Hodowla i genetyka
K
K
K
O
O
O
L
L
L
E
E
E
K
K
K
C
C
C
J
J
J
A
A
A
Z
Z
Z
I
I
I
E
E
E
M
M
M
N
N
N
I
I
I
A
A
A
K
K
K
A
A
A
D
D
D
I
I
I
P
P
P
L
L
L
O
O
O
I
I
I
D
D
D
A
A
A
L
L
L
N
N
N
E
E
E
G
G
G
O
O
O
W
W
W
O
O
O
D
D
D
D
D
D
Z
Z
Z
I
I
I
A
A
A
L
L
L
E
E
E
I
I
I
H
H
H
A
A
A
R
R
R
–
–
–
P
P
P
I
I
I
B
B
B
W
W
W
M
M
M
Ł
Ł
Ł
O
O
O
C
C
C
H
H
H
O
O
O
W
W
W
I
I
I
E
E
E
Ź
Ź
Ź
R
R
R
Ó
Ó
Ó
D
D
D
Ł
Ł
Ł
E
E
E
M
M
M
C
C
C
E
E
E
C
C
C
H
H
H
J
J
J
A
A
A
K
K
K
O
O
O
Ś
Ś
Ś
C
C
C
I
I
I
I
I
I
O
O
O
D
D
D
P
P
P
O
O
O
R
R
R
N
N
N
O
O
O
Ś
Ś
Ś
C
C
C
I
I
I
mgr Iwona Wasilewicz-FlisIHAR – PIB, Zakład Genetyki i Materiałów Wyjściowych Ziemniaka (ZGiMW) w Młochowie ul. Platanowa 19, 05-831 Młochów, e-mail: i.wasilewicz-flis@ihar.edu.pl
Streszczenie
Kolekcja diploidalnych klonów ziemniaka utrzymywana jest w polu (327 genotypów) i w szklarni (79). Jej trzon stanowią najcenniejsze mieszańce, zróżnicowane pod względem składu gatunkowego i ze-stawu cech, które zostały wyselekcjonowane w ramach syntezy diploidalnych materiałów wyjściowych w ciągu ponad 40 lat. Kolekcja obejmuje również klony pozyskane z zagranicznych instytucji. Diplo-idalne klony z kolekcji są bardzo wartościową grupą materiałów, ponieważ zapewniają odmienną od genotypów tetraploidalnych zmienność genetyczną. Są źródłem różnych cech jakościowych i odpor-nościowych. Większość klonów z kolekcji została wykorzystana w programach badawczych i hodow-lanych.
Słowa kluczowe: cechy jakości i odporności, gatunki ziemniaka, kolekcja, ziemniak diploidalny, źródła cech
olekcja ziemniaka diploidalnego sku-pia klony powstałe w wyniku prac selekcyjnych w oddziale w Młochowie oraz otrzymane z zagranicznych instytucji. Są to genotypy zróżnicowane pod względem składu gatunkowego oraz posiadanych kom-pletów cech jakościowych i odpornościo-wych. Wiele genotypów z kolekcji charakte-ryzuje się dobrym poziomem cech agrono-micznych, odpornością na różne patogeny ziemniaka, płodnym pyłkiem i tendencją do tworzenia męskich gamet o niezredukowanej liczbie chromosomów (gamety 2n). Diplo-idalne klony ziemniaka stanowią bardzo cenną grupę materiałów, gdyż zapewniają odmienną od tetraploidalnych genotypów zmienność genetyczną.
Kolekcja ziemniaka diploidalnego w Mło-chowie stanowi bank genów, którego głów-nym zadaniem jest długotrwałe zabezpie-czenie genetycznej bioróżnorodności
ziem-niaka. Genotypy z kolekcji są utrzymywane w rozmnożeniach polowych i szklarniowych, w postaci kultur in vitro oraz zamrożonych merystemów i pyłku (kriokonserwacja) (Smyda 2011). Bank genów jest źródłem materiału roślinnego do prac badawczych i hodowlanych. Kolekcja, której zasoby są gromadzone od ponad 40 lat, jest sukce-sywnie poszerzana o nowe genotypy.
