Voditelj elementa: doc.dr.sc. Klaudija Carović-Stanko
Suradnici na elementu: prof.dr.sc. Jerko Gunjača, doc.dr.sc. Boris Lazarević
Aktivnost 1: Očuvanje biljnih genetskih izvora graha
OPIS AKTIVNOSTI
(1) Tvorba osnovne kolekcije tradicijskih kultivara graha: prikupiti će se primke tradicijskih kultivara graha s područja Hrvatske, susjednih zemalja (Srbije, Bosne i Hercegovine, Makedonije) te zemalja Europske unije u kojima grah predstavlja značajnu poljoprivrednu kulturu (Slovenija, Portugal, Italija, Španjolska, Austrija) i te će primke činiti osnovnu kolekciju.
(2) Poljski pokus: prikupljeno sjeme biti će umnoženo i regenerirano uzgojem biljaka u poljskom pokusu tijekom kojeg će primke biti morfološki opisane prema listi deskriptora s ciljem formiranja radne kolekcije, koja će predstavljati niske morfotipove. Boja sjemene ljuske primki iz radne kolekcije biti će analizirana snimanjem pomoću fenotipizacijske platforme opremljene VIS, IR, NIR senzorima.
(3) Priprema uzoraka: Tijekom poljskog pokusa uzorkovati će se uzorci biljnog materijala za ekstrakciju DNA koja će služiti daljnje genetske analize te uzorci sjemena za analizu mineralnog sastava.
(4) Određivanje podrijetla: u svrhu određivanja podrijetla primki odrediti će se fazeolin tip.
Povezanost s ciljem: Aktivnost je povezana s ciljem 1 u dijelu koji se odnosi na uspostavu kolekcije biljnih genetskih izvora u svrhu opisa i procjene morfoloških svojstava graha, određivanja podrijetla primki, te očuvanje biljnih genetskih izvora.
Aktivnost 2: Fenotipizacija graha
OPIS AKTIVNOSTI
(1) Određivanje nutritivne vrijednosti primki tradicijskih kultivara graha: sjeme primki iz radne kolekcije biti će pobrano u tehnološkoj zriobi, odrediti će mu se svježa masa, a nakon sušenja u sušioniku i suha masa. Nakon mljevenja i homogenizacije uzoraka odrediti će se mineralni sastav (koncentracije N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Mn i Cu) u suhoj tvari. Analiza dušika provest će se po metodi po Kjeldahlu, dok će se koncentracije ostalih hranjiva odrediti pomoću ICP (Inductively Coupled Plasma Analysis).
(2) Fenotipska varijabilnost korijenovog sustava primki: korištenjem najnovijih dostupnih metoda upotrebom uzgoja klijanaca u pouch sustavima na hranjivim otopinama, stvaranjem digitalnih fotografija korijena uz pomoć fenotipizacijske platforme opremljene VIS, IR, NIR senzorima te njihovom automatiziranom računalnom obradom i analizom, na inovativan način će se analizirati fenotipske karakteristike korijenovog sustava. U pokusu će se koristiti hranjive otopine u čijoj će se izradi koristit GeoChem EZ softver što predstavlja najmoderniji pristup modeliranju aktivnosti biljnih hranjiva u otopini. Digitalno fotografiranje korijena i računalna analiza korištenjem specijaliziranog WinRhizo (Regent Instruments, Inc) softvera omogućuje prikupljanje egzaktnih podataka u identičnim uvjetima za sve ispitivane genotipove. Brzina, preciznost i ponovljivost čine ovu metodu vrlo zanimljivom za primjenu u proizvodnom i znanstvenom sektoru. Fenotipske karakteristike (arhitektura) biljnih organa usko su povezane s njihovom morfologijom i funkcijom. Tako će arhitektura korijenovog sustava primki graha utjecati na sposobnost usvajanja vode, fosfora i dušika te njihov transport unutar korijena. Na temelju fenotipskih karakteristika korijenovog sustava (širine, dubine, kutova grananja, ukupne duljine, površine, volumena, promjera te omjera bočnog i primarnog korijenja) odabrati će se genotipovi potencijalno visokoučinkoviti u usvajanju dušika i fosfora te tolerantni na sušu.
