Kompromisi obrambe in razvoja v večtrofični interakciji med krompirjem in dvema glavnima škodljivcema

Naročnik (šifra): Agencija za raziskovalno dejavnost RS (J4-4165)
Tip projekta: Temeljni oz. aplikativni projekt
Trajanje projekta: 2011 - 2014


Rastlinski škodljivci in povzročitelji bolezni so vzrok za velike izgube pridelka po celem svetu. Kljub intenzivni uporabi pesticidov je škoda, ki jo povzročajo škodljivci vsako leto ocenjena na 100 mio USD. Razumevanje odnosa med rastlino, povzročitelji bolezni in škodljivci je nujno za zagotavljanje učinkovitega sistema za zaščito rastlin. V zadnjih desetletjih je bilo pridobljenega veliko znanja o procesih napada in obrambe v enostavnih interakcijah 1 rastlina - 1 škodljivec. Vendar pa v naravi rastline nikoli niso izpostavljene le enemu stresnemu dejavniku, temveč se morajo soočati s kombinacijo različnih dejavnikov, kot so suša, različni povzročitelji bolezni in škodljivci, hkrati. Nove visoko zmogljive metode molekularne biologije in funkcijske genomike omogočajo hkratno analizo velikega števila vzorcev, posledično pa dovoljujejo tudi analizo v bolj realističnih in kompleksnih eksperimentalnih pogojih.

V okviru predlaganega projekta bomo raziskovali tritrofno interakcijo, ki bo vključevala krompir, virus in škodljivca. Krompirjev virus YNTN (PVYNTN), ki povzroča obročkasto nekrozo gomoljev krompirja (Solanumtuberosum L.) je razširjen po vsej Evropi, Severni Ameriki in celo v nekaterih delih Azije. Ker povzroča bolezenska znamenja tako na nadzemnih delih rastlin, kot tudi na gomoljih, znatno zmanjšuje količino in kakovost pridelka. Po drugi strani je koloradski hrošč najpomembnejši škodljivec krompirja v Evropi in Severni Ameriki. Rastline krompirja bodo najprej izpostavljene okužbi z virusom PVY in nato z ličinkami koloradskega hrošča, kot kontrolo pa bomo opazovali rastline v posamezni interakciji z virusom in škodljivcem. Poleg rastlin krompirja divjega tipa, bomo uporabili transgene linije krompirja, ki imajo bodisi spremenjene signalizacijske poti bodisi spremenjeno izražanje ključnih komponent obrambe.

Profil izražanja genov bomo spremljali z uporabo sekvenciranja nove generacije in DNA mikromrež, ter PCR v realnem času. Znanje na nivoju transkriptoma bomo nadgradili s proteomskimi podatki. Za analizo podatkov bomo uporabili statistične modele, vse pridobljene podatke pa bomo skupaj z že prej dostopnimi podatki z bioinformatskimi orodji integrirali v izboljšane modele in hipotezo o tritrofičnih interakcijah. Izsledki naših raziskav bodo znatno premaknili način pojmovanja in dojemanja interakcij med rastlino in njenimi škodljivci in bodo tako vplivali na nadaljnje raziskave na tem področju kot tudi na razvoj biotehnoloških aplikacij.