Kolekcja polowa i szklarniowa
W oddziale IHAR – PIB w Młochowie prace nad ziemniakiem diploidalnym rozpoczęto w latach 70. ubiegłego stulecia i są prowadzo-ne do dziś (Zimnoch-Guzowska 2003). W 1994 r. wyodrębniono polową kolekcję ziem-niaka diploidalnego, która gromadzi najcen-niejsze genotypy wyselekcjonowane w ra-mach syntezy diploidalnych materiałów wyj-ściowych. Zgromadzone w kolekcji klony zostały wykorzystane jako formy
materiałów diploidalnych. W tej części kolek-cji, biorąc pod uwagę cechy wiodące, można wyodrębnić 8 grup klonów: przydatne do bezpośredniej konsumpcji (55 klonów), przy-datne do przetwórstwa na chipsy (34), z wy-soką zawartością skrobi (14), odporne na Phytophthora infestans (115), odporne na PLRV, PVM, PVY, PVX i PVS (54), odporne na bakterie z rodzaju Pectobacterium (5), z tendencją do tworzenia męskich gamet 2n (5) oraz dihaploidy odmian ziemniaka (25).
W genealogii klonów utrzymywanych w polu występuje 13 gatunków ziemniaka: So-lanum acaule, S. chacoense, S. demissum, S. goniocalyx, S. gourlayi, S. microdontum, S. phureja, S. stenotomum, S. stoloniferum, S. tuberosum (dihaploidy odmian oraz tetra-ploidalnych rodów), S. tuberosum subsp. andigena, S. verrucosum, S. yungasense, a poszczególne genotypy mają w swoim po-chodzeniu 1 do 10 gatunków (Wasilewicz- -Flis i in. 2007).
Źródłem cechy wiodącej dla klonów przy-datnych do bezpośredniej konsumpcji lub do przetwórstwa na chipsy są S. phureja, S. goniocalyx i S. tuberosum, dla wysokiej za-wartości skrobi S. chacoense, S. yungasen-se, S. verrucosum i S. tuberosum. Odpor-ność na P. infestans wnoszą S. microdon-tum, S. phureja, S. verrucosum i S. stenoto-mum, a na bakterie z rodzaju Pectobacte-rium, powodujące mokrą zgniliznę bulw – S. chacoense, S. yungasense i S. phureja. Od-porność na PLRV pochodzi z S. tuberosum i S. chacoense, na PVM z S. gourlayi, na PVY z S. stoloniferum, S. tuberosum i S. chaco-ense, na PVX z S. acaule, na PVS z S. tube-rosum subsp. andigena (Wasilewicz-Flis i in.
rami wysokiej zawartości skrobi (Jakuczun, Wasilewicz-Flis 2006).
Istnieje duża grupa klonów stanowiących źródło odporności na zarazę ziemniaka naci i bulw, które utrzymują tę cechę na bardzo wysokim poziomie w ciągu wielu lat. W klo-nie DG 92-227 (fot. 1), który charakteryzuje się dobrymi cechami przetwórczymi, zidenty-fikowano gen Rpi-phu1 determinujący od-porność na zarazę ziemniaka (Śliwka i in. 2006). Tetraploidalne potomstwo tego klonu jest wykorzystywane przez Hodowlę Ziem-niaka Zamarte w celu podwyższenia odpor-ności na zarazę (Śliwka i in. 2010). Od 30 lat klon DW 84-1457 (fot. 2) jest donorem od-porności na PLRV, PVM i PVX. Odegrał on bardzo ważną rolę w podwyższeniu odpor-ności na PLRV i PVM w materiałach diplo-idalnych i tetraplodiplo-idalnych. Klon DW 84-1457 był donorem genów determinujących nowe typy odporności na te wirusy (Dziewońska, Wawrzyczek 1991; Sieczka i in. 1994). Był również donorem odporności na PVX dla klonów diploidalnych.
Innym donorem odporności na PLRV, wywodzącym się od dzikiego gatunku S. chacoense, jest klon DG 83-2025. On także wyróżnia się odpornością na mokrą zgniliznę bulw i wysoką zawartością skrobi.
W kolekcji znajduje się grupa klonów po-siadających gen Ns, który determinuje reak-cję nadwrażliwości i zapewnia wysoką od-porność na zakażanie roślin PVS w warun-kach polowych. Mogą one być ważnym źró-dłem odporności na PVS w materiałach te-traploidalnych, biorąc pod uwagę rosnące znaczenie tego wirusa w nasiennictwie.
