Závěrečná zpráva grantu 129/2001/B-BIO/PřF

Název projektu:Role jaderných a mimojaderných genetických efektů při determinaci vnitrodruhové variability ve fotosyntetických charakteristikách kukuřice
Hlavní řešitel:RNDr. Dana Holá, Ph.D.
Spoluřešitelé: RNDr. Marie Kočová, CSc.; Mgr. Kateřina Langrová; Mgr. Hana Ždánská; Mgr. Klára Bajerová; RNDR. Olga Rothová; Jana Kholová
Období řešení:2001-2003
Celková dotace:341 tis. Kč

Souhrn výsledků

Komplexní tříleté hodnocení čtyř hybridních kombinací kukuřice prokázalo existenci geneticky podmíněné vnitrodruhové variability ve vybraných fotosyntetických charakteristikách. Tato variabilita byla výrazně ovlivněna jak různými faktory vnějšího prostředí, tak vývojovou fází rostlin. Čtyři inbrední linie, použité ve studovaných hybridních kombinacích jako výchozí rodičovské genotypy, se výrazně lišily svými vlastnostmi. Linie CE810, která v optimálních podmínkách vykazovala nejvyšší hodnoty fotosyntetických charakteristik, byla velmi citlivá na stres chladem. Linie 2023, vykazující rovněž dobrou účinnost fotosyntézy při pěstování v optimálních podmínkách, se vyznačovala sníženou odolností vůči nedostatku vody. Linie CE704, jejíž fotosyntetické parametry byly při pěstování v optimálních podmínkách výrazně horší než u ostatních rodičovských linií, velmi dobře reagovala na stresové podmínky; vykazovala především dobrou odolnost vůči suchu. Jako jednoznačně nejlepší se ukázala linie 2013, charakterizovaná vysokým fotosyntetickým potenciálem jak v běžných polních podmínkách, tak při vystavení chladu či suchu. U tří ze čtyř studovaných hybridních kombinací (2013×CE810, CE704×CE810, 2023×CE704) se projevila pozitivní heteróze v F1 generaci v obsahu chlorofylů, aktivitě Hillovy reakce a specifické hmotnosti listu. Při stresu nízkou teplotou tato heteróze dále narůstala a kříženci si zachovali lepší fotosyntetické parametry i po navrácení do optimálních podmínek. Vykazovali také dobrou schopnost obnovy fotosyntetické účinnosti po ukončení stresu suchem. Jednoznačně se prokázalo, že jaderné genetické efekty mají na vznik vnitrodruhové variability ve fotosyntetických charakteristikách výrazně větší vliv než efekty mimojaderné (cytoplasmické). Mimojaderné efekty se však mohly v některých případech také uplatňovat, a to zejména u rostlin pěstovaných v nepříznivých podmínkách; jejich nositelem byla především linie 2013. Podrobnější rozbor jaderných genetických efektů potvrdil významnou roli aditivity a pozitivní dominance při genetické determinaci fotosyntetických charakteristik. Právě pozitivní dominance (resp. superdominance) byla velkou měrou zodpovědná za projev pozitivní heteróze v F1 generaci. Heterózní efekt však mohl být částečně vyvolán i příznivým působením nealelických interakcí, jejichž projev však výrazně závisel na faktorech vnějšího prostředí. Tyto interakce mohly být zodpovědné rovněž za skutečnost, že se heteróze průkazně nesnižovala ani v dalších generacích křížení. V tomto případě však mnohem větší roli patrně sehrál pozitivní maternální efekt dominantního charakteru.
Konkrétní výstupy: (1) Holá D. et al. (2001): Changes in photosynthetic characteristics in different maize genotypes subjected to stress conditions. In: IXth Days of Plant Physiology, Book of Abstracts, ÚMBR AV ČR, České Budějovice, p. 25 (rovněž poster); (2) Kočová M. et al. (2001): Chloroplast complementation and its possibilities for prediction of heterosis in maize. In: IXth Days of Plant Physiology, Book of Abstracts, ÚMBR AV ČR, České Budějovice, p. 51 (rovněž poster); (3) Kočová M. et al. (2002): Vnitrodruhová variabilita fotosyntetických charakteristik kukuřice (Zea mays L.) v podmínkách měnícího se vodního režimu. In: Vliv abiotických a biotických stresů na vlastnosti rostlin. ČZÚ, Praha, pp. 75-78; (4) Langrová K. (2002): Dědičnost fotosynt. charakteristik listů kukuřice (Zea mays L.) pěstované při nízkých teplotách. Dipl. práce PřF UK, Praha; (5) Ždánská H. (2003): Heteróze ve fotosyntetických charakteristikách kukuřice (Zea mays L.) vystavené vodnímu deficitu. Dipl. práce PřF UK, Praha; (6) Bajerová K. (2003): Chloroplastová komplementace a možnosti jejího využití pro predikci heteróze u kukuřice. Dipl. práce PřF UK, Praha.