Genetic diversity and self-(in)compatibility in apricot and almond and molecular analysis of the origin of Hungarian cultivars  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
78124
Type PD
Principal investigator Halász, Júlia
Title in Hungarian A kajszi- és mandula genetikai diverzitásának és termékenyülésének jellemzése, a magyar fajták eredetének molekuláris vizsgálata
Title in English Genetic diversity and self-(in)compatibility in apricot and almond and molecular analysis of the origin of Hungarian cultivars
Keywords in Hungarian kajszi, kultúrevolúció, mandula, mikroszatellit, Prunus, S-genotípus, termékenyülés
Keywords in English almond, apricot, crop evolution, Prunus, S-genotype, SSR, fertilization
Discipline
Horticulture (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Gardening
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Genetics and Plant Breeding (Corvinus University of Budapest)
Starting date 2009-04-01
Closing date 2013-06-30
Funding (in million HUF) 12.509
FTE (full time equivalent) 2.13
state closed project
Summary in Hungarian
A biológiai alapok ismerete és fejlesztése döntő fontosságú a magyar kertészeti ágazat jövője szempontjából. A pályázat célja két csonthéjas gyümölcsfaj, a kajszi és a mandula genetikai variabilitásának és termékenyülési viszonyainak jellemzése. A magyar fajták eredetének molekuláris vizsgálata szintén kiemelt cél. A pályázat keretei között a kajszi (török, grúz, iráni és kínai genotípusok) és mandula (magyar, nyugat- és kelet-európai, török fajták, illetve régi termőfák utódai) hosszú távú vizsgálatára fagyasztott mintákat és élő fákat is magába foglaló génbankot alakítunk ki. A kutatás mindkét faj esetében értékeli azok genetikai változékonyságát, továbbá új S-haplotípusok azonosításához és jellemzéséhez vezethet el. Ezenkívül a magyar és török kajszifajták között régóta vélelmezett kapcsolat igazolására és más kultúrevolúciós kérdések tisztázására is jó esély kínálkozik. Mivel minden magyar mandulafajta önmeddő, és az öntermékenyülés nagyban növelhetné a gyümölcskötődés mértékét és a termésbiztonságot, lépéseket teszünk e kedvező tulajdonság kialakítása érdekében. Nemzetközi szinten elismert eredményeink alapján e célok elérését sem terheli kockázat. Kutatásaink a birtokunkban lévő génvagyonra irányíthatják a figyelmet. A pályázat segíti az egyetemi képzést és hozzájárul egy elismert teljesítményt mutató kutatóhely infrastrukturális fejlesztéséhez. Korábbi publikációs gyakorlatunkhoz híven, eredményeinket a szakterület nemzetközileg elismert folyóirataiban tesszük közzé.
Summary
Knowledge and development of the biological resources are decisive factors in the future of Hungarian horticulture. This project aims to assess genetic diversity and self-(in)compatibility in two different Prunus species, apricot and almond. In addition, molecular analysis will be carried out to get information on the origin of Hungarian cultivars. An apricot and almond gene bank encompassing living trees and frozen materials of apricot (Turkish, Georgian, Iranian and Chinese genotypes) and almond (Hungarian, Western and Eastern European, Turkish cultivars and trees from abandoned orchards) will be established and extended. The project will provide a large amount of genetic diversity data and identification and characterization of new S-haplotypes in both species. Moreover, long suspected connection between Hungarian and Turkish apricots may be confirmed and other crop evolutionary aspects may also be clarified. Since all Hungarian almond cultivars are self-incompatible, an attempt will be made to get self-compatible almond, which would increase fruit set and yield safety. Based on our internationally recognized scientific performance, the success of the project is very likely. The project will contribute to the valorisation of old and new cultivars. It supports the education of university students and helps to acquire new instruments in a well performing research unit. Similarly to our previous activity, the results will be published in internationally recognized journals.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatás két jelentős gyümölcsfaj termékenyülésének és genetikai variabilitásának vizsgálatát célozta a magyar és a jelentősebb termőterületeken fellelhető genotípusok markerezésével. Eredményeink igazolták, hogy a kajszi genetikai és fenotípusos variabilitása a feltételezett kínai géncentrumtól távolodva egyre csökken, ami a mandula genetikai variabilitására nem jellemző. Az S-allélok azonosítása igazolta, hogy hazánk török megszállása alatt a Törökországból Magyarországra került genotípusok jelentős mértékben hozzájárultak a mai magyar fajták kialakulásához, ugyanakkor a recens magyar és török kajszifajták között nincs közvetlenül kimutatható kapcsolat. A kajszi öntermékenyülését okozó mutáció Törökország déli-délkeleti területén következhetett be. Igazoltuk az észak-afrikai kajszi iráni-kaukázusi eredetét, ugyanakkor öntermékenyülő fenotípusát. Egy új öntermékenyülő allél kialakulásához vezető transzpozíciós eseményt is azonosítottunk. Konkrét példákon mutattuk be az alapító hatás, földrajzi izoláció és a modern nemesítési programok genetikai variabilitásra gyakorolt negatív hatását, és igazoltuk az öntermékenyülés kialakulásának meghatározó jelentőségét a variabilitás leszűkülésében. A kertészeti alapkutatás szempontjából fontos tudományos eredményeink mellett mindkét faj esetében számos, a nemesítés és termesztés gyakorlatában közvetlenül felhasználható eredményt értünk el, melyek alkalmazása ténylegesen megkezdődött hazai és külföldi nemesítési programokban.
