Krompir – žlahtnenje
Žlahtnjenje krompirja je dolgotrajno delo, saj postopek od križanja do potrditve nove sorte traja od 10 do 15 let. Postopek žlahtnjenja obsega več vzporednih metod selekcije, ki so odvisne od namena in ciljev vzgoje novih sort: odbiro starševskih rastlin, odbiro klonov na polju, odbiro klonov odpornih na viruse, tolerantnih na metribuzin, metodo spremljanja in določevanja občutljivosti na glivo Phytophthora infestans (povzroča krompirjevo plesen) in Synchytrium endobioticum (povzroča krompirjevega raka), določanje odpornosti proti rumeni in beli krompirjevi cistotvorni ogorčici ter po potrebi proti drugim povzročiteljem bolezni, metode karakterizacije sort, določanje jedilne kakovosti in glikoalkaloidov v gomoljih ter metode za pospešitev in skrajšanje postopka pridelovanja osnovnega semena in vitro. V postopkih odbire se vse bolj uporabljajo tudi molekularne metode določanja odpornosti z genskimi markerji.
Posebnost dolgotrajnega programa žlahtnjenja kmetijskih rastlin je, da vsako leto potekajo vse naštete faze odbire in metod selekcije.
Vnos genov za odpornost proti boleznim in škodljivcem
Za odpornost proti virusu Y krompirja uporabljamo R gene iz vrste Solanum stoloniferum – Rysto gen ter vrste Solanum chacoense – Rychc gen. Oba gena zagotavljata popolno odpornost proti virusu in sta vnesena vmoderne sorte, ki jih upoabljamo kot starše.
Odpornost proti krompirjevim ogorčicam
Vedno večji problem v Evropi predstavlja kontaminacija tal z belo cistotvorno krompirjevo ogorčico (Globodera pallida), našli smo jo tudi že pri nas. Poznanih je nekaj virov odpornosti, nekateri so že vneseni v komercialne sorte kot je npr. sorta Inovator.
V programu vnašamo odpornost proti nekaterim rasam rumenih krompirjevih cistotvornih ogorčic (Globodera rostochiensis – rase Ro1-Ro5) in belih krompirjevih cistotvornih ogorčic (Globodera pallida – rase Pa2, Pa3). Nosilci odpornosti so že uveljavljene sorte.
Odpornost proti krompirjevemu raku
Iz obstoječega sortimenta poteka tudi vnos odpornosti proti krompirjevem raku (Synchytrium endobioticum (Schilberszky) Percival – rasa D1).
Odpornost proti krompirjevi plesni
Uporaba R genov se je zato pokazala kot edini mogoč vir odpornosti proti krompirjevi plesni. Da bo odpornost trajna je nujno združevanje različnih R genov. V programu žlahtnjenja v zadnjih letih uporabljamo naslednje gene za odpornost iz rodu Solanum:
- R gene iz vrste S. demissum,
- V zadnjih letih postajajo vse pomembnejši R geni R8, Rpi-Blb2, Rpi-Smira2/R8, Rpi-chc, Rpi-vnt1.1, Rpi-vnt1.3 iz vrst S. bulbokastanum, S. chacoense, S. phureja in S. venturii, ki jih vnašamo v novo dednino. Ti geni se nahajajo v sortah Sarpo Mira, Carolus, Alouette in številnih drugih novejših sortah, ki so zelo odporne proti krompirjevi plesni.
Na podlagi večletnih rezultatov dosedanjega posebnega preskušanja sort bomo izbrali starševske sorte. V ta namen v poskusih spremljamo njihovo rodovitnost, lastnosti pridelka, njihove morfološke lastnosti, predvsem lastnosti gomoljev, njihovo jedilno kakovost ter njihovo odpornost na bolezni in škodljivce.
