Raziskovalni programi

Program »Kmetijske rastline - genetika in sodobne tehnologije« (P4-0077) izvajamo na Oddelku za agronomijo BF v sodelovanju z Inštitutom za hmeljarstvo in pivovarstvo Slovenije iz Žalca. V raziskovalni skupini v letu 2018 sodeluje 12 raziskovalcev, 5 mladih raziskovalcev in 4 tehniki.

Raziskovalne dejavnosti programa P4-0077 so razdeljene na več smiselnih sklopov, ki se medsebojno tudi dopolnjujejo oz. prepletajo in obsegajo:

• izboljšave postopkov žlahtnjenja kmetijskih rastlin in žlahtnjenje izbranih vrst z biotehnološkimi postopki, kjer raziskujemo možnosti preurejanja genomov izbranih vrst rodu Brassica z vnosom plazmidne DNA ali ribonukleoproteinskih kompleksov encima Cas9 in vitro prepisane sgRNA, opravljamo znanstveno-raziskovalno delo na medicinski konoplji, za katero smo začeli razvijati biotehnološke pristope uporabne v žlahtnjenju ter opravljamo žlahtnjenje hmelja in zelja, kjer poleg klasičnega žlahtnjenja uporabljamo postopke selekcije s pomočjo molekulskih markerjev.
• preučevanje biotskega stresa nastalega z interakcijo rastlina/patogen, pri tem sklopu smo pridobili večplasten pregled odzivov transkriptoma dovzetnih in odpornih hmeljnih kultivarjev na okužbo z glivo Verticillium nonalfalfae, preučujemo mehanizme patogenosti glive V. nonalfalfae z analizo predvidenega glivnega sekretoma in funkcijsko karakteriziramo kandidatne sekretorne efektorske gene, ki manipulirajo gostiteljsko imunost in omogočajo infekcijo ali pa sprožijo odpornostni odgovor rastline in preučujemo odpornostne gene hmelja na omenjeno glivo.
• preučevanje nekodirajočih RNA zaporedij pri bolezenskih stanjih rastlin je osredotočeno na interakcijo viroid-hmelj, kjer preučujemo vlogo od viroida pridobljenih malih RNA v mehanizmu patogenosti viroida in njihove interakcije v rastlini. Izvajamo tudi postopke de-novo identifikacije malih RNA v rastlini in fitopatogeni glivi V. nonalfalfae.
• diagnostične postopke, kjer uvajamo nove postopke identifikacije rastlinskih patogenov na podlagi določevanja nukleotidnih zaporedij nove generacije (NGS), kjer smo nedavno analizirali virom avtohtonih sort starih vinskih trt ter tako identificirali viruse in viroide z dolgoročnim namenom eliminacije le-teh za nadaljnje gojenje in postopke klonske selekcije. V okviru raziskav vezanih na diagnosticiranje hmeljeve uvelosti smo razvili metodo LAMP za detekcijo in identifikacijo specifičnih patotipov gliv rodu Verticillium. Na področju hude viroidne zakrnelosti hmelja razvijamo hkratni PCR in kvantitativni PCR pristop za detekcijo več viroidov.
• razvoj molekulskih markerjev nove generacije, kjer smo pričeli uvajati metodologije vezane na tehnike NGS pri vinski trti in hmelju. Namen je pridobivanje velikega števila podatkov oz. polimorfnih mest v genomu, uporabnih za študije kartiranja genov, selekcije s pomočjo markerjev in žlahtnjenja na splošno.

Med pomembnejšimi objavami zadnjih dveh let (2016-2018) lahko izpostavimo naslednja dela, ki so zajemala: preučevanje interakcij hkratnih infekcij viroidov v hmelju (Matoušek in sod., 2017), karakterizacijo hmeljnega odpornostnega gena Ve1 (Song in sod., 2017), transkriptomski odziv hmelja na okužbo z glivo Verticillium nonalfalfae (Progar in sod., 2017), raziskave interakcij viroid-hmelj (Pokorn in sod., 2017), označevanje rastlin z molekulo DNA za namene zaščite sort (Ljubič Fister in sod., 2017), preučevanje novih variant CRISPR encimov za preurejanje genoma (Murovec in sod., 2017), diagnostične postopke za detekcijo viroidov (Guček in sod. 2017), identifikacijo in karakterizacijo mikro RNA pri hmelju (Mishra in sod., 2016), identifikacijo novih z virulenco povezanih proteinov, ki jih gliva Verticillium nonalfalfae sprošča v ksilem med kolonizacijo hmelja (Flajšman in sod., 2016), preučevanje odziva hmelja na sušni stres (Kolenc in sod., 2016), genomiko glive Verticillium nonalfalfae (Jelen in sod., 2016, Jakše in sod., 2018). Sodelavci programske skupine so v tem obdobju registrirali nove sorte ajde 'Trdinova' (Luthar in Kreft 2018), tatarske ajde 'Zlata' (Kreft in Luthar 2018), hmelja 'Styrian Dragon' (Čerenak in sod., 2018), 'StyrianFox' (Čerenak in sod., 2018), 'Styrian Kolibri' (Čerenak in sod., 2017), 'Styrian Cardinal' (Čerenak in sod., 2016), 'Styrian Wolf' (Čerenak in sod., 2016) in hibrid zelja 'Presnik' F1 (Rudolf Pilih in sod., 2016).