IGR PAN HR Smolice UP Poznan PHR IFR PAN UMCS Lublin UR Kraków

Metodyka

Przedstawiony projekt dotyczy badań szerokiej puli genotypów łubinu wąskolistnego - linii dzikich, populacji prymitywnych i odmian uprawnych z Banku Genów rodzaju Lupinus. Celem projektu jest określenie związków zmienności cech fenotypowych łubinu z polimorfizmem genetycznym oraz otrzymanie zestawu nowoczesnych markerów molekularnych do selekcji materiałów w programach wytwarzania nowych odmian uprawnych. Analizy roślin będą prowadzone w wielu aspektach i na różnych poziomach (sekwencje genomu, cechy morfologiczne, fizjologiczne, odporność na grzyby patogeniczne, symbioza z bakteriami wiążącymi azot, wartość żywieniowa i funkcjonalność wybranych składników nasion), w celu uzyskania pełnej charakterystyki materiału roślinnego będącego w dyspozycji krajowych przedsiębiorstw hodowlanych. Badania będą wykonane przez zespoły konsorcjum o różnych kompetencjach, które w komplementarny sposób złożą się na całościowe podejście badawcze.

W sezonie wegetacyjnym 2013, poprzedzającym rozpoczęcie projektu, było wykonane rozmnożenie materiału w doświadczeniach polowych i opis roślin pod względem cech fenotypowych. Na tej podstawie, został określony zestaw 100 linii i odmian do dalszych badań. Staranna realizacja tego  etapu była warunkiem trafnego wyboru obiektów do przeprowadzenia planowanych analiz. Część linii dzikich oraz prymitywnych populacji może bowiem charakteryzować się takim nagromadzeniem niekorzystnych cech, które zdyskwalifikuje je jako materiał badawczy mimo pożądanego zróżnicowania genotypowego. W pierwszym i drugim roku realizacji projektu zestaw tych linii będzie wysiewany i obserwowany w warunkach polowych w celu określenia zmienności cech morfologicznych, fizjologicznych i struktury plonu. W badanych liniach zostaną określone fizjologiczne podstawy tolerancji na stresy abiotyczne (chłodu i suszy) oraz ich wpływ na wysokość  plonowania. W oznaczaniu odporności linii łubinu wąskolistnego na najważniejsze choroby powodowane przez grzyby zostaną wzięte pod uwagę antraknoza i fuzarioza. W ramach badań wartości żywieniowej i funkcjonalności składników nasion zostanie oznaczona zmienność zawartości najważniejszych składników odżywczych oraz niepożądanych, wraz z oceną bezpieczeństwa zdrowotnego nasion łubinowych w aspekcie ich stosowania do celów spożywczych. Istotnym elementem projektu będą badania symbiotycznego wiązania azotu atmosferycznego w uprawie łubinów. Genotypy wybranych linii kolekcyjnych i populacji mapującej łubinu wąskolistnego zostaną poddane analizie za pomocą genotypowania przez sekwencjonowanie (genotyping-by-sequencing, GBS). W zaproponowanej w projekcie metodzie GBS typu MACE (ang. massive analysis of cDNA ends - wysokoprzepustowa analiza końców cDNA) uzyskuje się sekwencyjnie zdefiniowane markery typu SNP (ang. single nucleotide polymorphism - polimorfizm pojedynczego nukleotydu). Markery te zakotwiczone są w sekwencjach, które ulegały ekspresji w toku przeprowadzonego doświadczenia. Umożliwi to wygenerowanie dużej liczby sekwencyjnie zdefiniowanych markerów związanych z sekwencjami genowymi. Zmapowanie tych markerów na mapie genetycznej pozwoli na wybór markerów ściśle sprzężonych z cechami użytkowymi. Zadaniem łączącym wyniki obserwacji zmienności wszystkich badanych cech z wykrytym polimorfizmem markerów molekularnych jest analiza statystyczna i mapowanie asocjacyjne. Umożliwią one identyfikację regionów genomu związanych z ekspresją analizowanych cech użytkowych, które dotychczas nie zostały zlokalizowane na mapie genetycznej, a także znalezienie markerów pozwalających na monitorowanie tych regionów w procesie hodowlanym.