Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Molekulāro marķieru pielietojums augu biotehnoloģijā Latvijas Universitātē
Pēdējās izmaiņas veiktas:
06.07.2010

N. Rostoks

Augu valsts izejmateriāli veido pamatu pārtikas un tekstilrūpniecībai, nodrošina atjaunināmus kurināmā resursus un celtniecības materiālus, kalpo par bagātīgu bioloģiski aktīvu savienojumu avotu medicīnā un farmakoloģijā, veido mūsu kultūrvēsturisko vidi. Augu molekulārās ģenētikas metodes iegūst aizvien plašāku pielietojumu dažādās tautsaimniecības nozarēs, piemēram, lauksaimniecībā un vides aizsardzībā. To nosaka molekulāro analīzes metožu potenciāls šķirņu identifikācijā, jaunu šķirņu selekcijas paātrināšanā, augu slimību diagnostikā un tmldz. Lai nodrošinātu atbilstošas kvalifikācijas speciālistu apmācību Latvijas Universitātē nepieciešams veicināt jaunu zinātnieku grupu veidošanu, aktīvāku studējošo iesaistīšanu zinātniskajā procesā, kā arī materiāli – tehniskās bāzes uzlabošanu augu molekulārās ģenētikas jomā. Projekta mērķis ir atbalstīt un veicināt dažādu molekulārās ģenētikas metožu ieviešanu pētniecības projektu realizācijā un studentu zinātnisko darbu veikšanā Latvijas Universitātē.

Galvenās pētījumu tēmas ir sekojošas:

1. Miežu (Hordeum vulgare L.) hipersensitīvās atbildes gēnu identifikācija un klonēšana.  Darba gaitā identificēti 3 miežu gēni, kas homologi Arabidopsis thaliana LSD1 gēnam, kurš iesaistīts hipersensitīvās atbildes signālceļā. Gēnu sekvenču analīze un salīdzinājums ar homologajām sekvencēm citās zāļu (Poaceae) dzimtas sugās parādīja miežu gēnu filoģenētisko saistību (skat. 1A. attēls), savukārt gēnu ekspresijas analīze izmantojot reālā PCR metodi ļaus noskaidrot to funkciju hipersensitīvās atbildes ceļā (skat. 1B attēls). Pētījuma rezultāti nākotnē varētu veicināt jaunu, pret slimībām izturīgu augu šķirņu veidošanu.

 


1. attēls. A Poaceae dzimtas sugu LSD1 gēna homologu filoģenētiskais koks, kas konstruēts no gēnu kodēto aminoskābju sekvencēm pēc maksimālās parsimonijas metodes. Miežu gēni, kas homologi Arabidopsis thaliana LSD1 gēnam, parādīti uz pelēka fona. B Miežu LSD1 gēna homologu ekspresija miežu mutantā (GSHO1284), kurš uzrāda konstitutīvu hipersensitīvo atbildi salīdzinot ar wt šķirni Parkland. CBC04043 gēna ekspresija mutantā ir samazināta vairāk nekā divas reizes.

 

2. Miežu miltrasas izturības gēnu Mlo un Mla molekulārais raksturojums Latvijas šķirnēs. Dabisko miežu izturību pret miltrasas patogēnu nodrošina patogēna rases specifiskais gēns Mla un plaša spektra rezistences gēns Mlo. Nevienā no Latvijas miežu šķirnēm nav sastopamas rezistenci nodrošinošās mlo allēles, arī Mla izturības spektrs ir ierobežots. Saslimšanu ar miltrasu lielākoties kontrolē ar pesticīdu palīdzību, taču tas nav pieņemami bioloģiskajā lauksaimniecībā. Lai veicinātu jaunu šķirņu veidošanu, tika izveidots jauns, mlo-9 allēlei diagnostisks molekulārais marķieris (skat. 2 attēlu), kas jau tiek pielietots miežu hibrīdu selekcijā Valsts Priekuļu Laukaugu selekcijas institūtā.

 


2. attēls. Astoņas miežu šķirnes pārbaudītas ar mlo-9 diagnostisko molekulāro marķieri. 4. un 6. celiņš satur mlo-9 allēli un uzrāda izturību pret miltrasu. 1. un 11. celiņš – molekulmasas marķieri. 10. celiņš – negatīvā kontrole.

 

3. Mikrosatelītu marķieru pielietojums krokaino rožu (Rosa rugosa Thunb.) ģenētiskās daudzveidības pētījumos. 2007. gadā sadarbībā ar LU Botānisko dārzu un tā direktori Antu Sparinsku uzsākts pētījums par krokaino rožu (Rosa rugosa Thunb.) Latvijas šķirņu ģenētisko daudzveidību. Krokaino rožu genoms tiek analizēts ar 21 kodola mikrosatelītu marķieriem, kas izmantoti Rosa hybrida ģenētiskās kartes veidošanā. Uz doto brīdi ir pārbaudīti visi marķieri un ir uzsākta 14 Rosa rugosa šķirņu genotipēšana.

 


3. attēls. Mikrosatelīta Rh79 analīze 5 Latvijas krokaino rožu šķirnēs (2. – 6. celiņš). Mikrosatelīta garuma polimorfisms tika analizēts natīvā 10% poliakrilamīda gelā. 1. celiņš – molekulmasas marķieris.

 

4. Aizsargājamo Latvijas augu populāciju ģenētiskās daudzveidības analīzes metožu izstrāde. Atšķirībā no ģenētiski labi izpētītajiem lauksaimniecības augiem, savvaļas augu lielā dažādība liedz izveidot molekulāros marķierus, kas būtu specifiski katrai sugai. Projekta gaitā tiek veidoti jauni un adaptēti esošie universālie hloroplastu un kodola marķieri, kas būtu piemēroti dažādu savvaļas augu sugu ģenētiskajai analīzei, kā modeli izmantojot Latvijas Sarkanās grāmatas 1. kategorijas  aizsargājamo augu jūrmalas zilpodzi (Eryngium maritimum L., skat. 4. attēlu). Pētījuma rezultāti nākotnē ļaus novērtēt arī citu aizsargājamo Latvijas augu populāciju dinamiku.

 


4. attēls. Aizsargājamais augs jūrmalas zilpodze (Eryngium maritimum L.).

 

Projekta izpildē iesaistīti Latvijas Universitātēs Bioloģijas fakultātes studenti, doktoranti un absolventi. Sadarbības partneru vidū ir Valsts Stendes Graudaugu selekcijas institūts, Valsts Priekuļu Laukaugu selekcijas institūts, LU Botāniskais dārzs un LU Bioloģijas fakultātes Augu fizioloģijas katedra. Projekta rezultāti publiskoti starptautiskās konferencēs. Par projekta gaitā iegūtajiem rezultātiem tiek sagatavotas 3 publikācijas.