Pandemija prijeti glađu u zemljama koje se oslanjaju na uvoz
Pandemija koronavirusa prijeti da će dovesti do nestašice hrane stotinama milijuna ljudi, posebno u Africi, upozorili su jučer Ujedinjeni narodi. ...
Samo do 1560. godine ubijeno je oko 15 milijuna ljudi
Papa Aleksandar VI. izdao je nekoliko papinskih bula u kojima se otvoreno zagovara i opravdava porobljavanje domorodačkih naroda Kariba i Amerike, sve to u kori ...
Dezinfekcija doma na pametan način
Kako najbolje pristupiti čišćenju u kućanstvu, kao i prepoznati i dezinficirati neka mjesta s uobičajenim žarištem klica. ...
Anketa


NALAZITE SE U
Unaprijediti oplemenjivanje bilja na temelju povećanja dobiti koja proizlazi iz upotrebe biljnih genetskih izvora za hranu i poljoprivredu
Objavljeno: 10.03.2020. 15:53  
Grah kao model biljka u hrvatskoj visokoj znanosti
Grah kao model biljka u hrvatskoj visokoj znanosti
  • Grah kao model biljka u hrvatskoj visokoj znanosti
  • Grah kao model biljka u hrvatskoj visokoj znanosti

Od 13 uspostavljenih Znanstvenih centara izvrsnosti iz različitih područja u Republici Hrvatskoj, u biotehničke znanosti pripada Znanstveni centar izvrsnosti za bioraznolikost i molekularno oplemenjivanje bilja (ZCI CroP-BioDiv). On predstavlja istraživačku mrežu usmjerenu na prijenos znanja i tehnologija sa svrhom izravnog doprinosa napretku istraživanja u poljoprivredi u RH. Cilj mu je unaprijediti oplemenjivanje bilja na temelju povećanja dobiti koja proizlazi iz upotrebe biljnih genetskih izvora za hranu i poljoprivredu, identificirati ključna svojstava biljnih vrsta pomoću poljskih pokusa i laboratorijskih analiza, optimizirati protokol fenotipizacije i genotipizacije uvođenjem standardiziranih laboratorijskih postupaka te primijeniti nove pristupe u statističkoj analizi podataka. Istraživanja se provode na deset biljnih modela u osam skupina; kukuruz, pšenica, soja, vinova loza, maslina, kupusnjače/lukovi, grah, dalmatinski buhač/kadulja. Ove vrste predstavljaju glavne poljoprivredne kulture kao i kulture koje bi mogle postati zanimljive za poljoprivrednu proizvodnju u RH. 

 

Napisala: dr.sc. Monika Vidak*

 

Svrha i opravdanost ovog projekta proizlazi iz stanja u oplemenjivanju bilja u RH kao jednoj od ključnih sastavnica razvitka poljoprivredne proizvodnje. Počeci oplemenjivanja bilja u RH sežu na početak 20. stoljeća, a u posljednjih šezdesetak godina registrirano je više od 1200 domaćih kultivara koji su nastali upotrebom klasičnih oplemenjivačkih metoda temeljenih na analizi agronomskih svojstava u poljskim pokusima. Iako su klasične metode uvelike pridonijele povećanju prinosa i kvalitete kultivara, u 21. stoljeću one više nisu dostatne za učinkovito oplemenjivanje i razvitak novih kultivara. 

Primjena suvremenih oplemenjivačkih programa, koji uključuju brojne metode fenotipizacije i genotipizacije visoke propusnosti, u RH je dosad bila skromna prvenstveno zbog rascjepkanosti istraživačkih skupina, nedostatne znanstvene opremljenosti te kratkotrajnosti i financijske ograničenosti prethodnih istraživačkih projekata. Stoga je ZCI CroP-BioDiv uspostavljen kao vrhunska istraživačka mreža s ciljem poticanje suradnje i sinergije između hrvatskih sveučilišta i znanstvenih instituta na području poljoprivrede kako bi se objedinila nova znanstvena saznanja i tehnološka postignuća u svrhu unapređenja sustava visokog obrazovanja, uključivanja u Europski istraživački prostor te poticanja oplemenjivanja bilja i sjemenarstva kao strateškog sektora poljoprivrede u RH. Institucija nositeljica ovog projekta je Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet, a suradničke institucije su Institut za poljoprivredu i turizam Poreč, Poljoprivredni institut Osijek, Institut za jadranske kulture i melioraciju krša Split, Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet i Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku Fakultet agrobiotehničkih znanosti Osijek. Na mrežnoj stranici projekta http://biodiv.iptpo.hr/hr/bioraznolikost-i-molekularno-oplemenjivanje-bilja/ se mogu vidjeti detaljnije informacije, o projektu kao i o članovima projekta.

 

Jedna od model vrsta je grah, na njemu se provode aktivnosti poput očuvanja biljnih genetskih izvora te fenotipizacija i genotipizacija.

