Identyfikacja genów świerka odpornych na korzeniowca (Heterobasidion).

Korzeniowiec jest bardzo groźnym grzybem z punktu widzenia leśnika, wywołującym zgniliznę pnia i próchnienie drewna. 

https://pl.m.wikipedia.org/wiki/Korzeniowiec_sosnowy

Pisaliśmy o nim kilkakrotnie, min. tutaj oraz tutaj. Ten ostatni tekst, sprzed roku, jest poza tym warty przypomnienia, bo końcowe uwagi jakby zupełnie nie straciły na aktualności.

W szwedzkich lasach mamy obecne dwa gatunki tego grzyba, Heterobasidion parviporum i Heterobasidion annosum, atakujące głównie świerka i z uwagi na wagę tego gatunku drzewa dla szwedzkiego przemysłu leśnego (tutaj przytaczana jest cyfra 80 mld kr, czyli 35 mld zł) jasnym jest że naukowcy stawiają na badania dotyczące zmniejszenia szkód wywoływanych przez Heterobasidion.

Praca doktorska autorstwa Rajiv Chaudhary o tytule „Identification of molecular markers associated with fungal resistance in Norway spruce and common ash” została obroniona na Department of Forest Mycology and Plant Pathology, Swedish University of Agricultural Sciences, SLU.

Ostatnie lata z gradacją kornika zwróciły uwagę na tego owada i wywołały wrażenie iż jest on największym szkodnikiem w gospodarczych lasach świerkowych. Na dłuższą metę jest nim jednak Heterobasidion, korzeniowiec wieloletni, powodujący powstanie próchnicy pnia i niszczący zupełnie wartość użytkową drewna takiego drzewa.

Zarodniki grzyba atakują świeże pniaki po trzebieży lub cięciach końcowych, przechodzą do ich systemu korzeniowego a stamtąd do korzeni zdrowych, rosnących drzew i atakują ich drewno twardzielowe.

Jeżeli w pobliżu pniaków nie ma drzew, to grzyb potrafi przeżyć wiele lat, aby później zaatakować następne pokolenie drzew.

Ta zdolność przeżycia grzyba zwiększa możliwość pojawiania się Heterobasidion w szwedzkich lasach o 23% w kolejnych dziesięcioleciach i ocenia się aktualnie że co szósty wycięty świerk ma szkody wywołane przez korzeniowca i podobne straty oblicza się na wartość 2 mln kr w skali dziennej.

(Zastanawiałem się jak oblicza się taką wartość dzienną no ale tak stoi w szwedzkim tekście, TC)

Zwalczanie korzeniowca jest bardzo trudne i najbardziej atrakcyjną metodą staje się  postawienie na świerki odporne na ataki grzyba. Odporność jest cechą dziedziczną, istnieją wiec warunki do pracy z takimi egzemplarzami świerka, ale jest to praca z natury rzeczy bardzo powolna i wybiera się nasiona z drzew wykazujących się w wieku dojrzałym odpornością na Heterobasidion a następnie wyprowadza z nich sadzonki.

Naukowcy byli więc od dawna na tropie poszukiwania genów wskazujących na odporność drzewa na ten grzyb, tak aby móc wyznaczyć drzewa odporne już na etapie sadzonki i młodnika.

Ta praca opierała się i opiera na dwu zasadach. Pierwsza dotyczy badań aktywności genów drzewa przed i po zaatakowaniu przez korzeniowca zgodnie z hipotezą że geny kierujące oporem drzewa znikają lub pojawiają się w wyniku obecności grzyba. Druga metoda polegała na studium  asocjacyjnym w których mierzono opór drzewa w wielu drzewach sąsiednich, aby ocenić i porównać budowę wspólnych genów. Takie obszary nazywa się QTL https://pl.m.wikipedia.org/wiki/QTL

Pierwsza metoda pokazuje więc jakie gemy są aktywne bez oceny wagi aktywności . Druga metoda natomiast na jakim terenie lasu istnieją w drzewach geny mające znaczenie ale bez pokazywania czy istotnie są aktywne.

Kombinacja tych dwu metod jest dosyć silnym narzędziem do znalezienia genów wskazujących na odporność drzewa na Heterobasidion i pozwala na ukierunkowaną pracę nad selekcją drzew.

Te dwie metody zastosował właśnie Rajiv Chaudhary w swojej pracy doktorskiej.

• Celem mojej pracy było znalezienie molekularnych wskaźników dotyczących sił oporu świerków na korzeniowca i jesionów na grzyb Hymenoscyphus fraxineus.

Z uwagi na wartość ekonomiczną szkód główny nacisk został w tej pracy położony na świerka i korzeniowca.

Polegała ona na zestawieniu wielu wcześniejszych analiz obszarów z drzewami zaatakowanym przez korzeniowca, co dało obraz genów drzew skojarzonych z odpornością drzew na grzyba. Dalszym etapem było zaszczepienie młodych świerków zarodnikami korzeniowca w celu studiowania które z nich zareagują na grzyba.

• To dało nam 124 geny znajdujące się w obszarze QTL. Kilka z nich było już wymienionych w poprzednich pracach naukowych, przykładowo gen PaNAcC04 reagujący silnie na obecność korzeniowca. Wiele genów typu NAC ma już udowodnione silne znaczenie przy reakcji roślin na biotyczny czy abiotyczny stres powstały w czasie atakowania ich przez różne szkodniki.

Zespół Rajiva Chaudhary przeprowadził też dodatkowe studium asocjacyjne dotyczące 466 świerków, nie będących powiązanych z grupą poprzednio badanych drzew.

Te badania wyszczególniły gen PaLAC5, występujący w korze przy ranie drzewa i tylko przy zaatakowaniu drzewa przez korzeniowca. Wcześniejsze badania wykazały że jest to gen pojawiający się w drzewie przy sytuacjach stresowych i który kieruje wytwarzaniem genu LAC (lackas – szwedzka nazwa) będącego katalizatorem przy produkcji ligniny, chroniącej ranę drzewa przed atakującym grzybem.

Opisana (raczej nieudolnie i odsyłam do poniższego linku) powyższa praca dołącza się do poprzednich i jest dalszym krokiem w pracy nad uszlachetnianiem i selekcją drzew.

Źródło: https://www.slu.se/ew-nyheter/2020/10/resistensgener/

Link do pracy doktorskiej: https://pub.epsilon.slu.se/17130/1/chaudhary_r_200604.pdf

Zdjęcie: slu