logo ihar

Aktualności

Bank zasobów genowych ziemniaka in vitro w Boninie.

Bank zasobów genowych ziemniaka in vitro w Boninie.
Dorota Michałowska
Pracownia Zasobów Genowych i Kultur in vitro
IHAR PIB, Oddział w Boninie

Powstała w 1981 roku w Instytucie Ziemniaka w Boninie (obecnie oddział IHAR PIB) kolekcja genotypów ziemniaka in vitro jest jedynym tak dużym zbiorem zdrowych form tetraploidalnych w Polsce. Stan zgromadzonych i utrzymywanych zasobów genowych in vitro wynosi 1608 odmian z 23 krajów świata. Kolekcję podstawową tworzą polskie odmiany i rody perspektywiczne, które stanowią ponad 20% zasobów (280 odmian). Najstarszą polską odmianą w banku jest Świteź z 1902 roku, która była popularna jeszcze w latach 60 XX wieku ze względu na dobry smak i łatwość w przechowywaniu. Natomiast najnowsze to wpisane do Rejestru Odmian w 2018 roku genotypy: Gardena, Irmina i Ismena.

Materiałem wyjściowym do wprowadzenia genotypu do banku są bulwy uzyskane od hodowcy lub przywiezione z ekspedycji. Część stolonowa każdej bulwy jest badana na obecność bakterii Cms i R. solanacearum (brunatna zgnilizna ziemniaków). Badanie przeprowadzone jest metodą pośredniej immunofluorescencji z zastosowaniem przeciwciał poli- i monoklonalnych. Tylko wolny od tych patogenów materiał poddawany jest termoterapii, czyli przez 4-8 tyg. rośliny rosną w fitotronie w temp 35-38⁰C i oświetleniu 5000 luksów. W 3 tygodniu termoterapii wykonywane są badania na obecność patogenu kwarantannowego jakim jest wiriod wrzecionowatości bulw ziemniaka. Od 4 tygodnia z pąków kątowych i bocznych izoluje się merystemy wielkości 0,1-0,2 mm, z których po 3-6 miesiącach uzyskuje się rośliny in vitro. Roślinki wyrosłe z merystemów kontrolowane są 2-3 krotnie testem ELISA na obecność PVX, PVS, PVM, PVY, PVA oraz PRLV. Do banku zasobów ziemniaka in vitro wprowadzane są tylko zdrowe rośliny, tj. wolne od w/w wirusów, wiroida wrzecionowatości bulw ziemniaka (PSTVd), bakterii Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus oraz Ralstonii solanacearum. Utrzymywanie roślin in vitro (w szkle) zabezpiecza materiał przed ponowną infekcją z zewnątrz.

Zgromadzone w banku obiekty są utrzymywane w postaci roślin in vitro w warunkach spowolnionego wzrostu. Zapewnienie roślinom minimalnych warunków dla wzrostu i rozwoju pozwala ograniczyć ich tempo starzenia się. W fitotronie, gdzie utrzymywane są zasoby, temperatura wynosi 8 - 10⁰C, a natężenie światła –do 500 luksów. Dostosowana jest także odpowiednia długość dnia i nocy, tzw. fotoperiod (16 godz. dzień i 8 godz. noc). Uniwersalnym podłożem do rozwoju roślin in vitro jest standardowa pożywka Murashige-Skooga (1962). Do długoterminowego przechowywania stosuje się podłoże z dodatkiem inhibitorów wzrostu (kw. abscysynowy) lub związków o charakterze osmoticum (D-mannit). Takie warunki pozwalają na wydłużenie czasu przechowywania kultur in vitro bez konieczności częstego ich pasażowania. W zależności od odmiany rośliny in vitro utrzymywane są na tej samej pożywce od roku(Sputnik, Warszawianka, Vistula) do 6 lat (Perkoz). Najwięcej obiektów przechowywanych jest przez okres 3 lat (Jasia, Kolia, Pierwiosnek).Z każdego genotypu przechowywanych jest do 50 roślin kilku klonów, tj. pochodzących z kilku bulw wyjściowych. Tak duża liczba jest szczególnie potrzebna w wypadku obiektów często pobieranych z banku.

