Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Analiza odziva rastlin ob hkratnih okužbah viroidov in identifikacija odpornosti

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
4.03.00  Biotehnika  Rastlinska produkcija in predelava   

Koda Veda Področje
B006  Biomedicinske vede  Agronomija 

Koda Veda Področje
4.01  Kmetijske vede in veterina  Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo 
Ključne besede
Viroidi, rastlinske bolezni, odpornost, diagnostika
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (13)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  21407  dr. Sabina Berne  Biotehnologija  Raziskovalec  2014 - 2017  166 
2.  18828  dr. Andreja Čerenak  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  418 
3.  24785  Alenka Ferlež Rus  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  128 
4.  36371  dr. Tanja Guček  Rastlinska produkcija in predelava  Mladi raziskovalec  2014 - 2017  63 
5.  16379  dr. Jernej Jakše  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  692 
6.  05994  dr. Branka Javornik  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  1.293 
7.  17916  dr. Iztok Jože Košir  Kemija  Raziskovalec  2014 - 2017  556 
8.  23044  Gregor Leskošek  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  175 
9.  34333  dr. Tine Pokorn  Rastlinska produkcija in predelava  Mladi raziskovalec  2014 - 2015  38 
10.  20162  dr. Sebastjan Radišek  Rastlinska produkcija in predelava  Vodja  2014 - 2017  622 
11.  20163  dr. Magda Rak Cizej  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  567 
12.  19184  dr. Nataša Štajner  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  325 
13.  23195  Silvo Žveplan  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2014 - 2017  198 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0416  Inštitut za hmeljarstvo in pivovarstvo Slovenije  Žalec  5051762000  4.269 
2.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  66.788 
Povzetek
Viroidi spadajo med najmanjše povzročitelje rastlinskih bolezni, ki lahko povzročajo agresivna do blaga obolenja na različnih rastlinskih vrstah. Leta 2007 je bilo v hmeljišču na območju Savinjske doline odkrito novo in zelo agresivno viroidno obolenje, ki na hmelju povzroča zakrnelost in odmiranje rastlin. Po obsežni diagnostični analizi je bila v obolelih rastlinah poleg vsesplošno razširjenega Hmeljevega latentnega viroida (HLVd), odkrita še prisotnost dveh novih viroidov »Hop stunt viroida (HSVd)« in »Citrus bark cracking viroida« (CBCVd). Oba na novo odkrita viroida na hmelju predstavljata prvo najdbo v Evropi in v primeru CBCVd celo prvo znano najdbo na hmelju. Bolezen, ki je v Sloveniji poimenovana »viroidna zakrnelost hmelja« je v obdobju 2007-2013 prizadela več kot 70ha hmeljišč. Kljub izvajanju eradikativnih ukrepov, sistematičnem nadzoru in izvajanju preprečevalnih ukrepov se bolezen še vedno vsakoletno širi na nove nasade, kar kaže na visoko občutljivost sort in visoko stopnjo infektivnosti. Hkratna prisotnost različnih viroidov v obolelih rastlinah kaže na kompleksno naravo te bolezni, ki je še popolnoma neraziskana, zato je potrebno opraviti etiološke raziskave, ki bodo razkrile vpliv in status posameznih viroidov v obolelih rastlinah in njihovo vlogo pri nastajanju bolezenskih znamenj. Z namenom razjasnitve kompleksnosti obolenja viroidne zakrnelosti hmelja, predlagamo izvedbo poskusa v okviru katerega bomo izvedli nadzorovane okužbe brezviroidnih rastlin hmelja s posameznimi viroidi in njihovimi kombinacijami. Ta pristop bo omogočil določitev vpliva vsakega od treh hmeljnih viroidov (HLVd, HSVd in CBCVd) v enojni, dvojni in trojni kombinaciji. Vpliv bomo vrednotili na nivoju fizioloških meritev rastlin in ocenjevanj bolezenskih znamenj ter proučitve interakcij na nivoju transkriptoma z RNA-seq metodologijo. Rezultati bodo aplikativno pomembni predvsem za določitev statusa, ocene tveganja in razvoja preprečevalnih ukrepov obeh na novo odkritih viroidov (HSVd in CBCVd), hkrati pa bodo bistveno prispevali k razumevanju interakcij med rastlinami in viroidi na celičnem nivoju. Poskus bo predstavljal prvi primer sistematične etiološke raziskave viroidnih obolenj na hmelju, ki bo podprt tudi z razvojem diagnostične metode RT-PCR v realnem času za hkratno določanje hmeljnih viroidov. Drugi pomemben cilj projekta predstavlja določitev virov odpornosti/tolerance na viroidno zakrnelost hmelja. Na osnovi prostorskih in časovnih analiz širjenja in napredovanja izbruhov je bilo namreč ugotovljeno, da se bolezen pri nekaterih sortah kot je npr. Savinski golding in Dana širi mnogo počasneje, kar nakazuje na potencialne vire odpornosti ali tolerance. V ta namen bomo izvedli sistematično testiranje 30 različnih sort in genotipov hmelja, ki predstavljajo Evropsko in Severno Ameriško dednino hmelja. Na osnovi odzivov rastlin in obsega testiranja pričakujemo, da bomo odkrili razlike v odpornosti ali toleranci, kar bo pripomoglo k preprečevanju širjenja in žlahtnjenju novih sort. Do sedaj so na hmelju bile potrjene določene sorte, ki izražajo odpornost ali visoko občutljivost na virusna in viroidna obolenja, medtem ko sistematično testiranje odpornosti reprezentativnih sort in genotipov hmelja na povzročitelje viroidne zakrnelosti še ni bilo izvedeno.