Utilization of OGU-INRA Hybrid System in Winter Rapeseed Breeding

More documents

Recommendations

Info

ÚVOD V hybridním šlechtění řepky olejné (Brassica napus L. conv. napus) se využívá heterozního efektu ve formě nárůstu výnosu semene, výnosu oleje, výšky rostlin, vitality a jistoty přezimování. Naopak na znaky jako obsah oleje, hmotnost tisíce semen, odolnost proti poléhání, rezistenci a obsah glukosinolátů heteroze vliv nemá (Paulmann, 1999). Heterozní efekt byl u řepky olejné prokázán mnoha studiemi (Röbbelen, 1985; Brandle, McVetty, 1989). Kudla (1996) uvádí průměrný heterozní efekt pro výnos semene v generaci F1 u řepky na úrovni 10%. Na základě výsledků Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského, reálná úroveň heterozního efektu u hybridů registrovaných v ČR se projevuje zvýšeným výnosem ve srovnání s liniovými odrůdami o 4 – 10%, z toho u systému Ogu- INRA o 4 – 9% (Zehnálek et al., 2004-2006). Podíl hybridních odrůd řepky stoupl od hospodářského roku 1998/99, kdy se začali hybridní odrůdy u nás pěstovat na podíl 25,2 % v zásevu na rok 2006/07 (Baranyk, 2007). Od roku 2000 se sklizňové plochy řepky ozimé pohybují kolem hranice 300 tis. ha a nadále mírně stoupají. V současnosti jsou v Evropě nejvíce rozšířené hybridní systémy MSL (Mänlicher Sterilität Lembke) a CMS (Cytoplasmatic Male Sterility) Ogu-INRA. Výhodou systému Ogu- INRA oproti rozšířenému systému MSL je vysoká stabilita samčí sterility a relativně nízké náklady na výrobu osiva (Frauen et al., 2001). Naopak nevýhodou tohoto systému je nespolehlivá obnova fertility a problémy s obsahem GSL u obnovitele. Oba systémy mají omezenou genetickou bázi. Systém cytoplazmatické samčí sterility (CMS) vznikl fůzí protoplastů z ředkve – japonské odrůdy Ogura do řepky ozimé (Pelletier et al., 1983, 1987). Hlavním cílem od 80tých let byla tvorba obnovitele fertility pro systém CMS Ogu-INRA (Pelletier et al., 1987). Tento systém je ovlivněn sterilní cytoplazmou (S), naopak pylově fertilní rostliny mají fertilní cytoplazmu (F). V případě obnovitele fertility dochází k interakci mezi geny obnovy fertility RfRf a sterilní cytoplazmou (S). V takovém případě je F1 generace fertilní Rfrf (S). Pokud dojde k opylení sterilní linie heterozygotním obnovitelem fertility Rfrf, resp. rfRf výsledkem je generace F1, která je z 50 % fertilní Rfrf (S) a z 50 % sterilní rfrf (S). Alelický pár v jádru F1 restaurovaného hybrida je pak heterozygotní Rfrf (S). Udržovatelem sterility je jakákoliv pěstovaná linie řepky, která po opylení sterilního komponentu má v generaci F1 vždy sterilní cytoplazmu (S) a tudíž neprodukuje pyl (Delourme et al., 1998). Negativním jevem při šlechtění Ogu-INRA hybridů je těsná vazba mezi genem restaurujícím fertilitu a genem pro vyšší obsah glukosinolátů (GSL) v semeni. Vysoký obsah GSL u linií obnovitele je způsoben přenosem genu obnovy fertility z ředkve Ogura do řepky (Delourme et al., 1998). První Ogu-INRA hybridy byly kompozitní, tj. do sterilního hybridu byl přidán určitý podíl opylovače. Nová generace Ogu-INRA hybridů je v F1 hybridní generaci plně fertilní, problémem však zůstává hraniční, resp. i nadlimitní obsah nežádoucích glukosinolátů (GSL) v semeni. Proto je dlouhodobým cílem tvorba dvounulových obnovitelů fertility s dobrými agronomickými vlastnostmi (Primard-Bisset et al., 2003). První hybridní odrůdy založené na systému Ogu-INRA registrované v České republice byly kompozitní, tj. osivo bylo tvořeno ze 70-80 % pylově sterilním hybridním komponentem a z 20-30 % opylovačem – nejčastěji