Fot. 1. Bulwy klonu DG 92-227 w porównaniu z odmianą Saturna (fot. S. Sobkowiak)
Fot. 2. Bulwy klonu DW 84-1457 w porównaniu z odmianą Irga (fot. S. Sobkowiak)
Z diploidalnych mieszańców (np. DG 88- -9) przeniesiono na poziom tetraploidalny wysoką odporność na mokrą zgniliznę bulw (Lebecka i in. 2004). Grupa 7 mieszańców ziemniaka diploidalnego jest źródłem odpor-ności na Synchytrium endobioticum, jedno-cześnie na patotyp podstawowy i siedem patotypów wirulentnych (Jakuczun i in. 2013). Są to unikatowe klony, gdyż do tej pory nie opisano genotypów ziemniaka o tak złożonej odporności na raka ziemniaka. Mo-gą one być donorami tego typu odporności na poziomie diploidalnym, a 5 z nich, dzięki tworzeniu gamet 2n, również na poziomie tetraploidalnym.
W kolekcji znajdują się również otrzyma-ne w Młochowie dihaploidy odmian, które są źródłem wczesności oraz cech agronomicz-nych na dobrym poziomie i stanowią tło S. tuberosum dla klonów mieszańcowych po-wstałych z udziałem dzikich gatunków.
Polowa kolekcja ziemniaka diploidalnego obejmuje także 20 klonów pozyskanych z instytucji zagranicznych. Z kolekcji VIR, z Rosji, otrzymano grupę 6 klonów S. phureja (fot. 3). W 4 z nich stwierdzono odporność na PVY i są one nowym źródłem tej cechy, którą na drodze krzyżowań wprowadzono do naszych materiałów. Klony te charakteryzują się dobrymi cechami ziemniaka jadalnego i
dzeniu S. demissum i S. microdontum, wy-różniają się podwyższoną zawartością skro-bi. Niemiecki klon Baz-GL-94.7171.62, bę-dący dihaploidem S. tuberosum, jest źródłem cech użytkowych.
Fot. 3. Bulwy klonu S. phureja w porównaniu z odmianą Mila (fot. S. Sobkowiak)
Część kolekcji ziemniaka diploidalnego jest rozmnażana w szklarni. Należą tu głów-nie klony wyselekcjonowane z populacji dzi-kich gatunków ziemniaka. Kolekcja szklar-niowa obejmuje 79 klonów diploidalnych. Na uwagę zasługuje 5 klonów posiadających gen Rm, który determinuje reakcję nadwraż-liwości na PVM. Reakcja nadwrażnadwraż-liwości
pochodzeniu S. phureja, są donorami ten-dencji do tworzenia gamet 2n.
Podsumowanie
Kolekcja jest bogatym zbiorem genotypów o różnym pochodzeniu i zestawie różnych cech odpornościowych, jakościowych, agro-nomicznych, cytologicznych i botanicznych, otrzymanym w wyniku wielu krzyżowań. Di-ploidalne klony z kolekcji mogą być wykorzy-stywane w pracach badawczo-hodowlanych. Klony te są bardziej użyteczne niż źródłowe dzikie gatunki ziemniaka, ponieważ oprócz cennych cech wiodących w wielu wypadkach mają cechy agronomiczne na dobrym po-ziomie. Większość diploidalnych klonów utrzymywanych obecnie w kolekcji była wy-korzystana w programach krzyżowań w ra-mach syntezy diploidalnych form rodziciel-skich oraz w celu uzyskania populacji ba-dawczych. Potencjał genetyczny wielu diplo-idalnych klonów, dzięki męskim gametom 2n, przeniesiono na poziom tetraploidalny w krzyżowaniach interploidalnych 4x x 2x i obecnie funkcjonuje on w materiałach ho-dowlanych i odmianach ziemniaka. Kolekcja polowo-szklarniowa była i jest bazą diplo-idalnych klonów dla powstałej w 1986 r. ko-lekcji w postaci kultur in vitro oraz dla po-wstałej w 2005 kolekcji opartej na metodzie kriokonserwacji.