(3) Određivanje reakcija i deskriptivnih parametara fenotipskih karakteristika nadzemnih organa graha u stresnim uvjetima nedostatka dušika, fosfora i vode: nakon odabira genotipova graha s poželjnim fenotipskim karakteristikama korijenovog sustava, odabrane primke će se uzgojiti u eksperimentalnim stresnim uvjetima nedostatka dušika i fosfora te suše. Za modeliranje aktivnosti pojedinih hranjiva u hranjivim otopinama i razine osmotske aktivnosti hranjivih otopina koristit će se GeoChem EZ softver. Biljke će se uzgajati do faze cvatnje, a tijekom tog perioda pomoću fenotipizacijske platforme opremljene VIS i NIR kamerama i senzorima određivati će se fenotipske karakteristike nadzemnih organa (lisna površina, visina biljaka, biomasa, sadržaj klorofila, temperatura, konduktivnost puči, intenzitet rasta i dr.). Za određivanje razine stresa izazvanog nedostatkom dušika, fosfora i vode mjerit će se kvantna efikasnost PSII pomoću Plant stress kita (Opti-sciences) kod na tamu i na svjetlo adaptiranih biljaka. Na kraju pokusa odrediti će se svježa i suha masa nadzemnih organa i korijena biljaka, te će se analizirati koncentracije dušika i fosfora u nadzemnim biljnim organima.
Povezanost s ciljem: Aktivnost je povezana s ciljem 1 u dijelu koji se odnosi na provedbu fenotipizacije kolekcije u svrhu: određivanja deskriptivnih parametara povezanih s povećanom nutritivnom vrijednosti graha; određivanja deskriptivnih parametara fenotipskih svojstava korijenovog sustava primki iz radne kolekcije graha i odabira genotipova s poželjnim fenotipskim svojstvima korijenovog sustava koji predstavljaju potencijalno visokoučinkovite genotipove u usvajanju dušika i fosfora, te genotipove tolerantne na sušu, te određivanja reakcija i deskriptivnih parametara fenotipskih svojstava nadzemnih organa graha u stresnim uvjetima nedostatka dušika, fosfora i vode
Aktivnost 3: Genotipizacija graha
OPIS AKTIVNOSTI
(1) Analiza mikrosatelitnim biljezima: razvijeni mikrosatelitni biljezi biti će korišteni u analizi genetske strukture i raznolikosti tradicijskih kultivara graha, kao i u provedbi pridruživajućeg kartiranja u svrhu utvrđivanja biljega vezanih za gene koji kontroliraju količinu bioaktivnih hranivih tvari te poželjnih fenotipskih karakteristika korijenovog sustava.
(2) Analiza pomoću DarTSeq platforme: uz pomoć DarTSeq tehnologije sekvenciranja bit će razvijeni SNP biljezi koje je moguće povezati sa utvrđenim genima, osobito onima vezanima za količinu minerala te određenom, poželjnom fenotipskom karakteristikom korijenovog sustava.
(3) Pridruživajuće kartiranje: u svrhu identifikacije lokusa za kvantitativna svojstva (QTL) koji su povezani sa odabranim fenotipskim indikatorskim svojstvima povećane efikasnost korištenja fosfora i dušika, povećane tolerantnosti na sušu te koncentracije mineralnih elemenata u sjemenu provesti će se pridruživajuće kartiranje.
Povezanost s ciljem: Aktivnost je povezana s ciljem 1 u dijelu koji se odnosi na provedbu genotipizacije kolekcije u svrhu procjene genetske strukture i raznolikosti tradicijskih kultivara graha, te identifikacije lokusa za kvantitativna svojstva (QTL) za poželjna svojstva korijenovog sustava, te količinu bioaktivnih hranivih tvari u zrnu graha.