Results in English
This project aimed to study the self-incompatibility and genetic variability of two important fruit species, apricot and almond. Accessions grown in Hungary and other regions were investigated and compared. Our results clarified that apricot shows the highest genetic and phenotypic variability in its putative gene centre in China, but it decreases steadily all along the dissemination routs of this species. However, the genetic variability of almond is in general practically unchanged. S-genotyping efforts confirmed that Turkish apricot germplasm contributed considerably in the development of several desirable Hungarian cultivars but no direct relationship could be detected among current Hungarian and Turkish cultivars. Results suggest that the mutation rendering apricot self-compatible might have occurred somewhere in south-east Turkey. We confirmed the Irano-Caucasian origin and self-compatible phenotype of North African apricots. We characterized an unknown allele for self-compatibility induced by a specific transposon. We have shown that founder effect, geographic isolation and modern breeding programs negatively affect genetic variability and proved that the emergence of self-compatibility has a crucial role in loss of genetic diversity. Our scientific achievements are equally important from both basic and applied aspects. The application of results has been started in several Hungarian and foreign breeding programs.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=78124
Decision
Yes





 

List of publications

  
Szikriszt, B., Doğan, A., Ercisli, S., Akcay, M.E., Hegedűs, A., Halász, J.: Molecular typing of the self-incompatibility locus of Turkish sweet cherry genotypes reflects phylogenetic relationships among cherries and other Prunus species., Tree Genet. Genomes 9(1):155-165., 2013
O. Kodad, J. Halász, A. Hegedűs, Z. Messaoudi, A. Pedryc, R. Socias I Company: Self-(in)compatibility and fruit set in 19 local Moroccan apricot (Prunus armeniaca L.) genotypes., Journal of Horticultural Science & Biotechnology 88(4):457-461., 2013
A. Lachkar, S. Fattouch, T. Ghazouani, J. Halasz, A. Pedryc, A. Hegedus, M. Mars: Identification of self-(in)compatibility S-alleles and new cross-incompatibility groups in Tunisian apricot (Prunus armeniaca L.) cultivars., Journal of Horticultural Science & Biotechnology 88(4):497-501., 2013
E. Mercure, J. Halász, A. Hegedűs, C. Ledbetter: Yield, pollination aspects and kernel qualities of almond (Prunus dulcis) selections trialed in the southern San Joaquin Valley., Journal of the American Pomological Society. 67(3): 126-134., 2013
Hegedűs, A., Lénárt, J., Halász, J.: Review of sexual incompatibility in tree fruit species: molecular interactions and evolutionary dynamics., Biol. Plantarum, 56: 201–209., 2012
Szikriszt, B., Ercisli, S., Hegedűs, A., Halász, J.: Self-incompatibility alleles in Eastern European and Asian almond (Prunus dulcis) genotypes: a preliminary study., International Journal of Horticultural Science, 18(2): 23-26., 2012
HALÁSZ, J., PEDRYC, A., HEGEDŰS, A.: The self-incompatibility locus of apricot helps to clarify several evolutionary aspects., Acta Hort., 862: 227–231., 2010
HALÁSZ, J., PEDRYC, A., ERCISLI, S., YILMAZ, K.U., HEGEDŰS, A.: Apricot self-incompatibility shows more complex picture than believed: an urge for harmonization., Acta Hort. (ISHS), 966: 193-197., 2012
Halász, J., Szikriszt, B., Ercisli, S., Yilmaz, K.U., Dogan, A., Szabó, Z., Nyéki, J., Pedryc, A., Hegedűs, A.: S-locus genotyping on stone fruits. Proc. Intl. Workshop on Floral Biology & S-Incompatibility in Fruit Species, Acta Hort., 967: 113-119., 2012
