Variabilita fenotypu a odolnosti k Bremia lactucae Regel u souboru genotypů Lactuca serriola L. z Chile a Argentiny

Bc. Lukáš BLAŽEK

Master's thesis

Variability of phenotype and resistance to Bremia lactucae Regel in a set of genotypes of Lactuca serriola L. from Chile and Argentina

Abstract:

V posledních dekádách dochází k výrazným lokálním i globálním klimatickým změnám, což vede i ke změně tlaku škodlivých organismů na rostliny. Na tuto skutečnost se musí moderní zemědělství přizpůsobovat a adekvátně reagovat. Jednou z klíčových možností je šlechtění rostlin na odolnost za využití jejich planých progenitorů. V případě šlechtění salátu (Lactuca sativa) se takto dlouhodobě uplatňuje locika kompasová (L. serriola), která je geneticky velmi variabilní a je zdrojem užitečných genů rezistence. Zejména se to pak týká rezistence vůči Bremia lactucae, ale i řady dalších patogenů a škůdců. Jedním z kontinentů, který dosud nebyl dostatečně zkoumán z hlediska rozšíření L. serriola, případně dalších druhů rodu Lactuca, je Jižní Amerika. Díky této skutečnosti bylo pracovníky katedry botaniky PřF UP v letech 2016-2020 realizováno několik expedic do Chile a Argentiny s cílem studovat rozšíření a ekologické podmínky druhů, které se zde vyskytují (L. serriola a L. virosa). Významný byl také sběr semenného materiálu (nažek). Získaný materiál byl následně pěstován a regenerován ve skleníkových podmínkách, a u rostlin byla sledována jejich morfologická variabilita (např. hloubka zářezů listu, tvar apexu, umístění trichomů na abaxiální straně atd.), ale i fenologické charakteristiky (začátek vybíhání, začátek kvetení, doba mezi vybíháním a kvetením). Za použití deskriptoru byly rovněž hodnoceny herbarizované listy. Získané nažky genotypů L. serriola byly použity k testům semenáčků na odolnost k rasám B. lactucae (rasy BL 16 a BL 37). Získaná data byla adekvátním způsobem zpracována a prezentována pomocí tabulek a grafů. Analýza biogeografických a ekologických dat ukázala, že L. serriola je v Chile i Argentině poměrně hojná, vyskytuje se zejména v urbánních i rurálních oblastech, naopak výskyt L. virosa je méně častý a převažuje na rurálních a přírodních stanovištích. Tyto nepůvodní druhy obsazují spíše lokality člověkem pozměněné než přirozené. V morfologii listů L. serriola pocházejících z obou států, byla patrná jejich zvyšující se adaptace na sušší podmínky a na zvyšující se nadmořskou výšku. Fenologické studium rostlin prokázalo značnou variabilitu, rychlejší vybíhání rostlin a kratší doba mezi vybíháním a kvetením byla patrná u vzorků z Chile. Rychlé nakvétání a produkce nažek byla charakteristická pro vzorky rostlin pocházející z Argentiny, ale i vyšších nadmořských výšek. Testy rezistence semenáčků L. serriola z Chile a Argentiny ukázaly, že tento materiál je relativně velmi náchylný, nicméně vykazuje v řadě případů rasově-specifickou rezistenci k oběma rasám B. lactucae (BL 16 a BL 37). Ukazuje se, že náchylnost se může měnit i ve vztahu k původu rostlin z různé nadmořské výšky.

Abstract:

During last decades, with significant climate change and increased pressure from harmful organisms, modern agriculture must adapt to these factors. One of the key options is plant breeding based on using of wild plant relatives (progenitors). In the case of cultivated lettuce (Lactuca sativa), the prickly lettuce (L. serriola) and his broad genetic variation is exploited for rather long time. Various genotypes and accessions harbour valuable and interesting resistance genes against various pathogens and pests, as well as against B. lactucae. L. serriola is globally distributed and adapted on different ecological conditions. South America belong to the continents where Lactuca species have not yet been studied in detail. This is the reason why members of Department of Botany of Palacký University in Olomouc realized in the years 2016-2020 field expeditions to Chile and Argentina with the aim to study distribution and ecology of these species (L. serriola and L. virosa) in local conditions and habitats. The important part of these activities was also collection of seed material (achenes) of recorded Lactuca spp. The obtained seeds were then used for plant growing and regeneration under greenhouse conditions. During regeneration the plants were evaluated for their basic morphological features (e.g. depth of leaf notches, shape of the apex, location of trichomes on the abaxial side etc.) and phenological characteristics (start of emergence, start of flowering, time between emergence and flowering). The leaves were herbarized and evaluated according to the Lactuca descriptor. Obtained seeds of L. serriola genotypes were screened in the seedling stage for resistance against two races of B. lactucae (BL 16 and BL 37). Obtained data were adequately elaborated and presented in tables and graphs. Analysis of biogeographical and ecological data showed that L. serriola is rather frequent in Chile and Argentina, occurre in urban and rural areas, in opposite L. virosa is not so frequent and prevail in rural areas and natural habitats. These non-native species in South America occupied mostly human-altered rather than natural sites. In the leaf morphology of L. serriola originating from both countries was evident their adaptation to drier conditions with increasing altitude. Phenological evaluation of the plants showed rather great variation, faster emergence and shorter time between emergence and flowering was evident in the Chilean samples. Faster flowering and production of achenes was characteristic for plant samples originating from Argentine, as well as from higher altitudes. Resistance screening of L. serriola seedlings from Chile and Argentina showed, that this material is relativelly susceptible, however in many cases is showing race-specific resistance to both races of B. lactucae (BL 16 and BL 37). It seems probable that susceptibility of plant genotypes to the races could depend also on their origin from different altitudes.

Keywords

Lactuca spp., L. serriola, Bremia lactucae, Chile a Argentina, ekologie, fenologie, morfologie listů, odolnost k B. lactucae

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Aleš Lebeda, DrSc.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Plant Pathology / Plant Pathology