Streszczenia prac - Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin
advertisement
Konferencja Naukowa NAUKA DLA HODOWLI I NASIENNICTWA ROŚLIN UPRAWNYCH Pod honorowym patronatem Wicepremiera Rządu RP i Ministra Gospodarki oraz Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi Streszczenia prac Zakopane, 4-8.02.2013 r. Organizator INSTYTUT HODOWLI I AKLIMATYZACJI ROŚLIN Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie Zakład Roślin Zbożowych IHAR – PIB Kraków Współorganizator KOMITET FIZJOLOGII, GENETYKI I HODOWLI ROŚLIN Wydziału Nauk Biologiczych i Rolniczych Polskiej Akademii Nauk Opracowanie redakcyjne: dr Tadeusz Śmiałowski dr Anna Strzembicka dr Przemysław Szymon Szecówka Skład: Piktograf Bogdan Strzeboński Druk: Drukarnia Gs sp. z o.o. ISBN 978-83-89172-60-7 Organizatorzy nie ponoszą odpowiedzialności za treść streszczeń KOMITET NAUKOWY: prof. dr hab. Edward Arseniuk – przewodniczący prof. dr hab. Iwona Bartkowiak-Broda prof. dr hab. Ewa Zimnoch-Guzowska dr hab.Grzegorz Żurek – prof. nadzw. IHAR dr Mirosław Nowakowski dr Jacek Waga KOMITET ORGANIZACYJNY: dr Anna Strzembicka – przewodnicząca dr Karolina Mitura dr Przemysław Szecówka dr Tadeusz Śmiałowski mgr Agata Krukowska mgr Tadeusz Zawiski Zbigniew Grymek Oficjalny Sponsor Konferencji SYNGENTA, CROP PROTECTION SP.Z O.O. Warszawa ul. Powązkowska 44 c Pozostali Sponsorzy: ZÜRN HARVESTING GMBH & CO. KG Kapellenstraße 1 D – 74214 Schöntal-Westernhausen DAR NATURY Polska S.A. TYSKIE BROWARY KSIĄŻĘCE CEREUS WENA BAHLSEN Sp. z o.o. LAJKONIK SNACKS S.A PRECOPTIC Co Wojciechowscy MERAZET 31-227 Kraków, ul. Vetulaniego 1A 43-100 Tychy ul. Mikołowska 5 87-100 Toruń, ul. Biała 19 32-050 SKAWINA ul. Piłsudskiego 1 32-050 SKAWINA ul. Piłsudskiego 1 01-934 WARSZAWA ul. Arkuszowa 60 60-203 POZNAŃ ul. Krauthofera 36 STRESZCZENIA REFERATÓW Sesja Plenarna REFERATY 7 Nowa ustawa o nasiennictwie Małgorzata Surawska Departament Hodowli i Ochrony Roślin Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi 00-930 Warszawa ul. Wspólna 30 Nowa ustawa o nasiennictwie została uchwalona przez Sejm RP w dniu 9 listopada 2012 roku i zastępuje ona ustawę z dnia 23 czerwca 2003 roku o nasiennictwie. Konieczność przygotowania nowej ustawy wynikała z szeregu zmian, uzupełnień i uaktualnień, które należało wprowadzić m.in. ze względu na konieczności implementacji przepisów Unii Europejskiej tj.: dyrektywy Rady 2008/90/ WE, dyrektywy Komisji 2009/145/WE, dyrektywy Komisji 2010/60/WE. W celu zapewnienia spójności i przejrzystości oraz aby w sposób czytelny ująć regulowane zagadnienia w ustawie wprowadzony został podział na tytuły, działy i rozdziały. W odróżnieniu od poprzedniej ustawy o nasiennictwie zrezygnowano z załączników. Zgodnie z art. 1 ust 3 wykaz gatunków roślin objętych przepisami ustawy ogłasza minister właściwy do spraw rolnictwa w drodze obwieszczenia, w dzienniku Urzędowym Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Nowa ustawa o nasiennictwie poprawia konkurencyjność polskich producentów i przedsiębiorców i zrównuje ich prawa z producentami i przedsiębiorcami z innych państw członkowskich UE dzięki wdrożeniu przepisów dyrektyw UE. Ponadto, ustawa wprowadza wiele korzystnych przepisów dla sektora nasiennego: – zniesienie rejestru przedsiębiorców, a tym samym opłat związanych z ich rejestracją, co stanowi wypełnienie rekomendacji Ministra Gospodarki (zniesienie barier administracyjnych dla obywateli i przedsiębiorców), – redukcja zbędnych obowiązków w odniesieniu do podmiotów prowadzących obrót materiałem siewnym z przeznaczeniem dla ostatecznego nieprofesjonalnego odbiorcy, – zwiększenie nadzoru i kontroli nad materiałem siewnym sprowadzanym z państw trzecich, – rozszerzenie akredytacji na próbobranie i ocenę laboratoryjną materiału siewnego kategorii elitarny – ograniczenia kosztów dla przedsiębiorców, – możliwość zgłaszania do oceny polowej materiału siewnego odmian zarejestrowanych w innych państwach członkowskich, co powoduje wzrost konkurencyjności polskich przedsiębiorców w porównaniu z przedsiębiorcami z innych państw członkowskich, 8 SESJA PLENARNA – pełna ochrona bioróżnorodności przez możliwość: rejestracji odmian regionalnych i amatorskich oraz wprowadzania do obrotu materiału siewnego odmian regionalnych i amatorskich oraz mieszanek nasiennych roślin pastewnych dla ochrony środowiska. Nowa ustawa o nasiennictwie wdraża również wyrok ETS w sprawie C–165/08 wydany w dniu 16 lipca 2009 r. dotyczący wprowadzenia zakazu rejestracji odmian genetycznie zmodyfikowanych oraz zakazu obrotu materiałem siewnym odmian genetycznie zmodyfikowanych w ustawie o nasiennictwie, co oznacza zniesienie tych zakazów. Jednocześnie w MRiRW zgodnie z art. 104 ust. 9, zostały przygotowane dwa projekty rozporządzeń Rady Ministrów dotyczące wprowadzenia zakazu stosowania materiału siewnego genetycznie zmodyfikowanej odmiany ziemniaka Amflora wpisanej do wspólnotowego katalogu oraz w sprawie zakazu stosowania materiału siewnego odmian genetycznie zmodyfikowanych kukurydzy MON 810 wpisanych do wspólnotowego katalogu. REFERATY 9 Ochrona własności intelektualnej, a prawo do odmiany – czy aktualne rozwiązania prawne wymagają udoskonalenia? Edward S. Gacek Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych w Słupi Wielkiej W ostatnich dekadach odnotowano znaczący postęp w zakresie badań i rozwoju nowatorskich technik i metod w obszarach innowacyjnej hodowli roślin i sektora nasiennego. Dla stymulowania innowacji w tych obszarach coraz większą rolę odgrywa doskonalenie istniejących systemów ochrony własności intelektualnej. Efektywna ochrona prawna ułatwia firmom hodowlano-nasiennym odtwarzanie kosztów prowadzonej działalności hodowlanej oraz działalności inwestycyjnej dla rozwoju innowacyjnych kierunków i technik hodowlanych. Ponadto, dzięki ochronie patentowej roślinnych wynalazków biotechnologicznych stymulowane są badania i rozwój na rzecz nowoczesnej hodowli roślin i nasiennictwa. W niniejszej prezentacji omówiono najważniejsze aspekty prawne stosowania roślinnych zasobów genowych, ochrony patentowej roślinnych wynalazków w biotechnologii, a także stosowania prawa hodowców do odmian roślin, w kontekście rozwoju nauki oraz potrzeb i wyzwań stojących przed współczesną hodowlą roślin. Ochrona prawna roślinnych zasobów genowych W skali globalnej, przepisy prawne w zakresie zachowania bioróżnorodności i komercyjnego wykorzystania roślinnych zasobów genowych zawarte są w Konwencji o Bioróżnorodności (Konwencja CBD, 1993), w Międzynarodowym Traktacie ds. Zasobów Genetycznych dla Wyżywienia i Rolnictwa (IT PGRFA, 2004) oraz w Protokole z Nagoya (2010). Wymienione instrumenty prawne o charakterze międzynarodowym są implementowane w krajowych legislacjach, poszczególnych państw sygnatariuszy. Określają one niezbędną infrastrukturę i zasady dostępu do roślinnych zasobów genowych i podziału korzyści materialnych z ich komercyjnego wykorzystania w biotechnologii i hodowli roślin. Problematyka ochrony własności intelektualnej jest ważnym elementem uwzględnianym w pracach nad doskonaleniem prawa międzynarodowego w obszarach bioróżnorodności, jak również na poziomach regionalnych i krajowych w trakcie gromadzenia i komercyjnego wykorzystania roślinnych zasobów genowych. 10 SESJA PLENARNA Ochrona patentowa roślinnych wynalazków w biotechnologii W UE i w Polsce podstawowymi aktami prawnymi regulującymi patentowanie wynalazków roślinnych w obszarach biotechnologii są: – Europejska Konwencja Patentowa (EPC, 1973), – Dyrektywa PE i RE, Nr 98/44 z dnia 6 lipca 1998 o ochronie prawnej odkryci biotechnologicznych, – Prawo własności przemysłowej z dnia 30.06.2000 (tj. Dz.U. 2003, Nr 119, poz. 1117). Przedmiotem ochrony prawnej w przypadku patentów jest określona przez aplikanta istota wynalazku. Rozróżnia się patenty na wynalazek, którego przedmiotem jest produkt (polipeptydy, kwasy nukleinowe, linie komórkowe, zestawy, kompozycje) lub na sposób (sposoby otrzymywania produktów, metody testowe i diagnostyczne, etc.). O tym, czy mamy do czynienia z jednym lub drugim przedmiotem patentu rozstrzyga treść zastrzeżeń patentowych określonych w aplikacji wnioskodawcy. Przedmiotem ochrony prawnej w przypadku patentów jest określona przez aplikanta istota wynalazku. Natomiast zakresem przedmiotowym wynalazku jest opisane przez wnioskodawcę zastrzeżenie patentowe. Patentowaniu podlegają faktycznie otrzymane wynalazki (inventions), a nie odkrycia (discoveries). Prosty akt odkrycia nie powinien być kryterium patentowania. Decydującym kryterium, czy mamy do czynienia z wynalazkiem, czy z odkryciem jest stopień, w jaki człowiek ingeruje za pomocą technik w substancję już istniejącą w naturze. Opatentowanie odkrycia żywego mikroorganizmu, występującego w przyrodzie nie jest możliwe. Jednakże możliwe jest uzyskanie ochrony patentowej na metody izolowania (wyodrębniania ze środowiska naturalnego) takiego mikroorganizmu, albo sposobu wykorzystującego taki mikroorganizm (np. wyizolowanie szczepu i wykorzystanie go do wytwarzania leku). Zgodnie z krajowym i wspólnotowym prawodawstwem odmiany roślin i rasy zwierząt nie podlegają patentowaniu. Roślinne wynalazki biotechnologiczne będą miały zdolność patentową, jeżeli ich stosowanie nie ogranicza się do pojedynczej odmiany (zgodnie z kryterium definicji odmiany UPOV). Jeżeli rośliny/populacje roślin zawierające wynalazek nie spełniają kryterium definicji odmiany, to mogą być patentowane. Przez uzyskanie patentu nabywa się prawo wyłącznego korzystania z wynalazku, w sposób zarobkowy lub zawodowy. Czas trwania patentu wynosi 20 lat od daty dokonania zgłoszenia wynalazku do Urzędu Patentowego RP. W państwach członkowskich UE istnieje możliwość stosowania opatentowanych wynalazków roślinnych do celów badawczych i eksperymentalnych. Niestety, rodzima ustawa prawo własności przemysłowej takiego odstępstwa od ochrony patentowej nie przewiduje. REFERATY 11 Najbardziej restrykcyjnymi systemami ochrony patentowej są przepisy w USA i Japonii, w których nie przewiduje się żadnych odstępstw od ochrony patentowej. Prawo hodowców do odmian roślin Wyłączne prawo hodowców do odmian roślin jest najpowszechniej stosowanym systemem ochrony własności intelektualnej w hodowli roślin i w nasiennictwie i opiera się na Konwencji UPOV (Międzynarodowy Związek ds. Ochrony Nowych Odmian Roślin). Konwencja UPOV (Akty z 1961, 1972, 1978 i 1991 roku) jest międzynarodowo wynegocjowanym instrumentem prawnym, specjalnie przygotowanym do ochrony prawnej odmian roślin. Polska jest członkiem UPOV od 1989 roku, a najnowszy Akty Konwencji z 1991 roku jest implementowany w ustawie o ochronie prawnej odmian z dnia 26 czerwca 2003 (Dz.U. Nr 137/2003, poz. 1300) z późn. zm. Administrowaniem całokształtu spraw związanych z przyznaniem hodowcom wyłącznego prawa do odmian roślin na obszarze RP zajmuje się Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych w Słupi Wielkiej k/Poznania. Wyłączne prawo do odmiany trwa przez 25-30 lat, zależnie od grupy roślin. Od 1995 roku na terytorium UE (obok krajowych systemów ochrony prawnej odmian) obowiązuje wspólnotowy system ochrony prawnej odmian (CPVR), administrowany przez Wspólnotowy Urząd Odmian Roślin (CPVO), z siedzibą Angers, Francja. Prawo wspólnotowe obowiązuje na obszarze wszystkich państw członkowskich UE. Przedmiotem ochrony prawnej odmian są wszelkie akty komercyjnego wykorzystania materiału siewnego, materiału ze zbioru i produktów uzyskanych bezpośrednio z: – odmian konwencjonalnych, – odmian nie różniących się wyraźnie (nieodrębnych) od odmian chronionych, – odmian pochodnych od odmian chronionych, – odmian mieszańcowych. Odmianę uznaje się za pochodną, jeżeli jest ona odrębna od odmiany macierzystej (wyjściowej) oraz jeżeli pochodzi bezpośrednio od odmiany macierzystej lub pośrednio z innej odmiany pochodnej, od tej samej odmiany macierzystej. Relacje pomiędzy wymienionymi reżimami prawnymi Problem wzajemnych zależności prawnych i skutków komercyjnych wynikających z koegzystencji patentów na wynalazki biotechnologiczne, a prawem do odmian roślin rozwiązuje m.in. konwencja UPOV z 1991, dzięki kategorii odmian pochodnych. Wprowadzenie koncepcji odmian pochodnych ma kluczowe znaczenie dla rozwoju hodowli roślin, dzięki stosowaniu tzw. przywileju hodowcy. Przywilej ten daje możliwość stosowania przez hodowców, obcych 12 SESJA PLENARNA odmian chronionych we własnych programach hodowlanych, w tym także odmian posiadających opatentowane wynalazki biotechnologiczne. Dla niezakłóconego rozwoju postępu biologicznego, w tym tworzenia innowacyjnych odmian niezbędnym jest zawieranie umów licencyjnych pomiędzy posiadaczami patentów i właścicielami wyłącznego prawa do odmian roślin. W przypadku odmian pochodnych, prawo ich hodowców koegzystuje z prawem hodowcy odmiany wyjściowej i/lub posiadaczem patentu na wynalazek biotechnologiczny. Istnieje potrzeba zawierania umów licencyjnych pomiędzy posiadaczami patentów na wynalazki i właścicielami wyłącznego prawa do odmian roślin. W przypadku braku porozumienia pomiędzy stronami przewiduje się możliwość wprowadzenia tzw. licencji przymusowych. Licencje przymusowe stosuje się, gdy innowacje mają znaczenie dla gospodarki i rozwoju społeczeństw. W końcowej części wystąpienia przedstawiono kierunki prowadzonych obecnie analiz i dyskusji nad potrzebą doskonalenia reżimów prawnych i ich wzajemnych relacji w obszarach biotechnologii, hodowli roślin i nasiennictwie. Egzekwowanie korzyści materialnych wynikających z ochrony własności intelektualnej wymaga stałego edukowania i osiągania kompromisów pomiędzy właścicielami opatentowanych wynalazków, hodowcami i innymi zainteresowanymi stronami (tj. urzędami patentowymi, urzędami odmianowymi, organizacjami pozarządowymi i związkami producentów rolnych). REFERATY 13 Hodowla odpornościowa i odporność roślin na choroby, szkodniki i niesprzyjające czynniki środowiska w systemach zrównoważonego rolnictwa i zrównoważonej ochrony roślin Edward Arseniuk Zakład Fitopatologii Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Zrównoważona produkcja rolnicza jest systemem gospodarowania umożliwiającym trwały wzrost i rozwój produkcji przy zachowaniu bezpieczeństwa fitosanitarnego. Należy zaznaczyć, że rozwój rolnictwa europejskiego jest ukierunkowywany na rolnictwo zrównoważone, rozumiane jako system produkcji, w którym w sposób ekonomicznie uzasadniony uzyskuje się bezpieczeństwo żywnościowe i paszowe, przy zachowaniu dbałości o zasoby naturalne oraz zdrowie społeczeństwa. Taki system gospodarowania wdrażany jest w oparciu o zasady dobrej praktyki rolniczej, do których są zaliczane kluczowe elementy agrotechniki, takie jak żyzność gleby, odpowiedni dobór gatunków i odmian roślin do uprawy, nawożenie i ochrona roślin. Dobór gatunków i odmian do uprawy w sposób zasadniczy wpływa na wybranie adekwatnych do produkcji systemów ochrony przed agrofagami. Takie podejście minimalizuje szkody gospodarcze i jest gwarancją wysokich plonów pod względem ich jakości i ilości. Niejednokrotnie już dowiedziono, że dla zapewnienia odpowiednio wysokiego poziomu plonowania i poprawy rentowności produkcji roślinnej, niezbędne jest zrównoważone stosowanie wszystkich metod ochrony roślin jednocześnie, znane pod nazwą systemu zintegrowanej ochrony roślin. System ten często jest oparty o osiem niżej wymienionych zasad: 1) zapobieganie występowaniu/supresja organizmów szkodliwych (płodozmian i dobór odmiany (odporność, tolerancja), odpowiednia agrotechnika, ochrona i wykorzystanie organizmów pożytecznych, fitohigiena-czyszczenie maszyn), 2) monitoring organizmów szkodliwych (diagnostyka, prognozowanie, sygnalizacja), 3) podejmowanie decyzji o zabiegu na bazie monitoringu i osiąganiu progów ekonomicznej szkodliwości agrofaga (ustanowionych dla gatunków roślin/odmian, regionów, lokalizacji, warunków klimatycznych), 4) stosowanie metod nie chemicznych (np. metody biologiczne i fizyczne), 5) dobór pestycydu do zwalczania (o braku efektu ubocznego na człowieka, zwierzęta, organizmy pożyteczne, środowisko naturalne), 14 SESJA PLENARNA 6) stosowanie pestycydu w zredukowanej dawce (jeśli nie zwiększa ryzyka rozwoju odporności w populacji zwalczanego organizmu szkodliwego), 7) przestrzeganie strategii rozwoju odporności (wielokrotne stosowanie pestycydów o różnym mechanizmie działania), 8) ocena skuteczności zabiegu. W związku z narastającym skażeniem środowiska naturalnego, żywności i paszy pestycydami w ostatnich latach w krajach Unii Europejskiej nastąpił zwrot ku integrowanej ochronie roślin uważanej za bardziej przyjazną środowisku naturalnemu i ograniczającej skażenie żywności i paszy pozostałościami pestycydów. Parlament Europejski i Rada wydały Dyrektywę 2009/128/WE dn. 21 października 2009 r. ustanawiającą ramy wspólnotowego działania na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów. Stosownie do postanowień art. 4 w/w dyrektywy państwa członkowskie Unii Europejskiej będą miały obowiązek ustanowienia krajowych planów działania służących ustalaniu celów, środków i harmonogramów zmierzających do zmniejszenia zagrożenia związanego ze stosowaniem środków ochrony roślin. Postanowienia dyrektywy 2009/128/WE będą transponowane do prawa krajowego przepisami projektowanej ustawy o środkach ochrony roślin, która w dniu 12 września 2012 r. została skierowana do Sejmu RP (druk sejmowy nr 740). Od 1 stycznia 2014 r. w Polsce będzie obligatoryjnie obowiązywać integrowana ochrona roślin, która w pierwszej kolejności ma wykorzystywać biologiczne możliwości zwalczania agrofagów, tj. patogenów, szkodników i chwastów. W systemie integrowanej ochrony naturalna odporność roślin na agrofagi zajmuje jedno z czołowych miejsc w założeniach systemu. Wprowadzenie odmian odpornych do uprawy niesie za sobą wiele pozytywnych aspektów o charakterze jakościowym, ekonomicznym i fitosanitarnym. Dzięki takim odmianom możliwe jest uzyskanie wysokich plonów przy jednoczesnym ograniczeniu, a nawet eliminacji stosowania pestycydów. Odmiany odporne są bez wątpienia jest ,,przyjazne środowisku’’. Ponadto odmiany odporne charakteryzują się różnymi typami odporności, przez co wzbogacana jest różnorodność w środowisku. Wyhodowanie odmian odpornych jest jednak praco- i czasochłonne ale w sumie hodowla odpornościowa jest uważana za najtańszą metodę ochrony roślin i ochrony środowiska. Łatwiej i taniej jest bowiem dostosować roślinę do środowiska, niż odwrotnie. Metody hodowli odpornościowej są alternatywnym sposobem walki z wieloma agrofagami roślin uprawnych wobec metod chemicznych i agrotechnicznych. Ochrona chemiczna działa szybko i radykalnie, niejednokrotnie wyniszczając organizmy pożyteczne i skażając środowisko naturalne w szybkim tempie. Ponadto, należy dodać, że stosowane w ochronie roślin środki chemiczne są kumulowane w tkankach roślinnych co wpływa ujemnie na wartość odżywczą plonu i stanowi zagrożenie dla zwierząt stałocieplnych oraz człowieka. Z kolei, stosowanie szeregu zabiegów uprawowych nie daje tak trwałych efektów jak wprowadzenie odmian odpornych, gdyż populacje patogenów, szkodników i chwastów mogą utrzymywać się w środowisku nawet przy braku typowych roślin żywicielskich. Są to tylko niektóre REFERATY 15 z wielu przykładów pozytywnego oddziaływania hodowli odpornościowej na zrównoważoną produkcję rolniczą i zrównoważoną, a obecnie na integrowaną ochronę roślin. Reasumując, bez przesady należy podkreślić, że bez hodowli odpornościowej i odmian odpornych nowoczesne rolnictwo nie jest w stanie funkcjonować bez szkody dla środowiska naturalnego, wysokości i jakości plonów, czy bezpieczeństwa żywnościowego kraju, globu i zdrowia społeczeństw. Dotyczy to także systemów ochrony, niezależnie jak są one nazywane – zrównoważone czy zintegrowane. SESJA PLENARNA 16 Biotechnologia a hodowla roślin: widok z boku Adam J. Lukaszewski Dept. of Botany and Plant Sci., University of California, Riverside, CA, USA Wiele osób myślących globalnie forsuje punkt widzenia, że jedynym sposobem rozwiązania problemu głodu na świecie jest wzrost produkcji żywności. Ponieważ zwiększenie powierzchni uprawnych praktycznie nie jest już możliwe (brak terenów, brak wody) konieczny jest wzrost potencjału plonowania. Proste rozwiązania, jak wymuszony wegetarianizm (przerób produktów roślinnych na zwierzęce jest mało wydajny) czy zwiększenie produkcji na głowę poprzez zmniejszenie pogłowia, są politycznie niepoprawne i nie są dyskutowane. A szkoda. Mechanizmy ewolucji narzucają każdemu gatunkowi wykorzystanie wszelkich nisz ekologicznych i wypieranie konkurentów. Każdy gatunek jest zdolny do geometrycznego przyrostu; człowiek w tym nie odstaje. Kłopot w tym, że ciągły przyrost zawsze prowadzi do degradacji środowiska i załamania wielkości populacji. Przeżywa niewielka jej część oraz mutanty zdolne do kolonizowania nowych nisz bądź utylizacji odpadów z okresu rozkwitu. Zielona Rewolucja zaspokoiła wiele obszarów głodu ale jednocześnie przyspieszyła tempo przyrostu populacji ludzkiej. Procentowo głodnych w tej chwili jest mniej niż w latach 1960-tych ale ich liczba jest większa. Możemy spokojnie założyć, że wzrost produkcji żywności spowoduje dalsze zwiększenie populacji, z wszelkimi konsekwencjami jakie z tego wynikają. A globu nie da się łatwo powiększyć. Wielu znawców rolnictwa uważa, że już od około 30 lat nie widać wyraźnych zmian w potencjale plonowania głównych roślin uprawnych. Konwencjonalne metody nie obiecują już wzrostu produkcji roślinnej niezbędnej dla zaspokojenia potrzeb rosnącej populacji. Cała nadzieja w nowych technologiach, m. in. w biotechnologii. W tym kontekście, oczekiwania pokładane w biotechnologii można rozdzielić na trzy zagadnienia: – zwiększenie potencjału plonowania – tworzenie nowych produktów – usprawnienie procesu wyprowadzania nowych odmian Zwiększenie potencjału plonowania: obietnice wydatnego usprawnienia podstawowych procesów fizjologicznych organizmów żywych wydają się przesadnie optymistyczne. Takie zmiany wymagałyby pokonania naturalnego tempa procesu ewolucji. Standardowa częstość mutacji oraz wynik mnożenia liczby osobników x liczba pokoleń x częstość mutacji gwarantują, że każda prosta zmiana musiała być już wielokrotnie testowana w warunkach naturalnych i w uprawie. O ile nie została utrwalona, przez selekcję naturalną czy sztuczną, możemy założyć, że nie oferowała przewagi selekcyjnej. REFERATY 17 Przykład 1: przy standardowej częstości mutacji każde przyzwoitej wielkości pole rośliny zbożowej (powiedzmy 400 ha) zawiera osobniki z każdą możliwą pojedynczą mutacją każdego z 489 aminokwasów głównego białka łańcucha fotosyntezy. Skoro te mutacje się nie przyjmują, widocznie żadna z nich nie jest korzystna na tyle, aby wpłynąć na sukces reprodukcyjny osobnika, który ją posiada i zwiększyć swoją częstość w potomstwie. Pomysły o ulepszeniu procesów fizjologicznych za pomocą prostych manipulacji genetycznych są mrzonkami. Do skomplikowanych manipulacji nam daleko. Przykład 2: system C4 fotosyntezy jest wydajniejszy od C3, przy mniejszym zużyciu wody (około 30%). Przejście z systemu C3 do C4 zdarzyło się w ewolucji niezależnie co najmniej 31 razy, w 18 rodzinach. Jednak typ C4 utrwalił się wyłącznie w roślinach tropikalnych. Pomysł wprowadzania go to roślin klimatu umiarkowanego wymaga założenia, że ewolucja nie wiedziała co robi. Jeżeli oferować coś nowego, należy szukać układu, którego natura nie miała szansy próbować wcześniej, i odrzucić. Ewolucja z całą pewnością wielokrotnie już przetestowała wszystkie możliwe PROSTE zmiany, szczególnie te, które zwiększają konkurencyjność osobnika. Prawdopodobnie miała znacznie mniej okazji i sposobów, aby testować zmiany zwiększające skłonność osobników do współdziałania w populacji, a takie są niezbędne w intensywnym rolnictwie. Tworzenie nowych produktów. Dla przypomnienia: celem nadrzędnym jest zwiększenie produkcji żywności dla nakarmienia głodnych, a wzrost powierzchni uprawnej czy zmniejszenie pogłowia nie są możliwe. Wycofanie części powierzchni uprawnych z produkcji żywności dla wytwarzania innych produktów, przy stałych plonach z jednostki powierzchni, zmniejsza produkcję ogólną. Cel pokonany! Patrz biopaliwa a ceny żywności w ostatnich latach. Z drugiej strony, produkcja nietypowych składników takich jak plastiki czy farmaceutyki w roślinach uprawnych (czyli przystosowanych do wymogów uprawy) prędzej czy później doprowadzi do wmieszania tych produktów do strumienia żywności. Konsekwencje zdrowotne trudno przewidzieć; wyniki procesów sądowych łatwiej. Tu uwaga: w Kanadzie wymyślono, ze skoro triticale się tam nie uprawia, można wziąć duże pieniądze na zmuszenie go do produkcji farmaceutyków. Ma to szanse podminować rację istnienia triticale na całym świecie. Ciekawym jest, że jedynymi jak dotąd genetycznie zmodyfikowanymi organizmami jakie trafiły do szerokiej produkcji są modyfikacje faworyzujące producenta tychże modyfikacji. Stąd odmiany roślin Bt i Roundup-Ready. Modyfikacje pod kątem konsumenta produktu końcowego się nie przyjęły. Pouczającym przykładem jest Golden Rice: stworzony przez tzw. do-gooders, jest w stanie produkować pewne ilości β-karotenu, prekursora witaminy A. Dieta oparta głównie na ryżu prowadzi do niedoborów witaminy A, co powoduje miliony przypadków dziecięcej ślepoty rocznie. Golden Rice mógłby wydatnie zmniejszyć te niedobory ale nie został dopuszczony do uprawy. Ironią jest to że głównym oponentem był Green Peace, nasi samozwańczy obrońcy ludzkości i czystości natury! 