Genetic aspects of resistance of Scots pine (Pinus sylvestris L.) against root rot caused by Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. Summary of the doctoral thesis for the scientific degree Dr. silv. in Forest Ecology and Silviculture | Parastās priedes (Pinus sylvestris L.) rezistences pret sakņu piepes (Heterobasidion annosum (Fr.) Bref.) izraisīto sakņu trupi ģenētiskie aspekti. Promocijas darba kopsavilkums mežzinātņu doktora (Dr. silv.) zinātniskā grāda iegūšanai Mežzinātnes nozarē Meža ekoloģijas un mežkopības apakšnozarē

English. The research work, described in this thesis, has been carried out at Latvian State Forest Research Institute ''Silava''. The aim of the research was to investigate molecular genetics aspects of pine resistance against Heterobasidion annosum by studying candidate-gene copy number variation, gene expression differences after inoculation with H. annosum and linkage between gene copy number and gene expression. The practical meaning of this work is to elaborate molecular genetics criteria for selection of pine clones more resistant against root rot. Tasks of the research were: to determine gene copy number variation for resistance – associated genes Scots pine, to perform gene expression analyses after inoculation with H. annosum in order to gain information about activity of these genes before and after inoculation and to detect correlation with gene copy number, to investigate the use of laser capture microdissection in gene expression studies in different Scots pine tissues, to visually characterise lesions caused by inoculation and to determine correlation of the length of lesions with results of gene copy number analyses, elaboration of a method for the characterisation of the phytosanitary condition of individual trees in regard to H. annosum infection without felling the tree. Research on this subject is required, given the considerable economic losses generated by root rot caused by H. annosum, and the difficulties of control and elimination of H. annosum in infected forest areas, therefore information about more resistant pine genotypes is necessary. The research described in this dissertation determined that in Scots pine gene copy number variation exists for at least two genes linked with resistance mechanisms – thaumatin-like protein (TLP) gene and defensin 2 (Def2) gene. It was found that in individuals with increased TLP gene copy number, the increase of expression of this gene after artificial inoculation with H. annosum is larger than in individuals with normal TLP gene copy number. It was found that expression of the Def2 gene, described as a resistance – linked gene and the protein of which has a negative effect on H. annosum growth in vitro, decreases after inoculation of the tree.

Latvian. Promocijas darbs izstrādāts Latvijas Valsts Mežzinātnes institūtā „Silava” (LVMI „Silava”). Darba zinātniskais mērķis ir izpētīt ar Pinus sylvestris rezistenci pret Heterobasidion annosum saistīto gēnu kopiju skaita genomā atšķirības, ekspresijas izmaiņas pēc inokulēšanas ar H. annosum un kopiju skaita P. sylvestris genomā saistību ar gēnu ekspresiju. Darba praktiskā nozīme ir izstrādāt parastās priedes selekcijas materiāla molekulāri ģenētiskus atlases kritērijus rezistentāko pret H. annosum klonu atlasei. Promocijas darba pētnieciskie uzdevumi ir: noteikt ar rezistenci saistīto parastās priedes gēnu kopiju skaita polimorfismu, veikt gēnu ekspresijas analīzes pirms un pēc priedes koku inokulēšanas ar H. annosum, lai iegūtu informāciju par šo gēnu ekspresijas izmaiņām un konstatētu to korelāciju ar gēnu kopiju skaitu, pārbaudīt lāzera mikrosecēšanas mikroskopijas izmantošanas iespējas gēnu ekspresijas pētījumiem dažādos audu tipos, izvērtēt vizuāli novērtējamos inokulācijas ar H. annosum izraisītos bojājumus, pārbaudīt to garuma korelāciju ar gēnu kopiju skaitu, izstrādāt metodi augošu priežu koku inficētības ar H. annosum līmeņa raksturošanai. Pētījumu aktualitāte pamatojama ar lielajiem ekonomiskajiem zaudējumiem, kurus izraisa H. annosum izraisītā sakņu trupe. H. annosum kontrole un iznīcināšana inficētā meža platībā ir problemātiska, tāpēc nepieciešama informācija par rezistentākiem priežu genotipiem. Promocijas darbā noskaidrots, ka parastajā priedē eksistē gēnu kopiju skaita variācijas vismaz diviem ar rezistences mehānismiem saistītiem gēniem – taumatīnam līdzīgā proteīna (TLP) gēnam un defenzīna (Def2) 2 gēnam. Konstatēts arī tas, ka indivīdiem ar palielinātu TLP gēna kopiju skaitu šī gēna ekspresijas pieaugums pēc koka mākslīgas inficēšanas ar H. annosum ir lielāks, nekā indivīdiem ar normālu TLP gēna kopiju skaitu. Konstatēts, ka Def2 gēna, kas literatūrā aprakstīts kā ar rezistenci saistīts gēns, un kura kodētā proteīna negatīvais efekts uz H. annosum augšanu ir pierādīts in vitro, ekspresija pēc koka inficēšanas samazinās.