Obrana doktorskog rada :: Luka Marinov, mag. ing. agr.

Analiza genetske strukture i identifikacija gena za tolerantnost na vodni deficit unutar hrvatske germplazme vinove loze primjenom cjelogenomske studije povezanosti

21.11.2025. u 12:00 h, Velika vijećnica Agronomskog fakulteta (VI. paviljon)

Mentori:

• prof. dr. sc. Toni Safner, izvanredni profesor, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• dr. sc. Goran Zdunić, znanstveni savjetnik, Institut za jadranske kulture i melioraciju krša

Povjerenstvo za obranu doktorskog rada:

• prof. dr. sc Ivan Pejić, redoviti profesor, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• prof. dr. sc. Zlatko Šatović, redoviti profesor, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• dr. sc. Silvo Šimon, znanstveni suradnik, Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i ribarstva

Sažetak doktorskog rada:
Hrvatska je zemljopisno mala zemlja s bogatim genetskim izvorima kultivirane (Vitis vinifera subsp. vinifera L.) i samonikle  loze (Vitis vinifera subsp. sylvestris Gmel Hegi). U ovom istraživanju je primijenjeno ciljano sekvenciranje genoma hrvatskih kultivara i jedinki divlje loze putem SPET metode (eng. Single Primer Enrichment Technology). Cilj rada je bio proučiti genetsku raznolikost i populacijsku strukturu hrvatske germplazme vinove loze, identificirati  roditeljstva i roditelj-potomak veze, te provesti cjelogenomsku studiju povezanosti s fiziološkim odgovorima na nedostatak vode i morfološkim svojstvima lista indirektno povezanih s gospodarenjem vode. U ovom istraživanju istražena je genetska raznolikost 108 kultivara iz triju nacionalnih kolekcija te 41 sylvestris jedinke s četiri prirodna staništa, korištenjem 516.101 SNP-a. Fiziološki odgovor na nedostatak vode proučen je kroz dvogodišnji pokus s 84 genotipa i dvije varijante (navodnjavane i deficitarno navodnjavane biljke) gdje su mjerene varijable izmjene plinova (provodljivost puči i transpiracija) te varijable fluorescencije (brzina prijenosa elektrona i kvantna učinkovitost u svjetlosti u PSII). Morfološka karakterizacija obuhvatila je svojstva koja opisuju dlačice na vršku mladice, mladici, mladom lišću, zrelom lišću i peteljci lista putem 18 OIV deskriptora.

Analiza glavnih komponenti (PCA) prikazala je razdvajanje kultivara i sylvestris jedinki, podupirući pretpostavku da sylvestris-i predstavljaju lokalne populacije divljeg pretka. Analiza ADMIXTURE identificirala je tri komponente porijekla. Dvije sativa komponente prevladavaju u kultivarima uzgajanim u regijama sjevernog Jadrana i kontinentalne Hrvatske, odnosno u Dalmaciji (središnja i južna Jadranska Hrvatska). Sylvestris komponenta, koju predstavljaju jedinke iz samoniklih populacija, prisutna je u zanemarivoj mjeri u tradicionalnim hrvatskim kultivarima. Analiza TREEMIX pružila je dokaze o jednosmjernom protoku gena iz introduciranog, kultiviranog genetskog materijala prema lokalnim divljim populacijama, a ne obrnuto. Analiza identiteta prema porijeklu (IBD) ukazala je na opsežnu mrežu srodnosti, uključujući 14 potpunih roditeljskih parova koji obuhvaćaju isključivo kultivirane jedinke, šest full-sib odnosa te potvrdila opovrgavanje prethodno rekonstruiranog roditeljstva Plavca malog. Jasna genetska razlika između hrvatskih kultivara i sylvestris jedinki isključuje pretpostavku da su kultivari potekli iz lokalnih događaja domestikacije. S druge strane, utvrđeni su dokazi o protoku gena s kultivirane na divlju lozu, što ukazuje na potrebu za usvajanjem strategija očuvanja koje bi sačuvale preostali genetski integritet divljih populacija. Primjena SPET protokola sekvenciranja genoma reducirane reprezentacije na vinovoj lozi omogućila je visoko preciznu rekonstrukciju rodoslovlja.

Analiza provodljivosti puči i transpiracije iz ovog rada ukazuje na značajne razlike među istraživanim genotipovima. Na osnovu provodljivosti puči genotipovi su kategorizirani u tri pretpostavljene grupe prema reakciji uslijed vodnog stresa: blizu-izohidrične (konzervativne), blizu-anizohidrične (optimistične) i mješovitog odgovora na vodni stres (nerazvrstane). Unatoč izraženoj populacijskoj strukturi, utvrđena je značajna povezanost između 140 SNP-a koji se nalaze na kromosomu 2 i boje bobice te između 2 SNP-a koji se nalaze na kromosomu 5 i dlakavosti lista. Međutim, značajne povezanosti fizioloških svojstava sa SNP-ovima nisu utvrđene putem GWAS-a, budući da je varijabilnost fizioloških odgovora na vodni stres bila određena interakcijom okolišnih čimbenika i genotipa. Za precizniju identifikaciju genomskih regija povezanih s vodnim deficitom biti će potrebno ovo svojstvo „razdvojiti“ na više jednostavnih i lako mjerljivih svojstava.

Ključne riječi: sativa, sylvestris, SNP, genetska raznolikost, roditeljstva, vodni deficit, provodljivost puči, cjelogenomska studija povezanosti