Wszystkie odmiany utrzymywane w banku genów są sukcesywnie poddawane identyfikacji trwałości genetycznej i odmianowej. W warunkach szklarniowych i polowych każda forma jest waloryzowana raz na 5-6 lat. Rośliny in vitro wybranych obiektów wysadza się w szklarni, a uzyskane minibulwy w roku następnym trafiają na pole. Najbardziej miarodajne w opisie genotypów to tzw. dobre cechy rozpoznawcze, które są niezależne od warunków środowiskowych i należą do nich: barwa korony kwiatu, barwa kiełka świetlnego, skórki i miąższu. Identyfikacja oparta jest także na cechach o nieznacznej zmienności, jak: układ łodyg, kształt listków czy układ i zabarwienie pręcików. Cechy o dużej zmienności mogą się zmieniać w zależności od warunków zewnętrznych, np. silnego nawożenia, są to: barwa liścia i łodygi oraz głębokość oczek. Dane uzyskane na podstawie obserwacji roślin wyrosłych ze zdrowych bulw są porównywane z danymi ze źródłowych katalogów. Dzięki temu łatwo jest wychwycić wszelkie zamieszki odmianowe, które są natychmiast eliminowane. Podczas identyfikacji i waloryzacji określane są także cechy użytkowe, tj. wczesność odmiany, podatność na choroby, przydatność gospodarcza (typ kulinarny).

Bank genów ziemniaka in vitro łączy zadania długoterminowego przechowywania z bieżącymi zadaniami tj. m.in. przygotowaniem zdrowego materiału wyjściowego dla hodowli. Od 1993 roku wszystkie hodowle ziemniaka w Polsce korzystają z materiałów in vitro z Bonina. Dla wielu odmian wykorzystanie roślin in vitro jest jedynym sposobem, dzięki któremu można uzyskać zdrowy materiał wyjściowy do produkcji nasiennej. W hodowli zachowawczej wykorzystanie materiałów z in vitro pozwala na poprawę zdrowotności sadzeniaków oraz skracanie cyklu produkcji polowej dla uzyskania odpowiedniej ilości materiału. Stosując techniki mikrorozmnażanie można, poza gwarancją wysokiej zdrowotności materiału, szybko, bo w ciągu 2 lat, dostosować podaż sadzeniaków danej odmiany do zmieniającego się popytu.

Duże znaczenie ma też wykorzystywanie zasobów genowych in vitro na potrzeby prac badawczych, m.in. w badaniach genetycznych, biochemicznych i fizjologicznych wspomagających hodowlę.

Każdy genotyp przed przekazaniem go hodowli jest dodatkowo testowany w Centralnym Laboratorium GIORiN na obecność bakterii Cms i Ralstonia. Tylko zdrowy materiał genetyczny, z wydanym przez GIORiN paszportem, trafia do dalszego mikrorozmnażania.

Głównym celem banku genów in vitro jest zachowanie różnorodności biologicznej oraz udostępnienie zasobów hodowcom, naukowcom i rolnikom.

Zalety mikrorozmnażania:

  1. Rozmnażanie rozpoczyna się z materiału przebadanego, wolnego od wszelkich patogenów, w tym również objętych kwarantanną, co ma szczególne znaczenie w wypadku przewidywanego eksportu oraz obowiązujących przepisów;
  2. Rozmnażanie in vitro w warunkach odizolowanych od środowiska zewnętrznego, idealnie chroni przed zakażeniem;
  3. Do rozmnożenia można przystąpić niezależnie od pory roku, gdyż mikrorozmnażanie przebiega w warunkach laboratoryjnych. Jednocześnie w stosunkowo krótkim czasie można uzyskać duże ilości materiału, co daje szanse na szybką zmianę ukierunkowania produkcji;
  4. Dalsze prowadzenie roślin w warunkach szklarniowych lub namiotach foliowych umożliwia uzyskanie pełnowartościowego materiału bulwowego do wysadzenia w polu.