ZAKŁAD OCENY I OCHRONY RÓŻNORODNOŚCI ROŚLIN [Powrót do strony głównej] [aktualizowano dnia 2010-01-31]

1. prof. dr hab. Puchalski Jerzy - kierownik zakładu
2. prof. dr hab.. Saniewski Marian
3. doc. dr hab. Kubicka Helena
4. mgr inż. Kapler Adam
5. mgr Niedzielski Maciej
6. mgr inż. Niemczyk Maciej
7. mgr inż. Walerowski Piotr
8. mgr inż. Woliński Konrad
9. Zwierzyńska Małgorzata
10. Matyjasiak Alicja
11. Latoszek Lidia
12. mgr inż. Pyza Agnieszka doktorant
13. mgr inż. Rucińska Anna doktorant

Zmiany zachodzące w klimacie oraz aktywność życiowa człowieka powodują zmiany warunków wzrostu i rozwoju roślin. Wiele gatunków roślin nie jest w stanie szybko się przystosować do tych zmian i ostatecznie ginie. Człowiek, ażeby zapobiec temu negatywnemu procesowi podejmuje szereg działań, które mają ochronić szatę roślinną Polski. W Ogrodzie od wielu lat prowadzi się badania nad dwoma zagrożonymi gatunkami flory polskiej, a mianowicie: Cochlearia polonica i Corydalis pumila.

W badaniach nad Corydalis pumila porównywano naturalną allopatyczną populację występującą po zachodniej stronie Odry w okolicach Kamieńca z uprawianą w warunkach ex situ w Ogrodzie z użyciem markerów DNA typu AFLP i wykazano istotne różnice w strukturze genetycznej obu populacji.

Ogród Botaniczny prowadzi również badania zmierzające do utworzenie banku genów gatunków chronionych i ginących flory Polski poprzez przechowywanie ich nasion w ultraniskich temperaturach ciekłego azotu.

W Ogrodzie Botanicznym od ponad 20 lat prowadzone są badania nad długotrwałym przechowywaniem zasobów genowych żyta, które pozwoliły na zgromadzenie próbek ziarniaków o wyraźnie zróżnicowanej żywotności będącej efektem procesu ich naturalnego starzenia się. Analizy zmian genetycznych wywołanych naturalnym starzeniem się ziarniaków żyta wykonane z zastosowaniem technik molekularnych pozwoliły na precyzyjną ocenę struktury genetycznej populacji żyta ze względu na generowanie dużej liczby polimorficznych markerów.

Zgromadzono kolekcję zawierającą ponad 2000 obiektów z rodzaju żyto (Secale ssp). Jednocześnie prowadzona jest ocena kolekcji w warunkach polowych.

Od szeregu lat prowadzi się badania nad poszukiwaniem potencjalnych markerów ALFP sprzężonych z cechą karłowatości uwarunkowaną recesywnym genem ds1 lub genami przywracania płodności oraz utrzymania męskiej sterylności pyłku żyta.

Ocenę zasobów genowych żyta prowadzono w oparciu o zastosowanie markerów genetycznych, tj.: białka zapasowe ziarniaków i markery RAPD oraz AFLP.

Badane populacje żyta charakteryzowane są również na podstawie frekwencji charakterystycznych obrazów elektroforetycznych białek zapasowych ziarniaków.

Żyto jest jedną z ważniejszych roślin zbożowych, uprawianych w Polsce na powierzchni ok. 1,5 mln hektarów. Spowodowane jest to niskimi wymaganiami glebowo-klimatycznymi (w Polsce jest 70% gleb słabych), jak również znaczną odpornością na choroby i szkodniki. Jednak ze względu na obcopylność i silną heterozygotyczność oraz obecność mechanizmu samoniezgodności, żyto jest bardzo trudnym obiektem badań genetyczno-hodowlanych. Liczne prace mające na celu identyfikacji nowych genów żyta, koncentrują się na selekcji homozygotycznych materiałów wyjściowych, jakimi są linie wsobne.

W tym celu wyselekcjonowałam ponad 1000 linii wsobnych żyta o wsobności od S7 do S31, w trakcie samozapylania i selekcji odmian i form hodowlanych żyta uprawnego. Po wyeliminowaniu podobnych genotypów obecnie w kolekcji Secale w Ogrodzie Botanicznym-Centrum Zachowania Bioróżnorodności Biologicznej PAN znajduje się ponad 300 linii wsobnych żyta. Linie te są zróżnicowanie pod względem cech morfologicznych (długość źdźbła i kłosa oraz jego kształt, ości liściaste, wielkość i ułożenie liści względem źdźbła, liście zrośnięte, wielkość ziarniaków i ich liczba w kłosie, jednoźdźbłowość, żeńskość, długość pręcików i ich barwa, obecność antocyjanu i omszenia dokłosia itd.); fizjologicznych (różne wzory przebarwień liści i ich kształt, aktywność fotosyntetyczna, zawartość chlorofilu i karotenoidów), czy biochemicznych (zawartość białka i poszczególnych aminokwasów, alkilorezorcynoli).

