Uporaba kombinacije tehnike naslednje generacije določevanja nukleotidnih zaporedij in metagenomske analize v diagnostiki pojava hmeljeve zakrnelosti

Naročnik (šifra): Agencija za raziskovalno dejavnost RS (J4-4153)
Tip projekta: Temeljni oz. aplikativni projekt
Trajanje projekta: 2011 - 2014


Leta 2006 so pridelovalci hmelja v Savinjski dolini opazili pojav rastlin, ki so izražale izrazita znamenja zakrnelosti pri več sortah. Okužene rastline so dosegle le 50% normalne višine, kar se je stopnjevalo še v naslednjem letu in pripeljalo do popolnega propada. Opazovanja v okuženih nasadih so razkrila vzorec širjenja bolezni v smeri obdelave, kar nakazuje, da agrotehnični ukrepi v nasadu povzročajo širjenje na zdrave rastline, čeprav ne moremo izključiti možnosti prenosa bolezni z insekti ali ostalimi vektorji. Izmenjava okuženega sadilnega materiala med pridelovalci hmelja je povzročila nove izbruhe bolezni na ostalih območjih.

Agresivnost in resnost opisane bolezni in hitrost njenega širjenja zahteva hitro ukrepanje. V predlogu tega projekta želimo izvesti več nalog, ki bodo omogočile hitro identifikacijo patogena, razvoj metode za njegovo rutinsko detekcijo, primerjati transkriptomski odgovor okuženih in neokuženih rastlin in izdelati smernice za pravilno ravnanje z boleznijo in za njeno omejitev.

Za odkritje patogena predlagamo uporabo metagenomskega pristopa primerjave nukleotidnih zaporedij v povezavi z naslednjimi generacijami določevanja zaporedij (NGS). Tako bomo lahko identificirali neznane patogene prisotne v rastlinah hmelja, ki kažejo znake zakrnelosti. Do sedaj je bilo objavljenih več uspešnih primerov uporabe kombinacije NGS in metagenomike v diagnostiki bolezni ljudi, živali in rastlin, zato menimo, da bo ta postopek omogočal hitro identifikacijo patogena oz. pokazal sinergistično okužbo z večimi patogeni. Glede na identificirano zaporedje patogena bomo razvili metodo, ki bo omogočala njegovo rutinsko detekcijo. V nadaljevanju bomo preučili tudi epidemiološke značilnosti bolezni.

Obenem z identifikacijo patogena imamo namen raziskati razlike v izražanju posameznih genov v transkriptomih treh skupin testnih rastlin. Za razumevanje mehanizmov odziva gostitelja na virusno okužbo na molekularnem nivoju je potrebno identificirati genske transkripte, ki se ob okužbi s povzročiteljem bolezni pojavljajo v višjem ali nižjem številu kot sicer. Za izvedbo te študije bomo izvedli RNA-seqanalizo opisanih vzorcev rastlin, ki bo vključevala tudi de novo zlaganje hmeljnega transkriptoma. Predpostavljamo, da bo v našem primeru predlagana kombinacija metagenomske analize NGS podatkov in RNA-seq študija privedla do uspešne identifikacije novega hmeljnega patogena ali pokazala sinergistično delovanje večih patogenov in nam hkrati omogočala natančen vpogled v bolezenski transkriptom hmeljne rastline.