Gromadzenie i zachowanie zasobów genowych roślin użytkowych w

Polsce – rola Krajowego Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w

ochronie agrobioróżnorodności

XV ROLNICZY FESTIWAL NAUKI 18 - 19 PAŹDZIERNIKA 2018 r. WARSZAWA - BRWINÓW

Wiesław PodymaKrajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych –

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB -Radzików

Kiedy powstała idea ochrony materiału genetycznego roślin

uprawnych w Polsce?

*1907: Miczyński senior (ekotypy roślin uprawnych)

*1915: profesor Kaznowski w Puławach i Dublanach

*1940 – 1946: Miczyński junior/ Sawicki

*1971 - kolekcje roślin uprawnych stworzone przez

Kazanowskiego zostały przeniesione do Instytutu Hodowli i

Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie

Zachowanie zasobów genowych w Polsce

Zachowanie zasobów genowych roślin

w Polsce

• 1979 Porozumienie międzyresortowe dotyczące ochrony

zasobów genowych

• 1981 Przystąpienie do Europejskiego Programu

Współpracy dla Zachowania Zasobów Genowych

• 1995 Ratyfikacja Konwencji o różnorodności biologicznej

• 2001 Międzynarodowy Traktat o Roślinnych Zasobach Genowych dla Żywności i Rolnictwa

• 2010 Protokół z Nagoi o dostępie do zasobów

genetycznych oraz sprawiedliwym i równym podziale

korzyści wynikających z ich użytkowania (Protokół ABS)

• 2004 – 2020 Plan i programy rozwoju obszarów

wiejskich

Porozumienie z dnia 20 sierpnia 1979 r Ministra

Rolnictwa, Szkolnictwa Wyższego, PAN i

Techniki i Przemysłu Lekkiego

„W celu usprawnienia oraz zwiększenia

efektywności gromadzenia i zachowania

krajowych zasobów genowych roślin oraz

zapewnienia materiałów wyjściowych dla

hodowli i celów badawczych”

Krajowy Program Ochrony Zasobów Genowych

Roślin Użytkowych – Polski Bank Genów

Główne zadania w realizacji programu są następujące:

• gromadzenie populacji i odmian roślin uprawnych oraz dziko rosnących, zagrożonych erozją genetyczną,

• opis i waloryzacja zebranych materiałów,

• utrzymanie prób nasion w stanie żywym (w tym przechowywanie długoterminowe) przy zachowaniu ich czystości genetycznej,

• dokumentacja zgromadzonych materiałów oraz wymiana prób z innymi bankami genów i ogrodami botanicznymi,

• udostępnienie materiałów hodowcom odmian, placówkom badawczym i dla celów edukacyjnych.

Krajowa jednostka koordynująca

Bank genów-zbiór

-zachowanie ex situ

-dokumentacja zasobów

genowych dostarczanie

materiałów i

informacji

ekspedycje

wymiana próbek

botaniczne

kolekcje

nowe

rośliny

użytkowe

Inwentary

zacja

identyfikacja

genów

krzyżowania

markery

molekularne

Zadania banku genów oraz inne prace

prowadzone w ramach Programu

zachowanie

in situKolekcja nasion

Zielnik

W ramach programu Ochrony Zasobów Genowych Roślin Użytkowych

chronionych jest około 80 tys. genotypów roślin, z tego 74 047 próbek

nasion znajduje się w przechowalni długoterminowego Banku Genów –

IHAR.

Udostępnianie danych i zamawianie nasion

Strona internetowa

http://egiset.ihar.edu.pl

Dostępność poprzez stronę internetową

• Obiektów w bazie danych – 89 641

• Za podpisaniem SMTA (umowa) – 44 269

– 29 143 obiekty z danymi oceny

– 752 obiekty z fotografiami

• Za podpisaniem umowy HOBBY – 6 965

– 2 247 obiektów z danymi oceny

– 132 obiekty z fotografiami

Udostępnianie danych i zamawianie nasion

Strona internetowa

wyszukiwarka.ihar.edu.pl

Potrzeby użytkowników zasobów genowych

• Hodowcy – charakterystyka molekularna dla aktualnie

poszukiwanych cech, pomoc w pozyskiwaniu materiałów

z innych regionów świata

• Naukowcy – materiał dobrej jakości o wysokiej

żywotności i czystości

• Organizacje pozarządowe/Hobbyści – Starannie opisane

wybrane obiekty: agrotechnika, proponowane

zastosowanie, inne

Długoterminowe przechowywanie

zasobów genowych w banku genów

79%

19%

2%

długoterminowe

0oC i –18oC

in vivo

in vitro

Ciekły azot

Zachowanie w gospodarstwach

on-farm conservation

Schemat prowadzenia przechowalni długoterminowej (opracował G. Gryziak).

Komora przeznaczona do długoterminowego przechowywania

nasion (KCRZG ma około 70.000 obiektów): udostępnianie

według SMTA lub uproszczonego formularza

oZapis online wyników testów

żywotności przy użyciu

mobilnych kolektorów danych

oWyniki dostępne w EGISET

(nowe i z lat ubiegłych)

Monitoring żywotności

Wybudowanie komór kolekcji

bazowej

Erozja genetyczna

Udział odmian starych, materiałów hodowlanych, odmian

współczesnych i innych zdeponowanych w przechowalni KCRZG

Ekspedycje. W latach 1979-2016 zebrano 13919 próbek roślin.