18 SESJA PLENARNA Biotechnologia jako narzędzie selekcji. Historycznie, selekcje prowadzono na podstawie fenotypu, opierając się na założeniu związku między fenotypem a genotypem. Dla przypomnienia, zmienność genetyczna cechy jest warunkiem podstawowym postępu selekcji. Im związek miedzy fenotypem a genotypem silniejszy tym skuteczniejsza selekcja (przy stałej intensywności). Z definicji, w cechach dziedziczonych ilościowo, związek fenotypu z genotypem jest słaby czyli selekcja jest trudna, a postęp powolny. Biotechnologia oferuje nowe narzędzie selekcji: marker DNA sprzężony z locus cechy (QTL). Odziedziczalność markera wynosi 100% wiec skuteczność selekcji danego QTL zależy wyłącznie od wartości jego sprzężenia z markerem. Selekcja QTL przez selekcje markera będzie zatem skuteczniejsza od selekcji na podstawie fenotypu. O ile istnieją środki na identyfikację markera, skuteczność selekcji jest gwarantowana. Wykorzystanie selekcji markerów DNA jako narzędzia hodowli wymaga kilku zmian: od psychologii selekcjonującego po system prowadzenia materiałów. Jak wszystko co nowe, i jedno i drugie jest niełatwe. Zakładając, że niechęć i opór zostaną przezwyciężone, finanse pozwalają na wprowadzenie nowej technologii, a punkt usługowy jest gotów do genotypowania, do rozwiązania pozostają dwie kwestie: jakie cechy wyznaczać markerami i na ile można ufać systemowi. Znakowanie cech prostych wydaje się stratą czasu i pieniędzy, choć i dla tego podejścia można znaleźć uzasadnienie: jeżeli cały program miałby być przestawiony na operowanie markerami, najprawdopodobniej wykorzysta platformę, która w jednej operacji i za jedną opłatą sprawdzi obecność wielkiej liczby markerów w całym genomie. W takim systemie dodatkowa cecha nie zwiększa kosztu całej operacji czyli genotypowanie cech prostych nie obciąża układu. Przy cechach złożonych (wielogenowych), markowanie wydaje się dobrym sposobem ale rodzi kolejny szereg pytań. – kto będzie identyfikował i lokalizował w genomie poszczególne loci cech złożonych i w jakim systemie będzie to robione? To jest żmudna praca wymagająca dużych doświadczeń polowych. O ile chętni do identyfikowania markerów dobijają się do drzwi, do doświadczeń polowych chętnych brak. Być może tzw. Association Mapping sprawę nieco mityguje, ale nadal podejrzenie istnienia każdego locus wymaga weryfikacji w ścisłym doświadczeniu polowym, aby hodowcy nie wpuścić w maliny z zestawem imponujących markerów, które nie mają najmniejszego znaczenia. Bez ścisłych, rozległych i ciągłych doświadczeń polowych jakikolwiek postęp w stosowaniu biotechnologii jako narzędzia hodowli nie jest możliwy. Nie ma co się czarować! Ci, którzy zaordynowali wielkie fundusze na opracowanie markerów dla hodowli powinni rozważyć również fakt, że markery są czystą abstrakcją dopóki nie zostaną związane z konkretnymi loci określonych cech. Przy obecnych cenach genotypowania, fenotypowanie jest znacznie droższym i skomplikowanym elementem niż wyprodukowanie kolejnego tysiąca czy dwóch markerów. REFERATY 19 – czy składanie genotypów z wcześniej zidentyfikowanych fragmentów genomu o sprawdzonej wartości (w konkretnych pokoleniach konkretnych mieszańców, bądź historycznie w całym programie hodowlanym) rzeczywiście działa w praktyce? Wielkie firmy hodowlane stworzyły fabryki markerów więc należy zakładać, że temu aspektowi ich wykorzystania poświęcają uwagę, ale nie mówią na ten temat ani słowa. Nic nie mówią również i programy publiczne, które pracują nad kompletnym genotypowaniem materiałów hodowlanych i składaniu genotypów wedle wartości poszczególnych elementów genomu i jeszcze kilka lat temu głośno dęły w trąbkę postępu. To może oznaczać albo brak wyników albo dobre wyniki. Pytanie dla hodowców: jak obstawiać? Jeżeli to brak wyników, bierność wynagrodzi. Jeżeli wyniki są dobre, tradycja zjazdów w Zakopanym może zanikać. - na ile wiarygodne są pojedyncze doświadczenia polowe i jaki postęp genetyczny w hodowli jest możliwy w oparciu o raz wykryte QTL? Innymi słowy, czy raz wykryte QTL pozostają w mocy na zawsze i czy są jedynymi dobrymi loci dla danej cechy w każdym tle genetycznym? Czy możliwym jest aby działały dobrze wyłącznie w kombinacjach, które były testowane? Czy przenoszenie ich, za pomocą markerów, z jednej kombinacji krzyżówkowej do innej, pozwoli utrzymać postęp hodowlany na dłuższą metę? Jeżeli odpowiedź jest negatywna, trzeba myśleć o ciągłym analizowaniu nowych kombinacji aby na bieżąco wykrywać nowe QTL i nowe współdziałania loci, w tempie nie mniejszym niż ich wykorzystanie w hodowli. Patrz wyżej: pipety, maszyny PCR i białe kitle są twarzowe; gumiaki i młockarnie jakby mniej. - jeżeli punkt powyższy jest prawdopodobny i na bieżąco trzeba będzie wyszukiwać nowe QTL aby je potem zestawiać w nowe kombinacje segmentów genomu, czy gra jest warta świeczki? Może lepiej od pierwszej chwili szukać dobrych kombinacji, tak jak się robiło do dzisiaj? Nawet przez chwile nie próbuję odpowiadać na powyższe pytania. Szukanie odpowiedzi i wybór optymalnych rozwiązań jest zadaniem każdego hodowcy. Ale czuję się zobowiązany dodać kilka słów o mechanizmach odpowiedzialnych za obecny stan rzeczy. Nie jeden już raz w swojej historii człowiek odkrywał coś nowego i marzył o świetlanej przyszłości. Odkrywcy kontynentów z XV I XVI wieku byli ekspertami w roztaczaniu pespektyw; eksplozja fizyki jądrowej początku XX wieku miała przynieść zbawienie ludzkości. Przyniosła niezłe środki niszczenia, nieco środków diagnostycznych i silne lobby, które potrafi wywalczyć środki na astronomicznie drogie maszyny do dalszych doświadczeń, które już w następnym wydaniu z całą pewnością dadzą nam kontrole nad naturą. W ciągu ostatnich około 25-30 lat miałem okazję przyglądać się zmianie systemu finansowania nauki. Rozpoczęło się to w USA i przyjęło się już na całym świecie, w Polsce z typowymi dla niej przegięciami. Wiele lat temu ktoś mądry powiedział, że wiedza jest jak basen, do którego woda kapie z wielu kurków. Od czasu do czasu ktoś zaczerpnie tej wody aby ją zaprząc do użytecznej pracy. Ponieważ nigdy nie daje się z góry przewidzieć, z którego dokładnie kurka ta woda wyciekła, dobrze jej pozwolić kapać z tylu z nich na ile tylko nas stać. 20 SESJA PLENARNA W myśl tej maksymy w dawnych latach naukowcy byli przyjmowani na etaty z pewnym budżetem na działalność, pomocą techniczna i przestrzenią laboratoryjną. Byli oceniani według wydajności, oryginalności i uznania kolegów. To pozwalało na swobodną działalność; ciekawość była głównym motywatorem i bodźcem. Dla ambitnych, niespokojnych i żądnych władzy i terytoriów istniał system grantów. Ktoś w nieograniczonej mądrości uznał tamten system za marnotrawny; środki muszą być rozdzielane w drodze konkursu, najlepszym. Konsekwencją była zmiana z pełnej swobody prowadzenia badań na dowolny temat, bez konieczności uzasadniania, do pełnej ich zamawialności. Powstał twór, w którym ktoś gdzieś wyznacza kierunek, przyznaje fundusze, a tłum niżej się o nie bije, tracąc nieprawdopodobne ilości czasu i energii najpierw na zdobycie funduszy a potem ich rozliczenie, zamiast zajmować się tym do czego zostali przyuczeni i zatrudnieni. W miarę wzrostu tzw. konkurencyjności systemu narastały i patologie: silne lobby wywierające naciski na kierunki finansowania, powstały stronnictwa i układy powiązań, dogmaty, religie, ideologie i wyznania. Mody na typy badań. System kwitnie, mimo że wykazano już wyraźnie, iż najlepiej finansowane laboratoria są mało produktywne i mało oryginalne. Znacznie lepiej wypadają te z niższych szczebli drabiny, a najskuteczniejsze jest finansowanie ludzi, nie tematów. Innymi słowy, stary system działał! Wzrost tzw. konkurencyjności (czyt. spadek prawdopodobieństwa otrzymania funduszy) powoduje stałą eskalację obietnic: każdy następny odczuwa nieodpartą potrzebę przelicytowania poprzedników i konkurentów. Nie wiąże się to z ryzykiem ponieważ nikt jeszcze nie rozliczył naukowca z obietnic wyrażanych przy okazji starania się o fundusze. Prawdziwy kłopot zaczyna się kiedy zaczynamy wierzyć w te obietnice i stają się one obowiązującą ideologią, a brak powodzenia w jednym cyklu finansowania kompensujemy obietnicą jeszcze większego sukcesu w następnym. W obecnym systemie finansowania naukowcy muszą uzasadniać swe własne istnienie jak i swoich laboratoriów, personelu i sprzętu. Czy w naukach biologicznych łatwo o lepsze uzasadnienie niż nakarmienie głodnych i wyleczenie chorych? To że jedno i drugie przyczyniają się do dalszego wzrostu populacji, a tym samym degradacji środowiska i zdrowia genetycznego samej populacji, nie jest poruszane. Jeżeli jest, to przez innych biologów, którzy za odpowiednio duże pieniądze chętnie podejmą się mitygowania problemów wywołanych przez ambitnych biologów z grupy pierwszej. Postawy pracowników naukowych w obecnym systemie finansowania są znacznie bardziej niepokojące. Paula Stephen, ekonomistka zajmująca się ekonomiką nauki porównała obecnie obowiązujący w USA tzw. business model nauki do ekskluzywnego centrum handlowego: uniwersytet buduje atrakcyjną powierzchnię laboratoryjną i wynajmuje ją naukowcom w zamian za tzw. narzuty na granty. Zdolność zdobywania funduszy jest głównym kryterium naboru i oceny. Zatrudnieni naukowcy wynajmują siłę roboczą (doktoranci, magistranci) do wykonania zlecenia. Wypaczenia, patrz wyżej. Sytuacja w PL REFERATY 21 może nie jest jeszcze tak drastyczna, ale polskie zmiany zawsze papugowały model amerykański, z poślizgiem kilkunastu lat, w porywach przesadzając aż do absurdu. Ostatnio proponowany model reorganizacji wyższych uczelni w PL zakłada tworzenie firm koncentrujących się na badaniach, kosztem dydaktyki. My to mamy obecnie więc mogę Wam przepowiedzieć już teraz jak będziecie wyglądali za lat 10-12. Gorzej kiedy naukowcy ochoczo adoptują business model punktu krawieckiego: nauka na obstalunek. Po zadatkowaniu weźmiemy miarę i zabierzemy się za krojenie. Nie zapłacone, nie zrobione. Gdzie tu miejsce na innowacje, na testowanie hipotez i rozwiązań? Gdzie ciekawość i dociekliwość? Laboratoria tłuką prace usługowe dla każdego chętnego płacić. Jestem tym zdegustowany. Chyba nie tędy droga… W nauce jest coś atrakcyjnego: nieznany świat, do którego chciałoby się wstąpić, reguły poznać, ująć w karby, a nie wiadomo ani jak, ani którędy, ani wedle jakiego systemu. Ciekawość nakazuje szukać, więc się szuka zbierając po drodze guzy. Może to jest chore; może to miara niezdrowych umysłów, ale po kilku guzach, uniknięcie następnego wydaje się życiowym sukcesem. I gdzie tu miejsce na płatną usługę? Powyższy tekst przygotowałem na podstawie wielu źródeł: artykuły wstępne w Science, szczególnie to pisane przez Bruce Alberts, prezesa Akademii Nauk USA na temat przerostów mocy przerobowych w laboratoriach i nadprodukcji doktorów nauk, na podstawie własnych doświadczeń z 32 lat w USA, oraz: Denison, R.F. 2012: Darwinian Agriculture. How Understanding Evolution Can Improve Agriculture. Princeton University Press. Stephan, Paula. 2012: How Economics Shapes Science. Harvard University Press Ensering, M. 2008: Tough lessons from Golden Rice. Science 320:469-47 SESJA PLENARNA 22 Wybrane aspekty koegzystencji upraw genetycznie zmodyfikowanych roślin w świetle wyników badań Sławomir Sowa1, Katarzyna Grelewska1, Magdalena Żurawska-Zajfert1, Ewelina Grabczyńska1, Jarosław Nowosielski1, Anna Linkiewicz1, Roman Warzecha2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Zakład Biotechnologii Roślin i Cytogenetyki, 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin 1 Zgodnie z zaleceniem Komisji Europejskiej z 13 lipca 2010 koegzystencja ma na celu zapobieżenie niezamierzonej obecności GMO w plonie z upraw konwencjonalnych i ekologicznych. Współistnienie upraw genetycznie zmodyfikowanych, ekologicznych i konwencjonalnych dotyczy wyłącznie odmian GM, które są dopuszczone do uprawy w UE. Odmiany takie spełniają wymagania Dyrektywy 2001/18WE w sprawie zamierzonego uwalniania do środowiska organizmów zmodyfikowanych genetycznie, czyli są bezpieczne zarówno dla środowiska jak i zdrowia człowieka czy zdrowia zwierząt. Dlatego współistnienie dotyczy sfery ekonomicznej, czyli analizy kosztów, które należy ponieść aby produkty konwencjonalne lub ekologiczne nie zawierały więcej niż 0, 9% materiału GM w przeliczeniu na składnik. W takim przypadku produkty nie muszą być znakowane zgodnie z Rozporządzeniem 1829/2003/WE zakładając, że domieszka ta jest niezamierzona lub technicznie nie do uniknięcia. Domieszki GMO w produktach ekologicznych czy konwencjonalnych mogą mieć różne źródła: materiał siewny, zanieczyszczenia siewników lub kombajnów, samosiewy, transport czy magazynowanie, jednak największy problem stanowi przepływ genów z pól z uprawami genetycznie zmodyfikowanymi poprzez przekrzyżowanie. W UE dopuszczone do uprawy są tylko odmiany kukurydzy MON810 z cechą Bt oraz ziemniak Amflora ze zmodyfikowanym składem skrobi. Państwa członkowskie opracowując zasady koegzystencji powinny uwzględnić zarówno specyficzne dla kraju warunki produkcji rolniczej jak i warunki klimatyczne. W Polsce w poprzednich latach uprawiano na niewielkich obszarach tylko kukurydzę MON810. Badania nad przepływem genów pomiędzy odmianami genetycznie zmodyfikowanymi i konwencjonalnymi prowadzono w latach 2008-2010 w centralnej Polsce. W doświadczeniach nad przepływem genów wykorzystano odmiany kukurydzy MON810 DKC3421YG jako donor pyłku i odmiany izogenicznej DKC3420. Założono dwa typy doświadczeń, które pozwoliły na określenie przepływu genów w przypadku izolacji przestrzennej oraz w przypadku zastąpienia izolacji przestrzennej obsiewem z roślin konwencjonalnych, które stanowią dodatkową barierę chroniącą przed przelotem pyłku. REFERATY 23 Wykrywanie pyłku kukurydzy MON810 w miodzie Anna Linkiewicz1, Ewelina Żmijewska1, Dariusz Teper2, Jadwiga Kotowska, Jarosław Nowosielski1, Sławomir Sowa1 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Laboratorium Kontroli Genetycznie Modyfikowanych Organizmów 2 Zakład Zapylania Roślin, Oddział Pszczelnictwa, Instytut Ogrodnictwa W wyniku decyzji Europejskiego Trybunału Sprawiedliwości z 2011 r. pyłek z genetycznie zmodyfikowanych roślin w miodzie powinien podlegać procedurze autoryzacji zgodnej z Rozporządzeniem 1829/2003 (WE), jako żywność lub składnik żywności wyprodukowany z GMO. Miody zawierające nawet śladowe ilości nieautoryzowanych GMO nie mogą znajdować się na rynku UE. Oznaczenie zawartości pyłku GMO w miodzie ma się odnosić do ogólnej zawartości pyłku traktowanego jako składnik. Jest to różne podejście w stosunku do obowiązujących dla żywności oznaczeń zawartości GMO, którą wyraża się względem komponentu gatunkowego. Dla określenia zawartości pyłku MON810 w miodzie konieczne jest zastosowanie oznaczenia qPCR w połączeniu z mikroskopową metodą palinologiczną, co pozwala na stwierdzenie typu modyfikacji, procentu modyfikacji i ilości pyłku kukurydzy względem całkowitej liczby pyłków w miodzie. Opracowanie wydajnej metody izolacji DNA z miodów napotyka na trudności w związku z ich lepkością , dużą zawartością polisacharydów, niskim pH oraz niewielką zawartością pyłku. Uzyskanie dobrej jakości DNA, w ilości umożliwiającej przeprowadzenie dalszych analiz, jest ważne dla prawidłowego wykonania analiz PCR, a w konsekwencji właściwego znakowania żywności. SESJA PLENARNA 24 Możliwość wykorzystania roślinnych zasobów genowych zgromadzonych w banku genów na przykładzie kolekcji pszenżyta Wanda Kociuba Instytut Genetyki Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy, Lublin Hodowla roślin jako nauka o doskonaleniu roślin uprawnych realizuje różnorodne kierunki prac hodowlanych. Rosnące oczekiwania społeczne wymuszają stały postęp, który wiąże się z otrzymywaniem coraz bardziej udoskonalonych i konkurencyjnych odmian roślin uprawnych. Realizacja programu hodowlanego jest związana z możliwością wykorzystania materiału wyjściowego, charakteryzującego się dużym spektrum zmienności, a także poznanych źródeł zmienności. Materiał wyjściowy w hodowli stanowią: formy dzikie, odmiany rolnicze krajowe i zagraniczne, mieszańce, mutanty, rośliny transgeniczne, interesujące genotypy otrzymane w placówkach naukowo-badawczych. Powyższe źródła materiału wyjściowego w hodowli gromadzone są w kolekcjach roślin, czyli „bankach genów”. Dla zapewnienia trwałego postępu w hodowli roślin niezbędne jest zachowanie zmienności genetycznej, która może być wykorzystana jako materiał wyjściowy w programach hodowlanych. Potrzeba gromadzenia i opracowania zasobów genowych roślin uprawnych dla celów hodowli nabiera coraz większego znaczenia na skutek ubożenia zmienności, która jest spowodowana między innymi wprowadzaniem do uprawy nowych często genetycznie jednorodnych odmian. Badania kolekcyjne pszenżyta są prowadzone od 1982 roku i obejmują systematyczne gromadzenie odmian zarejestrowanych, jak i odmian skreślanych z rejestru oraz wartościowych materiałów genetycznych otrzymanych w placówkach hodowlanych i badawczych. Materiały włączane do badań kolekcyjnych pochodzą z krajowych i zagranicznych ośrodków hodowli oraz światowych banków genów. Mają one również na celu zabezpieczenie zasobów genowych rodzaju Triticosecale Wittmack. Waloryzacja prowadzona jest w 4-letnim cyklu doświadczeń polowych, po którym badane obiekty są przekazywane do przechowalni w IHAR – Radzików, celem zabezpieczenia odpowiedniej ilości ziarna i ich żywotności dla celów hodowlano-badawczych. Wieloletnia ocena materiałów kolekcyjnych stosowana według jednolitej metodyki pozwala na porównanie właściwości gromadzonych obiektów, jak również ich reakcji na zmieniające się warunki klimatyczne, zwłaszcza materiałów pochodzących z innych odległych rejonów. REFERATY 25 Informacja o zadaniach i działaniach Komitetu Badań i Rozwoju Polskiej Izby Nasiennej Maria Wędzony Polska Izba Nasienna, ul. Kochanowskiego 7/603, 60-845 Poznań e-mail: [email protected] Grupa 12 polskich firm prowadzących hodowlę twórczą roślin uprawnych i warzywnych oraz badania z zakresu nasiennictwa powołała w czerwcu 2012 r. Komitet Badań i Rozwoju Polskiej Izby Nasiennej. Głównym zadaniem Komitetu jest reprezentacja zrzeszonych w nim przedsiębiorstw w zakresie organizacji badań na rzecz postępu biologicznego w hodowli i nasiennictwie. Jego powstanie jest odpowiedzią na wyzwanie, jakim jest pilne wprowadzenie do prac hodowlanych najnowszych zdobyczy nauki, z których wiele jest już wykorzystywanych przez zagraniczną konkurencję. Niezbędne jest nie tylko zwiększenie nakładów na poszerzone prace hodowlane, ale także na badania przemysłowe i wsparcie innowacyjnych wdrożeń na rzecz hodowli roślin oraz usprawnienie organizacji tych działań. Praktyczne wykorzystanie prac badawczych, czy jak czytamy w dokumentach rządowych „transfer wiedzy i innowacji z sektora nauki do praktyki” w dużej mierze zależy od właściwego ich zaplanowania oraz od konsekwentnej realizacji, a następnie skutecznego wdrożenia do programów hodowlanych. W kraju dominują badania podstawowe, finansowane obecnie z pieniędzy publicznych, w większości przypadków bardzo cenne i potencjalnie przydatne dla hodowli roślin. Nie zaspakajają one jednak olbrzymich potrzeb i w niewielkim stopniu niwelują powstałe już opóźnienia we wdrażaniu wiedzy do praktyki. Jedyne realne możliwości pozyskania większych środków na badania przemysłowe oraz wsparcie innowacyjnych wdrożeń stwarzają obecnie programy finansowane za pośrednictwem Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz programy międzynarodowe, w których polska hodowla uczestniczyła dotąd w bardzo niewielkim stopniu. Ubieganie się o te środki wymaga lepszej organizacji środowiska, formułowania wspólnych celów i współpracy sektora przemysłowego we współfinansowaniu badań, co jest oczekiwane w przypadku projektów o znaczeniu praktycznym. Zatem integracja środowiska, poszukiwanie zespołów naukowych gotowych do współpracy, dysponujących odpowiednią wiedzą i zapleczem badawczym, oraz identyfikacja możliwych źródeł finansowania jest głównym zadaniem Komitetu. Działania te koordynowane są przez prof. dr hab. Marię Wędzony, zatrudnioną w roli Dyrektora ds. Badań i Rozwoju PIN. Pierwsze półrocze działania Komitetu Badań i Rozwoju PIN minęło na licznych konsultacjach i dyskusjach zarówno wewnętrznych jak i prowadzonych z udziałem środowiska naukowego. Doprowadziły one do sprecyzowania po- 26 SESJA PLENARNA trzeb i określenia możliwości polskiego środowiska naukowego. Prowadzono również konsultacje w Ministerstwie Rolnictwa i Rozwoju Wsi, w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju i w Krajowym Punkcie Kontaktowym ds. Projektów Europejskich. Wymiernym wynikiem tych działań jest organizacja kilku konsorcjów naukowo przemysłowych składających projekty do bieżących konkursów NCBiR oraz prace nad powołaniem do życia Sektorowego Programu Badań dla Hodowli i Nasiennictwa. Projekt takiego programu jest obecnie konsultowany z NCBiR. Działania KBR PIN mogą w przyszłości nie tylko wspomóc hodowlę, ale przyczynić się do rozwoju szerszego i praktycznie ukierunkowanego zaplecza naukowego wspierającego ten sektor gospodarki. W okresie przemian ustrojowych, integracji z Unią Europejską i wobec niesłabnącego kryzysu gospodarczego ostatnich lat zaplecze badawcze dostępne dla firm hodowlanych w Polsce uległo uszczupleniu. Badania naukowe prowadzone są często w dużym rozdrobnieniu a zespoły z różnych ośrodków badawczych pracują w izolacji i niekiedy w niezdrowej konkurencji. W integracji środowiska przemysłowego i naukowego wokół wspólnych celów widzimy realną szansę stawienia czoła zagranicznej konkurencji na rynku i zahamowania dalszej degradacji zaplecza naukowego. Liczymy na owocną współpracę. SESJA REFERATOWA 1 Biotechnologia i techniki innowacyjne w hodowli roślin skracające cykl hodowlany BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 29 Populacje podwojonych haploidów do analiz genomu pszenżyta ozimego Sylwia Oleszczuk1, Mirosław Tyrka2, Henryk Woś3, Julita Rabiza-Świder4, Maria Wędzony5, Janusz Zimny1, †Robert J. Metzger6, P. Stephen Baenziger7 and Adam J. Lukaszewski8 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Radzików; 2 Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska, Rzeszów; 3 Hodowla Roślin Strzelce, Borowo; 4 Wydz. Ogrodniczy, SGGW, Warszawa; 5 Instytut Fizjologii Roślin PAN, Kraków; 6USDA, Corvallis OR, USA; 7University of Nebraska, Lincoln NE, USA; 8University of California, Riverside CA, USA 1 W tradycyjnej selekcji hodowca działa w oparciu o założenie, że jest w stanie właściwie ocenić genotyp osobnika na podstawie jego fenotypu. Założenie to jest jednak prawdziwe tylko do pewnego stopnia: każdy początkujący selekcjoner szybko uczy się równania F (fenotyp) = G (genotyp) x Ś (środowisko) i określania odziedziczalności, szczególnie w odniesieniu do cech dziedziczonych ilościowo. Pełna ocena genotypu na podstawie fenotypu wymaga analizy potomstwa w dużych doświadczeniach porównawczych, tym bardziej skomplikowanych, im bardziej złożona jest badana cecha. Innymi słowy, selekcja tradycyjna jest czaso- i pracochłonna, wymagająca odpowiednio dużego areału i znacznych nakładów finansowych. Aby równanie F = G x Ś uprościć do F = G opracowano system selekcji wspieranej markerami (MAS). Początkowo koncentrował się on na markerach dla genów prostych cech (większość protokołów MAS dotyczy genów odporności na choroby i szkodniki). Obecne technologie markerów DNA pozwalają na realizację znacznie ambitniejszych celów: analizy cech poligenicznych i ilościowych. Jeżeli można wykorzystać marker DNA do selekcjonowania osobników z konkretnym genem odporności, dlaczego nie wykorzystać markerów dla selekcjonowania tych rejonów genomu, które w zasadniczy sposób przyczyniają sie do warunkowania pożądanego fenotypu? Zamiast tradycyjnego systemu selekcji prowadzonej z pokolenia na pokolenie, dążącej do wyboru linii z pełnym zestawem pożądanych cech na odpowiednich poziomach, można sobie wyobrazić wyselekcjonowanie pożądanego osobnika (a przynajmniej znaczne zwiększenie prawdopodobieństwa jego znalezienia) analizując, za pomocą markerów, jednorazowo cały genom. Posiadając narzędzie umożliwiające oznaczenie pochodzenia każdego fragmentu genomu, łatwo można sobie wyobrazić inne podejście do selekcji: jeżeli wiadomo, który fragment genomu jest odpowiedzialny za istotną część zmienności fenotypowej cechy, zamiast selekcjonować fenotypy, z koniecznością te- 30 SESJA REFERATOWA 1 stowania potomstwa, czy nie warto prowadzić selekcji osobników genotypowo pożądanych tzn. zawierających segmenty genomu determinujące interesujący nas fenotyp? Ponieważ odziedziczalność markerów DNA jest bliska 100%, MAS daje wysoką gwarancję identyfikacji osobników o interesujących genotypach na wczesnych etapach rozwoju przez co daje się ograniczyć zamieszanie wprowadzane przez niepożądany wpływ środowiska (Ś). Aby takie podejście do selekcji miało szansę powodzenia, warto wiedzieć z góry, które rejony genomu są odpowiedzialne za jakie cechy i za jakie proporcje zmienności tych cech. Pomimo, że postęp w technikach opartych na markerach w ostatniej dekadzie był ogromny (pszenica obecnie ma około 136,000 markerów SNP – markery polimorfizmu pojedynczego nukleotydu), postęp w analizach genomów pod kątem hodowlanym jest znikomy. Analizy poszczególnych segmentów genomów można prowadzić na standardowych materiałach hodowlanych, chociaż powinny być one prowadzone w bardziej precyzyjny sposób niż ma to miejsce obecnie. Wiele programów hodowlanych stosuje DH, prowadzi dokładne rodowody i utrzymuje w kolekcjach swoje historycznie najlepsze linie, które to materiały są również przydatne do analizy genomów. Innym podejściem są zestawy linii wyprowadzanych specjalnie do analiz genetycznych. W tym przypadku kluczowym punktem jest wyselekcjonowany materiał wyjściowy, odpowiedni dobór par rodzicielskich i właściwych rozmiarów populacje potomstwa. Większe liczby osobników w danej populacji przekładają się na zwiększenie efektywności oceny sprzężeń markerów z genami warunkującymi ważne cechy. Autorzy oferują zestaw sześciu populacji podwojonych haploidów pszenżyta ozimego, stworzonych specjalnie do analiz genomów pod kątem hodowlanym. Każda z linii w każdej populacji posiada pełną charakterystykę genotypową (markery DArT). Materiały te, łącznie z kompletami danych DArT, są dostępne dla wszystkich zainteresowanych, bez żadnych zobowiązań w stosunku do autorów. Rodzicami analizowanych populacji są następujące odmiany/linie pszenżyta ozimego: Presto (PHR Choryń), Krakowiak (SHR Małyszyn), Stan 1 (RSI Gilroy, CA, US), Mungis (Petkus-Lochow, Niemcy) oraz NE422T (University of Nebraska, Lincoln, US) (tabela). Każda z linii/odmian ma szereg zalet i wad, chociaż wszystkie dobrze plonują w typowych dla siebie środowiskach. Wśród zalet: Presto ma odporność na wiele chorób; Krakowiak jest zimotrwały i ma dobrą liczbę opadania, Mungis charakteryzuje się stosunkowo wysoką (jak na pszenżyto) liczbą opadania; NE422T posiada szereg wyraźnych przystosowań do suszy, Stan 1 ma dobrą odporność na gwałtow- BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 31 ne zmiany temperatury typowe dla północnego Texas. Wszystkie populacje zostały wytworzone w drodze procesu androgenezy poprzez kultury pylników. Żadna z populacji nie obejmuje tylu linii ile statystycy uznają za niezbędne dla wiarygodnego umieszczania na mapach genetycznych loci cech ilościowych. Niemniej, za wyjątkiem linii NE422T, która okazała się oporna na indukcję androgenezy, każdy z rodziców jest obecny w co najmniej dwóch różnych kombinacjach krzyżówkowych. Taki sposób wyprowadzenia populacji pozwala uzyskać natychmiastową weryfikację obecności poszczególnych loci, jak i ich znaczenia (proporcji udziału w warunkowaniu cechy). Wydaje się, że analizy będą najskuteczniejsze jeżeli do doświadczeń wybierane będą po trzy zestawy populacji tak, aby każda z linii rodzicielskich była obecna w dwóch z nich. Tabela: kombinacje mieszańcowe, liczby linii DH z kompletnymi genotypami, liczby efektywnych markerów i średnie nasycenie genomu markerami. Kombinacja krzyżówkowa Liczba linii DH Krakowiak x Presto Mungis x Stan Mungis x Krakowiak Krakowiak x Stan NE422T x Presto Mungis x Presto 185 173 144 145 100 232 Liczba markerów polimorficzzmapowanych nych 1048 920 1248 1134 1275 1143 1199 961 2165 1699 1797 849 Średnie nasycenie (cM) 2.76 2.17 5.62 3.97 4.58 2.01 W chwili pisania tego artykułu nadal opracowywane są mapy genetyczne dla poszczególnych kombinacji, dlatego też umieszczone w załączonej tabeli dane nie są pełne i ostateczne. Do tej pory przeanalizowano prawie 980 linii DH. Liczby polimorficznych markerów w kombinacjach wahają sie od ok. 920 do 1700, dając wystarczające wysycenie dla mapowania loci cech ilościowych. Dla przejrzystości wyników, mniej informatywne markery i markery z wątpliwymi odczytami zostały usunięte. SESJA REFERATOWA 1 32 Analiza cytogenetyczna i molekularna mieszańców Aegilops spp. × triticale Michał Kwiatek, Halina Wiśniewska, Barbara Apolinarska Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, Pracownia Mieszańców Oddalonych w Poznaniu Dzikie gatunki kozieńców, należące do rodzaju Aegilops, są blisko spokrewnione z pszenicą należącą do rodzaju Triticum oraz z pszenżytem (rodzaj × Triticosecale). Posiadają bardzo dużą zmienność genetyczną, dlatego też stanowią źródło ważnych agronomicznie cech, które mogą być wykorzystane w procesach hodowlanych, mających na celu ulepszanie pszenicy i pszenżyta uprawnego. Pszenżyto jako rodzaj całkowicie syntetyczny posiada wąski zakres zmienności genetycznej z racji braku przejścia ewolucji. Ponadto selekcja dawców subgenomów pszenżyta (pszenica, żyto, powstałe z nich formy pomostowe) prowadzona przez hodowców przyczyniła się do redukcji genetycznej zmienności odmian w tym także ogranicza różnorodność cech odpowiadających na reakcję na czynniki biotyczne i abiotyczne. Krzyżowania międzygatunkowe i międzyrodzajowe dają możliwość wytworzenia nowych genotypów pszenżyta ze znacznie korzystniejszymi cechami w porównaniu do form wyjściowych, tym bardziej, że w ostatnim