Zastosowanie nowych technologii genotypowania w...

16
Zastosowanie nowych technologii genotypowania w nowoczesnej hodowli i bankach genów Jerzy H. Czembor, Bogusław Łapiński, Aleksandra Pietrusińska, Urszula Piechota Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin Państwowy Instytut Badawczy, Radzików

Transcript of Zastosowanie nowych technologii genotypowania w...

Page 1: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Zastosowanie nowych technologii

genotypowania w nowoczesnej

hodowli i bankach genów

Jerzy H. Czembor, Bogusław Łapiński,

Aleksandra Pietrusińska, Urszula Piechota

Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin

Państwowy Instytut Badawczy, Radzików

Page 2: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

http://ziemianarozdrozu.pl

www.inhabitat.com

http://ogil.photoshelter.com/index

http://oklahomafarmreport.com

Krajowe Centrum

Roślinnych Zasobów Genowych

dla Bezpieczeństwa Żywnościowego Kraju

zachowanie bioróżnorodności wspomaganie hodowli odpornościowej

Page 3: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Markery molekularne, oparte na analizie DNA

jednoznaczna, szybka i wiarygodna identyfikacja genotypu

szybka selekcja materiału hodowlanego MAS

Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych to

bogate zaplecze sprzętowe

wykwalifikowana kadra

Page 4: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Markery molekularne dla hodowli odpornościowej

Page 5: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Co to jest piramida genowa?

Łączenie w jednym genotypie dwóch lub większej liczby genów odporności

Jakie są zalety tworzenia piramid genowych?

• zwiększa zakres odporności na różne rasy tego samego patogena

• zwiększa zakres odporności na różne patogeny i/oraz szkodniki

• warunkuje odporność na ważne z punktu widzenia rolniczego choroby

• dają możliwość uzyskania kompleksowej i trwałej w czasie odporności uprawianych odmian

• minimalizacja stosowania środków ochrony roślin

Tworzenie piramid genowych

(Pm21+Pm37)

(Pm34+Pm37)

(Pm21+Pm34+Pm37)

(Pm21+Lr41)

(Pm2+Pm6+Pm8)

(Lr24+Lr28+Lr9)

(Pm21+Lr55)

(Lr19+Lr24)

Page 6: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

• Gen Lr41: Gdm35 (170 pz), Barc124 (250 pz), Gwm210 (182 pz), Gwm296 (135 pz), Gwm261 (160-200pz)

• Gen Lr47: (PCAPSR+PS10L+PS10L2) (280 pz), Gwm60 (180-220 pz)

• Gen Lr55: 172 SSR, 60 DArT

• Gen Pm21: NAU/xibao (902 pz)

• Gen Pm34: Barc177 (130 pz), Barc144 (235 pz)

• Gen Pm36: BJ261635 (240 pz)

• Gen Pm37: Gwm332 (192 pz), Wmc790 (149 pz), STSBE406627 (550 pz), STSBE445653 (750 pz)

Markery molekularne i piramidy genowe

Barc124 – gen Lr41

Linie odporne Linie podatne Linie odporne

Barc261– gen Lr41

Linie odporne Linie podatne

(PCAPSR+PS10L+PS10L2) – gen Lr47

Linie podatne Linie odporne Linie odporne Linie podatne

NAU/xibao – gen Pm21

Wmc790 – gen Pm37

Linie podatne Linie odporne Linie odporne Linie podatne

STSBE406627 – gen Pm37

Wmc790 – gen Pm37

Linie odporne Linie podatne

Gwm210 – gen Lr41

Gwm296 – gen Lr41

Linie odporne Linie podatne

Page 7: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Uzyskane piramidy genowe

(Lr41+Pm21+Pm37)

1. Gen Lr412. Gen Pm213. Gen Pm37

(Pm21+Pm37)

1. Gen Pm212. Gen Pm37

(Pm21+Lr41)

1. Gen Pm212. Gen Lr41

(Pm34+Pm37)

1. Gen Pm342. Gen Pm37

(Pm21+Pm34+Pm37)

1. Gen Pm342. Gen Pm213. Gen Pm37

(Lr41+Pm21+Lr47+Pm37)

1. Gen Lr412. Gen Pm213. Gen Lr474. Gen Pm37

(Lr41+Pm21+Lr47+Pm37+P36)

1. Gen Lr41

2. Gen Pm21

3. Gen Lr47

4. Gen Pm37

5. Gen Pm36

(Lr41+Pm21+Lr47)

1. Gen Lr412. Gen Pm213. Gen Lr47

Page 8: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Poszerzenie puli genetycznej jęczmienia

4000 odmian miejscowych z całego Świata

screening fenotypowy

wybór odpornych linii miejscowych

4 populacje mapujące

poszukiwanie markerów

sprzężonych z cechą

odporności

różnicujący

zestaw

izolatów

Bgh255xManchurian

SSR: 102 BSA

33 polimorfizm rodziców

14 pełna segregacja

DArTseq

Page 9: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Taksonomia molekularna i identyfikacja obiektów z rodzaju Avena

Boczkowska i wsp.

Page 10: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Analiza zróżnicowania genetycznego Avena:

A. sativa A. strigosa A. macrostachya

ISSR

AFLP

morfologia

cechy użyteczne rolniczo

metabolom

FTiR

SSR izoenzymy

SRAP

(Boczkowska i Tarczyk, 2013; Boczkowska i wsp. 2016)

(Boczkowska i wsp. 2014, Boczkowska i wsp. 2015, Boczkowska i Onyśk 2016)

(Boczkowska i wsp., 2016)

Page 11: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Barkoding – klucz do skutecznej identyfikacji gatunków

DNA chloroplastowe:

matK

trnH-psbA

trnL-trnF

psbK-psbI

atpF-atpH

za Boczkowska, 2016

Page 12: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Sekwencjonowanie Nowej Generacji

w KCRZG

Page 13: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

1. przygotowanie

biblioteki

2. amplifikacja na

mikropłytce

3. sekwencjonowanie

przez syntezę

w 3 krokach

Page 14: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

analiza

mikrotranskryptomu

identyfikacja nowych

siRNA i microRNA

analizy ich ekspresji

identyfikacja

nowych

markerów SSR

identyfikacja

nawet 100 000 SNP

w obrębie całych

genomów

identyfikacja

patogenów i

symbiontów

metabarkoding

globalna analiza

ekspresji genów

analiza

filogenetyczna

konstruowanie

wysokorozdzielczych

map genetycznych

mapowanie

asocjacyjne

identyfikacja

markerów

sprzężonych z cechą

DNA barcoding

selekcja

genomowa

analiza

zmienności

populacyjnej

sekwencjonowanie

genomowego DNA

(w tym gatunków o

nieznanej sekwencji

genomu)

Page 15: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Badania prowadzone są w ramach 4 tematów realizowanych w 2 programach finansowanych przez

Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi na lata 2015-2020:

„Tworzenie naukowych podstaw postępu biologicznego i ochrona roślinnych zasobów genowych źródłem

innowacji i wsparcia zrównoważonego rolnictwa oraz bezpieczeństwa żywnościowego kraju”

„Badania podstawowe na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej”

Page 16: Zastosowanie nowych technologii genotypowania w ...pw.ihar.edu.pl/assets/Uploads/Zastosowanie-nowych-technologii... · • minimalizacja stosowania środków ochrony roślin Tworzenie

Zapraszamy do kontaktu