Następnie, dwie samopłodne linie żyta traktowałam mutagenami chemicznymi: nitrozometylomocznikiem i azydkiem sodu w celu zwiększenia zmienności u tego gatunku. Otrzymałam wiele mutacji dotyczących typu wzrostu, wielkości i kształtu kłosa i liści, przebarwienia liści i słomy, zwiększonej liczby liści oraz międzywęźli itd. Większość mutantów była podobna genetycznie do uzyskanych po samozapyleniu, np liście cebulowato-zrośnięte i żeńskość. Dysponując tak bogatym materiałem zidentyfikowano i oznaczono wiele nowych genów po raz pierwszy w literaturze oraz opisano ich ekspresję (mp, bs1, bs2, lo, chl1, ch12, ch13, ds1, ds2, sl, yg, mc, la, cs, mn2 and pc).

W 1997 roku po przejściu do pracy w Ogrodzie Botanicznym-CZRB PAN badania prowadzono w zakresie:

• " Poszukiwania markerów AFLP sprzężonych z genami karłowatości ds1 i ds2 oraz genami: męskiej sterylności i przywracających płodność cytoplazmy Pampa. W przypadku genów przywracających płodność zlokalizowano je na chromosomach 1R, 3R, 4RL i 6RL żyta, przy użyciu populacji mapującej. Temat finansowany przez AWRRSP w latach 1998-2002r.
• " Określenia sposobu dziedziczenia wzorów na liściach występujących u linii wsobnych (nieregularne białożołte plamy na liścia, nekrotyczne plamy na liściach) i mutanta żyta ozimego (żółte poprzeczne pasy na liściach). Ustalono również w jaki sposób przekazywane cechy są związane z długością źdźbła, kłosa, barwą ziarniaków i obecnością antocyjanu roślin linii i mutantów żyta. Oznaczono 7 nowych, recesywnych genów (yns, wv1, wv2, hys, dw9, ed i mo) i jeden dominujący Vi, odpowiedzialnych za ujawnianie się tych cech. W dalszych doniesieniach opisano przebarwienia chlorofilowe liści linii wsobnych żyta i oznaczono kolejnych 5 genów (sta, stw1, stw2, spn i wap) i ich ekspresję - budowa anatomiczna liści i ultrastruktura chloroplastów. Poszukiwano także markerów SSR sprzężonych z dwoma genami (spn i stw1) (zakończona praca doktorska mgr Anety Wolskiej-Sobczak na temat zmian chlorofilowych żyta)
• Gromadzenia, oceny (cech użytkowych linii wsobnych żyta przydatnych do hodowli odmian heterozyjnych) przechowywania ziarniaków w warunkach zapewniających ich długotrwałą żywotność. Temat finansowany przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi - kierownik tematu prof. dr hab. J. Puchalski.
• Prowadzenia badań nad ustaleniem sposobu dziedziczenia cech związanych z typem wzrostu, pokroju roślin i barwy liści oraz identyfikacją markerów SSR i ISSR sprzężonych z tymi genami, jak również próba ich lokalizacji na chromosomach żyta przy wykorzystaniu programu Mapmaker (Wykonywana praca doktorska mgr inż. Agnieszki Pyzy. Na realizację i zakończenie tej pracy otrzymano grant promotorski w grudniu 2009 roku).
• Analizowania białek zapasowych w ziarniakach i białek w liściach linii wsobnych i mieszańcach żyta przy użyciu techniki SDS-PAGE.
• Testowania wrażliwości i tolerancji linii żyta na działanie metali ciężkich (Cd, Pb, Cu, Zn i Mn) oraz glinu i zasolenia.
• Oceny bioróżnorodności roślin towarzyszącym agrofitocenozom na terenie Ogrodu Botanicznego oraz Środkowo-Wschodniej i Północno-Wschodniej Polsce.

W trakcie swojej wieloletniej pracy badawczej opisałam ekspresję 26 genów u żyta ozimego i oznaczyłam je symbolami. Przekazałam ponad sto linii wsobnych żyta do badań genetyczno-hodowlanych w kraju i na świecie.

Rye is one of the most important cereal plants, cultivated in Poland in an area of about 1.5 million hectares. This is because rye is tolerant to soil and climate change (in Poland 70 % of soil is poor). It is also very resistant to diseases and pests. However, because of open-pollination and high degree heterozygosity and the presence of self-incompatibility mechanisms rye is a very difficult plant for genetic-breeding research. A lot of research, which serves the purpose of identifying new genes in rye, focuses on the selection of homozygous initial materials such as inbred lines. For this reason, I selected over 1000 inbred lines of rye (from S7 to S31) after the self-pollination and selection of its varieties and breeding forms.