czasie nastąpiło drastyczne załamanie odporności pszenżyta na rdzę brunatną, powodowaną przez Puccinia triticiana, mączniaka prawdziwego Blumeria graminis; fuzariozę, powodowaną przez Fusarium spp. oraz łamliwość źdźbła powodowaną przez Oculimacula yallundae i O. acuformis. Materiałem wyjściowym do badań w były cztery gatunki poliploidalne kozieńców (Aegilops biuncialis [UUMM, 2n=4x=28], Aegilops ovata [UUMM, 2n=4x=28], Aegilops kotschyi [UUSS, 2n=4x=28], Aegilops variabilis [UUSS, 2n=4x=28]) oraz jeden gatunek diploidalny Aegilops squarrosa (Triticum tauschii) [DD], 2n=2x=14) a także pokolenie amfiploidalne Aegilops spp. × Secale cereale oraz kolejne pokolenia mieszańcowe uzyskane z obustronnych krzyżowań roślin pokolenia amfiploidalnego z pszenżytem uprawnym (odmiany: Bogo, Kitaro, Lamberto, Moreno i Secundo). Celem prowadzonych badań było określenie struktury chromosomowej materiałów wyjściowych oraz śledzenie ewentualnych zmian strukturalnych w kolejnych pokoleniach przy użyciu technik cytogenetyki molekularnej. W tym celu dokonano identyfikacji poszczególnych chromosomów przy użyciu markerów cytogenetycznych, techniką fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH) w gatunkach: Ae. umbellulata [UU, 2n=2x=14], Ae. comosa [MM, 2n=2x=14] i Ae. sharonensis [SS, 2n=2x=14], będących ewolucyjnymi przodkami gatunków poliploidalnych, użytych w prezentowanym doświadczeniu. BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 33 W celu określenia składów chromosomowych badanych form zastosowano techniki cytogenetyki molekularnej polegające na hybrydyzacji sond molekularnych z DNA w chromosomach in situ (ang. in situ hybridisation – ISH). Metody te pozwalają na hybrydyzację całkowitego genomowego DNA (ang. genomic in situ hybridisation – GISH) celem kategoryzacji chromosomów danego gatunku, bądź hybrydyzację danych sekwencji DNA (fluorescence in situ hybridisation – FISH) w celu identyfikacji chromosomów a także badania ich budowy i struktury. W powszechnym użyciu jest wiele sekwencji mogących być markerami cytogenetycznymi. Niektóre sekwencje są uniwersalne (jak np.: niektóre sekwencje powtórzeniowe), niektóre zaś są specyficzne taksonomicznie. Używane markery fizyczne mogą być generowane w oparciu o klony DNA, bądź syntetycznie wytworzone oligonukleotydy. W prezentowanych badaniach użyto genomowe DNA analizowanych gatunków celem kategoryzacji chromosomów oraz cztery sekwencje powtórzeniowe: pSc 119.2 (otrzymaną z żyta S. cereale) oraz pAs1 (otrzymaną z Ae. tauschii) oraz 35S rDNA i 5S rDNA celem identyfikacji poszczególnych chromosomów. Wykonane zostały pilotażowe badania polegające na analizie cytogenetycznej i molekularnej form wyjściowych (Ae. biuncialis, Ae. ovata, Ae. kotschyi, Ae. variabilis i Ae. tauschii) oraz amfiploidów Aegilops ssp. × S. cereale (Kwiatek i in. 2012), które między innymi wykazały obecność genów odporności na rdzę brunatną. W dalszych etapach prac wykazano różnice w lokalizacji sekwencji powtórzeniowych pomiędzy analogicznymi chromosomami genomów wchodzących w skład form wyjściowych i form mieszańcowych. Lokalizacja sygnałów w chromosomach genomu M i S była bardziej zróżnicowana niż w chromosomach genomu U i D. Mieszańce pszenżyta z translokacjami chromatyny kozieńców o ustabilizowanej strukturze i pożądanych cechach agronomicznych mogą być formami przeznaczonymi do dalszych prac hodowlanych. Badane formy mieszańcowe oraz ich formy rodzicielskie i ancestralne stanowią doskonały materiał do badań poświęconych problematyce dynamiki zmian struktury chromosomowej biorąc pod uwagę proces ewolucji oraz procesy naturalnej i indukowanej poliploidyzacji. Poza tym introgresja obcej chromatyny do genomu pszenżyta (które jest stosunkowo mało poznanym zbożem), celem poszerzenia zmienności genetycznej, wydaje się być zasadna, ze względu na coraz szerszy udział tego zboża w strukturze światowych zasiewów. Poznanie mechanizmów rządzących przemianami struktury danych chromosomów w badanych formach może rzucić nowe światło na dotychczasowy zakres wiedzy dotyczący genomiki plemienia Triticeae. Literatura Kwiatek M., Błaszczyk L., Wiśniewska H., Apolinarska B. (2012). AegilopsSecale amphiploids: chromosome categorisation, pollen viability and identification of fungal disease resistance genes. J. Appl. Genet. 53: 37-40. 34 SESJA REFERATOWA 1 Prosta i szybka metoda izolacji DNA do rutynowych analiz rzepaku ozimego Agnieszka Dobrzycka, Anna Olejnik, Joanna Wolko Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Oddział w Poznaniu Rzepak ozimy stanowi trudny materiał do izolacji kwasów nukleinowych, gdyż zawiera dużą ilość polifenoli i polisacharydów, które utrudniają oczyszczanie preparatu. Najczęściej stosowaną metodą izolacji DNA jest metoda Doyle’a, w której DNA jest kilkakrotnie oczyszczany. Dużą wadą tej metody w przypadku rutynowych analiz jest czasochłonność. Celem pracy było znalezienie alternatywnej metody izolacji DNA, która byłaby szybsza i wydajniejsza, ale jednocześnie nie powodowałaby spadku jakości otrzymywanych preparatów. Porównywano cztery metody izolacji DNA: (D) metodę Doyle’a (Doyle and Doyle 1990), (S) metodę szybką (Edwards et al. 1991), (H) izolację zestawem firmy Macherey-Nagel (NucleoSpin® Plant II) przy użyciu stacji pipetującej firmy Hamilton oraz (M) izolację zestawem MP FastDNA® Kit. Zastosowanie gotowych zestawów do izolacji DNA (H, M) dawało wyniki znacznie odbiegające od wyników otrzymywanych referencyjną metodą Doyle’a. Najbardziej obiecującą metodą okazała się izolacja szybka, na której skupiono dalsze badania – wymagała ona dostosowania do izolacji DNA z roślin rzepaku. W celu wykazania jej przydatności przeprowadzono serię analiz techniką RAPD oraz SCAR DNA wyizolowanego zarówno metodą szybką jak i Doyle’a. Uzyskane markery RAPD wykorzystano do wyliczenia współczynników podobieństwa genetycznego, które następnie porównano dla obu metod. Do przeprowadzenia analizy typu SCAR zaprojektowano przy pomocy programu BLAST starter dla genu aktyny, a po przeprowadzeniu reakcji porównywano otrzymane obrazy elektroforetyczne. Zestawienie wyników analiz wykonanych na DNA uzyskanym zarówno metodą Doyle’a jak i szybką pokazało, że efektywność tych metod jest porównywalna. BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 35 Rozwój metod molekularnych detekcji genotypów roślin w programach hodowli rzepaku Katarzyna Mikołajczyk1, Mirosława Dabert2, Stanisław Spasibionek1, Wiesława Popławska1, Iwona Bartkowiak-Broda1 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy,Oddział w Poznaniu 2 Wydziałowa Pracownia Technik Biologii Molekularnej, Wydział Biologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Rzepak jest ważną rośliną hodowlaną, ze względu na powszechne zastosowanie oleju zarówno do celów spożywczych, jak i w różnych technologiach. Na światowym rynku obserwuje się wzrastające zapotrzebowanie nie tylko na podwójnie ulepszone odmiany rzepaku, ale także na odmiany charakteryzujące się nowymi cechami jakościowymi i ilościowymi, które uzyskać można wyłącznie na drodze hodowli twórczej. Do głównych celów selekcyjnych należy zróżnicowanie zawartości poszczególnych kwasów tłuszczowych w oleju nasion, przy jednoczesnym utrzymaniu cechy braku kwasu erukowego w oleju i niskiego poziomu glukozynolanów w śrucie, co decyduje o konkurencyjności odmian podwójnie ulepszonych. Ponadto, w celu polepszenia plenności nowe formy hodowlane są włączane do hodowli heterozyjnej. Poszukiwane są również źródła odporności na stres biotyczny i abiotyczny, a także prowadzone są próby poszerzania zmienności genetycznej w obrębie form hodowlanych. Złożony z dwóch genomów rodzicielskich genom jądrowy rzepaku, w którym każda cecha kodowana jest przynajmniej przez dwa alleliczne geny sprawia, że proces hodowlany jest długotrwały i pracochłonny. Szczególnie, gdy selekcja opiera się głównie na obserwacjach i pomiarach cech fenotypowych. Dla zapewnienia konkurencyjności rzepaku na rynku roślin oleistych, koniecznością stała się intensyfikacja prac badawczych. Do postępu w programach hodowlanych przyczynia się w znacznym stopniu zastosowanie różnorodnych metod i technik biologii molekularnej i biotechnologii, które rozwinęły się szczególnie intensywnie w ostatnich dwóch dekadach. Należą do nich: mapowanie DNA w celu identyfikacji loci cech ilościowych (ang. QTL, quantitative trait loci), mapowanie asocjacyjne, wysokowydajne sekwencjonowanie DNA, identyfikacja polimorfizmów jednonukleotydowych (ang. single nucleotide polymorphism, SNP), a także stosowanie metod in vitro, między innymi, wyprowadzanie linii podwojonych haploidów (ang. doubled haploid, DH). W wyniku intensywnych prac badawczych prowadzonych w wielu ośrodkach na świecie, zidentyfikowano od połowy lat dziewięćdziesiątych szereg loci 36 SESJA REFERATOWA 1 cech ilościowych (QTL) oraz markerów sprzężonych z genami warunkującymi ważne gospodarczo cechy. Natomiast nieliczną grupę stanowią markery specyficzne dla genu warunkującego daną cechę. W Oddziale IHAR-PIB w Poznaniu wdrożono do selekcji marker SCAR identyfikujący męsko-sterylną cytoplazmę typu ogura, marker RAPD OPC021150 dla genu restorera Rfo, jak również opracowano marker SCAR dla genu Rfo. Połączono oba markery SCAR z zastosowaniem metody PCR wielokrotnego (multipleks PCR), włączając jako kontrolę wewnętrzną opracowany marker SCAR specyficzny dla zachowawczego fragmentu genu aktyny B. napus. Opracowano nowoczesne markery funkcjonalne specyficzne odpowiednio dla niezmutowanych i zmutowanych alleli genów desaturazy FAD3, służące monitorowaniu genotypów niskolinolenowych form rzepaku otrzymanych w wyniku mutagenezy oraz ich rekombinantów. Wynaleziono unikalny zestaw testowy, umożliwiający detekcję opracowanych dotąd markerów w jednej analizie genetycznej, z wykorzystaniem starterów znakowanych fluorescencyjnie oraz rozdzielaniem produktów metodą elektroforezy kapilarnej, co w znacznym stopniu zwiększyło efektywność i skuteczność selekcji w programach hodowli rzepaku. BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 37 Mapowanie asocjacyjne na przykładzie roślin zbożowych Piotr Tomasz Bednarek Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie Dynamiczny rozwój biologii molekularnej jaki ma miejsce w ciągu ostatnich lat bez wątpienia wywiera wpływ na współczesną hodowlę roślin uprawnych. Obecnie hodowca musi się orientować nie tylko jak wyprowadzać nowe odmiany, powinien również wykorzystywać szeroko rozumianą wiedzę umożliwiającą podejmowanie decyzji przy tworzeniu programów hodowlanych. Takich właśnie danych może dostarczyć biologia molekularna, a w szczególności narzędzia ukierunkowane na usprawnienie selekcji opartej o markery DNA. Istnieje wiele rozwiązań, których właściwe wykorzystanie może wpłynąć na końcowy wynik prac hodowlanych. I tak, zastosowanie markerów DNA w przypadku cech prostych (np. tolerancyjność na choroby) może usprawnić selekcję, jednak ich wykorzystanie nie zawsze jest uzasadnione ekonomicznie. Czasem metody hodowlane są znacznie skuteczniejsze i tańsze. Zdecydowanie bardziej złożona sytuacja ma miejsce w przypadku cech wielogenowych o średnich i słabych efektach. W przypadku takich cech można zastosować kilka rozwiązań. Jednym z nich jest identyfikacja markerów sprzężonych z QTLami pożądanych cech w oparciu o ściśle zdefiniowane populacje mapujące (populacje biparentalne). Wadą takiego podejścia jest wykorzystanie ograniczonej zmienności zawartej w formach rodzicielskich populacji mapujących. Prowadzi to do problemów przy wykorzystaniu takich markerów w odniesieniu do innych materiałów hodowlanych. Niemniej omówione rozwiązanie może być użyteczne w przypadku krzyżowań wstecznych, gdy określone QTLe (zwykle o silnych/średnich efektach) są wprowadzane do biorcy, a następnie genotyp dawcy jest wypierany przez genotyp biorcy pod kontrolą markerów cechy. Gdy jednak cecha jest warunkowana wieloma QTLami o średnich/słabych efektach i planowana jest selekcja w obrębie szerokiej puli genotypów wskazanym jest zastosowanie podejścia genetyki populacyjnej. Polega ono na wykorzystaniu zróżnicowanej pod względem badanej cechy, reprezentatywnej puli genotypów (300-500 form). Materiał roślinny poddawany jest np. ocenie fenotypowej, morfologicznej, biochemicznej oraz profilowaniu DNA. Za pomocą odpowiednich programów statystycznych poszukuje się asocjacji markerów DNA z cechami użytkowymi. Wskazanym jest zestawienie uzyskanych danych z istniejącymi mapami genetycznymi gatunku (najlepiej z tak zwanymi mapami konsensusowymi). Pozwala to na zaprojektowanie testów przesiewowych DNA ukierunkowanych na określone obszary genomu. W przeciwieństwie do podejścia biparaentalnego mapowanie asocjacyjne uwzględnia całą zmienność populacji mapującej. Pozwala to na identyfikację wielu markerów cechy. Wadą meto- 38 SESJA REFERATOWA 1 dy jest brak informacji o lokalizacji chromosomowej genów warunkujących jej ekspresję. Z tego względu mapowanie asocjacyjne zwykle odbywa się równolegle z mapowaniem genetycznym lub wykorzystuje dostępne w literaturze dane o lokalizacji chromosomowej markerów. Połączenie mapowania genetycznego i mapowania asocjacyjnego skutkuje opracowaniem testów przesiewowych DNA ukierunkowanych na pożądane cechy. Niestety, mapowanie asocjacyjne nie jest rozwiązaniem idealnym. Jak każda metoda ma swoje wady. Jedną z podstawowych wad jest trudność w wykrywaniu QTLi o słabych efektach. W przypadku szeregu cech to właśnie suma takich efektów daje efekt końcowy. Rozwiązanie tego problemu zdaje się dawać nowe podejście zaczerpnięte z genetyki człowieka, a mianowicie selekcja genomowa (SG). Metoda ta również wykorzystuje markery DNA, bazuje na precyzyjnym fenotypowaniu zróżnicowanych materiałów roślinnych oraz powiązaniu cechy z dużą liczbą markerów molekularnych (etap uczenia populacji). W SG nie dąży się jednak do identyfikacji konkretnych markerów cechy. Selekcja genomowa przypisuje wszystkim markerom użytym do profilowania pewne wartości powiązania z badaną cechą. Suma tych efektów jest wykorzystywana do identyfikacja tych roślin, które charakteryzują się najwyższą genotypową wartością hodowlaną cechy i są następnie wykorzystywane do krzyżowań. Uważa się, że wymierne efekty (przesunięcie populacji w pożądanym kierunku) efekty uzyskuje się po 3-5 cyklach genotypowania (etap selekcji). Stosując SG dąży się do wykorzystania bardzo dużej liczby gęsto pokrywających genom markerów molekularnych. W końcowym efekcie SG uzyskuje się pulę mieszańców silnie wzbogaconych o pożądane allele. Wytypowane materiały powinny następnie być poddane chowowi wsobnemu (lub wyrównaniu poprzez kultury in vitro). W dniu dzisiejszym SG (przynajmniej oficjalnie) jest w fazie badań teoretycznych i niewiele jest danych opisujących jej realne korzyści na materiałach hodowlanych. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest prawdopodobnie ograniczenie dostępu do wyników prac selekcyjnych poprzez komercyjne spółki hodowlane. W ramach prezentacji zostaną przedstawione zależności pomiędzy różnymi metodami selekcji wspartej markerami molekularnymi, mapowaniem genetycznym, mapowaniem asocjacyjnym oraz selekcją genomową. Na przykładzie badań własnych zostanie pokazane możliwość wykorzystania mapowania asocjacyjnego u pszenżyta lub/i żyta. BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 39 Poznanie funkcji genów użytkowych zbóż za pomocą technologii RNAi oraz wykorzystanie tych badań do genotypowania i selekcji form hodowlanych Anna Nadolska-Orczyk1, Sebastian Gasparis1, Wojciech Zalewski1, Wacław Orczyk2 Zakład Genomiki Funkcjonalnej1 i Zakład Inżynierii Genetycznej2 Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Technologia RNAi jest obecnie jedną z najbardziej innowacyjnych biotechnologii. Umożliwia ona kierunkowe wyciszenie ekspresji genów natywnych roślin i tym samym uzyskanie „mutanta” danej cechy wyrażającego się zmienionym fenotypem. Technologia ta jest szczególnie cenna dla gatunków o dużych, poliploidalnych genomach. Ponieważ zboża uprawiane w Polsce mają tego typu genomy, dlatego zarówno ich hodowla jak i badania genetyczne oraz molekularne są bardzo trudne. Niezaprzeczalną zaletą zastosowania technologii RNAi u tych gatunków jest możliwość jednoczesnego wyciszania ekspresji genów znajdujących się w wielu kopiach, ich homologów, homeologów czy ortologów, czego nie można uzyskać w wyniku mutagenezy. Wyciszenie funkcji określonego genu/grupy genów wymaga jedynie znajomości jego/ich sekwencji. Są one dostępne w codziennie wzbogacanych, publicznych bazach danych. Ponadto obecnie genomy jęczmienia i pszenicy, ze względu na ich bardzo duże znaczenie gospodarcze są sekwencjonowane i składane, co znacznie zwiększy możliwości badawcze funkcji genów natywnych z użyciem technologii RNAi (wyciszania). Celem naszych badań jest poznawanie funkcji genów zbóż, które mogą warunkować cechy o dużym znaczeniu gospodarczym z wykorzystaniem technologii RNAi. Efektem takich badań jest również otrzymanie linii o zmodyfikowanych w trwały/dziedziczny sposób cechach, które mogą być wykorzystane w hodowli jako materiały hodowlane o ulepszonych cechach lub użyte do innych badań o charakterze podstawowym czy aplikacyjnym. Szczegółowe poznanie funkcji genów natywnych umożliwi nam genotypowanie różnych materiałów hodowlanych pod względem określonych cech w celu wyszukania form korzystnych w hodowli. Taka umiejętność oceny materiału od strony genetycznej umożliwiłaby bardzo precyzyjną selekcję w trakcie procesu hodowlanego. Metody badawcze Prowadzenie tego typu badań wymaga znajomości technik kultury in vitro i transformacji genetycznej za pomocą Agrobacterium modyfikowanych gatunków zbóż oraz konstrukcji odpowiednich kaset i klonowania wektorów umożliwiających wyciszenie określonych genów. W dalszej kolejności uzyska- 40 SESJA REFERATOWA 1 ny materiał roślinny jest poddawany szeregom testów na poziomie molekularnym, komórkowym, tkankowym i fenotypu. Intensywność wyciszenia ekspresji określonego genu określana jest poprzez pomiar stężenia transkryptu tego genu w metodzie ilościowego RT-PCR. Badane jest również stężenie produktu (białka, aktywność enzymu) kodowanego przez dany gen. Zmodyfikowane linie dostarczają informacji o warunkowanym przez wyciszone geny fenotypie. Większość metod badawczych była opracowana lub dopracowana w naszym zespole i adaptowana do tego typu badań u zbóż. Wyniki i wnioski Dotychczasowe badania prowadziliśmy z dwoma grupami genów: 1) Geny Pina i Pinb, to dwa geny warunkujące twardość ziarna u pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum). Twardość jest bardzo ważną cecha technologiczną, silnie wpływającą na jakość ziarna pszenicy. Stwierdzono również zależność pomiędzy występowaniem białek puroindolinowych, kodowanych przez geny Pin a odpornością na czynniki biotyczne. Geny te są zlokalizowane w jednym locus genomu D alloheksaploidalnej pszenicy, przez co służyły nam w badaniach między innymi jako geny modelowe. Ponadto analizowaliśmy funkcję ich ortologów, genów Sina i Sinb, zlokalizowanych w genomie R alloheksaploidalnego pszenżyta (Nadolska-Orczyk i in. 2009, Gasparis i in. 2011, Gasparis 2012). W badaniach udokumentowaliśmy, że: wyciszanie ekspresji genów natywnych w poliploidalnych gatunkach zbóż przy użyciu technologii RNAi jest możliwe i może prowadzić do redukcji ponad 90% transkryptu; istnieje silna korelacja pomiędzy wyciszaniem ekspresji genów Pin i Sin oraz spadkiem zawartości kodowanych przez nie białek u obydwu gatunków; występuje pozytywna korelacja pomiędzy wyciszaniem genów Pin i istotnym statystycznie, nawet dwukrotnym wzrostem twardości ziarna pszenicy; nie stwierdzono podobnej korelacji u pszenżyta, co może świadczyć o innej funkcji genów Sin u pszenżyta niż ich ortologów, genów Pin u pszenicy; efekt wyciszania był trwały na poziomie genotypu i fenotypu i był przekazywany do następnych pokoleń generatywnych. 2) Geny z rodziny HvCKX u jęczmienia i z rodziny TaCKX u pszenicy. Geny CKX kodują enzym dehydrogenazę cytokininy regulującą endogenny poziom cytokinin w roślinach. Skład i zawartość tej bardzo ważnej grupy hormonów roślinnych odgrywa kluczową rolę w rozwoju i wzroście roślin oraz wielu procesach życiowych. Geny CKX tworzą różniące się liczbowo rodziny genów u różnych gatunków roślin. Zróżnicowana ekspresja tych genów w różnych organach i tkankach rozwijających się roślin świadczy o ich odmiennych funkcjach. Szczegółowe funkcje większości genów HvCKX jęczmienia i TaCKX pszenicy są słabo poznane bądź niepoznane. W przeprowadzonych przez nas badaniach analizy funkcji genów HvCKX1 i HvCKX2 (Zalewski i in. 2010, Zalewski i in. 2012) udokumentowaliśmy, że obydwa wykazują wysoką i wzrastającą ekspresję w rozwijających się kłosach. Obniżenie tej ekspresji w wyniku wyciszania BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 41 genów skutkowało podwyższeniem produktywności. Podobną zależność zaobserwowano dla genu HvCKX2 związaną z ekspresją w liściach oraz wzrostem rośliny. Stąd nasza hipoteza, że profil ekspresji genów CKX w tkankach i organach rozwijających się roślin może wskazywać na jego funkcje. Podobne badania dokumentujące tą hipotezę badawczą prowadzimy u polskich odmian pszenicy. Wyniki powyższych badań chcemy wykorzystać do genotypowania i selekcji właściwych materiałów hodowlanych przy współpracy z hodowcami. Ich celem będzie poszerzenie puli genetycznej pszenicy / jęczmienia o formy, których podłoże genetyczne wskazuje na podwyższony potencjał plonowania, silniejszy system korzeniowy lub określoną twardość ziarna (bardzo ważna cecha jakościowa). Przeprowadzona zostanie charakterystyka różnych materiałów hodowlanych przekazanych przez hodowców oraz genotypów pszenicy / jęczmienia z innych źródeł pod kątem wzmienionych cech. Obejmie ona genotypowanie, czyli precyzyjne określenie alleli genów CKX czy Pin, odpowiadających za analizowane cechy, jakie występują w badanych genotypach, analizę ekspresji tych genów oraz aktywności kodowanych przez nie białek. Te dane, odpowiednio zinterpretowane, będą przekazywane hodowcom celem wykorzystania w hodowli odmian o wyższej produktywności i jakości ziarna. Tego typu badania umożliwią monitorowanie charakteryzowanych cech w trakcie hodowli i selekcji. Nadolska-Orczyk A, Gasparis S, Orczyk W. 2009. The determinants of grain texture in cereals. J. Appl. Genet. 50: 185-197. Zalewski W, Galuszka P, Gasparis S, Orczyk W, Nadolska-Orczyk A. 2010. Silencing of the HvCKX1 gene decreases the cytokinin oxidase/dehydrogenase level in barley and leads to higher plant productivity. J. Exp. Bot. 61 (6): 1839-1851. Gasparis S., Orczyk W., Zalewski W., Nadolska-Orczyk A. 2011. The RNAmediated silencing of one of the Pin genes in allohexaploid wheat simultaneously decreases the expression of the other, and increases grain hardness. J. Exp. Bot. 62 (11): 4025-4036. Gasparis S. 2012. „Analiza genów Pina i Pinb determinujących twardość ziarna u heksaploidalnej pszenicy i ich ortologów u pszenżyta”. Rozprawa Doktorska. Zalewski W, Orczyk W, Gasparis S, Nadolska-Orczyk A. 2012. HvCKX2 gene silencing by biolistic or Agrobacterium-mediated transformation in barley leads to different phenotypes. BMC Plant Biology, 12:206; http://www. biomedcentral.com/1471-2229/12/206 SESJA REFERATOWA 2 Wykorzystanie bioróżnorodności i osiągnięć nauk podstawowych w doskonaleniu roślin uprawnych WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 45 Konwencja o Różnorodności Biologicznej, Międzynarodowy Traktat o Zasobach Genetycznych Roślin dla Wyżywienia i Rolnictwa oraz Standardowa Umowa o Transferze Materiału – konsekwencje dla hodowców roślin Zofia Bulińska-Radomska Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-PIB w Radzikowie 05-870 Błonie Podstawowe międzynarodowe instrumenty prawne regulujące ochronę, wykorzystanie, dostęp i zarządzanie różnorodnością biologiczną to: Konwencja o Różnorodności Biologicznej (Dz.U.2002. nr 184 poz. 1532) i Międzynarodowy Traktat o Zasobach Genetycznych Roślin dla Wyżywienia i Rolnictwa- ITPGRFA Dz. U. 2006. nr 159 poz. 1128). Obydwie te umowy są odpowiedzią na rosnące zagrożenie utraty różnorodności biologicznej spowodowane negatywnym oddziaływaniem człowieka na środowisko i wynikającą z tego potrzebą zwiększenia zaangażowania państw w zrównoważony rozwój. Obydwie te międzynarodowe umowy mają trzy główne cele; ochronę różnorodności, zrównoważone użytkowanie, oraz uczciwy i sprawiedliwy podział korzyści wynikających z wykorzystywania zasobów genetycznych. Konwencja o Różnorodności Biologicznej odnosi się do wysokich komponentów różnorodności biologicznej, ITPGRFA do różnorodności roślin stanowiących zasoby genetyczne o bieżącym lub potencjalnym znaczeniu do produkcji żywnościowych i rolnictwa. Kluczowym elementem ITPGRFA jest Wielostronny System Dostępu i Podziału Korzyści (WS) ustanowiony w IV część tej umowy. Zawiera on zbiór standardowych zasad, norm i warunków regulujących dostęp do zasobów genetycznych objętych WS i podziału korzyści płynących z ich wykorzystania, które zostały szczegółowo określone w tzw Standardowej Umowie o Transferze Materiału (SMTA). SMTA jest kontraktem dla każdej transakcji przekazania materiału genetycznego. Rośliny objęte Wielostronnym System Dostępu i Podziału Korzyści, których lista zawarta jest w Załączniku 1 do ITPGRFA, (obejmująca 64 najważniejszych roślin upranych) mogą być wyłącznie wykorzystane do celów hodowlanych, badawczych i szkoleniowych służących zaspokajaniu potrzeb żywnościowych i rolniczych, a nie mogą być wykorzystane w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i/lub w innej produkcji przemysłowej niezwiązanej z produkcją żywności i pasz . Udostępnianiu w ramach Wielostronnego Systemu Wymiany podlegają jedynie te zasoby genowe, które znajdują się w domenie publicznej, nie są chronione prawami hodowcy lub osób trzecich, lub zostały nabyte po 1993 r. w spo- 46 SESJA REFERATOWA 2 sób legalny i za zgodą kraju ich pochodzenia, przy czym za kraj pochodzenia uznaje się ten kraj w którym zostały wyhodowane (przypadku odmian hodowlanych) lub występują w warunkach naturalnych na jego terytorium. Postanowienia Traktatu mające najistotniejsze znaczenie dla hodowców odnoszą się do zobowiązań wynikających z nabycia i wykorzystania otrzymanych materiałów genetycznych. Stanowią one, że: Odbiorca zasobów genowych (Materiału) nie ma prawa do objęcia ochroną prawną (własności intelektualnej) lub inną formą prawną ograniczająca dostęp do zasobów genetycznych, ich części lub komponentów genetycznych, w formie otrzymanej z Systemu Wielostronnego, Transfer otrzymanego z Wielostronnego Systemu lub będącego w trakcie procesu hodowlanego/udoskonalania Materiału do innego/następnego Odbiorcy musi nastąpić na postawie SMTA. W przypadku Materiału będącego w trakcie procesu hodowlanego/udoskonalania Dostawca ma obowiązek wyszczególnić w Załączniku 1 nowej SMTA Materiał otrzymany z WS i potwierdzić, że przekazywane roślinne zasoby genetyczne dla wyżywienia i rolnictwa (będące w trakcie procesu hodowlanego/udoskonalania) zostały wyprowadzone z Materiału otrzymanego z Wielostronnego Systemu, Odbiorca zasobów genowych, który komercjalizuje produkt będący zasobami genetycznymi roślin i który zawiera Materiał otrzymany w ramach Wielostronnego Systemu, ma obowiązek wypłacić równorzędną część korzyści płynących z komercjalizacji tego produktu (określoną w Załączniku 2 lub 3 SMTA) jeśli nie jest on dostępny bez ograniczeń dla innych do dalszych badań i hodowli. Gdy produkt ten jest dostępny do hodowli i badań naukowych taka opłata jest dobrowolna. Transfer zasobów genetycznych nie podlegających regulacjom WS, w większości państwach europejskich w tym w Polsce, odbywa się na postawie SMTA z zamieszczoną adnotacją, że odniesienie w SMTA do WS nie będzie interpretowane jako