20072001

1994,1998x2

1999,2000

2002,2004,2011

2014,2015

1984,1985

1986,1998x22

005,2006x2

2009,2012

1999,2004,20052

007,2009,201120

12,2013,2014201

5,2016

1986,1999,2012

20162000,2010

1995,2006,2008,2009,2012,2013,20141997,1999

2011

2011

2005,2011

2010

2002,2007

1997,2010,2011x2

1998,2010

2006

2013

2008,2009

RÓŻNORODNOŚĆ # RÓWNOWAGA

Triticum spelta „E 0893„ 5046_ozima

Zebrane podczas ekspedycji „Wielki Kaukaz” w 1981 roku.

Dawne oraz marginalne gatunki i

odmiany roślin uprawnych

Kuratorzy

Wstępny wybór, charakterystyka i

waloryzacja obiektów

Bank Genów

Radzików

Skierniewice

Opracowanie dokumentacji

Rolnicy

indywidualni rolnicy, gospodarstwa

demonstracyjne, fundacje, stowarzyszenia, zakłady

doświadczalne, skanseny

Rozmnożenia i doświadczenia

demonstracyjne

Wprowadzanie na rynek

Dla rolnictwa ekologicznego

Orkisz pszenny pszenica płaskurka

Utrzymanie wysokiego poziomu różnorodności biologicznej oraz dążenie do

produkowania szerokiej gamy produktów spożywczych i innych produktów

rolnych.

Obiekt badań•owies szorstki jest gatunkiem diploidalnym

(owies siewny – heksaploid).

• jedyne zboże, które pochodzi z Europy

• owies szorstki w czasach historycznych

był również na Podhalu i Pomorzu rośliną

uprawną.

• jego ziarno używane było jako karma dla

koni oraz mielone na mąkę, która służyła

jako karma dla świń.

• owies szorstki jest nadal uprawiany na

Hybrydach, Fair Isles i Szetlandach

(Wielka Brytania).

• niewielkie wymagania glebowe i

tolerancja na zakwaszenie gleby owsa

szorstkiego umożliwiają jego uprawę na

najsłabszych stanowiskach.

Metabolomika – dziedzina nauki zajmująca się badaniem zestawu wszystkich

metabolitów obecnych w organizmie, tkance czy komórce - metabolomu

Wyniki analizy w zakresie spektrum charakterystycznym dla tłuszczów

http://pl.wikipedia.org/wiki/Metabolithttp://pl.wikipedia.org/wiki/Organizmhttp://pl.wikipedia.org/wiki/Tkankahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Kom%C3%B3rkahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Metabolom

Gatunek

Białko

[%]

Popiół

[%]

Skrobia

[%]

Tłuszcz

[%]

Wilgotno

ść [%]

Włókno

[%]

średnia

A.strigosa 15,94 2,37 55,60 5,47 11,53 2,00

średnia A.sativa -

nagoziarnisty11,46 2,74 51,34 6,72 10,82

Wyniki analizy składu fizyko chemicznego kaszy

Digitalizacja zasobów – cyfrowe repozytorium

zdjęć zielników i nasion

4 100 próbek nasion przechowywanych długoterminowo. Nasiona dzikich krewniaków roślin uprawnych, dawnych odmian roślin uprawnych oraz próbki odmian lokalnych, zbieranych w czasie ekspedycji krajowych i zagranicznych

20 000 fiolek nasion różnych gatunków roślin – materiałem referencyjny wykorzystywanym przy identyfikacji gatunków roślin (np. obcych nasion występujących w materiale siewnym)

3 550 okazów kłosów zbóż pozwalających na identyfikacje unikalnych cech odmian uprawnych w fazie dojrzałości

Biobank

• Będzie przechowywał i udostępniał materiał biologiczny (DNA i tkanka

roślinna) zasobów genowych roślin użytkowych do celów naukowych.

• W pierwszym etapie tworzenia biobanku będą w nim umieszczane próby

zbiorcze reprezentujące całkowitą zmienność przechowywanych obiektów.

• Pozyskanie materiału odbywać się będzie stopniowo w miarę wykonywania

testów zdolności kiełkowania przez przechowalnię długoterminową.

• Ułatwi dostęp do materiału genetycznego do zastosowań molekularnych, ale

też umożliwi utworzenie „polisy ubezpieczeniowej” na wypadek utraty

różnorodności biologicznej.

• Zaletami biobanku są małe rozmiary przechowywanych próbek oraz

stabilność DNA w ultra niskich temperaturach.

www.news-medical.net

Nowoczesne technologie sekwencjonowania do

oceny zróżnicowania genetycznego zasobów

genowych roślin użytkowych

• Badaniami zostaną objęte kolekcje z rodzaju: Canabis, Camelina,

Fagropyron, Lathyrus, Linum, Lupinus, Nicotiana, Panicum,

Sinapsis, Trifolium i Vicia w uzgodnieniu z kuratorami

• Do oceny zróżnicowania genetycznego zostanie wykorzystana

technologia geneotypowania poprzez sekwencjonowanie techniką

DArTseq lub ddRADSeq w zależności od liczebności kolekcji

i wielkości genomu.

• Uzyskane wyniki zostaną połączone z danymi ewaluacji cech

użytkowych, opisem morfologicznym i wszelkimi innymi dostępnymi

danymi.

• Integracja danych genomowych w systemach dokumentacji banków

genów i ich połączenie z danymi taksonomicznymi, fenotypowymi

i ekologicznymi otworzy nową erę w zakresie waloryzacji roślinnych

zasobów genowych i będzie miała ogromny wpływ nie tylko na ich

ochronę, ale także na ich wykorzystanie w hodowli roślin.

Krajowy program ochrony zasobów genowych roślin

Tradycja

Wysokie standardy

przechowywania

Wykorzystanie

Unikalne materiały

Współpraca

międzynarodowa

Dziękuję za uwagę!

Antoine Watteau (1684 – 1721)

Ceres (Lato)

około 1717/1718

olej na płótnie

www.ihar.edu.pl