patogen, a wpływających na odporność w sposób ilościowy.
Stawiamy hipotezę, że efektywność odporności bulw ziemniaka na infekcję P. infestans jest wypadkową działania genów R i innych genów charakterystycznych dla określonego tła genetycznego ziemniaka. Wykorzystanie w projekcie wysokowydajnej technologii sekwencjonowania (RNAseq) do analizy różnicowej ekspresji genów w bulwach odmian/klonów ziemniaka inokulowanych rasami P. infestans kompatybilnymi i niekompatybilnymi w stosunku do genów R warunkujących odporność naci i bulw oraz tych warunkujących jedynie odporność naci, dostarczy nowej wiedzy o podstawach zróżnicowania warunkowania odporności na P. infestans w różnych organach rośliny ziemniaka.
Cel:
Badania w projekcie zostaną przeprowadzone na modelowym układzie ziemniak – P. infestans, w oparciu o dwa typy genów R. Pierwszy z nich (reprezentowany przez gen R2/R2-like), w przypadku kompatybilnej reakcji z P. infestans, warunkuje jedynie odporność naci, natomiast drugi (reprezentowany przez gen Rpi-phu1) warunkuje zarówno odporność naci, jak i bulw ziemniaka. W badaniach zostaną wykorzystane rasy P. infestans kompatybilne i niekompatybilne w stosunku do tych genów.
Celem projektu jest zdobycie nowej wiedzy o związku poziomu ekspresji genów Rpi-phu1 oraz R2/R2-like w bulwach ziemniaka, z efektywnością odporności tych bulw w przypadku kompatybilnej i niekompatybilnej interakcji z P. infestans. Efekt odpornościowy jest wynikiem działania wielu czynników, zarówno tych związanych bezpośrednio z interakcją patogen-roślina (interakcji produktu genu R z produktem kompatybilnego genu Avr), jak i innych czynników genetycznych, niekoniecznie oddziałujących wprost z patogenem, a wpływających na odporność w sposób ilościowy.
Stawiamy hipotezę, że efektywność odporności bulw ziemniaka na infekcję P. infestans jest wypadkową działania genów R i innych genów charakterystycznych dla określonego tła genetycznego ziemniaka. Określenie różnic we wzorcach transkrypcyjnych oraz dynamice ekspresji badanych genów R w bulwach ziemniaka po inokulacji P. infestans, jak i wyniki porównania profili transkrypcyjnych w bulwach odmian/klonów ziemniaka posiadających geny R2/R2-like i Rpi-phu1 po inokulacji kompatybilnymi i niekompatybilnymi rasami tego patogena, przyczynią się do lepszego zrozumienia mechanizmów warunkujących organo-specyficzną efektywność odporności ziemniaka na P. infestans.