ograniczenie stosowania SMTA do roślin Załącznika 1 ITPGRFA. Wówczas Odbiorca zasobów genowych jest zachęcany do uiszczenia ww dobrowolnej opłaty. Tekst SMTA znajduje się na stronie internetowej http://www. ihar.edu.pl/gene_bank/materialy_do_pobrania.php. Przyjęty w 2011 roku Protokół z Nagoi określający zasady i normy dostępu do zasobów genetycznych i podziału korzyści z ich wykorzystania odnosi się do zasobów genetycznych objętych Konwencją o Różnorodności Biologicznej i nie wkracza w zakres uregulowań określonych i przyjętych w ramach ITPGRFA. WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 47 Wartość wypiekowa odmian pszenicy Nowy system klasyfikacji Witold Brzeziński, Beata Szał Laboratorium Chemiczno-Technologiczne COBORU, Stacja Doświadczalna Oceny Odmian, Słupia Wielka Dotychczasowy system oceny jakościowej odmian Stosowany obecnie w ocenie odmian system klasyfikacji jakościowej został opracowany w roku 1997. Kanwą systemu był w dużej części niemiecki system klasyfikacji jakościowej odmian. Te systemy opierają się na założeniu, że dla każdej klasy jakościowej wybrane wyróżniki jakościowe muszą spełniać ustalone minima. Jeśli choćby w jednym parametrze odmiana nie spełniała wymagań, to bez względu na wartości pozostałych parametrów, spadała automatycznie do niższej klasy. Taki mechanizm sugeruje, że wszystkie wybrane parametry są równocenne, co jest oczywistą nieprawdą. Nowy system klasyfikacji wartości wypiekowej odmian Zasadnicza zmiana polega na zastąpieniu klasyfikacji jakościowej odmian klasyfikacją ich wartości wypiekowej. Podobny system oceny obowiązuje w jęczmieniu browarnym. Tam także oceniamy wartość browarną odmian. Do klasyfikacji wybrano cechy, naszym zdaniem najważniejsze do pełnej oceny wartości wypiekowej: 1. objętość chleba, 2. praca odkształcenia ciasta (W), 3. elastyczność ciasta (P/L), 4. rozmiękczenie ciasta, 5. ilość mokrego glutenu. Bez zmian pozostaje system oceny względnej poszczególnych parametrów. Zawsze ocenę podaje się w skali 9 stopniowej, przez porównanie poszczególnych cech badanych odmian do odpowiednich cech wzorca. Cechy odmiany wzorcowej są średnimi wynikami poszczególnych parametrów z wielu lat badań. Dla pszenicy ozimej odmianą wzorcową jest Tonacja, a dla pszenicy jarej – Tybalt. Ocena względna wartości wypiekowej odmian Stosowana w ocenie odmian klasyfikacja względna pozwala określić genetyczną wartość cechy. Ocena względna eliminuje wpływ czynników pozagenetycznych, takich jak warunki siedliskowe punktu doświadczalnego. Warunki siedliskowe to przebieg pogody, ilość i rozkład opadów, warunki glebowe, nawożenie itp. Jeśli w danym punkcie doświadczalnym występowały anomalia pogodowe i wzorzec wykazał obniżone wartości w ocenianych cechach, konieczna jest korekta wartości. SESJA REFERATOWA 2 48 Wartość wypiekowa odmian Q Na podstawie wieloletnich obserwacji i doświadczeń, poszczególnym parametrom przydzielono następujące wagi: 1. objętość chleba 0,5 2. praca odkształcenia ciasta (W) 0,2 3. elastyczność ciasta (P/L) 0,1 4. rozmiękczenie ciasta 0,1 5. gluten mokry 0,1 Wartość wypiekowa Q jest sumą iloczynów klasy i wagi dla danej cechy: 5 Q (klasa ( i 1) x waga( i ) ) i 1 i – cecha Ranking odmian Zachowując nazewnictwo dla klas z poprzedniego systemu klasyfikacji jakościowej przyjęto następujący podział na klasy: Klasa wartości wypiekowej elitarna Q 8-9 jakościowa 6,5-8 chlebowa 5-6,5 na ciastka < 2,5 pozostała <5 Wiele odmian będących w badaniach rejestrowych COBORU zachowało swoją klasę w nowej klasyfikacji. Dwie odmiany awansowały do klasy wyższej, 18 odmian zajęło pozycję w klasie niższej. Częstą przyczyną przesunięcia odmiany do klasy niższej jest mała zawartość glutenu oraz zbyt sztywne ciasto (wysoka wartość P/L). Wartość wypiekowa Q dla odmian znajdujących się obecnie w krajowym rejestrze zostanie obliczona po wykonaniu badań dla prób pochodzących z bieżącego i przyszłego roku zbioru. WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 49 Wybrane zagadnienia z zakresu cyfrowych metod oceny jakościowej roślin uprawnych Przemysław Szymon Szecówka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie Zakład Roślin Zbożowych w Krakowie e-mail: [email protected] W dobie XXI wieku elektroniczny a zarazem cyfrowy zapis danych stanowi podstawową formę wymiany informacji. Na przestrzeni 50 lat nie sposób wymienić wszystkich możliwych zastosowań elektroniki w życiu człowieka. Od podstawowych funkcji wspomagających pracę człowieka poprzez złożone, samodzielne systemy nadzorujące procesy analizy, interpretacji i podejmowania decyzji. Dynamiczny rozwój elektroniki w XX wieku związany z rozwojem cywilizacyjnym człowieka, odkrywanie nowych zasad i praw świata, podbój kosmosu stanowił podstawę do budowy i upowszechnienia narzędzia jakim stał się komputer. Ściśle związane ze sobą krzem, miedź, platyna, złoto i wiele innych pierwiastków w postaci układów elektronicznych jako świadomie połączone systemy dziś wyręczają nas w niejednym trudnym przedsięwzięciu. Dynamika rozwoju zastosowań cyfroniki jest tak ogromna, że jedynym ograniczeniem wydaje się być jedynie ludzka wyobraźnia i pytanie: jak jeszcze możemy wyręczyć człowieka w jego codziennym życiu? gdzie jeszcze można zastosować powszechnie układy cyfrowe aby usprawnić procesy przetwarzania i interpretacji danych? Obszar zastosowań wydaje się znaczny, biorąc pod uwagę interdyscyplinarne powiązanie dziedzin nauki, która stanowi podstawę transpozycji wielu metod badawczych. Wśród zastosowań elektronicznej interpretacji danych analiza obrazu jest jednym z podstawowych narzędzi związanych z cyfrową obróbką zdjęć. Proces ten jest złożony i składa się z poszczególnych etapów od momentu pozyskiwania obrazu, jego przygotowania aż do rozpoznawania i klasyfikacji poszczególnych cech, które stanowią rozwiązanie problemu. Zastosowanie analizy obrazu przeważnie dotyczy obiektów dwu wymiarowych, choć dzięki nowoczesnym metodą pozyskiwania danych o obiekcie i przestrzeni coraz bardziej popularne staje się trójwymiarowe odzwierciedlenie przestrzeni. Klasyczna analiza obrazu bazująca na dwu wymiarowym obrazie jest zbiorem funkcji obrazu rzeczywistego SESJA REFERATOWA 2 50 Rysunek 1. Obraz 2D wypieku laboratoryjnego: a) obraz 8 bitowy, b) obraz 2 bitowy Dzięki temu możliwe jest porównywanie ze sobą cech obrazu tj. geometryczne parametry (średnice, pola powierzchni, środki ciężkości) pomiędzy wzorcami a obiektami badanymi. W odróżnieniu od klasycznej analizy obrazu bazującej na „płaskim obrazie” dwu wymiarowym, analiza obrazu trójwymiarowego wydaje się być bardziej zaawansowana ze względu na złożoność funkcji przeliczenia współrzędnych w przestrzeni: . Na rys. 2 przedstawiona została wizualizacja chmury punktów (a) oraz jej przekształcenie w zbiór MES (b) jako siatki trójkątów pozwalających odwzorować powierzchnie obiektu rzeczywistego. Informacje zebrane w ten sposób pozwalają nam na wyliczenie podstawowych parametrów fizycznych opisujących obiekt, bazując na realnych pomiarach punktów w przestrzeni o zadanej gęstości. a) b) Rys. 2. Obiekty 3D: a) obraz chmury punktów, b) siatka MES Układy 3D zawierając więcej informacji o obiektach w przestrzeni cieszą się szerokim zainteresowaniem we wszelkich gałęziach przemysłu począwszy od inżynierii materiałowej (przeważnie odwrotnej), gdzie na podstawie obiektów wprowadzonych do postaci cyfrowej tworzone są ich wierne repliki, aż po nauki bezpośrednio związane z życiem człowieka jak np. medycyna gdzie na podstawie analizy obrazów „przestrzennych” wykonywane są konkretne komponenty związane z otoczeniem i życiem człowieka. Transponując metody badawcze związane z analizowaniem obrazów, stosowane coraz bardziej powszechnie od WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 51 połowy ubiegłego dziesięciolecia możliwe będzie stworzenie narzędzi przydatnych do oceny jakościowej roślin uprawnych. Do tego celu zarówno 2 jak i 3 wymiarowa analiza obrazu staje się doskonałą platformą pozwalającą na gromadzenie informacji o obiektach w sposób cyfrowy, często dużo bardziej wnikliwy niż „ludzkie oko”. W pracach związanych z oceną jakościową roślin uprawnych zwłaszcza w warunkach polowych większość powszechnie stosowanych metod uwzględnia subiektywną ocenę człowieka. Wzbogacenie takiej oceny o narzędzia do analizy obrazu powinno nie tylko usprawnić i przyspieszyć sam proces oceny ale także wzbogacić go o jakość pozyskiwanych danych. SESJA REFERATOWA 2 52 Efekty kumulacji null alleli białek gliadynowych u mieszańców pszenicy ozimej w aspekcie cech technologicznych i właściwości zdrowotnych Jacek Waga1, Jerzy Zientarski1, Andrzej Skoczowski2, Maria Stachowicz1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Roślin Zbożowych w Krakowie 2 Instytut Fizjologii Roślin im. Franciszka Gorskiego, Polska Akademia Nauk w Krakowie 1 Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat w badaniach białek zapasowych pszenicy zarysowały się dwa dominujące kierunki. Pierwszy z nich dotyczy relacji między zróżnicowaniem budowy fizyko-chemicznej gliadyn i glutenin, a zmiennością cech jakości technologicznej, drugi natomiast wiąże się z niekorzystnymi dla zdrowia człowieka właściwościami alergizującymi oraz celiakio-toksycznymi tych białek. Spośród wielu składników chemicznych endospermu białka gluteninowe – zarówno o wysokiej (HMW) jak i niskiej (LMW) masie cząsteczkowej – mają największy wpływ na kształtowanie jakości technologicznej. Ich genetycznie uwarunkowany polimorfizm jest powiązany ze zróżnicowaniem odmian i rodów pszenicy pod względem cech reologicznych glutenu, głównie jego elastyczności. Związek ten został wielokrotnie udowodniony i opisany w licznych publikacjach, książkach i monografiach, a podjednostki białek gluteninowych znajdują praktyczne zastosowanie w hodowli jako markery biochemiczne ułatwiające selekcję genotypów wysokojakościowych we wczesnych pokoleniach mieszańców. Jednakże informacja o cechach technologicznych, uzyskana na podstawie analizy składu glutenin, nie jest zawsze i w pełni obiektywna. Znane są przypadki odmian wysokojakościowych, które zawierają podjednostki Glu D12+12 uważane za markery niskiej jakości. Typowym przykładem mogą być odmiany Sukces czy Tonacja. I przeciwnie – obecność podjednostek Glu D15+10 nie gwarantuje wysokiej jakości wszystkich genotypów, u których zostały zidentyfikowane. Dlaczego tak jest? Mimo istotnej roli białek gluteninowych w kształtowaniu cech technologicznych ich efekt końcowy jest wypadkową właściwości chemicznych oraz interakcji, jakie zachodzą między różnymi składnikami mąki, zarówno białkowymi jak i niebiałkowymi. W naszych badaniach szczególną rolę przywiązujemy do gliadyn. Rozpowszechniony jest pogląd, iż znaczny polimorfizm białek gliadynowych ułatwia identyfikację genotypów pszenicy lecz tylko w niewielkim stopniu jest powiązany ze zmiennością cech technologicznych. Badania realizowane w Zakładzie Roślin Zbożowych IHAR-PIB w Krakowie dowodzą, iż pogląd ten nie jest w pełni uzasadniony i tylko częściowo prawdziwy. Niektóre frakcje β-gliadyn mają istotny wpływ na wła- WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 53 ściwości technologiczne, a obraz ich zróżnicowania na podstawie elektroforezy A-PAGE uzupełnia informacje o jakości pszenicy wynikające z analizy składu podjednostek gluteninowych. Drugim istotnym aspektem związanym z polimorfizmem białek zapasowych jest zagadnienie ich właściwości alergogennych i celiakio-toksycznych. Aktualnie ocena immunoreaktywności białek zapasowych nie jest uwzględniana jako kryterium selekcji w procesie hodowlanym. Jednak biorąc pod uwagę znaczną rolę, jaką w krajach Unii Europejskiej przywiązuje się do zdrowia i bezpieczeństwa żywności można oczekiwać, iż w przyszłości będą podejmowane prace zmierzające do wytworzenia hipoalergicznych gatunków roślin uprawnych, w tym także zbóż. Obecnie realizowane są projekty badawcze zmierzające do wyjaśnienia biochemicznych i molekularnych podstaw alergeniczności białek roślinnych. Udowodniono, iż gliadyny oraz gluteniny są szkodliwe dla zdrowia osób wykazujących nietolerancję białek pszenicy. Jako alergeny pokarmowe mogą one wywoływać choroby skóry oraz choroby przewodu pokarmowego i oddechowego, takie jak: pokrzywki, atopowe zapalenie skóry, obrzęk naczyń, alergiczny nieżyt nosa, opryszczki, astma i inne. Udowodniono także, iż białka z grupy ω-gliadyn, przede wszsystkim frakcje ω-5, są głównym czynnikiem chorobotwórczym w przypadku jednej z najbardziej niebezpiecznych alergii, jaką jest wstrząs anafilaktyczny stymulowany wysiłkiem fizycznym (ang. WDEIA – wheat dependent exercise induced anaphylaxis). W ZRZb IHAR-PIB w Krakowie realizowane są badania, których celem jest obniżenie właściwości alergogennych pszenicy drogą modyfikacji składu białek gliadynowych, przy założeniu, iż parametry technologiczne powinny zostać utrzymane – co najmniej – na nie zmienionym poziomie. W efekcie wytworzono genotypy pozbawione wszystkich, najsilniej alergizujących, frakcji białek należących do grupy ω-gliadyn. 54 SESJA REFERATOWA 2 Materiałem wyjściowym do badań były linie mieszańcowe uzyskane w wyniku krzyżowania orkiszu (odmiany Oberkummler Rotkorn) z rodem LAD 480. Wśród mieszańców pojawiały się spontanicznie mutanty, u których – w porównaniu z genotypem dzikim – obserwowano brak jednego bądź kilku prążków elektroforetycznych. Ekspresja genów kontrolujących syntezę tych białek (zlokalizowanych głównie w strefach β i ω-gliadyn) została zblokowana na skutek powstania null alleli. Dla mieszańców, dla których stwierdzono efekty mutacji, wytworzono pary linii czystych. Jedna z linii w obrębie każdej pary zawierała pełny zestaw genów aktywnych (genotyp dziki – kontrola), druga natomiast specyficzny null allel. Dla każdej pary linii czystych prowadzono także selekcję w kierunku ujednolicenia składu podjednostek gluteninowych (HMW i LMW). W następnej kolejności linie zawierające null allele ω-gliadyn zlokalizowane na różnych chromosomach krzyżowano między sobą celem kumulacji genów nieaktywnych w jednym organizmie roślinnym. W pokoleniu F2 obserwowano różne kombinacje null alleli i genów kodujących. Zidentyfikowano także genotypy, w których wszystkie geny ω-gliadyny wystąpiły w postaci null alleli. Analiza białek zapasowych w trzech kolejnych pokoleniach pozwala twierdzić, że uzyskany wariant jest genetycznie stabilny. Mieszańce, o zmodyfikowanym składzie białek gliadynowych, są aktualnie badane pod kątem właściwości technologicznych oraz immunoreaktywnych. Uzyskane wyniki sugerują, iż null allele mogą znacząco modyfikować cechy jakościowe pszenicy, zarówno w sposób korzystny, jak i niekorzystny zależnie od tego, w której grupie gliadyn synteza białek została zablokowana. Analiza technologiczna linii zawierających null allel na chromosomie 6B potwierdza wyniki naszych wcześniejszych badań wskazujących na istnienie związku β-gliadyn ze zmiennością cech jakościowych. Możliwe przyczyny tych zależności oraz ich biochemiczne podłoże będą dyskutowane. Właściwości immunoreaktywne badanych linii mieszańcowych, oceniane na podstawie testu ELISA oraz immunoblotingu, wskazują na znaczne obniżenie alergeniczności genotypów pozbawionych ω-gliadyn. W przyszłości wyniki analiz immunologicznych będą weryfikowane na podstawie testów klinicznych i żywieniowych. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2010-2012 jako projekt rozwojowy NR12-0001-10/2011 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH... 55 Segregacja alleli Glu-1 w populacjach linii homozygotycznych pszenicy, otrzymanych metodą krzyżowania z kukurydzą, androgenezy oraz SSD Karolina Krystkowiak, Tadeusz Adamski, Maria Surma, Anetta Kuczyńska, Krzysztof Mikołajczak, Piotr Ogrodowicz, Aleksandra Ponitka, Aurelia Ślusarkiewicz-Jarzina Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań W hodowli roślin istotną kwestią jest skrócenie okresu czasu potrzebnego na uzyskanie nowych odmian. Związane jest to głównie z długim procesem uzyskiwania z mieszańców wczesnych pokoleń form o wysokim stopniu homozygotyczności. W hodowli pszenicy coraz większe zastosowanie mają techniki związane z haploidyzacją form mieszańcowych na drodze krzyżowania pszenicy z kukurydzą oraz na drodze androgenezy. Rośliny haploidalne odpowiadają losowej próbie gamet wytwarzanych przez heterozygoty a podwajając liczbę chromosomów u haploidów uzyskuje się formy homozygotyczne. Celem badań było stwierdzenie, czy w uzyskiwanych na drodze krzyżowania pszenicy z kukurydzą oraz na drodze androgenezy populacjach linii podwojonych haploidów (DH) nie występują zaburzenia w segregacji loci Glu-1 związanych ze składem białek gluteninowych (HMW). Wśród frakcji białkowych wysokocząsteczkowe podjednostki gluteninowe wywierają istotny wpływ na wartość wypiekową mąki. Materiał do badań stanowiło pięć kombinacji krzyżówkowych pszenicy charakteryzujących się znacznym zróżnicowaniem pod względem składu podjednostek białek gluteninowych. Z mieszańców pokolenia F1 wyprowadzono linie DH metodą krzyżowania z kukurydzą oraz na drodze androgenezy. Z tych samych kombinacji krzyżówkowych uzyskano także linie SSDF7. Oznaczono skład podjednostek białek wysokocząsteczkowych w badanych populacjach linii DH i SSD. Analizy produktów ekspresji alleli Glu-1 wykonano metodą elektroforezy na żelu poliakrylamidowym oraz metodami identyfikacji alleli w loci Glu-1 za pomocą markerów allelospecyficznych. Izolację białek gluteninowych przeprowadzono metodą bezpośrednią (Wrigley 1988). Do rozdzielania i identyfikacji białek zastosowano metodę rozdziału na żelu poliakrylamidowym SDS-PAGE (Laemmli 1970). Identyfikację alleli za pomocą markerów allelospecyficznych przeprowadzono dla podjednostek Axnull, Ax1, Bx7, By8, Dx5, Dy10. Izolację genomowego DNA przeprowadzono zmodyfikowaną metodą Horna i Rafalskiego (1992). Skład mieszaniny PCR odpowiedniej dla markerów allelospecyficznych, a także cykl PCR zastosowano wg Moczulskiego i Salmanowicza (2003). Porównano segregację wysokocząsteczkowych białek gluteninowych zachodzącą w rodzinach linii DH pszenicy 56 SESJA REFERATOWA 2 otrzymanych metodą krzyżowania z kukurydzą i androgenezy z z populacjami linii SSDF7 uzyskanych z tych samych kombinacji krzyżówkowych. W przypadku lini DH uzyskanych na drodze androgenezy w 4 z 5 badanych kombinacji krzyżówkowych wystąpiły istotne rozbieżnośći w oczekiwanych stosunkach rozszczepień. Z wyprowadzonych z tych samych kombinacji krzyżówkowych liniach DH wyprowadzonych metodą krzyżowania z kukurydzą lub techniką SSD segregacja przebiegała prawidłowo. Podjęto próbę wyjaśnienia przyczyn występowania zaburzeń w częstości pojawiania się poszczególnych segregantów w populacjach linii DH otrzymywanych na drodze androgenezy. Materiał do badań stanowiły rośliny wyprowadzone z kalusów pięciu badanych kombinacji krzyżówkowych. W analizach molekularnych wykorzystano 29 markerów mikrosatelitarnych, dla których wcześniej zoptymalizowano warunki prowadzenia reakcji. W czterech przypadkach nie stwierdzono zróżnicowania genetycznego w obrębie uzyskanych z jednego kalusa roślin. Wszystkie osobniki generowały takie same długości produktów. Stąd należy przypuszczać, że rośliny tworzące każdą z tych grup pochodziły z kalusa uzyskanego z jednej mikrospory. W jednym przypadku uzyskano dwie polimorficzne pary roślin, jednakże tworzące każdą z tych par rośliny prawdopodobnie były klonami. Uzyskane wyniki badań wskazują, że częstość otrzymywania poszczególnych typów segregantów w przypadku metody androgenezy może ulec zaburzeniu, czego jednym z powodów może być uzyskiwanie kilku takich samych roślin z kalusa powstałego z jednej mikrospory. Badania finansowane w ramach Projektu finansowanego przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Departament Hodowli i Ochrony Roślin nr HOR hn 801-9/11 zadanie nr 3. SESJA REFERATOWA 3 Odporność roślin na stresy biotyczne oraz jej genetyczne uwarunkowanie ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 59 Wprowadzenie do pszenicy wielogenowej odporności na choroby przy użyciu markerów molekularnych Paweł Cz. Czembor1, Magdalena Radecka-Janusik1, Katarzyna Sejbuk1, Radosław Kleszcz2, Piotr Słowacki1 1 Zakład Fitopatologii, 2 Zakład Genetyki i Hodowli Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Interakcja gospodarz – patogen podlega specyficznym siłom ewolucyjnym w agrocenozach. Wynika ona głównie z ciągłego wprowadzania do uprawy nowych odmian o różnych kombinacjach genów odporności, które wymuszają zmiany adaptacyjne (w kierunku wirulencji) w populacji patogena. Ten nieustanny wyścig hodowca – patogen wymusza w procesie hodowli nowych odmian po sięganie niejednokrotnie do źródeł odporności na chorobę, które często mają bardzo niekorzystne cechy agronomiczne. W celu uniknięcia negatywnych skutków wprowadzania genów z form „egzotycznych” wcześniej wykonuje się zazwyczaj kilka krzyżowań wypierających z odmianami o wysokiej wartości gospodarczej, co skutkuje uzyskaniem roślin odpornych na patogena i wartościowszych pod względem innych cech agronomicznych. Współczesna biologia molekularna, a w szczególności w dziedzinie rekombinacyjnej technologii DNA i markerów molekularnych umożliwia zastosowanie niekonwencjonalnych rozwiązań podnoszących efektywność procesu hodowli. Dotyczy to zwłaszcza potrzeby kumulacji w stosunkowo krótkim czasie w jednym genotypie kilku genów odporności na jedną lub kilka chorób, gdzie odporność ma często o charakter ilościowy, a objawy chorobowe są trudne do oceny. W Pracowni Hodowli Odpornościowej Zakładu Fitopatologii IHAR-PIB w Radzikowie od kilku lat prowadzone są prace, które mają na celu wzbogacenie dostępnej puli efektywnych genów odporności na potrzeby programów hodowlanych. Szczególnie chcemy podnieść odporność pszenicy (Triticum aestivum) na najważniejsze patogeny, takie jak mączniak prawdziwy (Blumeria graminis f. sp. tritici), rdza brunatna (Puccinia triticina) rdza żółta (P. striiformis f. sp. tritici) septorioza paskowana liści (Septoria tritici) i fuzarioza kłosów (Fusarium spp.). O ile to było możliwe, obok genów głównych (Yr5, Yr15, Stb2, Stb4, Pm21) wprowadzano również loci cech ilościowych (QTL-e) związanych z odpornością (Qfhs.ndsu-3BS i Qfhs.ifa-5A), odporność na rdzę żółtą w stadium rośliny dorosłej Yr36 czy też kompleks genów (Lr46-Yr29-Pm39) warunkujących spowolnienie występowania objawów u roślin dorosłych dla kilku chorób jednocześnie (tab. 1). Wprowadzanie do materiałów hodowlanych odporności innej niż ta warunkowana przez geny główne, może się przyczynić SESJA REFERATOWA 3 60 do uzyskania bardziej trwałej (w czasie) i wszechstronnej (niespecyficznej) odporności na choroby. Tabela 1. Źródła odporności na choroby pszenicy oraz odmiany wykorzystane w selekcji wspomaganej markerami molekularnymi. Odmiana/linia pszenicy – dawca oraz wprowadzane geny Pavon76 (Lr46-Yr29Pm39), KSWGRC48 (Pm21), Sumai3 (Qfhs.ndsu-3BS) Scarlet (Gpc-B1, Yr36) Sumai3 (Qfhs.ndsu3BS i Qfhs.ifa-5A) Veranopolis (Stb2), Tadinia (Stb4) Odmiana/linia pszenicy – biorca Zebra, Raweta, Bryza i Parabola Stan obecny materiałów F2 – homozygotyczne w loci markerów molekularnych sprzężonych z wprowadzanymi genami Muszelka i STH537 F4BC1 i F3BC2 – homozygotyczne w loci markerów molekularnych sprzężonych z dwoma QTL-ami Muza, Nadobna, Izyda i Dorota Projekt Projekt rozwojowy finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (N R12 0081 06), lata 2008-2012* Badania na Rzecz Postępu Biologicznego w Produkcji Roślinnej finansowanego przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi (nr decyzji HOR hn 801-8/12), lata 2008-2013** F2 – homozygotycz- Projekt ne w loci markerów BIOEXPLOIT (lata 2005-2011): molekularnych sprzężonych z dwo- Exploitation of ma wprowadzany- natural plant biodiversity for mi genami Stb the pesticide-free production of food, FOOD-CT-513959, finansowany przez 6 PR UE oraz SPUB z MNiSW ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Parabola, Radunia i Partyzan 61 F1 – po krzyżowaniach zbieżnych (dla trzech genów); F2BC2 – dla pojedynczych genów Projekt ENDURE (lata 2006-2010): European Network for the Durable Exploitation of Crop Protection Strategies, CT-031499, finansowany przez 6 PR UE oraz SPUB z MNiSW * – szczegóły projektu przedstawione na posterze: Paweł Cz. Czembor, Katarzyna Sejbuk, Piotr Słowacki. Wprowadzenie do pszenicy jarej wielogenowej odporności na choroby i genu zwiększającego zawartość białka w ziarnie przy użyciu markerów molekularnych. ** – szclegendazegóły projektu przedstawione na posterze: Paweł Cz. Czembor, Radosław Kleszcz. Badania wstępne odporności na fuzariozę kłosa rodzin F3BC1 pszenicy ozimej uzyskanych na drodze selekcji molekularnej. Avocet-Yr5 (Yr5), Avocet-Yr15 (Yr15), Pavon76 (Lr46-Yr29Pm39) Na potrzeby MAS stosowano proste systemy markerowe, głównie oparte o amplifikację w reakcji PCR loci mikrosatelitarnycych (ang, Sequence Simple Repeats, SSR), które były wykrywane na analizatorze DNA ABI377XL (Applied Biosystems). Markery molekularne stosowano nie tylko do analizy FS (ang. Foreground Selection, selekcja oparta o markery blisko sprzężone z wprowadzanym genem), ale również w niektórych przypadkach wykorzystano markery (ang. Amplified Fragment Length Polymorphism, AFLP i SSR) do selekcji tła genetycznego osobników w celu przywrócenia w jak największej skali genomu rodziców wypierających. Wprowadzanie większej liczby genów do jednego genotypu przy wykorzystaniu MAS, wymagało przeprowadzenia złożonych układów krzyżowań jak również analizy molekularnej nie rzadko tysięcy próbek DNA. Znacznym ułatwieniem w realizacji szerzej zakrojonych projektów MAS jest całkowita lub częściowa automatyzacja analiz molekularnych. W przedstawionych projektach (tab. 1) wykorzystano automatyczną stację roboczą Tecan Freedom EVO 150 (Tecan Group Ltd., Seestrasse 103, CH-8708 Männedorf, Szwajcaria), która znacznie przyspieszyła izolację DNA z liści analizowanych roślin. Mamy nadzieję, że przedstawione strategie wprowadzania genów odporności na patogeny i rozwijane metody analizy molekularnej przyczynia się do podniesienia odporności polskich odmian pszenicy. SESJA REFERATOWA 3 62 Charakterystyka i genetyczne podłoże biosyntezy cyklicznych kwasów hydroksamowych ze szczególnym uwzględnieniem żyta zwyczajnego (Secale cereale L.) Monika Rakoczy-Trojanowska1, Jolanta Groszyk2, Tymoteusz Oleniecki1, Wacław Orczyk2 Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie 2 Zakład Inżynierii Genetycznej, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB Radzików 1 Cykliczne kwasy hydroksamowe (CKH) to metabolity wtórne, które u niektórych roślin, w szczególności traw, odgrywają kluczową rolę w reakcjach odpornościowych na stresy biotyczne – szkodniki i choroby, abiotyczne – zasolenie gleby oraz w oddziaływaniach allelopatycznych (Makleit, 2005, Frey i in., 2009, Niemeyer, 2009). Ostatnio zwrócono także uwagę na prozdrowotne właściwości CKH znajdujących się w ziarnie żyta i pszenicy, co znalazło odzwierciedlenie w specjalnej technologii wypieku pieczywa oraz produkcji musli i płatków o zwiększonej zawartości tych związków (patent US 2011/0020480 A1). CKH są istotnym elementem mechanizmów obronnych przeciw szkodnikom, np. na omacnicę prosowiankę – ECB (Ostrinia nubilalis) u kukurydzy, czy na mszycę (Sitobion avenae) u owsa oraz na choroby, wywołane np. przez Helminthosporium turcicum czy Cephalosporium maydis (Niemeyer, 2009 Frey i in., 2009). W biosyntezie CKH pierwszą reakcją jest przekształcenie fosforanu indolo-3-glicerolu w indol, a produktami kolejnych reakcji są 4 podstawowe CKH: HBOA, DIBOA, TRIBOA (2,4,7-trihydroksy-2H-1,4-benzoksazyn-3(4H)-on) oraz DIMBOA (2,4-dihydroksy-7-metoksy-benzoksazyn-3(4H)-on); (Frey i in., 2009, Niemeyer i in., 2009, Sue i in., 2011); rys.1. Na skutek uszkodzenia tkanki roślinnej i uruchomienia szlaku sygnalnego kwasu jasmonowego i/lub jego estru metylowego dochodzi do aktywacji glukozydaz znajdujących się w chloroplastach i przekształcenia nieaktywnych (glikozylowanych) form CKH w biologicznie aktywne aglikony (Niemeyer, 2009). Na skutek uszkodzenia tkanki roślinnej i uruchomienia szlaku sygnalnego kwasu jasmonowego i/lub jego estru metylowego dochodzi do aktywacji glukozydaz znajdujących się w chloroplastach i przekształcenia nieaktywnych (glikozylowanych) form CKH w biologicznie aktywne aglikony (Niemeyer, 2009). ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 63 Rys. 1. Biosynteza CKH (wg Frey i in., 2009) Najlepiej scharakteryzowanymi gatunkami pod względem genetycznego podłoża biosyntezy CKH są kukurydza, pszenica i dziki jęczmień Hordeum lechleri. Enzymy biorące udział w biosyntezie i modyfikacjach CKH są kodowane przez geny Bx1 ÷ Bx9: Bx1 koduje syntazę indolową, Bx2 ÷ Bx5 –monooksygenzy cytochromu P450 należące do rodziny CYP71C, Bx6 – dioksygenazę zależną od 2-oksoglutaranu, Bx7 – O-metylotransferazę, Bx8, Bx9 – glukozylotransferazy difosforanu urydyny (Jończyk i in., 2008, Nomura i in., 2008, Niemeyer, 2009, Frey i in., 2009). Większość genów Bx kukurydzy i pszenicy została już zmapowana (Frey i in., 2009). U kukurydzy geny ZmBx1 ÷ ZmBx6 oraz ZmBx7 i ZmBx8 zlokalizowano na krótkim ramieniu chromosomu 4, a gen ZmBx9 na chromosomie 1. Geny TaBx1 ÷ TaBx2, TaBx3 ÷ TaBx5, cztery homologi genów TaGT (kodujących glukotransferazy a÷d, będących ortologami ZmBx8,9) oraz cztery homologi TaGlu (kodujących glukozylazy a÷d) zmapowano u pszenicy heksaploidalnej, odpowiednio, na chromosomach z grupy czwartej, piątej, drugiej i siódmej. U żyta CKH występują zarówno w formie aglikonów, glikozydów, jak i benzoksazolinonów; głównym aglikonem w liściach jest DIBOA (oraz bardziej stabilny produkt jego degradacji – BOA,, a w korzeniach oprócz DIBOA są również w niewielkich ilościach syntetyzowane DIMBOA i DIBOA-Glc (Zasada i in., 2007, Meyer i in., 2009, Niemeyer i in., 2009). Żytnie CKH były badane przede wszystkim w kontekście ich związku z allelopatią – Żyto należy do gatunków o najsilniejszych właściwościach allelopatycznych (Przepiórkowski i Górski, 1994, Tabaglio i in., 2008, Gavazzi i in., 2010) i oddziaływaniami antynicieniowymi (Zasada i in., 2007, Meyer i in., 2009). 64 SESJA REFERATOWA 3 Żytnie CKH hamują lub redukują kiełkowanie i wzrost wielu gatunków roślin, zarówno chwastów, m.in.: Lepidium sativum, Amaranthus retroflexus, Echinoehloa crus-galli, Portulaca oleracea, Epilobium ciliatum, Conyza canadensis, Epilobium ciliatum, Conyza canadensis, jak i oraz roślin uprawnych, m.in.: ogórek, melon, sałata, pomidor, kukurydza, tytoń) nawet do 98% (Przepiórkowski i Górski, 1994, Tabaglio i in., 2008). Efekt ten obserwowano zarówno w przypadku stosowania ekstraktów z korzeni, jak i ściółkowania słomą, upraw po jesiennym zaoraniu oraz bezpośredniego oddziaływania żyta na inne gatunki roślin w ich sąsiedztwie. Toksyczny wpływ żyta na nicienie jest uzależniony od wielu czynników. Najważniejsze z nich to gatunek nicienia – wyraźnie supresyjne działanie żyta wykazano w odniesieniu do Meloidogyne incognito, stadium rozwojowe nicienia – najbardziej wrażliwe są larwy juwenilne w stadium J2 oraz genotyp żyta (Zasada i in., 2007, Meyer i in., 2009). Dotychczas ukazała się tylko jedna praca, w której zwrócono uwagę na jeszcze jedną, bardzo istotną zależność między zawartością CKH a reakcją na zasolenie dwóch gatunków Secale (S. cereale i S. cereanum). U roślin poddanych działaniu 100mM NaCl stwierdzono znaczący wzrost zawartości DIBOA w liściach (Makleit, 2005). U żyta genetyczne podłoże biosyntezy CKH jest bardzo słabo poznane. Jedyne, co udało się do tej pory ustalić, to lokalizacja genomowa ortologów genów Bx – homeoloci dla genów Bx1 i Bx2 zmapowano na chromosomie 7R, Bx3 ÷ Bx5, podobnie jak u pszenicy – na chromosomie 5R, a ScGT (ortolog genów TaGT pszenicy i Bx8 i/lub Bx9 u kukurydzy) oraz Scglu (ortolog genów TaGlu) – odpowiednio na chromosomach 4R i 2R. Różnice w lokalizacji genów Bx u żyta i pszenicy wynikają z licznych wzajemnych translokacji miedzy chromosomami dzikich przodków tych obu gatunków (Nomura i in., 2003, Jończyk i in., 2008, Frey i in., 2009, Niemeyer, 2009, Sue i in., 2011). Niedawno opublikowano sekwencje kodujące genów ScBx1 i ScBx2 (La Hovary, 2012). Ich podobieństwo do sekwencji kodujących genów TaBx1 i TaBx2 jest bardzo wysokie i wynosi ponad 94% (przy 99% pokryciu i p=0.0). Dotychczas nie udało się u żyta (jak również u pszenicy) zidentyfikować ortologów kukurydzianych genów ZmBx6 i ZmBx7 (Frey, 2009, Sue i in., 2011). Ostatnio w ramach projektu NCBiR podjęto badania nad opracowaniem efektywnych markerów molekularnych dla MAS (Marker Assisted Selection), bazujących na polimorfizmach genów ScBx zasocjowanych z odpornością na rdzę brunatną i porastanie przedżniwne. Celem pierwszego etapu prac jest poznanie struktury genów ScBx i zidentyfikowanie polimorfizmów SNP i INDEL, w populacji składającej się z niespokrewnionych linii wsobnych oraz form dzikich i gatunków pokrewnych w rodzaju Secale. W badaniach uwzględniono geny ScBx1 ÷ ScBx5 oraz gen ScBx7, zidentyfikowany dotychczas jedynie u kukurydzy; w naszym przekonaniu jego ortolog musi być obecny u żyta, skoro wykryto produkt kodowanego przez niego enzymu. Uzyskano amplikony genów ScBx1, ScBx2 i ScBx5 odpowiadające prawie pełnej sekwencji tych genów oraz ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 65 scharakteryzowano ich polimorfizm strukturalny u kilku linii wsobnych żyta oraz u dzikich gatunków z rodzaju Secale (S. cereale ssp. africanum, S. cereale ssp. ancestralne, S. cereale ssp. segetale, S. sylvestre, S. vavilovii, S. strictum ssp. africanum, S. strictum ssp. anatolicum, S. strictum ssp. Ciliatoglume, S. strictum ssp. kuprijanovii, S. strictum ssp. strictum, S. cereale ssp. dighoricum, S. strictum). Stwierdzono stosunkowo wysoki stopień polimorfizmu genów ScBx, co daje szansę na opracowanie efektywnych markerów molekularnych typu CGBM (Candidate Gene Based Markers) dla MAS żyta. Literatura 1. Frey M., Schullehner K, Dick R, Fiesselmann A., Gierl A. 2009. Benzoxazinoid biosynthesis, a model for evolution of secondary metabolic pathways in plants. Phytochemistry 70, 1645-1651. 2. Gavazzi C., Schulz M., Marocco A., Tabaglio V. 2010. Sustainable weed control by allelochemicals from rye cover crops, from the greenhouse to field evidence. Allelopathy Journal 25(1): 259-274. 3. Jończyk R., Schmidt H., Osterrieder A., Fiesselmann A., Schullehner K., Haslbeck M., Sicker D., Hofmann D., Yalpani N., Simmons C., Frey M., Gierl A. 2008. Elucidation of the Final Reactions of DIMBOA-Glucoside Biosynthesis in Maize, Characterization of Bx6 and Bx7. Plant Physiology 146: 1053-1063. 4. La Hovary C. 2012. Allelochemicals in Secale cereale: Biosynthesis and Molecular Biology of Benzoxazinones. A dissertation submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy (http://gradworks.umi. com/34/63/3463787.html) 5. Makleit P. 2005. Changes in cyclic hydroxamic acid content of various rye varieties for the effect of abiotic stress. Acta Biologica Szegediensis 49(1-2): 103-104. 6. Meyer S.L.F., Rice C.P., Zasada I.A. 2009. DIBOA, Fate in soil and effects on root-knot nematode egg numbers. Soil Biology & Biochemistry 41: 1555-1560. 7. Niemeyer H.M. 2009. Hydroxamic Acids Derived from 2-Hydroxy-2H-1,4-Benzoxazin-3(4H)-one, Key Defense Chemicals of Cereals. J. Agric. Food Chem. 57: 1677-1696. 8. Nomura T., Ishihara A., Imaishi H., Ohkawa H., Endo T.R., Iwamura H. 2003. Rearrangement of the genes for the biosynthesis of benzoxazinones in the evolution of Triticeae species. Planta 217: 776-782. 9. Nomura T., Nasuda S., Kawaura K., Ogihara Y., Kato N., Sato F., Kojima T., Toyoda A., Iwamura H., Endo T.R. 2008. Structures of the three homoeologous loci of wheat benzoxazinone biosynthetic genes TaBx3 and TaBx4 and characterization of their promoter sequences. Theor. Appl. Genet. 116(3): 373-81. 66 SESJA REFERATOWA 3 10.Przepiórkowski T., Górski S.F. 1994. Influence of rye (Secale cereale) plant residues on germination and growth of three triazine-resistant and susceptible weeds. Weed Technology 8: 744-747. 11.Sue M., Nakamura C., Nomura T. 2011. Dispersed benzoxazinone gene cluster, Molecular characterization and chromosomal localization of glucosyltransferase and glucosidase genes in wheat and rye. Plant Physiol. 157: 985-997. 12.Tabaglio, V., Gavazzi, C., Schulz, M., Marocco, A. 2008. Alternative weed control using the allelopathic effect of natural benzoxazinoids from rye mulch. Agron. Sustainable DeV. 28: 397-401. 13.Zasada I.A., Rice C.P., Meyer L.F. 2007. Improving the use of rye (Secale cereale) for nematode management, potential to select cultivars based on Meloidogyne incognita host status and benzoxazinoid content. Nematology 9(1): 53-60. Część eksperymentalna finansowana z projektu NCBiR nr PBS1/A8/12/2012 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 67 Badania wpływu wybranych czynników na ekspresję genu Rpi-phu1 warunkującego odporność ziemniaka na Phytophthora infestans 1 Emil Stefańczyk*, Mariusz Świątek, Marcin Chmielarz, Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Oddział w Młochowie Geny główne odporności (geny R) warunkujące odporność wertykalną, zazwyczaj specyficzną dla rasy patogena, są często wykorzystywane w hodowli roślin uprawnych. Zapewniają one zwykle bardzo wysoki poziom odporności i stosunkowo łatwo jest je wprowadzić do programu hodowlanego. Wadą genów R jest ograniczona trwałość warunkowanej przez nie odporności. Patogeny mogą w toku ewolucji dostosowywać się i porażać odporne wcześniej rośliny. Gen Rpi-phu1, którego źródłem jest uprawiany na stokach Andów w Ameryce Południowej diploidalny gatunek ziemniaka Solanum phureja, warunkuje odporność na Phytophthora infestans, patogena powodującego zarazę ziemniaka. Gen ten został wprowadzony do puli genowej ziemniaka uprawnego poprzez międzygatunkowe krzyżówki z diploidalnym S. tuberosum i zmapowany na IX chromosomie ziemniaka, w odległości 6,4 cM od markera GP94 (Śliwka et al., 2006). Złożone z 891 aminokwasów białko genu Rpi-phu1 kodowane jest przez sekwencję identyczną z sekwencją Rpi-vnt1.1, genu odporności na P. infestans pochodzącego z S. venturii (Foster et al., 2009). Genezą badań przedstawionych w niniejszej pracy było uzyskanie z roślin ziemniaka z genem Rpi-phu1 izolatu MP1162 P. infestans, który je poraził w polu. W warunkach laboratoryjnych izolat ten nie wywoływał jednak objawów choroby. Być może awirulentny w stosunku do roślin z genem Rpi-phu1 izolat MP1162 w pewnych warunkach jest zdolny infekować te rośliny. Przyczyną tego zjawiska mógłby być brak lub niewystarczająca ekspresja genu odporności. Celem badań była ocena wpływu tła genetycznego, genotypu izolatu, wieku roślin i długości dnia na ekspresję genu Rpi-phu1. We wszystkich eksperymentach badano względny poziom ekspresji genu u roślin nieinokulowanych oraz po kontakcie z patogenem. Dotychczasowe badania regulacji ekspresji genów R wykryły trzy charakterystyczne wzory: ekspresję konstytutywną, wzmacnianą oraz indukowaną przez patogena (Ayliffe et. al., 1999, Kramer et al., 2009, Yoshimura et al., 1998). Celem naszych badań było także określenie wzoru ekspresji genu Rpi-phu1 po kontakcie z patogenem. Materiał stanowiły diploidalne klony ziemniaka DG 01-180, DG 92-227 i DG 97-813 oraz tetraploidalne TG 97-403, TG 97-411 i 04-IX-21 spokrewnione ze * E-mail: [email protected] 68 SESJA REFERATOWA 3 sobą i posiadające gen Rpi-phu1. Użyto podatnej na zarazę ziemniaka odmiany Craigs Royal jako kontroli. Inokulację przeprowadzono przy użyciu izolatów P. infestans z kolekcji IHAR-PIB Młochów poprzez spryskanie roślin zawiesiną sporangiów (50 000 sporangiów/ml). Próby liści roślin testowych pobierano z pięciu powtórzeń biologicznych przed oraz w 1, 3 i 5 dniu po inokulacji. Do izolacji RNA wykorzystano zestaw Spectrum Plant Total RNA Kit firmy Sigma, zaś do syntezy cDNA użyto Maxima First Strand cDNA Synthesis Kit for RT-qPCR firmy Fermentas. Startery zaprojektowano na podstawie sekwencji genu Rpi-vnt1.1. Jako genu referencyjnego użyto α-tubuliny, której ekspresja była stabilna (Kramer et al., 2009) i oscylowała na zbliżonym do genu Rpi-phu1 poziomie. Pomiaru względnej ekspresji genów dokonano w trzech powtórzeniach technicznych przy użyciu real-time PCR z zastosowaniem barwnika SYBR Green. Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej przy użyciu programu Statistica. Pierwsze z zaplanowanych doświadczeń miało na celu zbadanie wpływu inokulacji różnymi izolatami na ekspresję genu Rpi-phu1. Wykorzystano izolaty MP324, MP1162 oraz pochodzący z Ekwadoru EC1, który jest jedynym znanym izolatem porażającym rośliny z Rpi-phu1 (Foster et al., 2009). W doświadczeniu użyto tetraploidalnego genotypu ziemniaka 04-IX-21. Rośliny kontrolne uległy całkowitemu porażeniu każdym z trzech użytych izolatów. Z kolei u roślin z genem Rpi-phu1 nie zaobserwowano objawów choroby, również w przypadku izolatu EC1. U roślin inokulowanych testowanymi izolatami odnotowano jedynie niewielkie zróżnicowanie w ekspresji genu Rpi-phu1 w kolejnych dniach eksperymentu. Jedynie w przypadku izolatu MP1162 ekspresja genu Rpi-phu1 w dniu 5 wzrosła istotnie statystycznie. Kolejne doświadczenie miało na celu zbadanie ekspresji genu Rpi-phu1 u różnych genotypów ziemniaka inokulowanych izolatem MP324. Wykorzystano do tego trzy diploidalne i trzy tetraploidalne klony ziemniaka. Klon DG 92227, w którym udział puli genowej dzikiego donora był najwyższy (12,5%), wykazywał również najwyższą bazową ekspresję genu Rpi-phu1 oraz najwyższy jej wzrost w 1 dniu po inokulacji. Z kolei klon o najniższej (3,12%) proporcji dzikiego genomu – 04-IX-21 – charakteryzował się najniższą, bazową ekspresją. Spośród pozostałych linii (6,25%) wyłącznie diploidalne DG 97-813 i DG 01-180 wykazywały istotny wzrost ekspresji w dniu 1 i 5. Pomimo różnic w ekspresji genu Rpi-phu1, wszystkie testowane genotypy były odporne na P. infestans. Celem weryfikacji hipotezy o obniżonej ekspresji genu Rpi-phu1 w starzejących się roślinach przeprowadzono eksperyment przy użyciu genotypu 04-IX21. Rośliny w wieku 3, 6, 9 i 12 tygodni inokulowano izolatem MP324. Żadna z testowych roślin nie wykazywała objawów choroby, rośliny kontrolne uległy całkowitemu porażeniu. Wykryto transkrypcję Rpi-phu1 na zbliżonym poziomie u wszystkich roślin, od 3 do 12-tygodniowych. Jedynie w dniu 0 ekspresja genu Rpi-phu1 u roślin 3-tygodniowych była statystycznie istotnie niższa niż u pozostałych. Jednak już w 1 dniu po inokulacji poziom ekspresji u roślin 3-tygodniowych istotnie wzrósł, nawet ponad poziom ekspresji w dniu 1 roślin ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 69 6-tygodniowych. Także w przypadku roślin 9 i 12-tygodniowych poziom istotnie wzrastał w dniu 1 w porównaniu do ekspresji bazowej. Ostatni z eksperymentów miał na celu sprawdzenie wpływu długości dnia na ekspresję genu Rpi-phu1. Rośliny genotypu 04-IX-21 wzrastały w dniu krótkim (dzień 8h) i długim (dzień 16h). Rośliny kontrolne wykazywały silne porażenie, zaś u roślin testowych nie zaobserwowano objawów zarazy ziemniaka. Analiza poziomu bazowej ekspresji genu Rpi-phu1 wykazała brak istotnych różnic pomiędzy roślinami wzrastającymi w obu warunkach fotoperiodycznych. W dniu 1 po inokulacji poziom ekspresji u roślin przetrzymywanych w warunkach dnia długiego wzrósł statystycznie istotnie w stosunku do roślin w dniu krótkim. Uzyskane wyniki sugerują, że choć wybrane czynniki wpływają na ekspresję genu Rpi-phu1, to, żaden z nich nie prowadzi do obniżenia ekspresji do poziomu, umożliwiającego patogenowi porażenie roślin odpornych. W badaniach przeprowadzonych przez Milletta et al. (2009) wykazano, że odporność roślin na zarazę ziemniaka różni się w zależności od ich stopnia rozwoju, choć poziom transkryptu badanego wówczas genu odporności RB nie zmieniał się, podobnie jak w przypadku genu Rpi-phu1. Zaobserwowano istotny wpływ ploidalności ziemniaka oraz tła genetycznego na transkrypcję genu Rpi-phu1. Większy udział genomu dzikiego donora może zwiększać prawdopodobieństwo pojawienia się genów regulujących ekspresję Rpi-phu1 w genomie biorcy (Śliwka et al., 2012). Wbrew oczekiwaniom, zarówno EC1, jak i, wyizolowany z rosnącego w polu genotypu 04-IX-21, izolat MP1162, nie doprowadziły do porażenia roślin z genem Rpi-phu1. Warunki eksperymentów przeprowadzanych w laboratoriach różnią się od tych panujących w polu, co sugeruje, że inne czynniki (stała obecność P. infestans w powietrzu, inne patogeny, stres abiotyczny) mogą mieć decydujący wpływ na infekcje. Z kolei niższy poziom ekspresji genu Rpi-phu1 w dniu 1 w warunkach dnia krótkiego w stosunku do dnia długiego świadczyć może o zwiększeniu wydatków energetycznych na inne procesy, np. tuberyzację (która jest indukowana w dniu krótkim), kosztem ekspresji genów odporności. Badania sfinansowane przez NCBiR grant LIDER/06/82/L-1/09/NCBiR/2010. Ayliffe MA, Frost DV, Finnegan EJ, Lawrence GJ, Anderson PA, Ellis JG. 1999. Analysis of alternative transcripts of the flax L6 rust resistance gene. Plant J. 17(3): 287-92 Foster SJ, Park TH, Pel M et al., 2009. Rpi-vnt1.1, a Tm-2(2) homolog from Solanum venturii, confers resistance to potato late blight. Molecular Plant–Microbe Interactions 22:589-600 Kramer LC, Choudoir MJ, Wielgus SM, Bhaskar PB, Jiang J. 2009. Correlation between transcript abundance of the RB gene and the level of the RB-mediated late blight resistance in potato. Mol. Plant Microbe Interact. 22(4):447-55 70 SESJA REFERATOWA 3 Millett BP, Mollov DS, Iorizzo M, Carputo D, Bradeen JM. 2009. Changes in disease resistance phenotypes associated with plant physiological age are not caused by variation in R gene transcript abundance. Mol. Plant Microbe Interact. 22(3):362-68 Śliwka J, Jakuczun H, Lebecka R, Marczewski W, Gebhardt C, Zimnoch-Guzowska E, 2006. The novel, major locus Rpi-phu1 for late blight resistance maps to potato chromosome IX and is not correlated with long vegetation period. Theoretical and Applied Genetics 113:685-95 Śliwka J, Świątek M, Tomczyńska I, Stefańczyk E, Chmielarz M, Zimnoch-Guzowska E. 2012. Influence of genetic background and plant age on expression of the potato late blight resistance gene Rpi-phu1 during incompatible interactions with Phytophthora infestans. Plant Pathology. Doi: 10.1111/ppa.12018 Yoshimura S, Yamanouchi U, Uichikatayose Y, Toki S, Wang Z, Kono I, Kurata N, Yano M, Iwata N, Sasaki T. 1998. Expression of Xa1, a bacterial blight-resistance gene in rice, is induced by bacterial inoculation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95(4):1663-68 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 71 Wprowadzanie odporności na Phytophthora infestans z Solanum x michoacanum (Bitter.) Rydb. do S. tuberosum L. Paulina Smyda1, Henryka Jakuczun1, Konrad Dębski1, Jadwiga Śliwka1, Ramona Thieme2, Marion Nachtigall2, Iwona Wasilewicz-Flis1, Ewa Zimnoch-Guzowska1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy (IHAR- PIB), Młochów, Polska 2 Julius Kühn Institute, Federal Research Centre for Cultivated Plants, Institute for Breeding Research on Agricultural Crops, Quedlinburg, Niemcy e-mail: [email protected] 1 Phytophthora infestans (Mont.) de Bary jest najważniejszym patogenem ziemniaka uprawnego Solanum tuberosum L. Patogen ten wywołuje zarazę ziemniaka, redukując roczny plon o około 16%, co w Europie przekłada się na starty rzędu 1 mld Euro (Haverkort i in., 2008). Identyfikacja nowych źródeł odporności na P. infestans oraz introgresja nowych genów odporności do puli genetycznej form uprawnych jest jedną z dróg do osiągnięcia postępu w hodowli odpornościowej ziemniaka. Źródłem odporności na zarazę ziemniaka są dzikie i prymitywnie uprawne gatunki ziemniaka, z których dotychczas wykorzystano niewiele np. S. demissum, S. chacoense i S. phureja. Nowym, do tej pory nie wykorzystanym donorem odporności na P. infestans jest Solanum x michoacanum, gatunek 1EBN (2n = 2x = 24), dziki krewny ziemniaka występujący na terenie Morelia w stanie Michoacán w Meksyku. W naturalnym środowisku rośnie pomiędzy skałami na wysokości 2000-2100 m n. p. m. S. x michoacanum jest gatunkiem tuberyzującym, będącym naturalnym mieszańcem S. bulbocastanum i S. pinnatisectum (Hawkes 1990). Gatunek ten ze względu na bariery krzyżowalności, wynikające między innymi z różnicy wartości EBN (Endosperm Balance Number) nie krzyżuje się z S. tuberosum (2x, 2EBN; 4x, 4EBN). Jednym ze sposobów ominięcia barier krzyżowalności jest technika somatycznej hybrydyzacji. W IHAR-PIB w Młochowie wyselekcjonowano klony S. x michoacanum odporne na P. infestans i podjęto próbę introgresji genu odporności Rpi-mch1 (Śliwka i in. 2012) do materiałów hodowlanych stosując tą technikę. Celem pracy było otrzymanie mieszańców somatycznych odpornych na P. infestans (Mont.) de Bary w drodze fuzji somatycznej dzikiego gatunku S. x michoacanum i S. tuberosum (2x, 2EBN; 4x, 4EBN). We współpracy z Julius Kühn Institute w Niemczech przeprowadzono elektrofuzję protoplastów dwóch diploidalnych klonów S. x michoacanum z trzema diploidalnymi klonami S. tuberosum i odmianą Rywal. Uzyskano produkty fuzji w ośmiu zaplanowanych 72 SESJA REFERATOWA 3 kombinacjach. W sumie powstało 18 775 kalusów, z których zregenerowały 1 482 rośliny. W oparciu o markery SSR, CAPS i RAPD zidentyfikowano 228 somatycznych mieszańców oraz grupę 116 4x S. x michoacanum, powstałych w drodze autofuzji protoplastów 2x S. x michoacanum. Somatyczne mieszańce i autofuzanty poddane zostały analizie morfologicznej i cytologicznej. W analizie morfologicznej oceniano wigor i pokrój roślin, pokrój liści, obecność pąków, bulw powietrznych oraz stolonów. Opisano też morfologię bulw tuberyzujących form. Analiza cytologiczna obejmowała określanie ploidalności i płodności pyłku. Ploidalność określano metodą liczenia chloroplastów w komórkach przyszparkowych aparatów szparkowych. Płodność pyłku szacowano pośrednio na podstawie procentu wybarwionych laktofuksyną ziaren pyłku. W latach 20092012 przeprowadzono oceny odporności na P. infestans somatycznych mieszańców i autofuzantów. Ocenę odporności przeprowadzono w testach liściowych. Testy przeprowadzono na całych liściach. Testowano po dwa liście na genotyp, w dwóch terminach. Stopień porażenia oceniano w skali 1-9, 9 – najodporniejsze. Za formy odporne uznano te, których stopień porażenia był ≥ 6 (Śliwka i in. 2012). Trzy somatyczne mieszańce i 109 autofuzantów wykazały odporność na P. infestans. Średnia odporność trzech somatycznych mieszańców, określonych jako odporne wynosiła odpowiednio 7,0, 7,6, i 6,9. Średnia odporność 109 autofuzantów wynosiła 7,7. Wyróżnione odporne na P. infestans formy charakteryzowały się płodnym pyłkiem, co pozwoliło na włączenie ich do programu krzyżowań, którego celem było przeniesienie odporności z S. x michoacanum na uprawne tło S. tuberosum. W 2012 roku przeprowadzono próbny program krzyżowań pomiędzy odpornymi somatycznymi mieszańcami oraz odpornymi autofuzantami a odmianami ziemniaka. W kolejnych latach planujemy badania potencjalnych potomstw generatywnych po mieszańcach i analizowanie drogi introdukcji puli genowej S x michoacanum do ziemniaka uprawnego. Haverkort AJ, Boonekamp PM, Hutten R., Jacobsen E., Lotz LAP, Kessel GJT, Vissen RGF, van der Vossen EAG. 2008. Societal costs of late blight in potato and prospects of durable resistance through cisgenic modification. Potato research 51:47-57 Hawkes JG. 1990. The potato, Evolution, Biodiversity and Genetic Resources. Belhaven Press, London, UK Śliwka J, Jakuczun H, Chmielarz M, Hara-Skrzypiec A, Tomczyńska I, Kilian A, Zimnoch-Guzowska E 2012 A resistance gene against potato late blight originating from Solanum x michoacanum maps to potato chromosome VII. Theor Appl Genet 124: 397-406 Praca była finansowana z projektu PBZ-MNiSW-2/3/2006/28 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 73 Wykorzystanie markerów molekularnych w selekcji form ziemniaka odpornych na mątwiki Dorota Milczarek1, Bogdan Flis1, Ewa Zimnoch-Guzowska1, Anna Przetakiewicz2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, 1 Zakład Genetyki i Materiałów Wyjściowych Ziemniaka w Młochowie 2 Zakład Fitopatologii w Radzikowie Mątwiki – mątwik ziemniaczany (Globodera rostochiensis) i mątwik agresywny (Globodera pallida) są groźnymi szkodnikami upraw ziemniaka. Oba te gatunki figurują na listach organizmów kwarantannowych w całej Europie. Hodowla i wprowadzanie odpornych odmian do uprawy stanowi główną metodę ochrony. Postęp badań nad hodowlą odmian odpornych zależy w dużej mierze od możliwości wykonania sprawnej selekcji materiałów hodowlanych pod kątem pożądanej cechy. Wykorzystanie markerów molekularnych w selekcji (MAS – Marker Assisted Selection) pozwala szybko ograniczyć ilość materiałów w kolejnych etapach procesu hodowlanego. Opracowanie metod wyróżniania form ziemniaka odpornych na mątwiki w oparciu o ich genetyczną odporność jest więc ważnym elementem hodowli odpornościowej. W IHAR-PIB O/Młochów od lat prowadzone są badania nad wykorzystaniem markerów molekularnych w selekcji form ziemniaka odpornych na różne patogeny oraz szkodniki. Użyteczny pod względem selekcyjnym marker powinien być: silnie sprzężony z badaną cechą; łatwy, tani i szybki w użyciu oraz powinien zapewnić jednoznaczne i powtarzalne wyniki. Celem pracy było sprawdzenie przydatności do selekcji MAS opublikowanych markerów genów odporności na mątwika ziemniaczanego i agresywnego. Do badań wytypowano 11 markerów. Jako materiał badawczy wykorzystano 61 odmian odpornych, 12 odmian podatnych oraz 80 klonów własnych o zróżnicowanym pochodzeniu. Znanymi źródłami odporności badanych klonów i odmian były Solanum tuberosum ssp. andigena CPC 1673, Solanum vernei i Solanum spegazzini. Dla części odmian źródło odporności jest nieznane. Odporność badanych klonów na mątwiki potwierdzono testem fenotypowym. Do oceny odporności odmian posłużyły dane literaturowe. Pierwszym etapem prac było sprawdzenie na odmianach czy marker jest powiązany z odpornością. W przypadku amplifikacji markera w odmianach podatnych marker został uznany za nie przydatny do dalszych badań. Kolejnym etapem była analiza powiązania amplifikacji markera w odmianach odpornych ze źródłem odporności (potwierdzenie uniwersalności – możliwości wykorzystania markera niezależnie od źródła odporności). Etapem finalnym było przetestowanie możliwości wykorzystania danego markera do selekcji na potomstwach form odpornych posiadających ten marker. 74 SESJA REFERATOWA 3 Wykonane doświadczenia pozwoliły wyróżnić trzy markery DNA związane z genami warunkującymi odporność roślin ziemniaka na patotypy Ro1, Ro4 i Ro5 mątwika ziemniaczanego (G. rostochiensis), które z powodzeniem można zastosować do wczesnej selekcji form odpornych na tego szkodnika. Wytypowano również marker QTL związany z odpornością na patotypy Pa 2 i 3, którego użycie pozwala na podniesienie średniej odporności w selekcjonowanej populacji. ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 75 Odporność trwała – osiągalny czy nieosiągalny cel hodowli Wacław Orczyk1, Marta Dmochowska-Boguta1, Anna Nadolska-Orczyk2 1 Zakład Inżynierii Genetycznej, 2Zakład Genomiki Funkcjonalnej, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Radzików, Zgodnie z klasyczną definicją Johnson’a (1984) odporność trwała to taka, która pozostaje nieprzełamana przez patogena mimo długotrwałej uprawy na dużych obszarach, w warunkach sprzyjających rozwojowi danej choroby. Z definicji wynika, że taką oceną odporności możemy mieć jedynie ex post – tj. po uzyskaniu odmiany z daną odpornością, jej uprawie na większą skalę i stwierdzeniu czy pojawiły się, i po jakim czasie, izolaty wirulentne. W praktyce oznacza to, że nie jest możliwe określenie trwałości odporności przed wprowadzeniem odmiany do uprawy. Mimo, iż ograniczenie to pozostaje aktualne, jest coraz więcej prac, w których poznawane są geny i mechanizmy odporności potencjalnie decydujące o trwałości. Nowy impet i również nowy wymiar nadało ty badaniom pojawienie się Ug99 – wirulentnej rasy (obecnie już rodziny ras) Puccinia graminis f.sp. tritici. Wiedza o tym, czy odporność jest trwała, pochodzi przede wszystkim z badania odmian uprawianych na dużych obszarach przez dłuższy okres. Zauważono, że pewne komponenty odporności lub ich kombinacje skutkują odpornością nieprzełamaną przez zmienność patogena. W innych sytuacjach stwierdzono, że pewne kombinacje genów skutkują odpornością trwałą, bo, mimo, że rasy wirulentne występują w populacji patogena nie są one zdolne tej populacji zdominować. Te dwie różne możliwości wyznaczają obszar poszukiwań. Od czasu izolacji pierwszego genu odporności w latach 1990’ (Pto pomidora i RPS2 Arabidopsis) sklonowano i scharakteryzowano znaczną liczbę genów odporności pochodzących z wielu gatunków. Wśród nich jest dziewięć genów odporności na patogeny z rodzaju Puccinia sp (Lr1, Lr10, Lr21, R1-D, Rp3, Rpg1, Rpg5, Lr34 / Yr18 (Pm38), Yr36). W tej grupie przeważają geny o typowej dla genów odporności strukturze NBS-LRR (Lowe, 2011). Większość odkrytych genów odporności (i wśród nich genów wyizolowanych) to tzw. geny główne, które warunkują odporność rasowo specyficzną określaną również, jako odporność pionowa. Charakterystyczną cechą tej odporności jest reakcja nadwrażliwości HR ograniczająca ekspansję patogena biotroficznego. Wykorzystanie tych genów (i tego typu odporności) w hodowli jest ważne i powszechne, ponieważ: i) zapewniają one skuteczną ochronę przed patogenem, ii) mogą być identyfikowane przy użyciu markerów molekularnych oraz iii) względnie łatwo mogą być kumulowane przy wykorzystaniu MAS. Jedyną, ale jednocześnie istotną 76 SESJA REFERATOWA 3 wadą tego typu odporności jest jej nietrwałość. Znane są jednak wyjątki, które wskazują, że nie wszystkie geny główne muszą być nietrwałe. Z 70 znanych genów odporności na rdzę żółtą dotychczas nie zostały przełamane Yr5, Yr15, Yr24/26. Gen Sr2 warunkujący odporność na rdzę źdźbłową zapewnia, od lat 1920’ odporność częściową na wszystkie rasy P. graminis w tym, do pewnego stopnia, na rasę Ug99. Odporność warunkowana tym genem jest wysoce skuteczna wówczas, gdy występuje razem z genami tzw. kompleksu Sr2 (Ayliffe ii in., 2005). Względnie trwałą odporność pszenicy na rdzę źdźbłową zapewniały dwa geny Sr31 i Sr26. Gen Sr31, wprowadzony do pszenicy z żyta w latach 1970’ i intensywnie używany w Indiach, Chinach, Europie i Ameryce Pd (Ayliffe i in., 2008), został przełamany dopiero przez Ug99 – rasę, która, co jest warte podkreślenia, powstała na obszarze o bardzo małym wykorzystaniu Sr31 (Ayliffe i in., 2008). Gen Sr26, wprowadzony do pszenicy z Agropyron elongatum, jest używany w odmianach australijskich, które są uprawiane od lat 1980’ (na ponad 1mln ha) i dotychczas nie zidentyfikowano ras wirulentnych. Dla kontrastu – inne geny Sr również pochodzące z dzikich gatunków charakteryzowały się krótkim czasem życia (Ayliffe i in., 2008). Gen Rpg1 zapewniający odporność jęczmienia na rdzę źdźbłową P. graminis pozostaje skuteczny (w Ameryce Płn.) od ponad 50 lat (Steffenson, 1992). Jest tak, mimo iż wielokrotnie identyfikowano izolaty przełamujące tą odporność jednak żaden z nich nie był w stanie zdominować populacji patogena. Sam gen Rpg1 został wyizolowany, znana jest jego struktura i potencjalny mechanizm odporności. Nie reprezentuje on żadnego nowego typu genu / białka odporności. Trwałość odporności, którą zapewnia leży raczej po stronie efektora patogena (P. graminis) oraz tego, że prawdopodobnie konserwatywna funkcja tego efektora jest pod silną presją selekcyjną. Dotychczas nie poznano przyczyny, dla której wirulentne izolaty nie mogą dominować w populacji patogena (Ayliffe i in., 2008). Odporność potencjalnie trwała poszukiwana jest w wśród tzw. odporności częściowej (określanej również, jako: horyzontalna, rasowo niespecyficzna, a w terminologii angielskiej i w odniesieniu do rdzy: slow rusting lub adult plant resistance – APR). W przebiegu choroby u roślin z tego typu odpornością nie obserwuje się reakcji HR, cykl życiowy patogena jest kompletny jednak sporulacja jest znacznie mniej intensywna. Odporność ta często nie ujawnia się w stadium siewki. Odporność częściowa, mimo, iż nie jest wysoce efektywna, zasługuje na uwagę z dwóch powodów i) warunkuje odporność na szerokie spektrum izolatów oraz ii) jest potencjalnie trwała (Ayliffe i in., 2008). W szczególnych przypadkach odpowiednie kombinacje genów, w tym genów typu APR, mogą warunkować odporność bardzo skuteczną, zbliżoną do immunii (Singh i in., 2005). Odporność częściowa może być warunkowana różnymi genami. Z nielicznymi wyjątkami nic nie wiadomo na temat mechanizmu tego rodzaju odporności. Tymi wyjątkami są dwa, niedawno wyizolowane i scharakteryzowane geny: Lr34 i Yr36. Izolacja genu Lr34, poznanie jego struktury i funkcji pozwoliło ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 77 wykazać, że warunkuje on odporność na kilka gatunków patogenów: Puccinia triticina – sprawcę rdzy brunatnej (Lr34), Puccinia striiformis – rdzę żółtą (Yr18) oraz mączniaka (Pm21). Jest on również odpowiedzialny za nekrozę wierzchołków liści LTN (ang. leaf tip necrosis) uznaną za fenotypowy marker tych odporności. Białko kodowane przez Lr34 to ABC transporter lub wg innej terminologii białko typu MDR (ang. multi drug resistance) (Krattinger i in., 2009). Izolacja drugiego z genów – Yr36 pozwoliła wykazać, że, w tym przypadku, odporność pszenicy jest warunkowana białkiem kinazą typu START (Fu i in., 2009). Izolacja powyższych genów wykazała, że oceniana fenotypowo odporność częściowa może być warunkowane przez geny znacznie różniące się strukturą oraz najprawdopodobniej mechanizmem odporności. Informacja ta jest istotna w kontekście jednej z hipotez zakładających, ze trwałość odporności jest sumarycznym efektem indukowania różnych mechanizmów odporności w tej samej roślinie. Alternatywą dla izolacji genów odporności jest identyfikacja genów odpowiedzi na infekcję (ang. defense-responsive). Wzór ekspresji tych genów, zgodnie z definicją, pozostaje pod silnym wpływem genów odporności a kodowane przez te geny białka są istotnym komponentem procesów warunkujących odporność. Identyfikacja takich genów umożliwia wykorzystanie ich do diagnozowania odporności, przy czym diagnoza ta w większym stopniu dotyczy procesów decydujących o odporności niż obecności genów warunkujących odporność. Na wykładzie zostaną przedstawione wyniki zespołu dotyczące wybranych genów odpowiedzi na infekcję u pszenicy. Przedstawiona będzie analiza genów kodujących enzymy wybuchu oksydacyjnego (peroksydazy i oksydazy Rboh), które są indukowane w czasie kompatybilnej i niekompatybilnej interakcji pszenica – P. triticina (rdza brunatna) (Orczyk i in., 2010; Dmochowska-Boguta i in., 2012) oraz genu kinazy TaWAK (wyniki niepublikowane – grant NCN). Dokładnie omówiony będzie kumulatywny współczynnik transkrypcji CVTR (ang. cumulative value of transcript rate) (Dmochowska-Boguta i in. (2012) pozwalający określić wpływ ekspresji badanego genu (w tym przypadku genów TaPrx103, TaPrx107, TaPrx108, TaPrx112, TaRbohD i TaRbohF) na analizowany proces tj. odporność na rdzę brunatną odmiany podatnej Thatcher oraz linii izogenicznych TcLr9, TcLr24 TcLr25, TcLr26. Dyskutowane będzie wykorzystanie tego parametru, jako znacznika odporności w analizie materiałów hodowlanych. Literatura Ayliffe M., Singh R., Lagudah E. 2008. Durable resistance to wheat stem rust needed. Current Opinion in Plant Biology 11:187-192. Dmochowska-Boguta M., Nadolska-Orczyk A., Orczyk W., 2012. Roles of peroxidases and NADPH oxidases in the oxidative response of wheat (Triticum aestivum) to brown rust (Puccinia triticina) infection. Plant Pathology DOI: 10.1111/ppa.12009. 78 SESJA REFERATOWA 3 Fu D., Uauy C., Distelfeld A., Blechl A., i in., 2009. A kinase-START gene confers temperature-dependent resistance to wheat stripe rust. Science 323:1357-1360. Johnson R., 1984. A critical analysis of durable resistance. Annu Rev Phytopathol 22:309-330. Kou Y., Wang S., 2010. Broad-spectrum and durability: understanding of quantitative disease resistance. Current Opinion in Plant Biology, 13:1-5. Krattinger SG., i in., 2009. A Putative ABC Transporter Confers Durable Resistance to Multiple Fungal Pathogens in Wheat. Science 323, 1360-1363. Lowe I., Cantu D., Dubcovsky J., 2011. Durable resistance to the wheat rusts: integrating systems biology and traditional phenotype-based research methods to guide the deployment of resistance genes. Euphytica 179:69-79. Orczyk W., Dmochowska-Boguta M., Czembor HJ., Nadolska-Orczyk A., 2010. Spatiotemporal patterns of oxidative burst and micronecrosis in wheat to brown rust infection. Plant Pathology 59, 567-575. Singh RP., Hueerta-Espino J., William HM., 2005. Genetics and Breeding for Durable Resistance to Leaf and Stripe Rusts in Wheat. Turk J Agric For 29: 121-127. Steffenson BJ., 1992. Analysis of durable resistance to stem rust in barley. Euphytica, 63:153-167. Badania własne finansowane z: Grantu NCN nr UMO-2011/01/B/ NZ9/02387; tematu DS IHAR-PIB nr 1-1-01-4-03. ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 79 Potencjał allelopatyczny roślin uprawnych – od nauki do praktyki Dorota Sołtys Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Genetyki i Materiałów Wyjściowych Ziemniaka o/Młochów, Pracownia Biotechnologii Allelopatia to wielokierunkowe oddziaływania, głównie o charakterze negatywnym, między roślinami i mikroorganizmami przy udziale wtórnych metabolitów, różnie nazywanych allelopatinami, allelopatykami lub związkami alleopatycznymi. Rodzaj oraz ilość związków allelopatycznych wydzielanych przez roślinę decyduje o potencjale allelopatycznym, mierzonym jako zdolność danego związku/ekstraktu roślinnego do hamowania kiełkowania i/lub wzrostu innych gatunków roślin. Oddziaływania allelopatyczne tłumaczą wiele zjawisk zachodzących w środowisku, w szczególności wypieranie z siedlisk jednych gatunków przez inne. Mają również istotny wpływ na gospodarkę człowieka, gdyż odpowiadają za zjawisko zmęczenia gleby, które prowadzi do strat plonu i wymusza rotacyjny system uprawy. Wśród roślin uprawnych o wysokim potencjale allelopatycznym należy wymienić: słonecznika, ogórka, sorgo, pszenicę, jęczmień, ryż, rzepak. Obecnie potencjał allelopatyczny roślin uprawnych wykorzystuje się w walce z zachwaszczeniem. W tym celu opracowano kilka systemów uprawy: rotację z gatunkami o wysokim potencjale allelopatycznym, uprawę międzyrzędową, allelopatyczny poplon lub mulcz. Coraz częstsze zastosowanie mają również opryski z ekstraktów roślin o podwyższonym potencjale allelopatycznym. Przytoczone przykłady stanowią proste i przyjazne środowisku metody ochrony roślin przed zachwaszczeniem. Wśród allelopatin poszukuje się związków, które mogą stanowić źródło herbicydu, w tym o nowym mechanizmie działania, np. sorgoleon (sorgo), momilaktony (ryż), sarmentina (pieprz), leptospermon (manuka), olejki eteryczne (eukaliptus). Celem referatu będzie charakterystyka potencjału allelopatycznego roślin uprawnych, począwszy od natury chemicznej allelopatin poprzez mechanizm ich działania w roślinach docelowych, praktyczne zastosowanie i sposoby jego zwiększania. 80 SESJA REFERATOWA 3 Genetyczne uwarunkowanie odporności ziarna żyta na stres wodny,w aspekcie parametrów jakościowych: porastania, liczby opadania i aktywności alfa-amylazy Piotr Masojć, Anna Łań, Radosław Owsianicki, Marcin Berdzik Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Stres wodny w postaci nawracających opadów atmosferycznych w okresie dojrzewania ziarna żyta może uruchomić procesy fizjologiczne, których konsekwencje są niekorzystne dla jakości zbiorów. Długotrwałe oddziaływanie wilgoci w połączeniu ze skokami temperatury pobudza syntezę alfa-amylazy, której znaczne ilości gromadzą się w ziarnie i mogą wydatnie obniżyć wartość wypiekową mąki. Te zmiany enzymatyczne w określonych liniach czy odmianach żyta pojawiają się bez związku z porastaniem przedżniwnym i są określane w literaturze jako alfa-amylaza późnej dojrzałości (LMA). Warunki zewnętrzne panujące podczas dojrzewania ziarna mają także wpływ na wykształcenie odpowiedniej struktury granuli skrobiowych. Ziarno z wysoką aktywnością alfa-amylazy lub ze słabo wykształconym bielmem skrobiowym odznacza się niską liczbą opadania, co dyskwalifikuje je przy skupie. Przekroczenie określonego progu stresu wodnego, który jest silnie uzależniony od genotypu rośliny, wyzwala proces porastania przedżniwnego prowadzący do uruchomienia wszystkich mechanizmów, w tym syntezy alfa-amylazy i rozkładu skrobi zapasowej, skutkujących kiełkowaniem ziarna jeszcze w kłosach na polu, co w radykalny sposób obniża jego wartość użytkową. Celem prezentowanej pracy jest udzielenie odpowiedzi na pytanie o wzajemne relacje podłoża genetycznego trzech cech oddziałujących na jakość ziarna żyta, tj. porastania przedżniwnego (PHS), aktywności alfa-amylazy i liczby opadania. Badania prowadzone były w oparciu o analizę grup skrajnych segregantów, które wyodrębniono w zaawansowanych pokoleniach chowu wsobnego RILi (F6- F11) z populacji 541xOt1-3. I tak, otrzymano dwie grupy skrajne pod względem odporności na porastanie w liczbie 20 linii każda, dwie grupy skrajne pod względem aktywności alfa-amylazy w liczbie 16 linii każda i dwie grupy skrajne pod względem liczby opadania w liczbie 18 linii każda. Na tym materiale prowadzono dwukierunkowe selektywne genotypowanie (BSG) markerami typu RAPD, z których pewna część wykazała silny związek z badanymi cechami, co przejawiało się istotnym statystycznie odchyleniem stosunku frekwencji alleli w jednej lub w obu grupach skrajnych od proporcji 1 :1, oczekiwanej dla markerów nie wykazujących związku z cechą. Markery wykazujące związek z cechą były następnie mapowane na mapie genetycznej żyta, zbudo- ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 81 wanej w oparciu o populację 541xOt1-3, co w efekcie dało obraz rozmieszczenia w genomie żyta loci związanych z cechami jakościowymi. Stwierdzono, że odporność na porastanie u żyta jest uwarunkowana głównie zmiennością alleliczną w złożonych grupach loci na chromosomach 1RL, 3RL, 3RS, 5RL i 7RS. Ponadto do ekstremalnie wysokiej odporności przyczyniają się loci na chromosomach 2RL i 6RL. Zestaw loci dla PHS tylko częściowo pokrywa się z regionami o dużym znaczeniu dla aktywności alfa-amylazy w dojrzałym ziarnie żyta. Dla wykształcenia niskiej aktywności enzymu najważniejsze są regiony na chromosomie 3RL częściowo wspólne z PHS oraz 2RL, 5RL, 6RL i 7RL. W regionie 3RL znajdują się także loci kluczowe dla wykształcenia wysokiej liczby opadania. Dodatkowe loci działające w kierunku wysokiej liczby opadania stwierdzono na chromosomach 7RS i 7RL. Przeprowadzone na tak szeroką skalę analizy metodą BSG doprowadziły do uzyskania nowatorskich w skali światowej metod klasyfikacji loci QTL kontrolujących zmienność cech ilościowych. Wyróżniono nadrzędną klasę loci D – loci kierunkowe, w których zmienność alleliczna była istotna dla obu kierunków selekcji oraz dwie klasy podrzędne, R – loci działające w kierunku poprawy wartości użytkowej i E- loci działające w kierunku pogorszenia wartości użytkowej, w których zmienność alleliczna była istotna tylko w selekcji odpowiednio: pozytywnej (R) i negatywnej (E). Rozkład loci klas D, R i E był różny dla badanych cech. Najwyższą liczbę loci klasy D stwierdzono u badanego mieszańca międzyliniowego dla porastania przedżniwnego 19, a zaledwie 2-4 dla aktywności alfa-amylazy i 1 dla liczby opadania. Porównanie klas tych samych loci aktywnych w przypadku dwóch lub trzech porównywanych cech prowadzi do wniosku, że mogą one różnić się pod względem klasy w zależności od rozpatrywanej cechy. Daje to dodatkową informację o złożoności zależności między genami, które układają się różnie dla różnych cech ilościowych. Najważniejszym wnioskiem płynącym z przeprowadzonej analizy BSG w aspekcie praktyki hodowlanej jest wskazanie spośród wielu loci QTL tylko tych, które będą przydatne w selekcji zmierzającej do poprawy właściwości użytkowych odmian. Praca wykonana w ramach grantu N N302 016139 finansowanego przez NCN SESJA REFERATOWA 3 82 Fenotypowanie i genotypowanie linii RIL jęczmienia w badaniach odporności na suszę Piotr Ogrodowicz1, Anetta Kuczyńska1, Karolina Krystkowiak1, Krzysztof Mikołajczak1, Maria Surma1, Tadeusz Adamski1, Paweł Krajewski1, Zygmunt Kaczmarek1 i Konsorcjum POLAPGEN2 Instytut Genetyki Roślin, Polska Akademia Nauk, ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań 2 Konsorcjum Naukowo-Przemysłowe Genetyki i Genomiki Stosowanej POLAPGEN, ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań, www.polapgen.pl 1 Projekt zakłada systemowe podejście do problemu poprzez przyjęcie modelu tolerancji roślin na stres suszy zawierającego warstwy ekofizjologiczną, morfologiczną, anatomiczną, metaboliczną, proteomiczną i molekularną, rozważane w kontekście genetycznym. Ocenie podlegają wybrane parametry tego modelu oraz współzależności między parametrami. Materiałem badawczym są linie RIL jęczmienia uzyskane z mieszańców między formami o zróżnicowanej reakcji na deficyt wody. W warunkach szklarniowych prowadzono doświadczenie wazonowe, w którym obiektem badań było 100 linii uzyskanych techniką pojedynczego ziarna (SSD) z mieszańców między odmianą Lubuski a rodem syryjskim Cam/B1/C1. Dawki składników odżywczych w pożywce mineralnej dla stosowanego podłoża obliczono w oparciu o zalecenia nawozowe, ustalone na podstawie zawartości tych składników w glebie. W czasie wzrostu roślin wilgotność gleby utrzymywana była na poziomie pF 2.2. W momencie osiągnięcia przez rośliny stadium trzeciego liścia – faza 1.3 w skali Feekesa – podlewanie było ograniczane celem osiągnięcia wilgotności gleby równej pF 3.4, która świadczy o rozpoczęciu stresu. Doświadczenie z niedoborem wody kontynuowano przez 10 dni po czym przywracano wilgotność podłoża odpowiadającej warunkom kontrolnym. Drugi wariant stresowy rozpoczynany był w momencie osiągnięcia przez rośliny stadium liścia flagowego – faza 8 w skali Feekes – i prowadzony był przez 14 dni. Po zbiorze przeprowadzono analizy biometryczne następujących cech: liczba źdźbeł produktywnych, długość pędu głównego, długość kłosa głównego, liczba ziaren w kłosie głównym, masa ziarna z kłosa, masa ziarna z rośliny, masa słomy z rośliny, masa 1000 ziaren, masa ziarna z wazonu, masa słomy z wazonu oraz zawartość białka ogólnego. Stwierdzono, że zastosowany stres spowodował obniżenie wartości większości spośród badanych cech, największe dla masy ziarna z kłosa, masy ziarna z rośliny i z wazonu, niewielkie dla procentu nasion zawiązanych w kłosach bocznych oraz stosunku liczby źdźbeł produktywnych do ogólnej liczby źdźbeł z rośliny. Deficyt wody powodował także zahamowanie wzrostu pędu głównego. ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 83 W badaniach molekularnych, celem utworzenia mapy szkieletowej, zastosowano chromosomo-specyficzne markery molekularne SSR (Simple Sequence Repeat). Posłużono się wysokorozdzielczymi molekularnymi mapami jęczmienia jako źródłem markerów SSR, a do analizy ogółem wybrano 111 loci SSR. W każdej z reakcji multiplekx PCR wykorzystywano cztery różne markery molekularne dzięki wybarwieniu ich różnymi barwnikami fluorescencyjnymi, a następnie rozdzielono na Analizatorze Genetycznym DNA pracującym w oparciu o techniki elektroforezy kapilarnej oraz detekcji fluorescencyjnej. Przeprowadzono analizę segregacji alleli polimorficznych markerów SSR w populacji mapującej. Procentowy udział heterozygot wynosił 0.76 (wartość przewidywana dla F8 RIL jest równa 0.75%). Celem obliczenia częstości rekombinacji między parami markerów oraz ustalenia grup sprzężeń wykorzystano program JoinMap 4.1. Określono porządek ułożenia loci oraz względne odległości między nimi, a także przypisano grupy sprzężeń do poszczególnych chromosomów. Otrzymana mapa markerów SSR posiada aż 19 grup sprzężeń i pokrywa około 30% genomu jęczmienia, ale w poszczególnych grupach charakteryzuje się układem markerów zgodnym w odniesieniu do innych map SSR jęczmienia. W celu stworzenia dla badanej populacji mapy o wysokiej rozdzielczości i prezentującej 7 grup sprzężeń odpowiadających liczbie chromosomów jęczmienia, w pełni pokrywającej genom, koniecznym jest jej wysycenie za pomocą dużej liczby markerów typu SNP (Single Nucleotide Polymorphism). Dane uzyskane z fenotypowania i genotypowania pozwolą na precyzyjne określenie wpływu stresu suszy na kształtowanie się cech stanowiących komponenty plonu u form różniących się poziomem tolerancji na stres oraz na identyfikację rejonów genomu jęczmienia, które determinują zmienność badanych linii pod względem cech i właściwości związanych z utrzymaniem wysokiego plonu w warunkach niedoboru wody. Projekt w Programie Innowacyjna Gospodarka 2007-2013, WND-POIG. 01.03.01-00-101/08 POLAPGEN-BD „Narzędzia biotechnologiczne służące do otrzymywania zbóż o zwiększonej odporności na suszę”. SESJA REFERATOWA 3 84 Stresy biotyczne i abiotyczne w uprawie „przewódkowych” odmian pszenicy jarej Jerzy Grabiński, Marta Wyzińska Zakład Uprawy Roślin Zbożowych Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy W naszym kraju średnie plony zbóż jarych w danym roku są na ogół wyraźnie niższe niż ozimych, nierzadko nawet o 20-30%. Miedzy innymi z tego powodu uzasadnione jest dążenie producentów do obsiewania zbożami ozimymi jak największego areału. Poważnym ograniczeniem w tych dążeniach są przedplony schodzące z pola w późnych terminach(okopowe czy kukurydzę). W ostatnich latach do rejestru odmian roślin uprawnych wprowadzono szereg odmian zbóż określanych przez hodowców „przewódkowymi”, które traktowane są przez producentów jako przydatne do siewów w terminach późnojesiennych. Są to odmiany jare, które charakteryzują się podwyższoną zimotrwałością i dlatego można je wysiewać już jesienią.Według literatury odmiany przewódkowe powinny być uprawiane w rejonach o łagodnych zimach, gdzie występują intensywne opady w okresie jesiennym. W związku z tym są one uprawiane przede wszystkim w Azji Środkowej, na Bliskim Wschodzie, w Chile, w Australii (Pensore i wsp. 1996; Ormena, Diaz, 1998; Ozturk i wsp. 2006; Braun, Saulescu, 2002), ale także (za naszą południową granicą)w Słowacji czy dawnej Jugosławi (Okic 1995, Hnilicka i wsp., 2005). Jak twierdzi Ozturk i wsp., 2006 wysiew odmian przewódkowych w terminie późnojesiennym zapewnia wyższy plon ziarna niż w terminie wiosennym o ok. 37%. Celem badań było określenie wpływu terminu siewu jesiennego na rozwój i plonowanie odmian „przewódkowych” pszenicy, przy czym uwagę szczególną w badaniach zwrócono na rolę w tym względzie stresów abiotycznych i biotycznych. Założono, że: – o wpływie terminu siewu na plon zadecyduje głównie odporność poszczególnych odmian na warunki stresowe w okresie zimy, – jesienny siew będzie decydował o zwiększeniu porażenia roślin przez choroby, – wysiew jesienny przyczyni się do poprawy odporności odmian pszenicy jarej na suszę wiosenną. Badania przeprowadzono w oparciu o dwuczynnikowe doświadczenia polowe zakładane metodą podbloków losowanychw sezonach wegetacyjnych 2008/2009, 2009/2010 i 2010/2011 w Stacjach Doświadczalnych Oceny Odmian w: Czesławicach na glebie brunatnej na lessie (kompleks przydatności rolniczej pszenny bardzo dobry), Ciciborze Dużym na piasku gliniastym mocnym ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 85 pylistym (kompleks przydatności rolniczej żytni bardzo dobry) oraz Bezku na rędzinie brunatnej średniej (kompleks przydatności rolniczej pszenny wadliwy). Czynnikiem pierwszego rzędu były 3 terminy siewu: T1 -w II połowie października, T2 – w listopadziei T3 – wczesnowiosenny. Czynnikiem drugiego rzędu były odmiany pszenicy jarej:Tybalt, Cytra, Bombona, Monsun, Parabola. Warunki termiczne jesienią nie zawsze sprzyjały pojawieniu się wschodów już jesienią. Przykładowo w sezonie 2008-2009 wschody po zastosowaniu październikowego terminu siewu w warunkach Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian Cicibór wystąpiłydopiero w kwietniu (tab.1). W tym samym sezonie wskutek zastosowania listopadowego terminu siewu wschody w ZDOO Bezek stwierdzono w czasie okresu zimowego a w ZDOO Czesławice dopiero w 3 dekadzie marca. W SDOO Cicibór wschody w wymienionym sezonie w warunkach listopadowego siewu również pojawiły się wiosną ale były one bardzo nieliczne (ponad 90% roślin nie wzeszło w ogóle). Był to jedyny przypadek masowego wypadnięcia roślin. Faza krzewienia na ogół pojawiała się dopiero wiosną. Tylko w niektóre lata, w warunkach październikowego terminu siewu początek wymienionej fazy następował przed jesiennym zahamowaniem wegetacji. Ilość pędów produktywnych powstałych w wyniku krzewienia w stosunkowo niewielkim stopniu zależała od terminu siewu (rys.1). Tabela 1. Pojawianie się wybranych faz wzrostu pszenicy w zależności od terminu siewu (sezon wegetacyjny 2008/2009) Miejscowość I termin –paźdz. II termin-listopad Wschody ZDOO Bezek 7 listopad Zima ZDOO Czesławice 12 listopad 26 marzec SDOO Cicibór 10 listopad Brak Krzewienie ZDOO Bezek 12 kwietnia 14 kwietnia ZDOO Czesławice 30 listopad 12 kwietnia SDOO Cicibór 16 kwietnia Brak III termin-wiosenny 14 kwiecień 14 kwiecień 16 kwiecień 26 maja 28 kwietnia 5 maja Warunki pogodowe w okresie zimy były bardzo zróżnicowane. Przy czym w każdym roku występowały w tym czasie okresy niskich temperatur sięgających nawet poniżej -20 stopni Celsjusza. Mimo tego uszkodzeń związanych z ubytkiem liści czy uszkodzeń węzłów krzewienia nie stwierdzono. 86 SESJA REFERATOWA 3 Rys. 1. Rozkrzewienie produkcyjne w poszczególnych SDOO (średnia z odmian) (sezon wegetacyjny 2009-2010) Ważnym elementem badań było określenie roli stresów biotycznych związanych z występowaniem chorób grzybowych, które w naszych warunkach klimatycznych mogą powodować straty sięgające nawet kilkudziesięciu procent. W opisywanych badaniach termin siewu miał wpływ na nasilenie występowania, niektórych chorób. W szczególności zwiększone porażenie roślin pszenicy przez septoriozę oraz brunatną plamistość liści stwierdzono w warunkach siewu wiosennego. Zgodnie z oczekiwaniami znaczny wpływ na stopień porażenia przez choroby miał także czynnik genetyczny. Rys. 2. Porażenie odmian przez brunatną plamistość liści w zależności od odmiany i terminu siewu (skala 9 stopniowa) (SDOO Czesławice sezon wegetacyjny 2008-2009) ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 87 Zasadniczy wpływ na wysokość plonów badanych odmian pszenicy jarej miał stres związany z niedoborem opadów w okresie wiosennym. Najsilniej zaznaczyło się to w roku 2010 w SDOO Czesławice, kiedy to w warunkach dużego niedoboru opadów w okresie wiosennym plony z siewów kwietniowych były nawet ponad 100% niższe niż z siewów jesiennych (tab. 2). Tabela 2. Wpływ terminu siewu na plonowanie (t/ha) odmian pszenicy jarej (ZDOO Czesławice 2010) Tybalt Cytra Bombona Monsun Parabola Średnia I termin-paźdz. 8,035 7,795 6,790 8,110 7,580 7,662 II termin-listopad. III termin- wiosenny 6,755 3,785 5,620 3,755 6,400 3,780 6,520 3,958 7,075 4,330 6,474 3,9216 Wnioski 1. Stopień zimowania odmian „przewódkowych” pszenicy jest na ogół zadowalający. 