Μελέτη των γονιδίων της ανεκτικότητας του κουκιού στον ασκομύκητα Sclerotinia sclerotiorum υπό την παρουσία ιλύος
Creators: name: Σαρίκα, Νίκη Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Vicia faba L.
Sclerotinia sclerotiorum
Ιλύς
Sludge

description: Η καλλιέργεια των ψυχανθών αποτελεί σημαντικό μέρος της γεωργικής παραγωγής, καθώς είναι φυτά που παρέχουν υψηλής ποιότητας πρωτεΐνες και θρεπτικά συστατικά για τη διατροφή τόσο του ανθρώπου όσο και των ζώων. Ωστόσο έχουν παρατηρηθεί σημαντικές απώλειες στη παραγωγή λόγω της προσβολής από το παθογόνο μύκητα Sclerotinia sclerotiorum. Η χρήση της ιλύς αποτελεί μια αποτελεσματική μέθοδο για την προστασία των ψυχανθών από το παθογόνο μύκητα, καθώς ο πληθυσμός των μικροβίων του εδάφους αυξάνεται, δημιουργώντας έτσι ένα φυσικό φραγμό για την εισβολή του μύκητα ή/και για το περιορισμό της εξάπλωσης του στο σημείο της μόλυνσης. Είναι ζωτικής σημασίας η ανάδειξη και η χρήση ανθεκτικών ποικιλιών ψυχανθών στο S. sclerotiorum, καθώς ο μύκητας αποτελεί σημαντικό παράγοντα βιοτικής καταπόνησης και απώλειας παραγωγής σε ορισμένες περιοχές. Ο σκοπός της παρούσας διατριβής αναφέρεται στη μοριακή ανάλυση δύο ποικιλιών κουκιού ΚK14 (ανθεκτική) και ΚK18 (ευπαθή) οι οποίες καλλιεργήθηκαν σε τέσσερις διαφορετικές πειραματικές μεταχειρίσεις:1) προσθήκη ιλύς και μόλυνση με Sclerotinia sclerotiorum (S+I), 2) μόλυνση με S. sclerotiorum(C+) 3) προσθήκη ιλύoς(I) και 4) απουσία ιλύς και παθογόνου μύκητα (C-). Η συλλογή των δειγμάτων έγινε σε τρία διαφορετικά χρονικά διαστήματα. Μελετήθηκε η έκφραση των γονίδιων που σχετίζονται με την άμυνα του φυτού ενάντια του εδαφογενούς παθογόνου μύκητα S. sclerotiorum παρουσία ιλύς. Από τα αποτελέσματα αναδεικνύεται η επίδραση της προσθήκης ιλύος στην ικανότητα άμυνας του φυτού έναντι του παθογόνου μύκητα τόσο για τα φυτά της ευπαθούς ποικιλίας όσο και για αυτά της ανεκτικής. Επίσης παρατηρείται συμπληρωματική δράση και των 6 γονιδίων ως προς τη προστασία ενάντια του παθογόνου και στις 2 ποικιλίες. Η έκφραση των γονιδίων είναι αυξημένη μετά από 24 ώρες στην επέμβαση όπου έγινε αποκλειστικά μόλυνση με το παθογόνο μύκητα (C+). Συγκεκριμένα τα γονίδια PR5 και PR10 αποτελούν τη πρώτη γραμμή άμυνας έναντι του παθογόνου μύκητα. Η παρουσία της ιλύς παρατηρήθηκε ότι ενίσχυσε την έκφραση του PR10 αυξάνοντας τη προστασία της ανεκτικής ποικιλίας, ενώ το γονίδιο PR5 θα μπορούσε να αποτελέσει ένα βιοδείκτη για την επισήμανση των ευαίσθητων ποικιλιών. Συνολικά μέσα από τα αποτελέσματα του πειράματος φαίνεται ότι είναι ζωτικής σημασίας η ανάδειξη και η χρήση ανθεκτικών ποικιλιών ψυχανθών στο S. sclerotiorum, καθώς ο μύκητας αποτελεί σημαντικό παράγοντα βιοτικής καταπόνησης και απώλειας παραγωγής σε αρκετές περιοχές. Μελλοντικές αναλύσεις έκφρασης των γονιδίων μπορεί να συμβάλλουν στη καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών ανεκτικότητας έναντι του μύκητα με στόχο την ανάπτυξη πιο ανθεκτικών ποικιλιών κουκιού για μια πιο βιώσιμη και αειφόρα γεωργία.
description: The cultivation of legumes is an important part of agricultural production, as they are plants that provide high quality protein and nutrients for both human and animal nutrition. However, significant losses in production have been observed due to infestation by the pathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum. The use of sludge is an effective method of protecting legumes from the pathogenic fungus, as the soil microbial population increases, and creating a natural barrier to the invasion of the fungus and/or limiting its spread at the site of infection. It is vital to develop and use resistant varieties of legumes to S. sclerotiorum, as the fungus is a major factor of biocontrol and production loss in some areas. The aim of this thesis is to report on the molecular analysis of two bean cultivars KK14 (resistant) and KK18 (susceptible) grown under four different experimental treatments:1) addition of sludge and infection with Sclerotinia sclerotiorum (S+I), 2) infection with S. sclerotiorum(C+) 3) addition of sludge(I) and 4) absence of sludge and pathogenic fungus (C-). Samples were collected at three different time intervals. The expression of genes related to the plant defence against the soil-borne pathogenic fungus S. sclerotiorum in the presence of sludge was studied. The results show the effect of sludge addition on the plant's defence capacity against the fungal pathogen for both the susceptible and tolerant plants. Also a complementary effect of all 6 genes is observed in terms of protection against the pathogen in both cultivars. The expression of the genes is increased after 24 h in the treatment where only infection with the pathogenic fungus (C+) was performed. In particular, the PR5 and PR10 genes are the first line of defense against the pathogenic fungus. The presence of sludge was observed to enhance the expression of PR10 increasing the protection of the tolerant variety, while the PR5 gene could be a biomarker for the identification of susceptible varieties. Overall, through the results of the experiment, it appears that it is crucial to highlight and use resistant legume cultivars to S. sclerotiorum, as the fungus is a major factor of biotic stress and yield loss in several regions. Future gene expression analyses may contribute to a better understanding of the mechanisms of tolerance to the fungus in order to develop more resistant cultivars of Vicia faba for a more sustainable agriculture.