Genetyczne zróżnicowanie polskich odmian chmielu na tle

w w w . i u n g . p u l a w y . p l
GENETYCZNE ZRÓŻNICOWANIE POLSKICH ODMIAN CHMIELU NA TLE
ZAGRANICZNYCH ZGROMADZONYCH W KOLEKCJI RODZAJU HUMULUS
Hanna Olszak-Przybyś, Urszula Skomra, Grażyna Korbecka-Glinka
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
WSTĘP
Chmiel zwyczajny (Humulus lupulus L.) jest gatunkiem wieloletnim i występuje powszechnie w strefie klimatu umiarkowanego. Większość odmian uprawnych wywodzi się od chmielu
europejskiego H. lupulus var. lupulus, który był pierwszym źródłem zmienności wykorzystywanym w hodowli. Duży wkład w rozwój chmielarstwa polskiego wnosi Instytut Uprawy Nawożenia i
Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach. Prace hodowlane prowadzone w Instytucie zaowocowały wprowadzeniem do uprawy 12 oryginalnych odmian chmielu o
zróżnicowanym pochodzeniu: Lubelski, Nadwiślański, Estera, Marynka, Izabella, Oktawia, Sybilla, Zbyszko, Iunga, Zula, Puławski i Magnat. Polskie odmiany chmielu zostały już scharakteryzowane
pod względem morfologicznym i chemicznym. Celem badań była ocena zróżnicowania genetycznego polskich odmian chmielu na tle odmian zagranicznych zgromadzonych w banku genów
rodzaju Humulus w IUNG-PIB w Puławach.
Wye Saxon
Record
MATERIAŁY I METODY
Nadwiślański
Early Bird
Oregon Fuggle
Landhhopfen
Żatecki
Zlatan
Sirem
Styrie
Groene Bel
Rohatyński
Rannyj
Żytomirski
Spalter
Saazer
Aurora
Tettnanger
Lubelski
Gotycki
Królewski
Smolisty
Żiticz
Comet
Podwiaznyj
Bor
Premiant
Taurus
Herkules
Bobek
Magnat
Izabella
Apolon
Marynka
Neoplanta
Ahil
Potijewski
Precoce de Bourgogne
Pałacowy
Celeia
Cerera
Cicero
Granit
Blisk
Columbia
Wurttemberger
Fugge
Fuggle N
Rubin
Tomyski
Serebrianka
Cascade
Galena
Cywilski
Drużnyj
Nordgoard
Estera
Lomik
Krylatskij
Phoenix
Sumier
Książęcy
Eroica
Columbia
Perle
Sawiński Golding
Backa
Zenit
Puławski
Nugge
Glacier
Bullion
Agnus
Talisman
Oktawia
Iunga
Brewers Gold
Atlas
Wye Challenger
Sladek
Tardif de Bourgogne
Tettanger Cz
Northen Brewer
Sybilla
Harmonie
Omega
Golden Star
Shinshu Wase
Yakima Cluster
Calicross
Pride of Ringwood
Bramling Cross
Talisman Pocket
Kumir
Limbus
Universal
Star
Promin
Magnum
First Choice
Tardif de Bourgogne
Zbyszko
Zula
Słowianka
Dunav
Buket
Strisselplat
Humulus lupulus var neomexicanus
Materiał badawczy
• liście 108 odmian chmielu pochodzących z 14 krajów, w tym 20 polskich odmian chmielu (Tab. 1)
Analiza molekularna
• izolacja DNA metodą CTAB
• amplifikacja markerów mikrosatelitarnych : HIGA23, HIGA27, HIAGA7, HIAGA8, HIGT16, HIGT17
• rozdział produktów PCR na 3500 Genetic Analyzer i detekcja alleli w GeneMapper 5.0
• obliczenie odległości genetycznych przy pomocy algorytmu Cavalli-Sforca and Edwards w MSA 4.05.
• analiza skupień wykonana metodą Neighbor-Joining (Rys. 1) w pakiecie Phylip 3.63
• analiza struktury genetycznej z wykorzystaniem programu Structure 2.3.4. przy użyciu admixture model
Tab. 1 Charakterystyka polskich odmian chmielu użytych w badaniach.
Nazwa odmiany
Grupa na
dendrogramie
Grupa
Structure
Pochodzenie
Nadwiślański
I
D
wyselekcjonowana z populacji krajowej
Rohatyński
I
D
wyselekcjonowana z populacji miejscowej
Lubelski
I
D
wyselekcjonowana z populacji krajowej
Gotycki
I
D
wyselekcjonowana z chmielu odm. Lubelski
Królewski
I
D
wyselekcjonowana z chmielu odm. Lubelski
Magnat
II
AM
Pałacowy
III
B
♀ Zbyszko, Lubelski, ♂ z Jugosławii
Marynka
III
C
♀ Brewers Gold, ♂ z Jugosławii
Izabella
III
C
♀ Lubelski, ♂ z Jugosławii
Tomyski
IV
A
wyselekcjonowana z populacji miejscowej koło Nowego Tomyśla
Lomik
IV
DM
♀ Northern B., ♂ dziki z okolic Lublina + mutageneza
Estera
IV
DM
♀ Sawiński G., ♂ Nadwiślański
Puławski
IV
A
Książęcy
IV
BM
Oktawia
V
C
♀ Brewers G. i Northern B., ♂ z Jugosławii
Iunga
V
C
♀ Lubelski, ♂ z Jugosławii
Sybilla
VI
C
♀ Lubelski, ♂ z Jugosławii
Limbus
VI
AM
♀ Northern B. i ♂ dziki z okolic Lublina + mutageneza
Zbyszko
VI
BM
♀ Lubelski, Brewers G., ♂ chmiel dziki, klon C + mutageneza
Zula
VI
BM
♀ Lubelski i Sawiński G., ♂ z Jugosławii
♀ Magnum, ♂ Izabella
♀ Marynka, ♂ Marynka
♀ Lubelski, Northern. B., ♂ z Jugosławii, klon C
Oznaczenia użyte w tabeli: Grupy I-VI – klastry na drzewie filogenetycznym (Rys. 1); Grupy Structure A-DM (Rys. 2)
A
AM
B
BM
C
CM
D
DM
Rys. 2 Struktura genetyczna wśród 108 obiektów z kolekcji rodzaju Humulus uzyskana przy pomocy programu Structure 2.3.4 i
opracowana graficznie przy pomocy platformy Clumpak. Kolorami wyróżniono główne 4 klastry genetyczne: A, B, C, D. Z uwagi na
użycie tzw. admixture model w Structure, wykryto również odmiany o mieszanej konstytucji genetycznej (w obrębie dodatkowych
grup z literą M w nazwie)
PODSUMOWANIE
• Polskie odmiany chmielu wykazują duże zróżnicowanie genetyczne wynikające z wykorzystania do ich hodowli
różnych metod i genetycznych źródeł zmienności.
• Zarówno dendrogram jak i analiza Structure wykazały, że najbardziej jednorodną genetycznie grupę stanowią
odmiany wyselekcjonowane z lokalnych polskich populacji: Nadwislański, Rochatyński, Lubelski, Gotycki,
Królewski.
• Pozostałe polskie odmiany należą do innych grup genetycznych co wynika z ich mieszańcowego pochodzenia
I
II
III
IV
V
VI
0.1
Rys. 1 Drzewo filogenetyczne rodzaju Humulus. Uzyskane metodą N-J (Neighbor-Joining)
w oparciu o polimorfizm markerów mikrosatelitarnych. Skala (0,1) określa długość
dystansów genetycznych.
Kolorem czerwonym
oznaczono polskie odmiany chmielu.