 

Očuvanje biljnih genetskih izvora graha

Formirana je osnovna kolekcija tradicijskih kultivara graha, odnosno prikupljene su primke tradicijskih kultivara graha s područja RH, susjednih zemalja (Srbije, Bosne i Hercegovine, Makedonije) te zemalja Europske unije u kojima grah predstavlja značajnu poljoprivrednu kulturu (Slovenija, Portugal, Italija, Španjolska, Austrija). Uzgojem biljaka u poljskom pokusu pokupljeno sjeme je umnoženo i regenerirano. Tijekom pokusa primke su morfološki opisane prema listi deskriptora s ciljem formiranja radne kolekcije, u koju su uvršteni niski morfotipovi. Također su tijekom poljskog pokusa uzorkovani uzorci biljnog materijala za ekstrakciju DNA u svrhu daljnjih genetskih analiza. S obzirom da je grah podrijetlom iz dva, međusobno neovisna centra: srednjoameričkog i andskog, u svrhu određivanja podrijetla prikupljenih primki određen je fazeolin tip.

 

Fenotipizacija graha

Utvrđen je nutritivni, odnosno mineralni sastav sjemena primki tradicijskih kultivara graha, a određene su koncentracije dušika (N), fosfora (P), kalija (K), kalcija (Ca), magnezija (Mg), željeza (Fe), cinka (Zn), mangana (Mn) i bakra (Cu).

Daljnja istraživanja će biti provedena korištenjem najnovijih dostupnih metoda uzgoja klijanaca graha na hranjivim otopinama te će se na inovativan način analizirati fenotipske karakteristike korijenovog sustava izradom digitalnih fotografija korijena uz pomoć fenotipizacijske platforme opremljene VIS (Visible – vidljivi spektar), IR (InfraRed – infracrveni spektar) i NIR (Near-InfraRed – blisko infracrveni spektar) senzorima te njihovom automatiziranom računalnom obradom i analizom. Brzina, preciznost i ponovljivost čine ovu metodu vrlo privlačnom za primjenu u znanstvenom, ali i u proizvodnom sektoru. 

Fenotipske karakteristike biljnih organa usko su povezane s njihovom morfologijom i funkcijom. Tako i fenotipske karakteristike korijenovog sustava (širina, dubina, kutovi grananja, ukupna duljina, površina, volumen, promjer te omjer bočnog i primarnog korijenja) primki graha utječu na sposobnost usvajanja vode, fosfora i dušika te njihov prijenos unutar korijena. Na temelju tih karakteristika odabrati će se genotipovi s poželjnim fenotipskim karakteristikama korijenovog sustava potencijalno visokoučinkoviti u usvajanju dušika i fosfora te tolerantni na sušu. Izabrani genotipovi će se uzgojiti u eksperimentalnim stresnim uvjetima nedostatka dušika i fosfora te u uvjetima suše. Pomoću fenotipizacijske platforme opremljene VIS i NIR kamerama i senzorima određivati će se fenotipske karakteristike nadzemnih organa (lisna površina, visina biljaka, biomasa, sadržaj klorofila i dr.). Za određivanje razine stresa izazvanog nedostatkom dušika, fosfora i vode mjerit će se kvantna efikasnost PSII (Photosystem II – fotosustav II) pomoću Plant stress kita (Opti-sciences) kod na tamu i na svjetlo adaptiranih biljaka. Također će se odrediti svježa i suha masa nadzemnih organa i korijena biljaka te će se analizirati koncentracije dušika i fosfora u nadzemnim biljnim organima.

 

Genotipizacija graha

Analiza genetske strukture i raznolikosti tradicijskih kultivara graha je napravljena pomoću mikrosatelitnih biljega te će biti provedeno pridruživajuće kartiranje u svrhu utvrđivanja biljega vezanih za gene koji kontroliraju količinu bioaktivnih hranjivih tvari te poželjnih fenotipskih karakteristika korijenovog sustava. 

Korištene su najnovije tehnologije DarTSeq sekvenciranja pomoću kojih su detektirani SNP (single nucleotide polymorphism – polimorfizam jednog nukleotida) biljezi, koje je moguće povezati s utvrđenim genima, osobito onima vezanima za količinu minerala te određenom, poželjnom fenotipskom karakteristikom korijenovog sustava.

Uspjeh oplemenjivanja graha na kakvoću ovisi o dostupnosti informacija o količini bioaktivnih hranjivih tvari u zrnu tradicijskih kultivara i spoznajama o genetskoj osnovi raznolikosti u svojstvima kakvoće. Integracija očuvanja biljnih genetskih izvora te fenotipizacije i genotipizacije omogućiti će upotrebu tradicijskih kultivara graha u budućim oplemenjivačkim programima kao izvora bioaktivnih hranjivih tvari te na stres otpornih kultivara.

__________________

* Dr.sc. Monika Vidak je poslijedoktorandica na ZCI CroP-BioDiv na elementu projekta EP07 Grah


  isprintaj članak