Výzkumný tým 14: Genetika a šlechtitelské metody

Pracovní pozice a specializace: vedoucí vědecký pracovník – rezistence k chorobám (fuzariózy klasu, BYDV)

Cílem činnosti týmu je přispět svými poznatky ke zvýšení rezistence a adaptability obilovin. Výzkum zahrnuje studium geneticky podmíněné rezistence obilnin k významným chorobám na základě provokačních testů v polních i v regulovaných podmínkách i na základě využití dostupných molekulárních markérů. Jsou vyhledávány nové zdroje rezistence a vytvářeny materiály se zvýšenou úrovní rezistence využitelné dále ve šlechtění. Současně je monitorován výskyt původců chorob obilovin, jsou analyzovány patotypy a sledovány populační změny. Je studován genetický základ adaptačních schopností pšenice. Jsou rozvíjeny a aplikovány molekulární metody využitelné ve šlechtění na rezistenci a adaptabilitu obilovin.

Výzkum

• genetika rezistence ke rzem, detekce zdrojů rezistence, studium rasových a populačních změn původců (Puccinia triticina, P. graminis, P. striiformis, P. coronata)
• rezistence k listovým skvrnitostem pšenice – detekce zdrojů, monitoring výskytu původců (Mycosphaerella graminicola, Phaeosphaeria nodorum, Pyrenophora tritici – repentis), inovace metod umělé infekce
• fuzariózy klasu – hodnocení rezistence odrůd a vyhledávání zdrojů rezistence, monitoring výskytu klasových fuzarióz a kontaminace zrna pšenice mykotoxiny na území ČR, ochranná opatření
• studium chorob vyskytujících se v závislosti na pěstebných systémech (sněti, choroby pat stébel, virózy) – výskyt, hodnocení rezistence a detekce zdrojů
• studium genetického základu adaptačních schopností pšenice (geny a alely růstu a vývoje a ranosti)
• rozvoj a aplikace molekulárních metod, které přispívají ke zvýšení účinnosti šlechtění na rezistenci a adaptabilitu obilovin

Další činnosti

• vedení sbírek biotrofních patogenů obilnin (rez pšeničná, rez travní, rez plevová, padlí travní) v rámci Národního programu genetických zdrojů mikroorganismů
• tvorba šlechtitelských polotovarů

Jiné činnosti (služby)

• hodnocení rezistence odrůd v rámci registračního procesu a při doporučování – spolupráce s ÚKZÚZ
• diagnostika houbových patogenů jako servis pro pěstitele plodin, poradenské firmy a státní správu
• příprava inokula pro šlechtitelské firmy
• zemědělské poradenství v oblasti rezistence k chorobám obilovin

Mgr. Alena Hanzalová, Ph.D.: samostatný vědecký pracovník – rezistence k chorobám (listové choroby obilovin, stéblolam)

RNDr. Veronika Dumalasová, Ph.D.: vědecký pracovník – rezistence ke snětím, aplikace molekulárních markérů pro detekci genů rezistence

Mgr. Taťána Militká, Ph.D.: vědecký pracovník – aplikace molekulárních markérů, studium diverzity patogenů na molekulární úrovni

Mgr. Jana Palicová, Ph.D.: vědecký pracovník – mykologie (studium populací patogenů, rasového spektra a patogenity izolátů)

Ing. Martina Trávníčková: samostatný odborný pracovník – geny a alely růstu, vývoje a ranosti, aplikace molekulárních markérů, zajištění pokusů s klasovými fuzariózami a BYDV

Ing. Ingrid Rutrlová: samostatný technik – technické zajištění a zpracování výsledků polních, skleníkových a laboratorních pokusů

Lenka Urbánková: samostatný technik – umělé infekce, hodnocení rezistence ke rzím a snětím, rozbory, zajištění polních prací, zpracování výsledků

 

Spory plísní v ovzduší
Na základě záchytu aeromikrobů ve venkovním i vnitřním prostředí a následného vyhodnocení byla připravena publikace, která poskytuje ucelené informace o problematice houbových alergenů v ovzduší a nabízí možnosti řešení. Podle popsaných postupů je možné sledovat výskyt spor mikroskopických hub v ovzduší v různých podmínkách a operativně vyhodnotit rizikovost jakéhokoli vnitřního či vnějšího prostředí pro citlivé i zdravé jedince. Publikace je určena jak široké veřejnosti, tak i specialistům z hygienických stanic, alergologům apod.
Citace:
Dumalasová V., Palicová J., Chrpová J., Hanzalová A., Trávníčková M. (2024):  Spory plísní v ovzduší a jejich důsledky pro naše zdraví. Vydal Kurent s.r.o., Vrbenská 197/23, České Budějovice. ISBN: 978-80-88620-04-4