Halász J., Szabó Z., Pedryc A., Stefanovits-Bányai É., Hegedűs A.: Recent scientific achievements to promote apricot culture in Hungary and elsewhere. Invited lecture., Proceedings of the 4th Conference „Innovation in fruit growing“, Belgrade, 2013. ISBN 978-86-7834-171-7. pp. 123-135., 2013
Halász, J., Szikriszt, B., Galiba G.M.., Hegedűs, A.: Különböző földrajzi régiókból származó mandulák genetikai variabilitásának jellemzése., XIX. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2013. március 7., Összefoglalók (Szerk.: Hoffmann B., Kollaricsné H.M.), MTA, Budapest, p. 95. ISBN 978-963-9639-50-8., 2013
B. Szikriszt, S. Ercisli, A. Hegedűs, J. Halász: Variations in almond (Prunus dulcis) self-incompatibility alleles: from Eastern Europe to Western Asia., 1-5 July 2012, 2nd Symposium on Horticulture in Europe, Angers, France. Book of abstracts: p. 235., 2012
B. Szikriszt, S. Ercisli, A. Pedryc, A. Hegedűs, J. Halász: Self-incompatibility RNase alleles in a wild-growing Turkish apricot population, 4-6 June 2012, Pannonian Plant Biotechnology Workshops, Advances in plant breeding and plant biotechnology in Central Europe, Debrecen, Hungary. Book of Abstracts and pro, 2012
J. Halász, B. Szikriszt, S. Ercisli, Z. Szabó, J. Nyéki, M. Tóth, A. Pedryc, A. Hegedűs: Recent progress in fruit tree self-incompatibility studies, 4-6 June 2012, Pannonian Plant Biotechnology Workshops, Advances in plant breeding and plant biotechnology in Central Europe, Debrecen, Hungary. Book of Abstracts and pro, 2012
Hegedűs, A., Halász, J.: Molecular evolution and breeding consequences of self-(in)compatibility in Prunus fruit trees, In: Huttunen, N., Sinisalo, T. (eds.): Plant Breeding, NovaScience Publishers, Hauppauge, USA., 2010
Pedryc A., Ruthner Sz., Hermán R., Krska B., Hegedűs A., Halász J.: Genetic diversity of apricot revealed by a set of SSR markers from linkage group G1, Sci. Hortic.-Amsterdam, 121: 19–26., 2009
Halász J., Fodor A., Pedryc A., Hegedűs A.: S-genotyping of Eastern European almond cultivars: identification and characterization of new (S36-S39) self-incompatibility ribunuclease alleles, Plant Breeding, 129(2): 227–232., 2010
Pfeiffer, P., Halász, J., György, Z., Pedryc, A., Hegedus, A.: Optimization of RNA isolation from stone fruits at different ripening stages, International Journal of Horticultural Science, 15: 101–104., 2009
Pedryc A., Hermán R., Halász J., Gutermuth Á., Hegedűs A.: Apricot breedings – Aims and results: ‘GNT-5/47’ hybrid, Hungarian Agricultural Research, 2: 16–18., 2009
Hegedűs A., Papp N., Pfeiffer P., Stefanovits-Bányai É., Pedryc A., Gutermuth Á., Hermán R., Halász J.: Gyümölcsfajok biokémiai és molekuláris kutatásának legújabb eredményei, Lippay János-Ormos Imre-Vas Károly Tudományos Ülésszak, Gyümölcstudományi Szekció, Budapest, okt. 28-30. Összefoglaló, p. 166–167. ISBN 978-963-503-397-3., 2009
Hermán R., Halász J., Gutermuth Á., Hegedűs A., Pedryc A.: Előzetes eredmények a kajszibarack néhány tulajdonságának öröklődésére vonatkozólag, Lippay János-Ormos Imre-Vas Károly Tudományos Ülésszak, Gyümölcstudományi Szekció, Budapest, okt. 28-30. Összefoglaló, p. 168–169. ISBN 978-963-503-397-3., 2009
Zaheri S., Ercisli S., Davarinejad G.H., Halász J., Pedryc A.: Iráni és török eredetű kajszifajták genetikai variabilitásának jellemzése ISSR- és SSR-analízissel, Lippay János-Ormos Imre-Vas Károly Tudományos Ülésszak, Gyümölcstudományi Szekció, Budapest, okt. 28-30. Összefoglaló, p. 252-253. ISBN 978-963-503-397-3., 2009
Halász, J., Pedryc, A., Ercisli, S., Yilmaz, K.U., Hegedűs, A.: S-genotyping supports the genetic relationships between Turkish and Hungarian apricot germplasm, J. Amer. Soc. Hort. Sci., 135(5): 410–417., 2010
