Jak znaleźć geny odporne na suszę u ziemniaków

Dużym wyzwaniem, z jakim w najbliższych dziesięcioleciach będą musieli zmierzyć się producenci ziemniaka, będzie utrzymanie produkcji przy malejącej ilości wody. Można tego dokonać dzięki pełniejszej wiedzy na temat mechanizmów wykorzystywanych przez rośliny w celu przystosowania się do warunków stresu wodnego oraz posłużeniu się istniejącymi odmianami roślin uprawnych i ich dziko żyjących krewnych.

Finansowany ze środków UE projekt ELITE (Mapping quantitative trait loci for water use efficiency in potato (Solanum tuberosum)) miał na celu pogłębienie wiedzy naukowej na temat tolerancji ziemniaka na suszę i jego efektywność zużywania wody (WUE). W ramach inicjatywy zbadano mechanizmy adaptacyjne, zidentyfikowano loci cech ilościowych (QTL) WUE oraz przebadano znalezione geny.

Naukowcy porównali położenia markerów genowych powiązanych z QTL w sekwencji genów ziemniaka, aby zidentyfikować geny mogące odpowiadać za te QTL. Następnie przeprowadzono kontrolowany eksperyment z wykorzystaniem różnych ilości wody na odmianie Desiree, aby lepiej poznać profil ekspresji genów.

Badania te dowiodły, że ziemniak wykazuje różnice genotypowe w zakresie cech agronomicznych, morfologicznych i fizjologicznych w warunkach dobrego nawodnienia i stresu wodnego. Susza okazała się zwiększać ilość chlorofilu w liściach oraz fluorescencję chlorofilu. Ponadto analiza odmian hodowlanych wykazała, że silny system pędów może zwiększać wydajność bulw i powinien zostać wzięty pod uwagę przy udoskonalaniu genetycznym rośliny.

Analiza głównych komponentów ujawniła, że genotypy zachowują się odmiennie w warunkach optymalnych i w warunkach stresu wodnego. Zrozumienie tych różnic pomoże w wyhodowaniu ziemniaka odpornego na suszę. Ponadto analiza wskaźników tolerancji i podatności wykazała, że dobrymi kryteriami dla badań przesiewowych są: wskaźnik odporności na suszę, wskaźnik podatności na suszę oraz średnia zharmonizowana produkcja.

Dane uzyskane w projekcie ELITE umożliwią naukowcom selekcjonowanie odmian odpornych w warunkach stresu wodnego. Dalsze badania przesiewowe pozwolą z kolei określić przydatność tych genotypów do zrównoważonej produkcji w tych warunkach stresu.