Odrůda Reflex s velmi dobrým zdravotním stavem
V roce 2024 bylo uděleno Osvědčení o ochraně práv pro odrůdu Reflex vyšlechtěnou ve spolupráci SELGEN a.s., SELTON s.r.o. a VÚRV, v.v.i. Odrůda Reflex disponuje odolností k listovým chorobám, což umožňuje pěstovat tuto odrůdu v nižší intenzitě chemické ochrany. Údaje o rezistenci odrůdy byly získány v tříletém hodnocení v rámci infekčních testů ve VÚRV, v.v.i. a v  národních kruhových testech při ČMŠSA, které VÚRV (nyní CARC) organizuje a poskytuje pro tyto testy s umělou infekcí inokulum.
Odrůda Reflex vykazuje kombinovanou odolností ke rzem (rzi pšeničné, rzi plevové a rzi travní) a  dále  má i střední úroveň rezistence ke všem třem původcům listových skvrnitostí (Zymoseptoria tritici, Pyrenophora tritici-repentis, Phaeosphaeria nodorum na listu a v klasu). Podobně i k padlí travnímu vykazuje odrůda Reflex vyšší až střední stupeň rezistence.
Další významnou chorobou jsou fuzariózy klasu, které kromě redukce výnosu mají negativní vliv na technologickou i hygienickou kvalitu zrna (tvorba mykotoxinů po infekci patogeny z rodu Fusarium).  V rámci tříletého zkoušení odpovídal obsah  mykotoxinu deoxynivalenolu  (DON) po umělé infekci průměru zkoušeného souboru odrůd pšenice, takže pěstování odrůdy Reflex nepředstavuje zvýšené riziko z hlediska tvorby mykotoxinů.
Odrůda Reflex je charakteristická tím, že ji lze pěstovat jako přesívku, tj. výsevy mohou probíhat v podzimních i v jarních termínech. Rostliny odrůdy Reflex se vyznačují výbornou odolností k poléhání. Velmi dobrý zdravotní stav odrůdy je přínosem z hlediska ekonomického i z hlediska ochrany životního prostředí.
V roce 2024 byla připravena pěstební technologie pro odrůdu pšenice Reflex s cílem sdílet s pěstiteli pšenice poznatky ze šlechtění a testování odrůd nejen v přirozených podmínkách, ale i v testech s umělou infekcí.
Citace:
Pšenice setá jarní Reflex. Osvědčení o ochraně práv. Číslo osvědčení UKZUZ 007674/2024,  datum vydání osvědčení: 12.1.2024. Autorství za VÚRV : J. Palicová, A. Hanzalová, V. Dumalasová ,J. Chrpová.
Odrůda pšenice Reflex. Pěstební technologie. Autoři za VÚRV, v.v.i. A. Hanzalová, J. Chrpová, autoři za SELTON, s.r.o. I. Bížová, T. Bláha.  Vydal: Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně. ISBN: 978-80-7427-441-1

Vztah mezi odolností vůči fuzariózám a barvou zrna u pšenice (Triticum aestivum L.)
Celosvětový výnos pšenice je limitován fuzariózami klasu, nejškodlivější chorobou pšenice doprovázenou kontaminací mykotoxiny. Používání rezistentních odrůd je z ekonomického hlediska nejúčinnější metodou ochrany proti chorobám rostlin. Na mechanismech rezistence vůči fuzariózám se podílí mnoho přirozeně se vyskytujících sekundárních metabolitů v rostlinách, zejména fenolické sloučeniny s antioxidačními vlastnostmi, které u pšenice způsobují různé zbarvení zrna. Cílem této práce bylo zhodnotit odolnost pšenice s různým zbarvením zrna na základě akumulace deoxynivalenolu (DON) v zrnu a dalších důležitých znaků fuzarióz po inokulaci Fusarium culmorum. Byla hodnocena intenzita napadení klasů (SH), % fuzariózou poškozených zrn (% FPZ) a redukce výnosových znaků (HZK-R). Tato studie porovnávala současné konvenční odrůdy červené pšenice a odrůdy nebo linie pšenice s barevným zrnem s modrým aleuronem, fialovým perikarpem (oplodím), červeným zrnem a bílým zrnem. Odrůdy/linie  s fialovým perikarpem (např. Rufia) měly nejnižší obsah DON a % FPZ. Tento projev byl stabilní ve všech letech zkoušení.
Citace:
Trávníčková, M., Chrpová, J., Palicová, J.,  Kozová. J., Martinek P., Hnilička F.   Association    between Fusarium head blight resistance and grain colour in wheat (Triticum aestivum L.). Cereal Research Communications 52, 1599–1611 (2024). https://doi.org/10.1007/s42976-024-00514-6