Literatura
1. Domański L., Domańska M., Jakuczun H. 2000.
Ocena potomstw i klonów ziemniaka uzyskanych z krzyżowań interploidalnych (4x-2x). – Biul. IHAR 216: 497-503; 2. Domański L., Jakuczun H., Zimnoch-
-Guzowska E., Flis B. 2006. Przydatność dwóch
diploidalnych form rodzicielskich ziemniaka do tworze-nia tetraploidalnego potomstwa typu „cold chipping”. –
Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 511: 115-121; 3.
Dzie-wońska M. A., Wawrzyczek M. 1991. Synteza
ziem-niaków odpornych na wirusy – dorobek i perspektywa. [W:] Synteza materiałów wyjściowych dla hodowli ziemniaka – dorobek i perspektywa. Mater. konf. zor-ganizowanej przez ZGiSMW. Bonin, 20-21.02.1991. Inst. Ziemn. Bonin: 17-27; 4. Jakuczun H.,
Wasile-wicz-Flis I. 2006. Przenoszenie zmienności
genetycz-nej wybranych cech z ziemniaka diploidalnego na poziom tetraploidalny w IHAR w latach 1996-2005. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 511: 131-140; 5.
Jaku-czun H., Przetakiewicz J., Wasilewicz-Flis I., Hara- -Skrzypiec A., Smyda P., Zimnoch-Guzowska E. 2013. Mieszańce diploidalne ziemniaka źródłem
od-porności na raka ziemniaka (Synchytrium
endobioti-cum (Schilb.) Perc.). – Biul. IHAR 268: 113-119;
6. Lebecka R., Zimnoch-Guzowska E., Karczmarek Z. 2004. Resistance to soft rot (Erwinia carotovora
subsp. atroseptica) in tetraploid potato families ob-tained from 4x-2x crosses. – Am. J. Potato Res. 82: 203-210; 7. Sieczka M. T., Domański L.,
Chrzanow-ska M. 1994. Perspektywa nasiennictwa ziemniaka w
świetle postępów hodowli odmian kompleksowo od-pornych na wirusy. [W:] Makroproblemy produkcji ziemniaka w Polsce w okresie przemian organizacyj-no-ekonomicznych. Mater. Konf. Nauk. Jadwisin, 6-7. 07.1994. Inst. Ziemn. Bonin: 93-96; 8. Smyda P. 2011. Zastosowanie kriokonserwacji do przechowywania zasobów genowych ziemniaka. – Ziemn. Pol. 2: 12-15;
9. Smyda P., Jakuczun H., Dębski K., Śliwka J., Thieme R., Nachtigall M., Wasilewicz-Flis I., Zim-noch-Guzowska E. 2013. Development of somatic
hybrids Solanum x michoacanum Bitter. (Rydb.) (+) S.
tuberosum L. and autofused 4x S. x michoacanum
plants as potential sources of late blight resistance for potato breeding. – Plant Cell Rep. 32: 1231-1241;
10. Śliwka J., Jakuczun H., Lebecka R., Marczewski W., Gebhardt C., Zimnoch-Guzowska E. 2006. The
novel, major locus Rpi-phu1 for late blight resistance maps to potato chromosome IX and is not correlated with long vegetation period. – Theor. Appl. Genet. 113: 685-695; 11. Śliwka J., Jakuczun H., Kamiński P.,
Zimnoch-Guzowska E. 2010. Marker-assisted
selec-tion of diploid and tetraploid potatoes carrying
Rpi-phu1, a major gene for resistance to Phytophthora infestans. – J. Appl. Gen. 51(2): 133-140; 12.
Wasile-wicz-Flis I., Jakuczun H., Zimnoch-Guzowska E. 2007. Złożone pochodzenie diploidalnych klonów
ziemniaka źródłem zmienności genetycznej dla hodo-wli. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 517: 775-782;
13. Wasilewicz-Flis I., Strzelczyk-Żyta D., Dębski K., Hara A., Jakuczun H. 2010. Diploidalne klony z
kolek-cji źródłem odporności na wirusy ziemniaka. – Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 555: 657-666; 14. Zimnoch-
-Guzowska E. 2003. Wykorzystanie form diploidalnych
ziemniaka w pracach hodowlanych i genetycznych. – Post. Nauk Rol. 1: 47-66