2. Pozytywny wpływ jesiennego terminu siewu na plonowanie odmian jarych pszenicy ujawnia się najsilniej w latach z niedoborem opadów wiosną 3. Jesienny termin siewu odmian „przewódkowch” pszenicy nie wpływa na zwiększenie ich porażenia przez choroby. SESJA REFERATOWA 4 Ekonomiczne i glebowo-klimatyczne uwarunkowania produkcji nasiennej i obrotu materiałem siewnym kwalifikowanym EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 91 Koegzystencja w świetle teorii ekonomii i opinii producentów Jerzy Rembeza IHAR-PIB w Radzikowie Wstęp Współczesne rolnictwo obejmuje różne systemy produkcji, oparte na różnych zasadach, regulacjach prawnych, funkcjach celu. Biorąc pod uwagę te kryteria można rozróżnić trzy podstawowe systemy: system produkcji konwencjonalnej, ewaluujący w kierunku systemów integrowanych, system z wykorzystaniem odmian genetycznie zmodyfikowanych oraz system produkcji ekologicznej. Poszczególne systemy mogą być analizowane i oceniane z różnych punktów widzenia, np. wpływu na poziom dochodów i cen (kryterium czysto ekonomiczne), wpływu na środowisko (kryterium ekologiczne) oraz wpływu na walory jakościowe produktów, a w konsekwencji i na zdrowie ludzkie. Ponieważ często systemy te mogą występować obok siebie, np. w sąsiadujących ze sobą gospodarstwach pojawia się problem wzajemnego ich oddziaływania, także konfliktu interesów. Oddziaływanie to stanowi ogólną przesłankę do ustalania ogólnych i szczegółowych regulacji w zakresie koegzystencji. W praktyce zasadniczym impulsem dla tych działań było wprowadzenie do uprawy odmian GM. W opracowaniu przedstawiono spojrzenie na problemy koegzystencji z punktu widzenia teorii ekonomii. Starano się wskazać na te aspekty modeli ekonomicznych, które mogą być przydatne w analizach oddziaływania na siebie poszczególnych systemów oraz podejmowania decyzji regulacyjnych przez państwo. Przedstawiono również najważniejsze wyniki badania ankietowego dotyczącego wzajemnego oddziaływania na siebie produkcji w poszczególnych gospodarstwach, a także stosunku producentów do odmian zmodyfikowanych genetycznie. Teoria ekonomii a problemy koegzystencji Klasyczna ekonomia decyzje producentów analizuje w kontekście maksymalizacji zysku, jako funkcji celu. Takie podejście jest często powodem krytyki. Zarzuty dotyczą przede wszystkim pomijania skutków podejmowanych decyzji dla innych producentów oraz środowiska. Zarzut ten jest nieuprawomocniony. W teorii ekonomii od dawna funkcjonuje pojęcie efektów zewnętrznych. Z efektami tymi mamy do czynienia gdy koszty lub korzyści z danej działalności nie są w pełni odzwierciedlone przez ceny. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z efektami negatywnymi, w drugim z pozytywnymi. Zgodnie z teoria ekonomii decyzje gospodarcze optymalne z punktu widzenia pojedynczego producenta w warunkach efektów zewnetrznych przestają być optymalne. Praktycznie każdej działalności gospodarczej towarzyszą efekty zewnętrzne, a więc SESJA REFERATOWA 4 92 oparte na tym podejściu rozumowanie można odnieść również do różnych systemów produkcji rolniczej. Uprawa roślin miododajnych korzystnie wpływa na efekty produkcji miodu (pozytywny efekt zewnetrzny), stosowanie insektycydów może natomiast wpłynąć na te produkcję negatywnie (negatywny efekt zewnętrzny). Nie można przy tym wykluczyć a priori żadnej formy i kierunku efektów zewnetrznych (rys.1). Praktyka wsakzuje jednak, ze zasadnicze koflikty przebiegaja pomiędzy systemem z wykorzystaniem odmian GM, a pozostałymi. Konwencjonalne ŝintegrowane Ekologiczne GMO Rys. 1 Potencjalne powiązania pomiędzy różnymi systemami upraw – efekty zewnętrzne dodatnie (kolor szary) i ujemne (kolor czarny) Na istnieniu efektów zewnetrznych opiera się jedna z przesłanek ekonomicznych ingerencji państwa w funkcjonowanie rynków [Baumol 2010]. Ingerencja ta może być realizowana pośrednio, przez jasne zdefioniowanie praw lub bezpośrednio, poprzez system podatkowy, subwencje, zakazay i nakazy. Nie można z góry określić, która metoda jest optymalna. Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że skutki podejmowanych decyzji obarczone sa niepewnością, mogą być też nieodwracalne w sensie ekonomicznym [Farrow 2004, Gollier i Treich 2003]. Punktem wyjścia w procesie podejmowania decyzji powinna być analiza kosztów-korzyści z wykorzystaniem modeli uwzględniających tę specyfikę. Ich zastosowanie w praktyce jest utrudnione, gdyż uzyskane wyniki zależą od wielkści kosztów transakcyjnych a także proporcji grup producentów i konsumentów o różnych interesach i preferencjach. Przy zmieniających się proporcjach producentów i konsumentów prowadzących, akceptujących lub tolerujących produkcją uzyskiwana według różnych systemów zmieniają się bowiem również optymalne ekonomicznie decyzje [Moschini i in. 2005]. Decyzje podejmowane przez jedne kraje mogą wpływać na dobrobyt w innych krajach [Carter i in. 2011]. EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 93 Koegzystencja w świetle opinii producentów kukurydzy W niniejszym punkcie przedstawiono najważniejsze wyniki badań ankietowych przeprowadzonych wśród 30 dużych gospodarstw z województwa wielkopolskiego i mazowieckiego uprawiających kukurydzę na ziarno. Przeciętna wielkość badanych gospodarstwa wynosiła 69,9 ha, a powierzchnia uprawy kukurydzy na ziarno 38,1 ha. W badaniach tych świadomie wybrano duże gospodarstwa, gdyż mają one największy udział w produkcji towarowej polskiego rolnictwa i znaczący udział w strukturze użytkowania gruntów. Pytania zawarte w ankiecie dotyczyły ogólnych uwarunkowań oceny i współistnienia różnych systemów upraw oraz opinii odnośnie uprawy odmian GM. Najważniejsze wyniki w odniesieniu do pierwszej grupy problemów: – rolnicy zdecydowanie zgodzili się ze stwierdzeniem, że podejmowane przez nich decyzje wynikają z oczekiwanego wpływu tych decyzji na poziom własnych dochodów, nie uwzględniają natomiast wpływu na produkcję w innych gospodarstwach, – zdecydowana większość rolników zgodziła się ze stwierdzeniem, że urzędowa ocena produktów rolno-spożywczych powinna dotyczyć ich jakości, a nie użytej technologii, – większość ankietyzowanych stwierdziła, ze sąsiedztwo upraw ekologicznych nie wywiera ani pozytywnego ani negatywnego wpływu na poziom i jakość produkcji w ich gospodarstwach, – większość ankietowanych była przeciw wprowadzaniu obowiązku powiadamiania sąsiadów o swych decyzjach dotyczących uprawianych odmian oraz stosowanej technologii produkcji. Jednocześnie jednak znaczna część badanych była za wprowadzeniem zakazu lub ograniczeń w odniesieniu do technologii, które negatywnie wpływają na produkcję w sąsiadujących gospodarstwach. W przypadku gdyby istniało ryzyko wystąpienia takiej sytuacji podejmujący decyzje gospodarcze zdaniem większości badanych powinni powiadamiać sąsiadów o tych decyzjach bądź uzyskiwać ich zgodę. W odniesieniu do grupy pytań dotyczących potencjalnej uprawy odmian GM uzyskano m.in. następujące wyniki: – większość ankietowanych, choć przy dość dużym zróżnicowaniu wypowiedzi, zgodziła się ze stwierdzeniem, że odmiany GM nie wykazujące negatywnego wpływu na zdrowie i środowiska powinny być dopuszczone do uprawy na tych samych zasadach jak konwencjonalne odmiany, – większość ankietowanych byłaby skłonna podjąć uprawę odmian GM jeżeli ta uprawa wpłynęłaby korzystnie na poziom ich dochodów, a technologia uprawy byłaby dostosowana do warunków ich gospodarstw. Znaczna część ankietowanych zgodziła się równocześnie ze stwierdzeniem, że obecnie dysponują niewystarczająca wiedzą by podejmować takie decyzje, – za czynnik nie mający znaczenia w podejmowaniu decyzji dotyczących uprawy odmian GM uznano w większości wypowiedzi negatywną reakcję organizacji nastawionych do takich odmian oraz ryzyko ingerencji 94 SESJA REFERATOWA 4 urzędów. Większość ankietowanych nie zgodziła się również ze stwierdzeniem, że uprawa tych odmian , niezależnie od tego jakie są wyniki badań odnośnie ich wpływu na środowisko i zdrowie, powinna być zakazana, – różnice w odniesieniu do akceptacji uprawy odmian GM różnych gatunków były niewielkie. Nieco większe zastrzeżenia zgłaszano w odniesieniu do rzepaku, choć i w tym przypadku przeważały głosy akceptujące odmian GM, – zdecydowana większość badanych nie zgłaszałaby zastrzeżeń odnośnie uprawy odmian GM na sąsiednich polach, jeżeli wyniki badań przemawiałyby za tym, że takie uprawy nie wpływają negatywnie na produkcję w ich gospodarstwach, a także gdyby na zasadzie wzajemności sąsiedni rolnicy nie ingerowaliby w podobne decyzje ankietowanych. Literatura Baumol W.J.(2010): On the increasing role of economic research in management of resources and protection of the environment. Annual Review of Resource Economics, 2, 1-11 Carter C.A., Moschini G., Sheldon I.(2011): Genetically modified food and global welfare. Emerald Group, Portland Farrow S.(2004): Using risk assessment, benefit-cost analysis, and real options to implement a precautionary principle. Risk Analysis, 24, 3, 727-735 Gollier C., Treich N. (2003): Decision-making under scientific uncertainty: the economics of the precautionary principle. 27,1, 77-103 Moschini G., Bulut H., Cembalo L. (2005): On the segregation of genetically modified, conventional and organic products in European agriculture: a multi-market equilibrium analysis. Journal of Agricultural Economics, 56, 3, 347-372 EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 95 Nasiennictwo ziemniaka w Polsce: uwarunkowania rynkowe, przyrodnicze i biologiczne Michał Kostiw Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR-PIB w Boninie, 76-016 Bonin Podstawowym zadaniem nasiennictwa ziemniaka jest wyprodukowanie wysokiej jakości sadzeniaków pożądanej odmiany, odpowiedniej wielkości bulw i typie ich kształtu. Istotne znaczenie ma właściwy stan fizjologiczny bulw, co w dużym uproszczeniu oznacza możliwie najwyższą ich aktywność rozwojową, a w konsekwencji i plonotwórczą. W 2012 r. powierzchnia uprawy ziemniaka w Polsce wyniosła 0,37 mln ha i była prawie ośmiokrotnie mniejsza w porównaniu do notowanej w 1962 r. – 2,9 mln ha (powierzchnia największa w okresie powojennym). Mimo ogromnej zmiany Polska należy nadal do czołowych producentów ziemniaków w Europie i na świecie. Niestety nadal notuje się niskie zużycie kwalifikowanego materiału nasiennego (najniższe w Europie) i tym samym niską częstotliwość wymiany sadzeniaków na materiał kwalifikowany. Jest to jedna z głównych przyczyn stosunkowo niskich plonów, niższej jakości bulw i w konsekwencji słabszych efektów produkcyjnych tej rośliny. W tej sytuacji niekwestionowany postęp polskiej hodowli ziemniaka w okresie powojennym pod względem takich cech jak m. in. wielkość plonu, zawartość skrobi, odporność na wirusy (PVY i PLRV) nie może być w pełni wykorzystany. Tezę tę potwierdza notowany po 1990 r. istotny spadek powierzchni plantacji nasiennych ziemniaka. W uprawie tej rośliny wartość materiału nasiennego ma o wiele większe znaczenie niż w uprawie roślin polowych rozmnażanych przez nasiona. Bulwa sadzeniaka jest organem wegetatywnym, a przy tym sposobie rozmnażania silny wpływ na jakość wytworzonego sadzeniaka mają choroby przenoszone właśnie z bulwami, wśród których znaczenie kluczowe w nasiennictwie mają choroby wirusowe, a ponadto choroby grzybowe i bakteryjne obniżające jakość bulw i wielkość plonu oraz warunki środowiska w okresie wegetacji roślin i w czasie przechowywania materiału nasiennego. W hodowli ziemniaka skończyła się już era odmian ogólnoużytkowych, które w przeszłości mogły być wykorzystywane wszechstronnie: do bezpośredniego spożycia, produkcji skrobi oraz jako pasza w żywieniu zwierząt. Współczesny rynek oczekuje odmian przydatnych na ściśle określone kierunki użytkowania. Poszukiwany jest ziemniak jadalny przeznaczony do bezpośredniego spożycia, skrobiowy i przydatny do przetwórstwa na produkty uszlachetnione (głównie frytki, chipsy, kostka garmażeryjna oraz inne). Istotą jest to, że wyselekcjonowane odmiany w ramach poszczególnych kierunków użytkowania muszą 96 SESJA REFERATOWA 4 posiadać odpowiednie cechy jakości oraz to, że o przydatności do określonego kierunku użytkowania decydują nie tylko właściwości odmianowe. Wpływ na wartość produktu mają, jak już wspomniano, także inne działania niż hodowlane, przede wszystkim warunki środowiska w okresie wegetacji i podczas przechowywania. Dlatego produkcja wysokiej jakości sadzeniaków ziemniaka jest trudna i kosztowna. Dobre efekty ekonomiczne w tej działalności mogą uzyskać tylko producenci dobrze przygotowani zarówno pod względem merytorycznym jak i organizacyjnym. Można wyróżnić przynajmniej kilka cech, którymi powinien się wyróżniać dobry sadzeniak. Obok cech oczywistych, takich jak odpowiednia odmiana i wielkość bulw, ważny jest właściwy ich stan fizjologiczny, który zależy głównie od dwóch najważniejszych procesów zachodzących w bulwach podczas przechowywania, a mianowicie oddychania i parowania. W dużym uproszczeniu dobry stan fizjologiczny oznacza, że bulwa powinna wykazywać możliwie najwyższą aktywność rozwojową, a w konsekwencji i plonotwórczą. Ponadto sadzeniaki powinny być wolne od patogenów, szczególnie tych przenoszonych przez bulwy, np. wirusy, patogeny grzybowe i bakteryjne. Obniżają one jakość bulw, a w konsekwencji i wielkość plonu. W produkcji nasiennej ziemniaka najważniejsze znaczenie mają choroby wirusowe, ponieważ najbardziej wpływają na pogorszenie zdrowotności sadzeniaków i stanowią główną przyczynę degradacji i dyskwalifikacji plantacji nasiennych. Wirusy po zakażeniu rośliny namnażają się w niej, a następnie przemieszczają do bulw. Zebrane bulwy są praktycznie w całości porażone i jeżeli zostaną wysadzone, zwiększą udział roślin chorych na plantacji w kolejnych latach reprodukcji, co pozostaje w ścisłym związku z wegetatywnym rozmnażaniem ziemniaka. Rośliny porażone słabiej plonują, a plon zmniejsza się nieodwracalnie. Mówimy wówczas o degeneracji, czyli wyradzaniu. Wpływu złej jakości biologicznej sadzeniaków nie da się wyeliminować żadnymi metodami. Stały dopływ wartościowego materiału nasiennego na pola produkcyjne jest więc podstawowym warunkiem dobrych wyników ekonomicznych w produkcji ziemniaków. Chotkowski (2011) ocenia, że przyjmując zalecaną obecnie średnią częstotliwość wymiany sadzeniaków w produkcji rynkowej co 4 lata, w tym w odniesieniu do odmian o niskiej odporności na wirusy co 2 lata, łączne zapotrzebowanie na sadzeniaki w kraju wyniesie około 180 tys. ton. Oznacza to konieczność podwojenia produkcji nasiennej, która w 2012 r. zajmowała powierzchnię 5,4 tys. ha. Z punktu widzenia roli czynników rynkowych w odbudowie nasiennictwa najważniejsze znaczenie ma zwiększenie popytu na kwalifikowany materiał nasienny. Z kolei do przesłanek sprzyjających osiągnięciu tego celu autor zalicza m. in.: stwierdzoną w badaniach ekonomiczną efektywność wymiany sadzeniaków, prognozowany wzrost produkcji towarowej ziemniaka, co jest związane również ze wzrostem specjalizacji gospodarstw, a także oczekiwany wzrost wymagań jakościowych rynku. EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 97 W Polsce są rejony sprzyjające efektywnej produkcji nasiennej, charakteryzujące się niższą presją wirusów niż pozostałe obszary kraju. Zaliczamy do nich niemal cały pas północny, a szczególnie część północno wschodnią. Obecnie już w około 70 procentach produkcja sadzeniaków zlokalizowana jest właśnie na północy kraju. Ponadto zmieniają się (na korzyść) niektóre uwarunkowania przyrodnicze i biologiczne wpływające na jakość tej produkcji. Wraz z malejącą powierzchnią uprawy ziemniaka zwiększa się izolacja przestrzenna między poszczególnymi plantacjami tej rośliny co z kolei sprawia, że maleje jednocześnie liczba źródeł wirusów w środowisku i ich dostępność dla wektorów. Następuje systematyczny choć dość powolny wzrost koncentracji produkcji nasiennej, co ułatwia ochronę plantacji przed porażeniem przez wirusy. W 2012 r. średnia wielkość plantacji nasiennych wyniosła 2,56 ha. Istotne znaczenie w nasiennictwie ma odporność odmian na wirusy. W przeszłości jednym z głównych kierunków w polskiej hodowli ziemniaka było tworzenie odmian odpornych na PVY i PLRV. Uważano (nie bez racji), że nasiennictwo takich odmian będzie tańsze niż odmian podatnych. Realizowane założenia sprawiły, że polskie odmiany są odporniejsze na te dwa wirusy niż zagraniczne. Przykładowo w grupie 43 odmian jadalnych hodowli krajowej, będących w krajowym rejestrze w 2012 r., tylko 8 odmian odznacza się odpornością na PVY na poziomie 6 i niższym w skali 9-stopniowej (9 oznacza ocenę najlepszą). Pozostałe odmiany (35) posiadają odporność na poziomie 6,5 i wyższym. Tymczasem wśród 56 odmian jadalnych hodowli zagranicznych aż 46 z nich posiada odporność na poziomie 6 i niższym, a jedynie 10 odmian ma wyższą odporność (6,5 i wyższą). Jak wykazuje praktyka, obecnie kluczową rolę odgrywają cechy jakościowe odmiany. Ocenia się, że odmiany zagraniczne wykazują lepszą przydatność do przerobu na frytki i chipsy oraz posiadają ładny wygląd bulw (gładka skórka, płytkie oczka). W ostatnich latach w Polsce rejestruje się coraz więcej odmian podatnych na wirusy, głównie właśnie odmian hodowli zagranicznych. Zwiększy się zatem znaczenie odmiany w produkcji sadzeniaków. Jednocześnie systematycznie spada udział odmian polskich w krajowym rynku nasiennym. Obecnie wynosi 38 procent. Do zmian pozytywnych należy zaliczyć malejącą presję niektórych wektorów wirusów. Kilkudziesięcioletnie wyniki badań wykazują, że są to już zmiany trwałe. SESJA REFERATOWA 4 98 Nasiennictwo ziemniaka. Ocena funkcjonowania i propozycje na przyszłość Wojciech Nowacki Zakład Agronomii Ziemniaka, IHAR – PIB Oddział w Jadwisinie Wstęp Skala stosowania kwalifikowanego materiału nasiennego roślin rolniczych w tym kwalifikowanych sadzeniaków w towarowej uprawie ziemniaka jest jednym z mierników wykorzystania osiągnięć postępu biologicznego i oceny stopnia nowoczesności stosowanych technologii uprawy poszczególnych gatunków roślin. Powierzchnia plantacji nasiennych ziemniaka w ostatnich latach oscyluje wokół 5,5 tyś. ha wobec ogólnej powierzchni uprawy ziemniaka w kraju szacowanej na około 400 tyś. ha. Uwzględniając zbiory plonu handlowego na plantacjach nasiennych ziemniaka oraz bilans handlowy kraju w obrotach międzynarodowych kwalifikowanym materiałem sadzeniakowym można szacować, że do dyspozycji ogółu rolników – producentów ziemniaka jest przeznaczanych corocznie około 100-120 tyś. ton. Taka ilość kwalifikowanych sadzeniaków pozwala obsadzić około 50 tyś. ha a więc około 12,5% ogółu prowadzonych plantacji ziemniaka. Rzeczywiste potrzeby na kwalifikowany materiał sadzeniakowy Analiza sektorowa potrzeb na kwalifikowany materiał sadzeniakowy w Polsce ostatnich lat wskazuje na bardzo duże zróżnicowanie. Wynika to ze struktury agrarnej upraw ziemniaka w kraju a także z kierunków uprawy tego gatunku. Około 50% ogólnej powierzchni upraw ziemniaka znajduje się na bardzo małych plantacjach kilku arowych w małych gospodarstwach i posiada charakter upraw socjalnych. Taka sytuacja dotyczy jednak ponad 90% gospodarstw uprawiających ziemniaki. Gospodarstwa te bardzo sporadycznie zainteresowane są zakupem kwalifikowanych sadzeniaków ziemniaka. Główny rynek dla kwalifikowanych sadzeniaków ziemniaka stanowi w kraju tylko około 50tyś. gospodarstw uprawiających na areale około 200 tyś ha ziemniaka. Wśród tej grupy gospodarstw popyt zbliżony do 100% w stosunku do potrzeb dotyczy producentów ziemniaka jadalnego przeznaczonego na wczesny zbiór oraz produkujących surowiec do przetwórstwa spożywczego. Udział kwalifikowanych sadzeniaków w ogólnej ilości zużywanego materiału rozmnożeniowego w gospodarstwach towarowych produkujących ziemniaki jadalne jesiennego zbioru na sprzedaż oraz ziemniaki odmian skrobiowych stanowiących surowiec dla przemysłu skrobiowego należy szacować na 25-75%. Wraz ze zwiększającą się skalą produkcji ziemniaka w gospodarstwie zwiększa się udział zakupu kwalifikowanych sadzeniaków. EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 99 Generalnie należy jednak stwierdzić, co potwierdzają badania gospodarstw, krajowy rzeczywisty popyt na kwalifikowane sadzeniaki jest o około 20 do 30% wyższy od oferty rynku nasiennego. Nie oznacza to jednak deficytu na wszystkie oferowane partie sadzeniaków kwalifikowanych w każdym sezonie. Oferta rynku nasiennego odmian ziemniaka W polskim sektorze produkcji ziemniaka uczestniczyło w 2012 roku ponad 210 odmian z czego 136 odmian znajdowało się w prowadzonym przez COBORU Krajowym Rejestrze (KR) a pozostałe 77 odmian pochodziło z Katalogu UE. 77 odmian w KR stanowiły genotypy polskich hodowli, pozostałe 59 odmian było własnością głównie niemieckich i holenderskich hodowli ziemniaka. Nasiennictwo krajowe prowadzono dla 177 odmian w tym: dla 59 odmian krajowych, 41 zagranicznych z KR i 77odmian z Katalogu UE. Na blisko 5,4 tyś. ha plantacji nasiennych 33% powierzchni stanowiły odmiany krajowe a 67% odmiany zagraniczne (40% z KR i 27% z Katalogu UE). Odmianami o największym udziale (powyżej 100ha) w nasiennictwie ziemniaka w 2012 roku były: Vineta, Innovator, Lord, Denar, Tajfun, Satina, Hermes, Lady Rosetta, Kuba, Bellarosa, Jelly i Owacja. Dla około 30% odmian (55) powierzchnia plantacji nasiennych nie przekraczała 5ha. Duży udział w polskim nasiennictwie ziemniaka stanowią odmiany będące surowcem dla przetwórstwa spożywczego a w dalszej kolejności odmiany jadalne przeznaczone do konfekcjonowania a także odmiany skrobiowe. Krajową ofertę rynku nasiennego ziemniaka pochodzącą z plantacji nasiennych dopełnia import kwalifikowanych sadzeniaków w ilości kilkunastu tysięcy ton rocznie bardzo dużej liczby odmian najczęściej trudniejszych w nasiennictwie. Struktura odmianowa na plantacjach towarowych Wyniki badań prowadzonych przez Zakład Agronomii Ziemniaka IHAR– PIB we współpracy z ODR udowadniają, że w poszczególnych województwach kraju uprawia się ogółem dość dużą liczbę odmian ziemniaka: od kilkunastu do ponad 60 odmian ale najczęściej jest to liczba 30-40 odmian. Około 30% tej liczby stanowią odmiany najpopularniejsze w nasiennictwie a pozostałe są tylko mało istotnym ich dopełnieniem. Rolnicy, producenci ziemniaka towarowego zainteresowani są generalnie odmianami im znanymi i zweryfikowanymi przez praktykę ale także nowo wprowadzanymi odmianami. Nie jest to jednak w większości przypadków kwalifikowany materiał sadzeniakowy, tylko pochodzący z wymiany międzysąsiedzkiej lub z zakupu targowiskowego. Nie można wykluczyć także nieszczelności w obrocie nasiennym, gdzie oferuje się do sprzedaży rynkowej towar bez paszportu ale pochodzący z plantacji nasiennych. Istnienie w kraju tzw. „czarnego rynku” sadzeniaków nie jest korzystne dla sektora nasiennego ani dla produkcji towarowej, bo może być źródłem rozprzestrzeniania się bardzo groźnych chorób kwarantannowych ziemniaka. Najpopularniejszymi obecnie w kraju odmianami w produkcji towarowej ziemniaka jadalnego są: Denar, Vineta, Lord, Irga, Irys, Bryza, Satina oraz 100 SESJA REFERATOWA 4 Tajfun a także inne odmiany o mniejszym znaczeniu z około 10-letnim „stażem” w KR. Uprawia się także w mniejszej skali odmiany, które wcześniej zyskały uznanie wśród wielu rolników, ale są już skreślone z KR (Anielka, Aster, Triada, Wiking) a także odmiany z Katalogu UE, które są tzw. „nowościami” ale o bardzo szybkiej dynamice wzrostu ich znaczenia. Wśród odmian z przeznaczeniem na wczesny zbiór coraz częściej odmiany polskich hodowli (Irys, Irga, Miłek, Denar, Lord) zastępowane są odmianami hodowli zagranicznych (Impala, Arielle, Velox, Vineta, Viviana). Sektor przetwórstwa spożywczego produkującego frytki i chipsy stosuje najczęściej w gospodarstwach zaplecza surowcowego odmiany rekomendowane przez służby surowcowe zakładów. Najczęściej są to odmiany hodowli zagranicznych zweryfikowane przez wiele zakładów na terenie całej Europy. Do najpopularniejszych odmian należą: Saturna, Innovator, Hermes, Courlan, Lady Rosetta czy Lady Claire. Przemysł skrobiowy organizuje zaplecze surowcowe w oparciu o odmiany skrobiowe głównie polskiej hodowli (Glada, Kuba, Pasat, Skawa, Jasia, Rudawa, Hinga) ale ostatnie lata wskazują na rodzący się rynek skrobiowych odmian hodowli zagranicznych (Kuras, Zuzanna). Należy odnotować występujący w ostatnich dwóch latach deficyt kwalifikowanych sadzeniaków odmian skrobiowych. Wyniki prowadzonych badań wskazują także geografię upraw niektórych odmian jadalnych (np. popularność odmian Irga i Irys w woj. Mazowieckim i Podlaskim a odmiany Bryza na zachodzie kraju) czy innych odmian związanych z regionalizacją przetwórstwa. Czynniki zakłócające nasiennictwo ziemniaka Jak wskazują badania i obserwacje, jest wiele czynników ograniczających prawidłowe funkcjonowanie sektora nasiennego ziemniaka. Do najważniejszych należą: coroczny od wielu dziesięcioleci spadek powierzchni uprawy ziemniaka w kraju, podwyższone wykrywanie w kraju Clavibacter michganensis spp. sepedonicus, rozproszona struktura agrarna uprawy ziemniaka, niski wskaźnik urynkowienia produkcji ziemniaka a także niska wśród części rolników świadomość korzystania z postępu biologicznego. Zakłócenia w relacji równoważenia popytu-podaży wynikają także z proponowanej oferty odmianowej sektora nasiennego, niskiej rentowności produkcji ziemniaka towarowego niektórych sektorów oraz ograniczonej dostępności kwalifikowanych sadzeniaków blisko miejsc rozproszonej produkcji ziemniaka towarowego. Ważnym czynnikiem ograniczającym popyt na kwalifikowane sadzeniaki jest niekiedy jakość oferowanego towaru np. nieodpowiedni kalibraż. Metody zwiększające wykorzystanie postępu biologicznego w uprawie ziemniaka Na podstawie przeprowadzonych wieloletnich analiz funkcjonowania rynku nasiennego ziemniaka a także w oparciu o ocenę obecnej i przyszłej kondycji EKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU MATERIAŁEM... 