výkonnou odrůdou. Těmito hybridy byly Synergy (1998) a Betty (1999) (Zehnálek, Holubář, 2000). Další vývojovou řadou byly u nás registrované 3-liniové hybridy – Embleme (2002), jehož finální generace štěpí v poměru 1 : 1 na plně fertilní a sterilní, dále topcross hybrid Spirit (2003), jehož finální generace štěpí na cca 70% pylově fertilních rostlin a 30% pylově sterilních. Nejmladšími a z hlediska výnosu i stability opylení bez ohledu na průběh počasí nejdokonalejšími, jsou pylově fertilní (restaurované) hybridy Extra (2003), Executive (2004), Vectra (2004) (Zehnálek et al., 2005). V souvislosti s přerušením vazby mezi vysokým obsahem GSL a geny obnovy fertility se vyvíjely techniky za účelem efektivní selekce linií obnovitele nesoucích Rf gen. Využívány jsou izoenzymové a molekulární analýzy i fenotypové pozorování hybridní generace a její schopnosti produkovat pyl. Gen obnovy fertility Rf byl lokalizován v těsné vazbě alely Pgi-2 pocházející z ředkve (Delourme and Eber, 1992). Tyto vazba umožňuje využití molekulárních a izoenzymových technik při selekci linií obnovitele fertility. Selekce linií obnovitele pomocí izoenzymové metody u linií s velmi nízkým obsahem GSL je problematická, protože snižovánám GSL se ztrácí alela Pgi-2 (Bartkowiak-Broda et al., 2003). Ztráta Pgi-2 je zejména u žádoucích linií s nízkým obsahem GSL. Proto je problematická selekce linií obnovitele s dvounulovou kvalitou a homozygotním alelickým párem Rf. Při použití izoenzymové analýzy na detekci Pgi-2 bylo ve skupině materiálů s obsahem GSL do 18,8 µM/g semene detekováno jen 40,1% rostlin. Naproti tomu ve stejném souboru byl marker OPC 02 detekován u všech testovaných rostlin. Izoenzymová analýza Pgi-2 byla zavedena pro potřeby šlechtitelů i v České republice (Horáček and Ačanová, 2003). Jako využitelná metoda selekce linií obnovitele s nízkým obsahem GSL se jeví použití metody PCR-RAPD s využitím markeru OPC 02, který není závislý na obsahu GSL v semeni (Barkowiak-Broda et al., 2003). Nevýhodou RAPD markerů je jejich dominantní charakter, proto jimi není možné rozlišit heterozygotní Rfrf, resp. rfRf formy genu obnovy fertility od homozygotní RfRf. Jako nejlepší pro detekci linií obnovitele se jevil SCAR marker SG 34 (Horáček, 2007). Využití nových primerů a techniky PCR potvrdily Hu et al. (2007). Pro detekci linií obnovitele použili primery BnRFO-DL2R, BnRFO-AS2F, BnRFO-AS1 a BnRFO-AS2R. Další možností selekce linií obnovitele na základě fenotypového projevu RfRf genu v F1 generaci po nakřížení linie obnovitele na sterilní mateřský komponent je tzv. test obnovy fertility (Koprna and Macháčková, 2006). Ten využívá procentické kvantifikace fertilních a sterilních rostlin v F1 generaci po nakřížení linie nesoucí Rf gen na sterilní komponent. Hlavním problémem u linií obnovitele v posledních letech byl vysoký obsah antinutričních glukosinolátů (GSL). Ty patří mezi nejsledovanější antinutriční látky v řepkovém šrotu. Jsou to jsou rostlinné glykosidy, které v rostlině plní mimo jiné ochrannou funkci. Jejich rozkladné produkty (izothiokyanáty a 2-oxazolidinethion) mají fungicidní a antibakteriální účinky, čímž sice do určité míry rostlinu chrání, jsou ale škodlivé pro organismus konzumentů. Současný obsah GSL u odrůd registrovaných v ČR je kolem 8 – 20 µmol/g sušiny semene při 9 % vlhkosti a 46 % olejnatosti. Norma pro registraci odrůd je u nás v současnosti do 18 µmol/g sušiny semene při 9 % vlhkosti a 46 % olejnatosti. Obsah GSL je dán hlavně genotypem a
Page 1: UTILIZATION OF OGU-INRA HYBRID SYST
Page 5 and 6: ) fertilní rostliny - mají plně
Page 7 and 8: obsahu GSL v semeni celkem 63 lini
Page 9 and 10: Obrázek č.2: Analýza SCAR marker
Page 11 and 12: ZÁVĚR Pomocí postupné selekce n
Page 13: Zehnálek P., Holubář J., Mezlík

Utilization of OGU-INRA Hybrid System in Winter Rapeseed Breeding

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?