Rezistence ke rzi travní u odrůd pšenice pěstovaných v České republice
Studie se zaměřila na využití molekulárních markerů k detekci osmi genů rezistence u 58 odrůd pšenice pokrývajících více než 85 % plochy pěstování pšenice v České republice. Rez travní je onemocnění pšenice způsobené houbou Puccinia graminis f. sp. tritici (Pgt). Vznik nových populací patogenů a jejich šíření po světě vyžaduje pěstování odrůd s trvalou odolností. Přítomnost genů v odrůdách byla srovnávána se závažností onemocnění v polních pokusech v letech 2014-2020. Lokální vzorky Pgt byly shromážděny a testovány na profily virulence pomocí diferenciálních linií a dva z přírůstků byly poté testovány na virulenci na 58 liniích pšenice. Gen Sr38 byl přítomen nejčastěji (63,79 %) a zatímco odrůdy s tímto genem vykazovaly nižší napadení v rasově nespecifických polních pokusech, patotypy ze sezóny 2020 byly vůči němu většinou virulentní. Geny Sr31 a Sr24 jsou přítomny s frekvencemi 10,34 % a 13,79 %. Skutečnost, že žádná z ras Pgt nebyla virulentní vůči Sr31 a Sr24 naznačuje, že rasy z linie Ug99 se v současné době v České republice nevyskytují. Tato studie ukázala, že odrůdy pšenice pěstované v České republice jsou závislé na jediném genu rezistence, který je překonáván. Dva další geny rezistence, i když jsou stále účinné, se v odrůdách vyskytují sporadicky.
Citace:
Zelba, O., Hanzalová, A., Dumalasová, V. , Viehmannová, I.  Analyzing wheat cultivars grown in Czech Republic for eight stem rust resistance genes. Eur J Plant Pathol 162, 221–230 (2022). https://doi.org/10.1007/s10658-021-02397-3

• Institucionální podpora MZE-RO0425
• Národní program konzervace mikroorganismů: vedení sbírky rzí a padlí travního  – odpovědný řešitel
• 5230200026 Zemědělství v rovnováze: Osvěta a vzdělávání pro udržitelnou budoucnost MŽP (EK)  – odpovědný řešitel
• NAZV QK22010293: Genomická a proteomická charakteristika odolnosti pšenic vůči vybraným abiotickým a biotickým stresům  – podílí se na řešení
• NAZV QK22010298: Aplikace nového přístupu Genomic selection ve šlechtění pšenice – podílí se na řešení
• 862613  Activated Genebank Network (Agent) (EK) – podílí se na řešení

 

Seznam vybraných publikací (2020–2024)