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru projekta se je na hmelju prvič izvedla znanstvena študija vpliva viroidov HLVd, HSVd in CBCVd v enojnih in mešanih okužbah. Na osnovi meritev in ocenjevanj razvoja bolezenskih znamenj okuženih rastlin smo ugotovili izrazit sinergistični vpliv kombinacije viroidov HLVd+CBCVd, ki se najpogosteje pojavlja v okuženih hmeljiščih. Hkrati smo ugotovili nizko stopnjo kompatibilnosti kombinacije viroidov HSVd + CBCVd, ki jo za razliko agrumov v nasadih hmelja ne zaznavamo. Kemične analize okuženih rastlin so potrdile negativen vpliv kombinacije HLVd+CBCVd na nivoju vsebnosti alfa in beta kislin, ter ksantohumola, kot znanstveno še neopisan pojav pa tudi izrazito povečanje vsebnosti železa (Fe), pri rastlinah z izrazitimi bolezenskimi znamenji. NGS analiza izražanja genov okuženih rastlin je pokazala nad 100 diferencialno izraženih genov, ki sodelujejo v pomembnih bioloških procesih. Pri tem smo ugotovili, da lahko različni viroidi vplivajo na nekaj skupnih genov, kar je izrednega pomena za razumevanje patogeneze viroidov. Projekt je omogočil tudi obsežno testiranje odziva 30 genotipov hmelja na okužbe CBCVd in odkritje tolerance ter nizke stopnje dovzetnosti za okužbe pri 7 genotipih. Ti rezultati bodo močno vplivali na razvoj nadaljnjih raziskav predvsem na nivoju diferencialnih študij odpornih in občutljivih sort, saj so mehanizmi odpornost in tolerance na nivoju viroidnih obolenj še neodkriti. V okviru projektnega dela so se razvile sodobne tehnike umetnega okuževanja rastlin ter detekcijske metode na osnovi RT-PCR v realnem času, ki omogočajo detekcijo več viroidov hkrati. Razvite tehnike bodo v prihodnosti pomembno dopolnilo predvsem pri izvajanju epidemioloških raziskav viroidnih obolenj. Rezultati projekta bodo pomembno vplivali na tudi na delo ostalih raziskovalnih skupin, ki raziskujejo viroide na hmelju in ostalih rastlinah ter na ostale skupine, ki se ukvarjajo z interakcijami med patogeni in rastlinami.
Pomen za razvoj Slovenije
Pridelava hmelja je v Sloveniji pomembna kmetijska panoga, ki je izrazito izvozno naravnana, saj je več kot 90% pridelka namenjenega tujim trgom. Slovenija v svetovnem merilu spada med 6 vodilnih držav, ki s 1500ha površin ustvari 3% svetovne pridelave hmelja. Pojav nove bolezni hude viroidne zakrnelosti hmelja resno ogroža proizvodnjo hmelja in povzroča visoko gospodarsko škodo, saj preprečevanje večinoma temelji na uničevanju obolelih rastlin in nasadov. V okviru projekta smo prispevali k razjasnitvi vloge ključnih povzročiteljev te kompleksne bolezni, kar bo imelo pomen pri razvoju novih ukrepov preprečevanja in sanitarnem statusu te bolezni v Sloveniji. Ob tem smo razvili tehnike, ki bodo omogočale natančnejše epidemiološke študije v različnih tehnoloških procesih proizvodnje hmelja in posledično razvoj novih strategij preprečevanja. Projekt je omogočil testiranje in odkrivanje odpornih in tolerantnih sort, kar že vpliva na obnavljanje proizvodnje na okuženih območjih in strategijo izogibanja nastanka bolezenskih izbruhov. Ob tem smo na ta način pridobili prve kandidatne genotipe, ki jih bomo uporabljali v procesu žlahtnjenja novih odpornih sort hmelja. Novo znanje bo tako dolgoročno pomembno vplivalo na manjše obremenjevanje okolja in manjšo porabo energije in s tem na trajnejši razvoj. Rezultati raziskave bodo vplivali na pridobivanje novega znanja in posledično na vključevanje tega znanja v nove tehnologije v domačem prostoru ter tudi v širšem evropskem oziroma svetovnem prostoru. Rezultati projekta so utrdili in povečali prepoznavnost našega dela in s tem tudi posredno vplivali na promocijo slovenske znanosti. Intenzivirali smo mednarodna sodelovanja za dostope do tujih znanj, hkrati pa smo s svojim znanjem postali zanimivi za tuje laboratorije. Pomemben pomen je imel raziskovalni projekt pri prenosu sodobnih znanj v pedagoški proces na strokovnem, dodiplomskem in podiplomskem nivoju. Na ta način smo prispevali k razvoju kadra, ki bo lahko doma osvojeno znanje prenašal v gospodarstvo ter s tem prispeval k ustvarjanju nove vrednosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno