A HUN-REN ATK Mezőgazdasági Intézet Biológiai Erőforrások Osztály Génmegőrzési kutatócsoportjának tagjai számos, nemesítési szempontból értékes búza-évelő rozs utódvonalat állítottak elő, melyekben a kromoszómák (-vagy szegmentumok) egyértelmű azonosításához fluoreszcens in situ hibridizáció (FISH) és DArTseq technológiát alkalmaztak. A Szakács Éva által vezetett kutatási program legújabb eredményeit a rangos Frontiers in Plant Science folyóirat tette közzé.
A kenyérbúza genetikai sokféleségének, ezáltal abiotikus és biotikus stresszekkel szembeni ellenállóságának növelésére elterjedt gyakorlat a rokon, vad fajokkal történő keresztezés.
A martonvásári kutatócsoport számos búzával rokon fajt hasznosít különböző búza előnemesítési programjaiban: Aegilops (kecskebúza fajok), Agropyron és Thinopyrum tarackbúza fajok, rozs, évelő rozs, árpa. A ’Kriszta’ évelő rozs egy különleges fajhibrid, mely a domesztikált rozs (Secale cereale) és a vad hegyi rozs (S. strictum ssp. anatolicum) keresztezésével jött létre. Szárazságtűrése, valamint különböző rozsdapatogénekkel szembeni kiváló ellenállósága értékes allélekkel gazdagíthatja a búzát, javítva annak termésbiztonságát. Az évtizedekkel ezelőtt indult keresztezési programban magyar nemesítőházak kiváló alapanyagai szerepeltek (Várda rozs, Martonvásári 9 kr1 búza, Kriszta évelő rozs), szélesítve ezzel a hazai búzanemesítés biológiai alapjait.
A munkacsoport ezúttal számos, nemesítési szempontból értékes búza × évelő rozs utódvonalat állított elő, melyekben a kromoszómák (-vagy szegmentumok) nyomon követése és egyértelmű azonosítása az in situ hibridizációs és a DArTseq technika kombinálásával történt. A csoport által rutinszerűen alkalmazott fluoreszcens és genomi in situ hibridizáció (FISH és GISH) a kutatás során alkalmas volt a különböző stabil utódvonalak szelektálására, azonban a rozskromoszómák (vagy szegmentumok) pontos azonosítása – annak idegenmegporzásból származó polimorf jellege miatt – nem minden esetben volt lehetséges. Nagyobb populációk egyidejű genotipizálásához, valamint a precízebb azonosítás érdekében a molekuláris citogenetikai szelekciót követően az újgenerációs szekvenáláson alapuló nagyfelbontású DArTseq marker technológiát alkalmazták egy nagyobb populáción. A szekvenálás után 27822 évelőrozs-specifikus SilicoDArT és 8842 SNP markert azonosítottak, melyek kromoszómaszintű lokalizációjának meghatározása a 2021-ben közölt Lo7 rozs-referenciagenom segítségével történt. Egyes vonalak esetében a rozskromoszómák jellemzéséhez használt markerek gyakoriságát tükröző hőtérképek eltértek a molekuláris citogenetikai eredményektől, ami pontosabbá tette az idegen kromatin azonosítását (1-2. ábra).
Összegezve az eredményeket, a Martonvásáron létrehozott búza-évelő rozs utódvonalakban az 1RS, 3RS, 4R, 5RL, 6RL, 7RS és 7RL évelőrozs-kromoszómákat (illetve -karokat) mutatták ki a búza genetikai hátterében, melyek értékes tulajdonságokért felelős géneket hordozhatnak, ezáltal ígéretes alapanyagként szolgálhatnak a búzanemesítés számára.
A kutatást a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) finanszírozta (K135057, PD145915, TKP2021-NKTA-06). További támogatást nyújtott az Európai Unió H2020 keretprogramja keretében elnyert „AEGILWHEAT” (H2020-MSCAIF-2016–746253) Marie Curie-ösztöndíj, valamint az ERDF Programme Johannes Amos Comenius TowArds Next GENeration Crops (CZ.02.01.01/00/22_008/0004581) pályázat.
- ábra A rozs kromatin kimutatására használt SNP markerek gyakoriságát tükröző hőtérkép a vizsgált különböző búza, rozs, és búza × évelő rozs genotípusokon. A számozott skálák megabázispárokban (Mbp) mutatják a referencia rozskromoszómák méretét, a színes skálák pedig a markersűrűségeket (markerek száma 10 Mbp-on).
- ábra Az évelőrozs-kromoszómák (-szegmentumok) GISH-FISH mintázata (A–J) az azonosított Mv9kr1 búza × ‘Kriszta’ évelő rozs utódvonalakban, valamint a növények kalászmorfológiája az átlagos kalászonkénti szemszámértékekkel (Forrás: Frontiers in Plant Science)