• Trávníčková M., Chrpová J., Palicová J.,  Kozová. J., Martinek P., Hnilička F. (2024):  Association    between Fusarium head blight resistance and grain colour in wheat (Triticum aestivum L.). CEREAL RESEARCH COMMUNICATIONS 52, 1599–1611 (2024). https://doi.org/10.1007/s42976-024-00514-6
• Palicová J.(2024): Rezistence odrůd ozimé pšenice pěstovaných v ČR ke stéblolamu. Úroda 3, 31-34.
• Koláriková L., Svobodová-Leišová L., Hanzalová A., Holubec V., Jungová M., Esimbekova M. (2023):  Leaf rust resistance genes in Aegilops genus: occurrence and efficiency. Eur J Plant Pathol 167, 335–348. https://doi.org/10.1007/s10658-023-02712-0
• Chrpová J., Palicová J., Hanzalová A. Dumalasová V.  (2023): Odolnost odrůd ozimé pšenice k významným chorobám   této plodiny. Úroda ,71,12,28-30.
• Chrpová J., Palicová J., Kotrbová A. (2023):  Odolnost pšenice ozimé k fuzarióze klasu. Úroda 71,8,10-12
• Lunzer M., Dumalasová V., Pfatrisch K., Buerstmayr H. and Grausgruber H. (2023) Common bunt in organic wheat: unravelling infection characteristics relevant for resistance breeding. Front. Plant Sci. 14:1264458. doi: 10.3389/fpls.2023.126445
• Ovesná J., Chrpová J., Koláriková L., Svoboda P., Hanzalová A., Palicová J., & Holubec V. (2023): Exploring Wild Hordeum spontaneum and Hordeum marinum Accessions as Genetic Resources for Fungal Resistance. Plants 12(18), 3258. https://doi.org/10.3390/plants12183258
• Hanzalová A., Šliková S., Hudcovicová M., Klcová L., Gregová E. (2022):. Virulence of wheat leaf rust (Puccinia triticina Eriks.) and Lr resistance genes in wheat cultivars in the Slovak Republic in the years 2016–2019. Cereal Research Communications 50, 281–286. https://doi.org/10.1007/s42976-021-00169-7
• Palicová J., Matušinsky P., Dumalasová V., Hanzalová A., Svačinová I., & Chrpová J. (2022):  The Use of Real-Time PCR for the Pathogen Quantification in Breeding Winter Wheat Varieties Resistant to Eyespot. Plants 11(11), 1495. https://doi.org/10.3390/plants11111495
• Rodriguez-Algaba J., Hovmøller M.S., Schulz P., Hansen J.G., Lezáun J.A., Joaquim J., Randazzo B., Czembor P., Zemeca L., Slikova S., Hanzalová A., Holdgate S., Wilderspin S., Mascher F., Suffert F., Leconte M., Flath K. and Justesen A.F. (2022): Stem rust on barberry species in Europe: Host specificities and genetic diversity. Front. Genet. 13:988031. doi: 10.3389/fgene.2022.988031
• Zelba O., Hanzalová A., Dumalasová, V., Viehmannová I.  (2022): Analyzing wheat cultivars grown in Czech Republic for eight stem rust resistance genes. Eur J Plant Pathol 162, 221–230 https://doi.org/10.1007/s10658-021-02397-3
• Hanzalová A., Dumalasová V., Zelba O. (2021):  Virulence in the Puccinia triticina population in the Czech Republic and resistance genes in registered cultivars 1966–2019. Euphytica 217, 4. https://doi.org/10.1007/s10681-020-02733-4
• Chrpová J.,  Orsák M., Martinek P., Lachman J., Trávníčková M. (2021):  Potential role and involvement of antioxidants and other secondary metabolites of wheat in the infection process and resistance to Fusarium spp. Agronomy 1, 11, 2235. https://doi.org/10.3390/agronomy11112235
• Chrpová J., Grausgruber H., Weyermann V., Buerstmayr M., Palicová J., Kozová J., Trávníčková M., Nguyen QT, Moreno Amores JE, Buerstmayr H. and Janovská D. (2021): Resistance of winter spelt wheat [Triticum aestivum subsp. spelta (L.) Thell.] to Fusarium Head Blight. Front. Plant Sci. 12:661484. doi: 10.3389/fpls.2021.661484
• Palicová J., Hanzalová A., Chrpová J. (2021): Listové skvrnitosti na pšenici se zaměřením na DTR .  Úroda 69,11,27-30
• Hanzalová A., Dumalasová V., Zelba O. (2020):  Wheat leaf rust (Puccinia triticina Eriks.) virulence frequency and detection of resistance genes in wheat cultivars registered in the Czech Republic in 2016-2018. Czech J. Genet. Plant Breed. 2020;56(3):87-92. doi: 10.17221/86/2019-CJGPB.
• Chrpová J., Veškrna O., Palicová J., Kumar Kundu J. (2020): The evaluation of wheat cultivar resistance and yield loss thresholds in response to Barley Yellow Dwarf Virus-PAV infection. Agriculture, 10(1),20; https://doi.org/10.3390/agriculture10010020
• Chrpová J., Palicová J., Štěrbová L., Trávníčková M., Dumalasová V., Chourová M. (2020): Resistance against Fusarium head blight in oats. Zemdirbyste-Agriculture, vol. 107, No. 1 (2020), p. 49–54 DOI 10.13080/z-a.2020.107.007
• Palicová J., Matušinsky P., Hanzalová A., Svačinová I., Dumalasová V., Chrpová J. (2020): Reaction of winter wheat cultivars to eyespot assessed visually and by real-time PCR. Czech J. Genet. Plant Breed.,56(1):9-14. doi: 10.17221/52/2019-CJGPB.
• Palicová J., Matušinsky P., Dumalasová,V., Hanzalová A., Svačinová I., Chrpová J. (2020): Metodika využití Real-time PCR pro testování rezistence pšenice k původcům stéblolamu. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, ISBN 978-80-7427-340-7.
• Palicová J., Chrpová J. (2020):  Jarní ochrana porostů ozimé pšenice před stéblolamem. Úroda 4: 22-26.

_____________________________________________________________________