Križanja in prvo leto vzgoje sejancev v plastenjaku
Izbrane starševske sorte bomo v marcu posadili po metodi saditve na opreko v plastenjaku v IC Jablje. Na substrat v loncih postavimo opeke, nanje pa gomolje, ki jih prekrijemo s plastjo zemlje ali peska. Ko so rastline visoke 30 cm, z vodnim curkom odstranimo zemljo. Tako postanejo gomolji in stoloni vidni, nato pa sproti odstranimo vse novo nastale gomolje. Zato se asimilati porabijo predvsem za rast in razvoj nadzemnih delov rastline in korenin. Zadostna oskrba z asimilati prepreči odpadanje cvetov in jagod. Tako lahko uporabljamo za križanja tudi sorte, ki sicer na polju ne cvetijo, saj jim zaradi pomanjkanja asimilatov odpadajo cvetovi. Po tej metodi dosežemo do dvomesečno nepretrgano cvetenje rastlin.
Križanje opravimo tako, da najprej na pravkar odprtih cvetovih odstranimo prašnike ter nato na brazdo pestiča ročno nanesemo cvetni prah druge sorte. Za uspešno oploditev mora biti cvetni prah dovolj vitalen, kar dosežemo s pravilnim dozorevanjem prašnikov. Cvetni prah po potrebi shranimo v hladilniku pri 4 oC do 2 meseca. En teden po oprašitvi že lahko ugotovimo njeno uspešnost. Jagode dozorijo do konca avgusta. Po maceraciji na sobni temperaturi iz jagod izločimo pravo seme, ga posušimo in naslednje leto posejemo.
Seme sejemo v marcu in aprilu v rastlinjak v setvene zaboje. Po vzniku sejance v fazi kličnih listov mehansko okužujemo z virusom Y krompirja (Potato virus Y; PVY). Suspenzija se pripravi s homogenizacijo okuženih rastlin krompirja sorte ‘Igor’. Rastlinski sok se od 2- do 5-krat razredči nato pa tik pred uporabo doda 12 g karborunda 400 na 100 ml razredčenega soka. Po enem mesecu bomo rastlinice presadili v lonce in jih postavili v plastenjak. Med rastno sezono bomo večkrat izločali rastline občutljive na Y virus. Jeseni rastline izkopljemo in obdržimo po en gomolj na rastlino (genotip), ki jih posadimo na polje in pričnemo z odbiro na polju.
Vrednotenje na odpornost proti virusom poteka na polju po metodi ponovnega sajenja, ki je v Sloveniji uvedena tudi v preskušanje za registracijo sort. Preizkušanje odpornosti na krompirjevo plesen na listih in gomoljih poteka na polju v skladu z navodili British Mycological Society 1947, sekcije za patologijo. Uporablja se izpostavljenost poskusnega nasada naravni okužbi po priporočilih Evropske organizacije za raziskave krompirja (angl. European Association for Potato Research; EAPR; vir: EAPR, Section for disease assessment. Potato Disease assessment keys. S. 21-27). Spremljamo še rodovitnost rodovitnost klonov v odbiri, njihov ranozrelost in druge morfološke lastnosti. Jedilno kakovost ocenjujemo po metodi, ki jo priporoča evropska organizacija za raziskave krompirja EAPR.
V prvem letu selekcije na polju sadimo po en gomolj vsakega genotipa (klona). V tem letu med vegetacijo opravimo negativno selekcijo in izločimo vse z virusi okužene rastline. Odstranimo tudi vse rastline, ki kažejo različne fiziološke motnje. V juliju vsako rastlino posebej izkopljemo in opravimo pozitivno odbiro. Odberemo po 4 gomolje vsakega genotipa in po pregledu v skladišču, kjer izločimo genotipe s prekratko dormanco in genotipe občutljive na skladiščne bolezni, posadimo naslednje leto. V drugem letu posadimo po 4 gomolje vsakega genotipa in ponovno opravimo odbiro na že naštete lastnosti. Poleg teh spremljamo še njihovo zgodnost ter delno že višino pridelka. Odberemo po 10 gomoljev vsakega genotipa, ki jih posadimo v tretjem letu. Preostali pridelek uporabimo za oceno jedilne kakovosti. V skladišču ponovno izločimo genotipe, ki imajo prekratko dormanco, so občutljivi na bolezni ali so imeli slabšo jedilno kakovost.
