KVANTITATIVNÍ ZNAKY U RÝŽE O/ Rýže jako modelový organismus § nejlépe molekulárně geneticky prozkoumaný organismus jednoděložných rostlin § diploidní organismus s 12 chromosomovými páry s jedním s nejmenších známých genomů jednoděložných rostlin, asi 450 Mb § existence obrovského množství kultivovaných variet a standardních druhů, což činí více než 120 tisíc známých údajů § jednotlivé variety mohou být regenerovány z protoplastů § u rýže je dosahováno relativně vysokého stupně úspěšnosti transformace v porovnání s dalšími obilninami § genetické základy heterose, čili tvorby hybridů rýže byly pochopeny nejdříve v Číně § US Department of Agriculture a Nations Agriculture Library zajišťují přístup k široké škále dat o genomu rýže prostřednictvím WWW serveru (http://ars-genome.cornell.edu/) Databases Help Genome Other Sites - Grasses - Dicots & Trees Demeter's Genomes Software - Models & Small Plantwide Genes About Botanical - Demeter's Genomes Animal - USDA-ARS CAB - Staff, contact people Search all Crop Newsletters O/ Produkce rýže § Orhyza sativa je pěstována na více než 148 milionech hektarech a živí asi 50% světové populace lidí § situace je ovlivněná potřebou zvyšování celosvětové produkce rýže vedoucí k zamezení hladovění rostoucí populace § primární studie kvantitativních znaků u rýže probíhaly na znacích rezistence k chorobám, abiotickému stresu a znakům asociujícím s výnosem § původní biotopy rýže jsou velice rozmanité. Přírodní podmínky zahrnují i suché náhorní oblasti, největší produkce je samozřejmě v zavodněných nížinách § problém s nadměrným používaním pesticidů, což je v současnosti nezbytnou podmínkou ke zvyšování produkce, potažmo k zajištění dostatečných potravních zdrojů na naší planetě O/ Analytické přístupy § nejpoužívanější metody při mapování a identifikaci kvantitativních znaků jsou: ˙ RFLP - polymorfismus délky restrikčních fragmentů ˙ PCR - polymerázová řetězová reakce založená na molekulárních markerech § základem detekce kvantitativních znaků je identifikace genetických markerů asociujících s geneticky determinovanými fenotypy § postupuje se dělením populace do tříd s odlišnými genotypy markerových lokusů § intervalové mapování se používá k identifikaci jednotlivých kvantitativních znaků při zpětném křížení v F[2] experimentální populaci za použití software MAPMARKER/QTL § rekombinantní inbrední linie (RIL) se vytvářejí po identifikaci polygenů § souběžně s odhadem fenotypových účinků se provádí rozeznávání mezi variancí způsobenou vnějším prostředím (interakce genotypu s prostředím program GXE), interakce genů na různých lokusech nebo alel ve stejných lokusech (superdominance). O/ Mapování kvantitativních znaků u rýže § u rýže existují dvě velice dobře saturované molekulární vazbové mapy (asi 2000 vhodných zmapovaných molekulárních markerů) § komparativní mapování u Graminea druhů takových, jako pšenice, ječmen, žito, oves a kukuřice ukázaly, že jednotlivé druhy zdědily veliké segmenty chromosomů po společných předcích. Celkově lze konstatovat, že rodina trav se jeví jako moderní systém pro komparativní a evoluční studie u rostlin § u rýže je nejlépe rozvinuto pět směrů mapových studií. Tyto studie se soustředí na: ˙ resistence k chorobám ˙ resistence k suchu ˙ doba květenství ˙ výnos ˙ komerčně zajímavé znaky O/ Resistence rýže ke sněti § jedna z chrob s nejvíce devastujícími účinky u rostlin (Pyricularia oryzae) § tvorba linií pro kompletní i částečnou resitenci § obecný přístup k poznání genetických komplexů resistence k chorobám je ˙ pomocí rekombinantních inbredních linií ˙ poznáním specifických markerů, které by mohly být použity universálně (tři z markerových lokusů projevují částečnou resistencí) O/ Resistence rýže ke sněti obalové (sheath blight) § chorobu způsobuje organismus Rhizictonia solani § QTL geny kompletní rezistence k této chrobě jsou lokaliozovány na 6. a 12. chromosomu rýže a zodpovídají za 60% celkové variability rezistence § dědičnost resistence ke sněnti se u rýže projevuje různě v rozdílných podmínkách O/ Kořenová charakteristika související s odolností k suchu § stres způsobený suchem zhoršuje projev sněti a společně s těmito dvěma faktory vytváří hlavní omezení v produkci rýže § 5 QTL bylo zmapováno v experimentech na morfologie kořenů rýže § linie rezistentní ke sněnti Moroberekan je tolerantní k suchu a roste v náhorních oblastech, má dlouhý tlustý kořenový systém, který dovoluje redukovat stres ze sucha § více než 50% údajných QTL asociujících s charakteristikami kořenů bylo mapováno v chromosomálních oblastech, které odpovídají za resistenci k suchu § tolerance k suchu je důsledkem lepší schopnosti osmotického přizpůsobení O/ Zrání a fotosensitivita § fotosensitivita je základní rys adaptace rostlin k vnějším podmínkám § alely podílející se na fotosensitivitě ˙ odpovídají za změny ve fotoperiodické regulaci posunu z vegetativní na reproduktivní fázi vývoje rostlin ˙ podílí se na zvyšování počtu generací a množství výnosu za rok ˙ homologní lokusy u rýže, pšenice, ječmene a kukuřice ˙ QTL odpovídající za kvetení a zrání ˙ některé ze stejných lokusů jsou aktivní u řady rozdílných genotypů rýže a projevují se například s resistencí proti sněti a proti suchu ˙ některé lokusy u rýže prokazují pleiotropní efekt na více znaků. O/ Tvorba palice a výška rosliny § doba tvorby palice se liší o 6 dní u znaků HD (heading date) a PH (plant height), v některých případech až o 8 dní § celkem 4 QTL, které odpovídaly za změnu 4-7 cm výšky bylo mapováno a odpovídaly za 48,8% sledované fenotypové variance ve výšce rostlin O/ Výnos § hlavně ve spojení s heterozí § základem jsou RIL populace vzniklé křížením § základ QTL mapování u rýže zvyšuje schopnost určit alelické sestavy prokazujících původ u obou rodičů O/ Aroma u rýže § aroma rýže řídí jeden majorgen a dva QTL § k jejich identifikaci bylo zapotřebí kombinace technologií pro kvantifikaci volatilních složek (plynová chromatografie) a molekulárně genetické mapování čtyř známých markerů § některé markery na 8. chromosomu leží v těsné blízkosti major genů řídících přítomnost 2-acetyl-1-pyrroline (AcPy), hlavní složky aroma rýže, která je regulována dvěma chromosomálními regiony. O/ Budoucí směry mapování kvantitativních znaků u rýže § u rýže se informace o jednotlivých varietách evidují již 30-50 let a je jich mnoho tisíc, semena rýže mohou být udržována dlouhodobě, více než 50 let § současně se vyvíjejí modely pro determinaci specifických regionů na chromosomech původních linií a možnost jejich reintrodukce do stávajících linií § strategie klonování QTL je postavená na využití transposibilních elementů § pochopení polygenní dědičnosti a mapování polygenů dovolí klonování původních genů z rostlin v bankách § šlechtitelské instituce ˙ International Rice Germplasm Collection ˙ International Rice Testing Program v IRRI