Hegedűs, A., Engel, R., Abrankó, L., Balogh, E., Blázovics, A., Hermán, R., Halász, J., Ercisli, S., Pedryc, A., Stefanovits-Bányai, É.: Antioxidant and antiradical capacities in apricot (Prunus armeniaca L.) fruits: variations from genotypes, years and analytical methods, J. Food Sci., 75(9): C722–C730., 2010
J. Halász, A. Hegedűs, B. Szikriszt, S. Ercisli, E. Orhan, H. M. Ünlü: The S-genotyping of wild-growing apricots reveals only self-incompatible accessions in the Erzincan region of Turkey., Turkish Journal of Biology (in press), 2013
Szikriszt, B., Hegedűs, A., Halász, J.: Review of genetic diversity studies in almond (Prunus dulcis), Acta Agron. Hung., 59: 379–395., 2011
Lénárt J., Hegedűs A., Halász J.: Gyümölcsfák önmeddőségének genetikai háttere, Kertgazdaság, 43: 87–93., 2011
Szikriszt B., Hegedűs A., Halász J.: A mandula (Prunus dulcis) genetikai sokféleségének összefoglaló áttekintése, Kertgazdaság, 43(4): 77–87., 2011
Hegedűs, A., Halász, J., Pedryc, A.: Mit adhat a nemesítésnek a gyümölcsfák önmeddőségét célzó molekuláris kutatások két évtizede?, XVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2011. április 27., Összefoglalók (Szerk.: Óvári, J.), BCE, KeTK, Budapest, p. 43. ISBN 978-963-08-1235-1., 2011
Halász, J., Taller, D., Pedryc, A., Yilmaz, K.U., Ercisli, S., Hegedűs, A.: A török és magyar kajszifajták rokonsága az S-lókusz tükrében, XVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2011. április 27., Összefoglalók (Szerk.: Óvári, J.), BCE, KeTK, Budapest, p. 87. ISBN 978-963-08-1235-1., 2011
Halász, J., Szikriszt, B., Ercisli, S., Yilmaz, K.U., Dogan, A., Szabó, Z., Nyéki, J., Pedryc, A., Hegedűs, A.: S-locus genotyping on stone fruits, Flower biology and S-incompatibility in fruit species, 22–25 June 2011, San Michele all’Adige (Trento) and Bologna, Italy. Abstract book, 2 pages., 2011
Halász, J., Pedryc, A., Ercisli, S., Yilmaz, K.U., Hegedűs, A.: Apricot self-incompatibility shows more complex picture than believed: an urge for harmonization, XV International Symposium on Apricot Breeding and Culture, 20–24 June 2011, Yerevan, Armenia. Abstract book, 1 page, 2011
Halász, J., Szikriszt, B., Ercisli, S., Pedryc, A., Hegedűs, A.: Az S-lókusz variabilitásának jellemzése egy vadon élő: török kajszipopulációban, XVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2012. március 6., Összefoglalók (Szerk.: Veisz, O.), MTA, Budapest, p. 86. ISBN 978-963-8351-38-8, 2012
Szikriszt, B., Doğan, A., Emin, A.M., Ercisli, S., Hegedűs, A., Halász, J.: Az S-lókusz variabilitása a géncentrumban: török cseresznye genotípusok termékenyülési kapcsolatának molekuláris jellemzése, XVII. Növénynemesítési Tudományos Napok, 2012. március 6., Összefoglalók (Szerk.: Veisz, O.), MTA, Budapest, p. 52. ISBN 978-963-8351-38-8, 2012
Halász, J., Szikriszt, B., Ercisli, S., Szabó, Z., Nyéki, J., Tóth, M., Pedryc, A., Hegedűs, A.: The self-incompatibility locus provides insight into the evolution of cultivated fruit trees, 2nd Global Congress on Plant Reproductive Biology, 15-18 April 2012, Pécs, Hungary. Abstracts, p. 34, 2012
Hegedűs, A., Szikriszt, B., Doğan, A., Akcay, E.M., Ercisli, S., A., Halász, J.: Self-incompatibility analysis of Turkish Prunus avium germplasm: Information from the centre of origin of cherries, 2nd Global Congress on Plant Reproductive Biology, 15-18 April 2012, Pécs, Hungary. Abstracts, p. 35, 2012
Szikriszt, B., Ercisli, S., Hegedűs, A., Halász, J.: The latest achievements in almond (Prunus dulcis) self-incompatibility studies, 2nd Global Congress on Plant Reproductive Biology, 15-18 April 2012, Pécs, Hungary. Abstracts, p. 66., 2012



Back »