V tretjem letu ugotavljamo višino in strukturo pridelka, občutljivost na bolezni, preskusimo jedilno kakovost, ponovno izvedemo odbiro v skladišču. Izkopljemo vse gomolje 5 rastlin in jih uporabimo za saditev naslednje leto, preostalih 5 rastlin izkopljemo in odberemo jeseni. Pridelek uporabimo za ugotavljanje jedilne kakovosti.
V tretjem letu na polju poberemo tudi gomolje za vzgojo zdravih izvorov semena, ki jih do vnosa v in vitro razmere v osmem letu sadimo vsako leto v mrežniku.
Četrto in naslednja leta odbiramo na velikost in strukturo pridelka, jedilno kakovost ter na občutljivost na bolezni. Od tretjega leta selekcije na polju primerjamo genotipe s standardnimi sortami. V osmem letu selekcije perspektivne križance posadimo v bločni poljski mikroposkus. Sledi preskušanje v sortnih mikroposkusih za registracijo in poskusih RIN (v tujini).
Za križanja in nadaljnje selekcijsko delo so na voljo površine v IC Jablje. Za laboratorijske analize je na voljo vsa oprema v laboratorijih KIS. Hkrati pa imamo na voljo tudi vso opremo in potrebno strokovno podporo za nadaljnjo vzdrževalno selekcijo in semenarstvo.
Določevanje prisotnosti virusov s serološkimi in molekularnimi metodami
V programu žlahtnjenja vsako leto ugotavljamo zdravstveno stanje sadilnega in žlahtniteljskega materiala. Večino testiranj na šest najpomembnejših virusov krompirja opravimo s serološko metodo DAS-ELISA, medtem ko v fazi odbire izvornih rastlin perspektivnih klonov ter v postopku eliminacije virusov uporabljamo molekularne metode.
Določevanje prisotnosti virusov z metodo PCR v realnem času (RT-qPCR)
V skladu z napredkom detekcijskih metod vsako leto izpopolnjujemo naše metode testiranja. Tako smo v shemo testiranja uvedli metodo PCR v realnem času (RT-qPCR) za detekcijo PVS in PVM.
Načrtujemo uvedbo metode RT-qPCR za detekcijo virusa zvijanja krompirjevih listov.
Ob dolgoletnem klonskem razmnoževanju semena krompirja je možnost okužbe semenskega material z virusi večja kot običajno. V našem programu žlahtnjenja sta trenutno najbolj problematična virusa PVS in PVM, ki občasno okužita perspektivne klone. V takem primeru je potrebno opraviti eliminacijo virusov iz tega materiala. Za dokončno detekcijo po termo in kemoterapiji bomo za detekcijo PVS uporabili metodo PCR v realnem času (RT-qPCR).
Določevanje genov odpornosti na krompirjevo plesen in krompirjev Y virus z molekularnimi markerji
Za dolgoročno učinkovito selekcijo na odpornost na virusne bolezni ter še posebej na odpornost proti krompirjevi plesni smo v letu 2017 program žlahtnjenja krompirja uvedli tudi določevanje prisotnosti genov za odpornost z molekulskimi markerji (preglednica 1). V letu 2022 bomo markerje uporabili pri potomstvu v odpornih družinah križanj.
Preglednica: Molekularni markerji za določevanje prisotnosti R genov, ki jih bomo uporabili v letu 2022
| Odpornostni geni | Molekulski marker | |
| P. infestans | R8 | R8-UTR |
| R8-CDS | ||
| Rpi-vnt1.3 | Phu6 | |
| Rpi-vnt1.1 | LK69/70 | |
| Rpi-chc1 | MN586/587 | |
| Rpi-blb2 | BLB2 | |
| PVY | Ry-sto | SCAR Rysto4 |
| Ry-chc | Ry186 |