Analiza bioróżnorodności zasobów genowych soi przydatnej do

SPRAWOZDANIE
z realizacji w 2016 r. zadania nr 43 pt.
„Analiza bioróżnorodności zasobów genowych soi przydatnej do hodowli w warunkach
klimatycznych Polski i opracowanie metodyki krzyżowania międzygatunkowego
Glycine max x Glycine soja”
zrealizowanego na podstawie decyzji Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi nr HOR hn-801 –
PB – 4/16 z dnia 11 maja 2016 r.
Kierownik zadania: dr hab. Jerzy Nawracała prof. nadzw.
Wykonawca: dr Danuta Kurasiak-Popowska, dr Agnieszka Kaczmarek
W ramach projektu realizowano dwa tematy badawcze. Temat badawczy pierwszy
obejmował ocenę 265 genotypów soi G. max zgromadzonych w latach 2014, 2015 i 2016 w
trzech doświadczeniach polowych i charakterystykę ich cech fenologicznych,
morfologicznych oraz cech komponentów plonu.
Doświadczenie 1 z 65 genotypami otrzymanymi z kolekcji Soybean Germplasm Collection w
USA oraz z kolekcji Leguminous Crops Genetic Resources Department z N. I. Vavilov
Research Institut of Plant Industry w St. Petersburgu w Rosji w 2014 r. zostało założone
24.04.2016 w Rolniczym Gospodarstwie Doświadczalnym Dłoń i 25.04.2016 w Szelejewie –
Hodowla Roślin Danko Sp. z o.o. w dwóch powtórzeniach.
Doświadczenie 2 z oceną 100 genotypów soi otrzymanych z Soybean Germplasm Collection
w USA, z kolekcji Leguminous Crops Genetic Resources Department z N. I. Vavilov
Research Institut of Plant Industry w St. Petersburgu w Rosji, genotypy z Krajowego Centrum
Roślinnych Zasobów Genowych w Radzikowie oraz odmiany soi uzyskane z Czech, Austrii,
Szwajcarii i Niemiec w 2015 r. Doświadczenie zostało założone w RGD Dłoń w dwóch
powtórzeniach.
Doświadczenie 3 z oceną 100 nowych genotypów soi otrzymanych z Japanese Soybean Core
Collection należącej do National Institute of Agrobiological Sciences (Japonia) w 2016 r.
przeprowadzono w dwóch lokalizacjach w RGD Dłoń i Ogrodzie Doświadczalnym KG i HR
w Poznaniu jako doświadczenie jedno-powtórzeniowe.
Do doświadczeń włączono jako genotypy kontrolne odmiany aktualnie zarejestrowane w
Polsce: Augusta, Aldana, Mavka, Madlen i Aligator oraz będącą we Wspólnotowym Katalogu
i uprawianą w Polsce odmianę Merlin.
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że genotypy soi zgromadzone w
KG i HR oceniane w 3 doświadczeniach różniły się znacznie pod względem przebiegu
kwitnienia, długości okresu wegetacji, oraz analizowanych cech komponentów plonu. Na
podstawie oceny genotypów w doświadczeniu pierwszym, przeprowadzonym w dwóch
lokalizacjach stwierdzono, że dwa genotypy PI445791 i PI257430 mogą stanowić cenny
materiał wyjściowy do hodowli soi w Polsce. W doświadczeniu drugim największą masą
nasion z rośliny charakteryzowały się badane odmiany zagraniczne. Genotypy otrzymane z
kolekcji Leguminous Crops Genetic Resources Department z N. I. Vavilov Research Institut
of Plant Industry w St. Petersburgu (Rosja) były bardzo wczesne ale tylko genotyp K11199
charakteryzował się korzystnymi cechami: wysokością roślin, dużą liczbą strąków i nasion
oraz dużą masą nasion z rośliny. Genotypy otrzymane z Japonii wykazały silną reakcję
fotoperiodyczną na zmianę długości dnia. Ze 100 ocenianych genotypów do końca
października (długość okresu wegetacji 190 dni) w RGD Dłoń nie dojrzało 21 genotypów a w
Ogrodzie Doświadczalnym w Poznaniu 16 genotypów. Genotypy o tak długim okresie
wegetacji nie są przydatne do prac hodowlanych w warunkach Polski. Dwa stosunkowo
wcześniejsze genotypy z Japonii: 30493 i 30496 charakteryzowały się bardzo dobrymi
parametrami cech komponentów plonu oraz wysokością roślin i wysokością osadzenia I
strąka.
W temacie badawczym drugim przeprowadzono obserwacje kwitnienia 5
wybranych genotypów G. soja w warunkach szklarniowych i polowych oraz oceniono
mieszańcowość roślin pokolenia F1 otrzymanych z krzyżowania przeprowadzonego w 2015 r.
Materiałem do badań w temacie badawczym drugim było 5 genotypów G. soja Soybean
Germplasm Collection w USA: PI 522184, PI 538411A, PI 538411B, PI 507825 i PI 464870.
Nasiona zostały wysiane w 3 terminach w szklarni KG i HR oraz w warunkach polowych.