After eliminating similar genotypes, there are now over 300 inbred lines of the Secale cereale L. collection in the Botanical Garden- Center for Biological Diversity Conservation Polish Academy of Sciences in Warsaw. These lines are differentiated on account of their morphological traits (length of stem and head, shape of head, leafy awns, size and position of leaves on stem, onion leaves, size of seeds and their number in head, monoculm, multipistillate, length of stamen and their colour, presence of anthocyanin, hairy peduncle etc.); physiological (different pattern colour of leaves and their shape, photosynthetic activity, chlorophylls and carotenoids content); biochemical (content of protein and particular aminoacids, alkylresorcinol)

Moreover, two self-fertilised inbred lines were treated with chemical mutagenes for the purpose of increasing rye diversity. As a result, I obtained many mutants concerning type of growth, size and shape of head, colour of leaves and straw, an increased number of leaves and internods. Most mutants were genetically similar to those obtained after self-pollination. For example, onion leaves and multipistillate. With such huge materials, I was able to identify and mark a lot of new genes for the first time in biology literature (mp, bs1, bs2, lo, chl1, ch12, ch13, ds1, ds2, sl, yg, mc, la, cs, mn2 and pc).

Since 1997 (after being employed in the Botanical Garden- Center for Biological Diversity Conservation Polish Academy of Sciences in Warsaw), I have continued research into:

Searching for linked molecular markers with ds1 and ds2 dwarfness genes and genes which restore fertility to Pampa cytoplasms with the use of the AFLP technique. Restorative genes have been localised on 1R, 3R, 4RL i 6RL chromosomes of rye. This was financed by APAST between 1998-2002.

Defining the way of inheritance of patterns on leaves which appear on inbred lines of rye - irregular yellow-white spots on the leaf, necrotic spots on leaves and the mutant - yellow horizontal lines on the leaf and features connected with the length of stem and size of the head. 7 new recessive genes were designated (yns, wv1, wv2, hys, dw9, ed and mo) and one dominant (Vi), responsible for the appearance of these traits. In the following research the chlorophyll colouring was described and another 5 genes were marked (sta, stw1, stw2, spn and wap). These determined the chlorophyll changes and their expression - ultrastructure of chloroplasts. SSR markers linked with the (stw1 and spn) genes were also searched for. (PhD thesis of Aneta Wolska-Sobczak on the topic of chlorophyll changes in rye).

Collection, assessment (of useful traits in inbred lines of rye applied in breeding of hybrid varieties), storage of seeds in conditions which ensure longevity. This topic is financed by the Ministry of Agriculture and Development - 1997-2012.

Conducting research into the way of inheritance of traits connect with type and habit of growth plant, leaves colour and identification of SSR, ISSR markers linked with those genes as well as their localisation on chromosomes of rye using the Mapmaker program. (PhD thesis of Agnieszka Pyza. A promotion grant was obtained in 2009).

Storage protein was analized in seeds and protein in leaves of inbred lines in rye hybrids using the SDS-PAGE technique.

Testing of inbred line tolerance and sensitivity to the action of heavy metals (Cd, Pb, Cu, Zn and Mn), as well as aluminium and salinity.

Assessment of biodiversity of segetal plants in the Botanical Garden - CBDC PAS, in SW and NE Poland.

As a result of many years of research I have described expression and marked 26 new genes in winter rye and passed on over 100 inbred lines for genetic-breeding experiments in Poland and around the world.

[Strona główna] [Plan Ogrodu] [Centrum Ogrodnicze] [Fundacja Homo et Planta] [Historia Ogrodu] [Nauka i kolekcje] [Kolekcje roślin] [Działalność naukowo-dydaktyczna] [Centrum edukacji przyrodniczo-ekologicznej] [Działalność naukowo-badawcza] [Aktualności] [Działalność kulturalna]
[Rośliny sadownicze] [Kolekcje warzyw] [Rośliny lecznicze] [Kolekcja flory Polski] [kolekcje roślin drzewiastych] [kolekcje roślin tropikalnych i subtropikalnych] [Byliny] [Irysy i rośliny cebulowe] [kolekcje róż] [Indeks rodzajów] [Index seminum] [Stan kolekcji roślinnych] [Działalność naukowo-dydaktyczna] [Rada Naukowa] [Działalność wydawnicza] [Historia Ogrodu] [Dorobek naukowy] [Stopnie naukowe] [Konferencjie krajowe] [Konferencjie międzynarodowe] [Zakład oceny i ochrony bioróżnorodności roślin] [Zakład kolekcji botanicznych i ogrodniczych] [Pracownia zachowania różnorodności biologicznej Górnego Śląska] [Pracownia ekologii stosowanej] [Pracownia biotechnologii roślin]