Żywotność nasion tytoniu w zależności od warunków przechowywania i mapowanie QTL kontrolujących te cechę
Loading...
Date
2025
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Abstract
Zasoby genowe roślin mają szczególne znaczenie dla zachowania różnorodności w środowisku przyrodniczym. Stanowią swojego rodzaju dziedzictwo ludzkości wobec zmniejszającej się systematycznie liczby gatunków występujących w świecie. Ochrona różnorodności genetycznej roślin jest zadaniem banków genów, gdzie materiał roślinny jest regenerowany z zachowaniem czystości genetycznej i utrzymywany w stanie żywym. Większość gatunków jest długotrwale przechowywana w postaci nasion. Należą do nich m. in. gatunki z rodzaju Nicotiana. Celem prezentowanej rozprawy doktorskiej była ocena żywotności nasion obiektów należących do dwóch gatunków Nicotiana tabacum i Nicotiana rustica, które były przechowywane w zróżnicowanych warunkach temperatury i wilgotności. Ponadto przeprowadzono identyfikację regionów genetycznych QTL warunkujących długość życia nasion tytoniu. Nasiona poddane badaniom przechowywano w dwóch bankach genów: Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) w Gatersleben w Niemczech oraz w Krajowym Centrum Roślinnych Zasobów Genowych (KCRZG) znajdującym się w Instytucie Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowym Instytucie Badawczym (IHAR-PIB w Radzikowie), a także w Instytucie Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowym Instytucie Badawczym w Puławach (IUNG-PIB). Porównano żywotność nasion Nicotiana tabacum i Nicotiana rustica przechowywanych w warunkach ściśle kontrolowanych w banku genów mieszczącym się w IPK oraz nasion obiektów Nicotiana tabacum przechowywanych w warunkach niepodlegających kontroli w laboratorium IUNG-PIB. W pierwszej lokalizacji nasiona utrzymywano przez okres od 2 do 12 lat w temperaturze 20,3±2,3°C przy wilgotności 50,5±6,3% RH. Natomiast w drugiej nasiona przechowywane były przez taki sam czas, ale w temperaturze pokojowej 18–22°C przy wilgotności powietrza 45–60% RH. Porównano również żywotność nasion obiektów Nicotiana tabacum przechowywanych przez okres dłuższy, tj. od 14 do 33 lat w papierowych torebkach w szklanych słoikach zamykanych próżniowo w temperaturze 0°C przy wilgotności nasion 4% w KCRZG IHAR-PIB oraz nasiona obiektów Nicotiana tabacum i Nicotiana rustica przechowywanych przez okres od 14 do 39 lat w hermetycznych szklanych słoikach w temperaturze -18°C przy wilgotności nasion 6% w banku genów IPK. Nasiona Nicotiana tabacum i Nicotiana rustica charakteryzowały się zróżnicowaną żywotnością w zależności od warunków przechowywania. Wydaje się, że sezonowe wahania wilgotności powietrza miały decydujący wpływ na zmniejszenie żywotności nasion tytoniu przechowywanych w IUNG-PIB i szybszą utratę ich wigoru w porównaniu w tymi przechowywanymi w IPK. Natomiast czynnikiem różnicującym żywotność nasion przechowywanych w KCRZG IHAR-PIB i IPK była temperatura. Zestawiając wyniki żywotności nasion uzyskane dla wszystkich trzech lokalizacji, stwierdzono, że czynnikiem o największym znaczeniu była temperatura przechowywania. Jej obniżenie z 20°C do 0°C wydłużyło okres przechowywania nasion średnio z 10 do 30 lat. Co więcej obniżenie temperatury z 0°C do -18°C wydłużyło czas przechowywania o kolejne 20 lat. Jako wartość progową przyjęto zdolność kiełkowania nasion powyżej 75%. Do identyfikacji QTL dla cech związanych z żywotnością nasion wykorzystano dwie populacje mapujące tytoniu Florida 301 × Hicks oraz Beinhart–1000 × Hicks. Pod uwagę wzięto takie cechy jak: zdolność kiełkowania, procentowy udział wszystkich kiełkujących nasion, czas potrzebny do skiełkowania 50% nasion w próbie, parametr AUC (Area Under the Curve – pole powierzchni pod krzywą czasu kiełkowania, pomiędzy t=0 a zdefiniowanym przez użytkownika punktem końcowym t=x, wyznaczone po 200 godzinach kiełkowania). W populacji mapującej Florida 301 × Hicks zidentyfikowano 4 regiony genetyczne zlokalizowane na 4 chromosomach kontrolujących cztery cechy związane z żywotnością nasion tytoniu. Natomiast w populacji mapującej Beinhart–1000 × Hicks wykryto 23 regiony QTL o działaniu addytywnym, rozmieszczone na 11 chromosomach kontrolujące zmienność 4 badanych cech związanych z żywotnością nasion tytoniu. QTL o działaniu epistatycznym wykryto tylko dla cechy liczba skiełkowanych nasion. Dla nasion kontrolnych wykryto cztery pary QTL zlokalizowane na 4 chromosomach. W nasionach sztucznie postarzanych zidentyfikowano jedną parę zlokalizowaną na dwóch różnych chromosomach. Uzyskane wyniki wykazały duże różnice w żywotności nasion tytoniu w zależności od warunków przechowywania oraz potwierdziły złożoność i poligeniczny charakter tej cechy. Informacje dotyczące żywotności nasion tytoniu mogą być pomocne w planowaniu programów dotyczących regeneracji obiektów kolekcji Nicotiana utrzymywanych w bankach genów.
Description
Keywords
zasoby genowe, Nicotiana, bank genów, przechowywanie, żywotność nasion, QTL