Przyjęte 3 terminy siewu genotypów G. soja w warunkach szklarniowych i polowych
zapewniły ciagłość kwitnienia roślin na ponad 2 miesiące jednocześnie zapewniając podaż
kwiatów do krzyżowania.
W celu uściślenia obserwacji kwitnienia przeprowadzonych w 2015 r. dotyczących pory
dnia, w której kwiaty są w najodpowiedniejszym stadium do kastrowania i zapylania
przeprowadzono obserwacje momentu zapylenia w kwiatach i kiełkowania łagiewek
pyłkowych z wykorzystaniem metodyki fluoroscencyjnej. Kwiaty pobierano w 6 terminach
od 15 lipca do 2 sierpnia 2016 r w godzinach rannych ustalonych do obserwacji w 2015 r. (6,
7, 8, 9 godz.) oraz dodatkowo w zależności od przebiegu pogody o godz. 12 i 14. Kwiaty
utrwalano, wypreparowano słupkowie i wybarwiono w błękicie anilinowym. Sprawdzano
obecność łagiewek pyłkowych w pylnikach, na znamieniu, w szyjce słupka, w zalążni i w
zalążku.
Obserwacje przebiegu kiełkowania łagiewek pyłkowych wykazały, że w warunkach
polowych kiełkowanie rozpoczynało się wcześnie rano o godz. 6. Na przykład 19 lipca przy
temperaturach od 16OC o godz. 6 rano do 19,6 OC o godz. 14 już o godz. 6 w większości
słupków łagiewki kiełkowały w pylnikach, a w kwiatach pobranych godzinę później łagiewki
pyłkowe były już w szyjce słupka i w zalążniach. W godzinach południowych (12 i 14) w
większości pylników odnotowano już zbitą masę kiełkujących łagiewek. Kiełkowanie
łagiewek na znamieniu obserwowano sporadycznie. Regułą było kiełkowanie łagiewek
bezpośrednio z przylegających do znamienia pylników. Tylko w najniższej podczas
obserwacji temperaturze 12OC o godz. 6 rano nie obserwowano łagiewek. Obserwowano
wyraźną zależność przebiegu kiełkowania łagiewek od temperatury powietrza – im wyższa
temperatura tym szybciej obserwowano łagiewki w zalążniach i zalążkach. Przeprowadzone
obserwacje kiełkowania łagiewek pyłkowych wskazują, że kastrowanie kwiatów do
krzyżowania należy przeprowadzać przed godz. 6 rano.
Ocena mieszańcowości roślin pokolenia F1 otrzymanych z krzyżowania w 2015 r.
przeprowadzono w warunkach polowych w Ogrodzie Doświadczalnym KG i HR w Poznaniu.
Siew wykonano 29.04.2016. Wszystkie nasiona z poszczególnych kombinacji krzyżowania
zostały wysiane w następujący sposób: 1 rząd odmiany matecznej – nasiona F1 – 1 rząd
odmiany ojcowskiej. Ocena mieszańcowości roślin F1 dokonano na podstawie porównania
genotypów rodzicielskich i roślin pokolenia F1 pod względem cech morfologicznych: barwa
kwiatu, typ wzrostu pędu, wielkość i kształt blaszek liściowych, barwa owłosienia i barwa
okrywy nasiennej.
W wyniku krzyżowania przeprowadzonego w 2015 r. z kastrowaniem kwiatów otrzymano
15 nasion z 6 kombinacji krzyżowania. Obserwacje prowadzone podczas wegetacji roślin –
przede wszystkim typ wzrostu pędu wykazały, że 2 rośliny z kombinacji krzyżowania Mavka
x PI507825 oraz 2 rośliny z kombinacji krzyżowania Annushka x PI507825 charakteryzują
się niezdeterminowanym typem wzrostu, który miał genotyp ojcowski dzikiego gatunku
Glycine soja. Rośliny mieszańcowy rosły bardzo silnie i ostatecznie w kombinacji Mavka x
PI507825 były ponad dwukrotnie wyższe w porównaniu z odmianą mateczną. Również
rośliny mieszańcowe z drugiej kombinacji krzyżowania były znacznie wyższe od odmiany
Annushka. Wszystkie rośliny pokolenia F1 miały dużą liczbę pędów bocznych oraz większą
liczbę strąków i nasion z rośliny w porównaniu z odmianami matecznymi. Nasiona zebrane z
roślin F1 były znacznie mniejsze (pośredniej wielkości) i charakteryzowały się ciemną,
zróżnicowaną barwą okrywy nasiennej w porównaniu do jasno żółtej barwy okrywy nasiennej
nasion odmian matecznych. Pozostałe rośliny pochodziły z samozapylenia.
W 2015 r. przeprowadzono próbę krzyżowania bez kastracji kwiatów. Otrzymano z
czterech kombinacji krzyżowania 69 nasion. Wzeszły 54 rośliny. Wszystkie rośliny
wykazywały wszystkie cechy roślin matecznych, czyli pochodziły z samozapylenia.