101 polskiej branży ziemniaczanej można sugerować wiele rozwiązań prowadzących do zwiększenia w kraju wykorzystania postępu biologicznego. Zmniejszona skala uprawy ziemniaka w kraju zwiększy konkurencyjność poszczególnych hodowli we wprowadzaniu na rynek nowych odmian ziemniaka. Instrumentami do wykorzystania obok genetycznie uwarunkowanej wysokiej wartości agrotechnicznej i użytkowej odmiany będą: kreowanie optymalnego cyklu życia danej odmiany, oferowanie klientom wysokiej jakości rynkowej sadzeniaków, sprawnie prowadzona promocja i reklama, gwarantowana lokalna dostępność towaru w każdej ilości, atrakcyjna dla rolnika cena sadzeniaków w relacji do cen ziemniaków towarowych, poszerzanie przez hodowców (dla podtrzymania kondycji hodowli) nowych rynków zbytu dla swych odmian w tym poza granice kraju, itp. Do szczegółowych rozwiązań należy: Nowe odmiany polskiej hodowli powinny bardziej uwzględniać niszowe kanały rynkowe, zmieniający się klimat oraz ekologizację światowego rolnictwa. Wprowadzenie do praktyki jednostki nasiennej poszczególnych odmian ziemniaka powiązanej z ceną jednostkową oraz kosztami stosowania kwalifikowanych sadzeniaków. Dla obniżenia kosztów produkcji nasiennej ziemniaka konieczne jest opracowanie i wprowadzenie elementów technologii zwiększających współczynnik rozmnożenia szczególnie dla odmian grubo kłębowych. Uruchomienie specjalistycznych kanałów dystrybucji kwalifikowanych sadzeniaków dla małoobszarowych gospodarstw rolnych. Powiązanie ceny zakupu sadzeniaków z ceną uzyskiwaną przez rolników za ziemniaki towarowe. Prowadzenie działań edukacyjnych i promocyjnych dla szerokiego wykorzystania w praktyce osiągnięć postępu biologicznego. SESJA REFERATOWA 5 Wykorzystanie biometrii, statystyki i bioinformatyki w pracach genetycznych i hodowlanych WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH I HODOWLANYCH 105 Poletka kontrolne w doświadczeniach genetyczno – hodowlanych Iwona Mejza, Stanisław Mejza Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu W doświadczeniach genetyczno-hodowlanych, zwłaszcza na początkowych etapie programu hodowlanego, dysponujemy zwykle ograniczoną ilością materiału siewnego. Konsekwencją tego jest brak możliwości zakładania doświadczeń tradycyjnie, tzn. z uwzględnieniem replikacji obiektów. Doświadczenie, w którym każdy obiekt występuje jedynie jeden raz, możemy nazwać doświadczeniami jedno-powtórzeniowymi. Wnioskowanie statystyczne z takiego doświadczenia, bez dodatkowych założeń, nie jest możliwe. Mamy bowiem więcej parametrów w modelu obserwacji niż obserwacji i nie ma możliwości estymacji wszystkich parametrów. Oznacza to, że nie można oddzielić efektu środowiska od efektu genotypu (mieszańca), gdyż są one całkowicie uwikłane. W celu pokonania trudności, do doświadczenia wprowadza się tak zwany obiekt kontrolny (wzorcowy) w celu oszacowania struktury zmienności środowiskowej (zwykle zmienności glebowej). Dalej, stosując różne metody, „poprawiamy” uzyskane w doświadczeniu obserwacje. Poprzez „poprawianie” zamierzamy estymować faktyczny efekt mieszańca. Oszacowanie to zależy od metody „poprawiania”. W literaturze proponowanych jest wiele metod (zob. np. Ambroży i inni 2008a, 2008b, Kempton i Fox, 1997) rozmieszczania obiektów wzorcowych i ich wykorzystanie w dalszym wnioskowaniu. Wszystkie te metody posiadają pewną wadę. Są one skonstruowane dla określonych typów struktury zmienności środowiska. Zatem tę strukturę należy przewidzieć, często zgadnąć, przed doświadczeniem aby wybrać stosowne rozmieszczenie obiektów wzorcowych. Dodatkowo, należy zdecydować ile (procentowo) poletek przeznaczyć na poletka kontrolne. Wydaje się, że ważniejszym zagadnieniem jest struktura (plan) rozmieszczenia poletek wzorcowych. Stosowane często w praktyce systematyczne rozmieszczanie poletek kontrolnych nie wydaje się być najlepszym, zwłaszcza w wypadku zmienności (glebowej) okresowej. Znacznie lepszym jest rozmieszczenie równomierne poletek wzorcowych na polu doświadczalnym. Ponadto, na podstawie proponowanych metod nie można sprawdzić jak dobrze poletka kontrolne reprezentują zmienność środowiskową (glebową). Oznacza to brak obiektywnego kryterium oceniającego jakość „poprawiania”. W pracy zajmujemy się dwoma zagadnieniami. Pierwsze z nich dotyczy schematu geometrycznego rozmieszczania obiektów wzorcowych oraz częstości ich występowania. Drugie zagadnienie dotyczy metodyki wnioskowania z doświadczeń jednopowtórzeniowych ze wzorcem. Proponowana metodyka oparta jest na techni- 106 SESJA REFERATOWA 5 kach estymacji i wnioskowania statystycznego z wykorzystaniem jedno- lub wielozmiennych powierzchni reakcji charakteryzujacych zmienność środowiska (analiza regresji). Jako zmienne objaśniające przyjmujemy współrzędne środki poletek wzorcowych. Jako zmienne objaśniane przyjmujemy zmienne charakteryzujące środowisko lub zmienną, względem której prowadzony jest program hodowlany. Proponowana metodyka jest ogólna i może być stosowana w każdej sytuacji doświadczalnej. Zaletą tej metody jest także możliwość estymacji zmienności środowiska (gleby) z góry zadaną precyzją dla wybranego schematu rozmieszczenia obiektów wzorcowych. Nie posiada żadnych cech negatywnych, które posiadają znane z literatury metody planowania i analizy doświadczeń jedno-powtórzeniowych ze wzorcem. Proponowaną metodykę ilustrujemy analizą tak zwanych doświadczeń ślepych. Literatura Ambroży K., Bakinowska E., Bocianowski J., Budka A., Pilarczyk W., Bogna Z. (2008a): Statystyczne wspomaganie decyzji selekcyjnych na wczesnych etapach hodowli zbóż. Część I. Metody oceny efektów obiektowych. Biul. IHAR, 250, 21-28. Ambroży K., Bakinowska E., Bocianowski J., Budka A., Pilarczyk W., Bogna Z. (2008b): Statystyczne wspomaganie decyzji selekcyjnych na wczesnych etapach hodowli zbóż. Część II. Empiryczne porównanie metod oceny efektów obiektowych. Biul. IHAR, 250, 29-39. Kempton R. A., Fox P. N. Fox. (1997): Statistical Methods for Plant Variety Evaluation. Chapman & Hall, London. WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH I HODOWLANYCH 107 Zastosowanie modelu równań strukturalnych SEM do opisu współzależności cech plonotwórczych i plonu ziarna na przykładzie jęczmienia jarego Dariusz R. Mańkowski1, Janusz Kozdój2, Monika Janaszek3 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie, Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie, Zakład Biotechnologii i Cytogenetyki Roślin 3 Szkoła Główna gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii 1 W badaniach rolniczych jedną z najczęściej analizowanych zależności przyczynowo-skutkowych jest kształtowanie się plonu roślin zbożowych. Jak zaznacza Kozak (2008, 2011), nie ma możliwości badania tego procesu ze wszystkich punktów widzenia naraz, gdyż wymagało by to obserwacji zbyt wielu cech, a budowane modele byłyby niezmiernie skomplikowane i bardzo trudne w interpretacji. W aspekcie fizjologii plonowania roślin zbożowych, przykładowymi czynnikami plonotwórczymi determinującymi wielkość plonu ziarna z jednostki powierzchni są: liczba roślin na jednostce powierzchni, liczba pędów w roślinie z uwzględnieniem liczby pędów kłosonośnych (produktywnych), liczba kłosków w kłosie, liczba ziarniaków w kłosie i w roślinie oraz masa tysiąca ziarniaków (Kjær i in., 1990; Kozdój, 1992; Klepper i in., 1998; Górny, 2004; Kozdój i Oleszczuk, 2006; Gozdowski i in., 2008; Kozdój i in., 2009, 2010). Wymienione czynniki plonotwórcze rośliny i kłosa kształtują się w okresie wegetacji w określonych fazach wzrostu i rozwoju rośliny (Górny, 2004; Kozdój i in., 2009, 2010). Analizowane modele przyczynowo-skutkowe opisujące zależność plonu ziarna zbóż, od składowych plonu, czynników plonotwórczych i innych cech warunkujących kształtowanie się plonu powinny więc być tak budowane by uwzględniać specyfikę analizowanych cech oraz pewne fizjologiczno-rozwojowe następstwo tych cech. Analiza uwarunkowania plonu przez jego cechy plonotwórcze pozwala na poznanie mechanizmów biologicznych i fizjologicznych plonowania roślin, co z kolei może mieć duże znaczenie w hodowli i uprawie roślin (Fraser i Eaton, 1983). Zależności przyczynowo-skutkowe w aspekcie uwarunkowania plonu przez cechy oraz czynniki plonotwórcze są częstym obiektem badań. Do analizy tego 108 SESJA REFERATOWA 5 typu zależności wykorzystuje się klasyczne podejścia statystyczne, takie jak analiza funkcji regresji, czy też analiza ścieżek, lub bardziej złożone i ukierunkowane metody takie jak sekwencyjna analiza składowych plonu SAP (ang. Sequentional Yield Component Anaylsis– SYCA) oparta na tak zwanym podejściu ontogenetycznym (Mądry i Kozak, 2000; Mądry, 2002; Kozak 2007, 2008, 2011) lub metoda dwukierunkowego podziału zmienności plonu (ang. Two-Dimensional Partitioning of Yield Variation – TDP) będąca połączeniem sekwencyjnej analizy składowych plonu z analizą wariancji (Eaton, 1986; Gołaszewski, 1996; Gołaszewski i in., 1998; Kozak, 2006, 2008). Jedną z metod, które można zastosować do opisu i analizy zależności przyczynowo-skutkowych, w szczególności zależności o złożonym charakterze, może być modelowanie z zastosowaniem równań strukturalnych, w skrócie SEM (ang. structural equation modeling). Metoda ta nie jest na obecną chwilę zbytnio rozpowszechniona wśród badaczy z zakresu nauk rolniczych. W literaturze światowej, na dzień dzisiejszy, można odnaleźć nie wiele prac z zakresu nauk rolniczych, w których tę metodę wykorzystano. Jednak jak wskazują niektórzy badacze (Shipley, 2002; Kozak i Kang, 2006; Kozak 2008, 2011) metoda SEM powinna w niedalekiej przyszłości znaleźć szerokie zastosowanie w doświadczalnictwie rolniczym. Jak podaje Konarski (2009), w swojej obecnej formie metodyka SEM wywodzi się z trzech niezależnych źródeł teorii statystycznej – z biometrii, psychometrii i ekonometrii. Podwaliny pod metodykę SEM dały prace z zakresu biometrii, a ściślej prace Wrighta (1921, 1923, 1934) dotyczące analizy ścieżek. Drugim elementem składowym metodyki SEM stało się pojęcie zmiennej latentne (hipotetycznej) oraz kwestia błędu pomiarowego. Obydwoma tymi pojęciami zajmowała się psychometria, a podwaliny pod te zagadnienia dała praca Spearmana (1904) dotycząca zagadnień analizy czynnikowej i rzetelności testu. Z ekonometrii, z prac Kleina (1950), Goldbergera (1964) oraz Theila (1971) zaczerpnięto koncepcje modeli nierekursywnych opisujących wpływ kilku zmiennych na inne zmienne z możliwymi pętlami zwrotnymi oraz skorelowanymi błędami (resztami) w równaniach. Z ekonometrii wprowadzono również rygor w formułowaniu i szacowaniu modeli SEM, kładąc dużą uwagę na problem identyfikacji modelu (Koopmans, 1949, Wald, 1950) oraz wprowadzono alternatywne metody szacowania wartości parametrów modelu (Goldberger, 1973). Koncepcję ogólnego modelu równań strukturalnych, nazywanego dziś SEM, datuje się na początek lat 70. XX wieku, a ściślej przypisuje pracom Keeslinga (1972), Jöreskoga (1973) oraz Wileya (1973). To właśnie od pierwszych liter nazwisk tych autorów metodę tę nazwano JKW (Bentler, 1980). Konarski (2009) podaje, że w późniejszych latach zaproponowano inne, alternatywne reprezentacje ogólnego modelu SEM. I tak Bentler i Weeks (1980) stworzyli reprezentację zwaną LINEQS (ang. Linear Equations). McArdle (1980), McArdle i McDonald (1984) oraz McDonald (1994) zaproponowali zapis RAM (ang. Reticular Action Model). Natomiast McDonald (1978, 1980, 1994) przedstawił WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH I HODOWLANYCH 109 reprezentację COSAN (ang. Covriance Structure Analysis). Jednak w praktyce najczęściej stosuje się zapis LISREL (ang. Linear Structural Relations), autorstwa Keeslinga (1972), Wileya (1973) oraz Jöreskoga (1973, 1977) (Timm, 2002). Analiza SEM jest metodą służąca przede wszystkim potwierdzaniu modeli teoretycznych, a nie ich eksploracji lub poszukiwaniu. SEM jest więc stosowany do sprawdzenia, czy sformułowany a priori model ma poparcie w empirycznej próbie danych. Nie służy natomiast do „znalezienia” właściwego modelu opisującego relacje w danym zbiorze danych empirycznych. Korzystając z języka logiki Popera (1965) można powiedzieć, że SEM może służyć jedynie jako narzędzie falsyfikacji teorii, lecz nie może udowodnić, że dana teoria jest prawdziwa (Konarski, 2009). Podstawowym celem SEM, podobnie jak opisanej wcześniej prostej analizy ścieżek, jest wyjaśnienie zaobserwowanej zmienności w zbiorze danych, opisanej przez macierz kowariancji, za pomocą mniejszej liczby parametrów postulowanego modelu badanego procesu lub zjawiska. Powyższy cel implikuje podstawową hipotezę SEM mówiącą o tym, że macierz kowariancji zmiennych obserwowalnych jest funkcją zbioru parametrów modelu. W przypadku, gdy postulowany model jest prawdziwy i prawidłowo sformułowany, a jego parametry są znane, to obserwowana w badanej populacji macierz kowariancji była by dokładnie odtworzona przez postulowany model teoretyczny badanego procesu lub zjawiska. Najważniejszą rolą analizy SEM jest oszacowanie wartości parametrów postulowanego modelu oraz ocena stopnia dopasowania tego modelu do relacji obserwowanych w zbiorze danych empirycznych. Właściwie nie zdarza się by postulowany model teoretyczny, opracowany a priori, znalazł kompletne odwzorowanie w danych empirycznych. Jednak, gdy model nie będzie dostatecznie dopasowany, to powinien zostać odrzucony. Podobnie jak w innych metodach modelowania statystycznego dążymy do tego, by różnica pomiędzy postulowanym modelem, a rzeczywistymi danymi empirycznymi była jak najmniejsza. Ta różnica to reszta informacji zawartej w danych, a nie uwzględniona w postulowanym modelu. Celem podjętych badań była charakterystyka i opis współzależności pomiędzy czynnikami plonotwórczymi i plonem z rośliny podwojonych haploidów (DH) jęczmienia jarego. Ponadto, opisano zależności pomiędzy cechami plonotwórczymi z długością czasu trwania poszczególnych faz rozwojowych rośliny. Do opisu badanych relacji wykorzystano analizę SEM. Uzyskane wyniki pozwoliły na stwierdzenie, że liczba kłosów z rośliny oraz plon ziarna z kłosa cechowały się istotną bezpośrednią zależnością z plonem ziarna z rośliny jęczmienia jarego. Analiza uzyskanych współczynników ścieżek pozwoliła na stwierdzenie, że najważniejszymi czynnikami determinującymi wielkość plonu ziarna z rośliny były liczba kłosów z rośliny oraz czas trwania fazy krzewienia i strzelania w źdźbło. 110 SESJA REFERATOWA 5 Literatura Bentler P. M. 1980. Multivariate analysis with latent variables: Casual modeling. Annual Review of Psychology, 31: 419-456. Bentler P. M., Weeks D. G. 1980. Linear structural equations with latent variables. Psychometrika, 43(3): 289-308. Eaton G. W. 1986. Two-dimensional partitioning of yield variation. HortScience, 21(4): 1052-1053. Freaser J., Eaton G. W. 1983. Application of yield component analysis to crop research. Field Crop Abstracts, 36: 787-796. Goldberger A. S. 1964. Econometric theory. Wiley, New York. Goldberger A. S. 1973. Efficient estimation in overidentified models: An interpretative analysis. In: Goldberger A. S., Duncan O. D. (eds.). Structural Equation Models in the Social Sciences. Academic Press, New York: 131-152. Gołaszewski J. 1996. A method of yield component analysis. Biometrical Letters, 33(2): 79-88. Gołaszewski J., Idźkowska M., Milewska J. 1998. The TDP method of seed yield component analysis in grain legume breeding. Journal of Applied Genetics, 39(4): 299-308. Gozdowski D., Mądry W., Wyszyński Z. 2008. Analiza korelacji i współczynników ścieżek w ocenie współzależności plonu ziarna j jego składowych u dwóch odmian jęczmienia jarego. Biuletyn IHAR, 248: 23-31. Górny A. G. 2004. Zarys genetyki jęczmienia (Hordeum vulgare L.). W: Zarys genetyki zbóż. Praca zbiorowa, Górny A. G. (red.), t. 1: 15-180. Jöreskog K. G. 1973. A general method for estimating a linear structural equation system. In: Goldberger A. S., Duncan O. D. (eds.). Structural Equation Models in the Social Sciences. Academic Press, New York: 83-112. Jöreskog K. G. 1977. Structural equation models in the social sciences: specification, estimation and testing. In: Krishnaiah P. R. (ed.). Applications in statistics. North-Holland, New York: 265-287. Keesling W. 1972. Maximum likelihood approaches to casual flow analysis. Ph.D. thesis, University of Chicago. Kjær B., Jansen H. P., Jansen J., Jørgensen J. H. 1990. Association between three ml-o powdery mildew resistance genes and agronomic traits in barley. Euphytica, 46: 185-193. Klein L. R. 1950. Economic fluctuation in the United States 1921-1941. Cowles Commission Monographs, No. 11, Wiley, New York. Klepper B., Rickman R. W., Waldman S., Chevalier P. 1998. The physiological life cycle of wheat: Its use in breeding and crop management. Euphytica, 100: 341-347. Konarski R. 2009. Modele równań strukturalnych – teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa. Koopmans T. C. 1949. Identification problems in economic model construction. Econometrica, 17: 125-143. WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH I HODOWLANYCH 111 Kozak M. 2006. Two-dimensional partitioning of yield variation: A critical note. Plant Breeding and Seed Science, 53: 37-42. Kozak M. 2007. Ontogenetic chain and Markov condition in crop science. Nature and Science, 3(5): 5-8. Kozak M. 2008. Analiza związków przyczynowo-skutkowych w agronomii. Rozprawa habilitacyjna, SGGW, Warszawa. Kozak M. 2011. Analiza związków przyczynowo-skutkowych w agronomii i hodowli roślin. Biuletyn IHAR, 259: 3-21. Kozak M., Kang M. S. 2006. Note on modern path analysis in application to crop science. Communications in Biometry and Crop Science, Vol. 1, No. 1: 32-34. Kozdój J. 1992. Wpływ wybranych czynników środowiska na morfogenezę kłosa i potencjał plonotwórczy zbóż. Biuletyn IHAR, Nr 183: 59-71. Kozdój J., Mańkowski D. R., Czembor H. J. 2009. Analiza plonu jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) porażonego mączniakiem prawdziwym (Blumeria graminis f. sp. hordei) – komunikat. Biuletyn IHAR, Nr 254: 65-74. Kozdój J., Mańkowski D. R., Oleszczuk S. 2010. Analiza potencjału plonotwórczego linii podwojonych haploidów jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) otrzymanych na drodze androgenezy. Biuletyn IHAR, Nr 256: 97-103. Kozdój J., Oleszczuk S. 2006. Analiza zmienności cech plonotwórczych kłosa i rośliny linii podwojonych haploidów jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.). W: Haploidy i linie podwojonych haploidów w genetyce i hodowli roślin. Adamski T., Surma M. (red.), IGR PAN Poznań: 109-117. Mądry W. 2002. Statystyczne badanie zależności między zmienną zależną, a ilościowymi zmiennymi przyczynowymi – analiza regresji wielokrotnej, metody analizy składowych plonu. IHAR, Radzików. Mądry W., Kozak M. 2000. Analiza ścieżek i sekwencyjna analiza plonu w badaniach zależności plonu od cech łanu. Cz. I. Opis metod. Roczniki Nauk Rolniczych, Seria A, Nr 115: 143-157. McArdle J. J. 1980. Casual modeling applied to psychonomic systems simulation. Behavioral Research Methods & Instrumentation, 12: 193-209. McArdle J. J., McDonald R. P. 1984. Some algebraic properties of the Reticular Action Model for moment structures. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 37: 234-251. McDonald R. P. 1978. A simple comprehensive model for the analysis of covariance structures. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 31: 77-112. McDonald R. P. 1980. A simple comprehensive model for the analysis of covariance structures: Some remarks on application. British Journal of Mathematical and Statistical Psychology, 33: 161-183. McDonald R. P. 1994. The bilevel reticular action model for path analysis with latent variables. Sociological Methods & Research, 22(3): 399-413. Poper K. R. 1965. Conjectures and refutations: The growth of scientific knowledge. Harper Torchbooks, New York. 112 SESJA REFERATOWA 5 Shipley B. 2002. Cause and correlation in biology. A user’s guide to path analysis, structural equations and causal inference. Cambridge University Press, Cambridge. Spearman C. 1904. ‘General intelligence’ objectively determined and measured. American Journal of Psychology, 15: 201-293. Theil H. 1971. Principles of econometrics. Wiley, New York. Timm N. H. 2002. Applied multivariate analysis. Springer-Verlag, New York. Wald A. 1950. A note on the identification of economic relations. In. Koopmans T. C. (ed.). Statistical Inference in Dynamic Economic Models. Wiley, New York: 238-244 Wiley D. E. 1973. The identification problem for structural equation models with unmeasured variables. In: Goldberger A. S., Duncan O. D. (eds.). Structural Equation Models in the Social Sciences. Academic Press, New York: 69-83. Wright S. 1921. Correlation and causation. Journal of Agricultural Research, 20: 557-585. Wright S. 1923. The theory of path coefficients – a reply to Niles’s criticism. Genetics, 8: 239-255. Wright S. 1934. The method of path coefficients. Annals of Mathematical Statistics, 5: 161-215. STRESZCZENIA PLAKATÓW SESJA TEMATYCZNA 1 Biotechnologia i techniki innowacyjne w hodowli roślin skracające cykl hodowlany PLAKATY 115 Wprowadzenie do pszenicy jarej wielogenowej odporności na choroby i genu zwiększającego zawartość białka w ziarnie przy użyciu markerów molekularnych Paweł Cz. Czembor, Katarzyna Sejbuk, Piotr Słowacki Zakład Fitopatologii, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Współczesna biologia molekularna, a w szczególności w dziedzinie rekombinacyjnej technologii DNA i markerów molekularnych umożliwia zastosowanie niekonwencjonalnych rozwiązań podnoszących efektywność procesu hodowli. Dotyczy to zwłaszcza potrzeby kumulacji w jednym genotypie kilku cech często o charakterze ilościowym, w stosunkowo krótkim czasie, trudnych do fenotypowania i pochodzących ze źródeł (egzotycznych) nieprzystosowanych do naszych warunków glebowo-klimatycznych. Celem pracy było otrzymanie roślin o podwyższonej odporności na mączniaka (warunkowanej genem głównym Pm21), fuzariozę kłosów (warunkowanej przez gen Qfhs.ndsu-3BS), rdzę brunatną i żółtą (warunkowanej przez geny Lr46-Yr29-Pm39 i Yr36) oraz o podwyższonej ogólnej zawartości białka w ziarnie warunkowanej przez locus Gpc-B1. Dawcami wspomnianych genów byli odpowiednio: KS04WGRC48, Sumai3, Pavon76 i Scarlet-Gpc-B1. Na potrzeby realizacji założonego celu prowadzono krzyżowania i analizy molekularne przedstawione na rysunku 1. Prowadzono równolegle (ścieżki 1-4, rys. 1) krzyżowania wypierające z czterema różnymi odmianami pszenicy jarej o wysokiej wartości gospodarczej (Zebra, Raweta, Bryza i Parabola). W efekcie końcowym (po krzyżowaniach zbieżnych) uzyskane genotypy powinny zawierać mieszankę genów czterech rodziców wypierających i minimalną dawkę genomu dawców. W trakcie trwania całego projektu wykonano analizy molekularne łącznie na 6138 roślinach. Polegały one na badaniu polimorfizmu DNA w loci markerów blisko sprzężonych z wprowadzanymi genami. W wyniku przeprowadzonych prac uzyskano jak dotąd jedną pożądaną roślinę F2, która była homozygotyczna w loci testowanych markerów. Przedstawione wyniki uzyskano w ramach projektu rozwojowego finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (nr N R12 0081 06). 116 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Rys. 1. Schemat krzyżowań i analiz molekularnych mających na celu wprowadzenie do genomu pszenicy jarej genów: Pm21, Qfhs.ndsu-3BS, Lr46-Yr29-Pm39, Yr36 i Gpc-B1. PLAKATY 117 Markery molekularne typu AS-PCR w identyfikacji LMW podjednostek gluteninowych pszenicy zwyczajnej Triticum aestivum L. Sławomir Franaszek, Monika Langner, Bolesław Salmanowicz Pracownia Genetyki Biochemicznej, Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk Pszenica zwyczajna (Triticum aestivum L.) jako bogate źródło wartości odżywczych oraz dobrych właściwości technologicznych, odgrywa ważną rolę w przemyśle spożywczym. Na właściwości reologiczne oraz jakość wypiekową bardzo istotne znaczenie ma udział ilościowy oraz jakościowy unikalnych białek glutenu składających się z dwóch głównych komponentów: glutenin i gliadyn. Ze względu na mobilność elektroforetyczną w żelu poliakrylamidowym z dodatkiem siarczanu dodecylowego, polimeryczne białka gluteninowe można podzielić na wysokocząsteczkowe (HMW-GS) i niskocząsteczkowe (LMW-GS). Gluteniny niskocząsteczkowe (LMW-GS) generują 30% właściwości technologicznych pszenicy i stanowią jedną trzecią białek zapasowych ziarna oraz ok. 60% glutenin. Synteza LMW-GS kontrolowana jest przez geny znajdujące się na krótkich ramionach 3 grupy chromosomów homologicznych w loci Glu3. Znanych jest obecnie ponad 50 wariantów allelicznych tych białek, gdzie największy polimorfizm stwierdza się dla loci Glu-B3 (25 alleli). Natomiast w obrębie loci Glu-A3 zidentyfikowano 16 alleli, a w loci Glu-D3 odpowiednio 10 alleli. Celem badań była weryfikacja markerów molekularnych typu AS-PCR charakterystycznych dla poszczególnych LMW podjednostek gluteninowych. W badaniach wykorzystano 60 odmian pszenicy ozimej pochodzącej z Ameryki Północnej (USA, Kanada), Ameryki Południowej (Argentyna), Europy (Francja, Portugalia, Polska), Azji (Japonia), Australii oraz z Nowej Zelandii, w tym 15 odmian wzorcowych dla wariantów allelicznych białek gluteninowych kodowanych w loci Glu-3. Przetestowano łącznie 38 par starterów stosowanych w identyfikacji LMW podjednostek gluteninowych na świecie. Zgodność wyników z odmianami wzorcowymi stwierdzono tylko w przypadku 23 par. Ogółem wyróżniono 7 zestawów starterów różnicujących allele genów kodujących LMW-GS w loci Glu-A3 (Glu-A3a, Glu-A3b, Glu-A3c, Glu-A3d, Glu-A3e, Glu-A3f, Glu-A3g), 10 w loci Glu-B3 (Glu-B3a, Glu-Bb, Glu-Bc, Glu-Bd, Glu-Be, Glu-B3fg, Glu-B3g, Glu-B3h, Glu-B3i, Glu-B3bef) oraz 6 w loci Glu-D3 (Glu-D3abd, Glu-D3c, GluD3ek, Gglu-D3gj, Glu-D3h, GluD3i). 118 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Wpływ loci Glu-D1 i Glu-A1m na własności reologiczne pszenżyta wtórnego Monika Langner, Bolesław Salmanowicz, Halina Wiśniewska, Michał Kwiatek, Lidia Błaszczyk Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu Pszenżyto dzięki dużemu potencjałowi plonowania oraz dobrej wartości pokarmowej staje się coraz bardziej konkurencyjne dla innych zbóż. Jednak ze względu na niską wartość wypiekową nadal pozostaje zbożem paszowym. Nieobecność białek gluteninowych kodowanych przez geny leżące na chromosomie 1D pogorsza właściwości reologiczne ciasta pszenżytniego w wyniku osłabienia siły glutenu i wzrostu lepkości ciasta, co w konsekwencji utrudnia wypiek pieczywa. Zastępujące je żytnie sekaliny znacznie różnią się swoją budową i strukturą w porównaniu z białkami zapasowymi pszenicy i nie są zdolne do tworzenia normalnego glutenu. Przeprowadzone badania miały na celu poszerzenie puli genowej pszenżyta o geny warunkujące dobrą wartość wypiekową u pszenicy. W tym celu wyprowadzono 120 linii introgresywnych pszenżyta wtórnego (Triticosecale Wittm., Triticale, 6x) z fragmentami genomu Triticum monococcum (pszenica samopsza, 2x) oraz substytucją chromosomu 1D z genomu D pszenicy uprawnej odmiany Panda (Triticum aestivum, 6x). Badania dotyczyły zależności pomiędzy składem jakościowym wysokocząsteczkowej frakcji gluteninowo-secalinowej, a cechami reologicznymi ciasta pszenżytniego. Oceny ekspresji genów: Glu-A1m, Glu-A1, Glu-B1, Glu-D1 i Sec-3 kodujących wysokocząsteczkowe białka gluteninowe i sekalinowe dokonano na podstawie elektroforezy w żelu poliakrylamidowym w obecności siarczanu dodecylosodowego (SDS-PAGE) oraz nowoczesnych metod elektroforetycznych (wysokosprawna elektroforeza kapilarna CZE, allelospecyficzne markery molekularne AS-PCR). Identyfikację substytucji/translokacji chromosomów 1D w badanych liniach pszenżyta przeprowadzono wykorzystując metody cytogenetyki molekularnej: fluorescencyjną (FISH) oraz genomową hybrydyzację in situ (GISH). Do oceny wartości wypiekowej posłużyły deformacyjno-relaksacyjne testy reologiczne ciasta przeprowadzone w mikroskali na aparatach typu miksograf oraz analizator tekstury TA.XT (metoda Kieffer’a). W pracy wykazano ścisły związek pomiędzy składem jakościowym białek gluteninowych i sekalinowych, a genotypowym zróżnicowaniem cech reologicznych badanych linii introgresywnych heksaploidalnego pszenżyta. Stwierdzono, że linie pszenżyta zawierające w genomie A pszenicy chromosom 1D, charakteryzują się korzystnymi parametrami reologicznymi w porównaniu do tradycyjnych odmian pszenżyta. Wprowadzenie dodatkowo genomu Am pszenicy samopszy prowadzi do dalszej poprawy parametrów jakościowych. Rezultatem przeprowadzonych badań był wybór genotypów o korzystnym składzie frakcji gluteninowo-sekalinowej mającej istotny wpływ na poprawę jakości wypiekowej pszenżyta. PLAKATY 119 Identyfikacja markerów DArT odporności na choroby grzybowe u pszenicy zwyczajnej Mirosław Tyrka, Joanna Ciura, Magdalena Kozioł Katedra Biochemii i Biotechnologii, Politechnika Rzeszowska Rozwijające się metody analizy genomu bazujące na polimorfizmie pojedynczych nukleotydów (SNP) w połączeniu z analizą asocjacji oraz wynikami sekwencjonowania genomu pszenicy zwyczajnej stworzyły nowe możliwości wspomagania procesu hodowli. Nowe narzędzia i bazy danych pozwalają na szybką identyfikację markerów i rejonów genomu związanych z oceną fenotypu. Celem pracy jest identyfikacja efektywnych genów odporności w materiałach wyjściowych pszenicy zwyczajnej związanych z reakcją na Puccinia triticina i Blumeria graminis. Materiał badawczy stanowiły 94 linie, które oceniono pod względem występowania mączniaka i rdzy brunatnej w Krzeczowicach. Na podstawie obserwacji wyliczono powierzchnię pod krzywą rozwoju choroby (AUDPC) w programie Excel oraz sprawdzono rozkład i przeprowadzono analizę wariancji (Statistica V.9). Równocześnie badane linie genotypowano techniką DArT połączoną z sekwencjonowaniem (wheat GBS 1.0). Istotność związków pomiędzy zmianami AUDPC dla ocenianych chorób a markerami DArT określono metodą Kruskal-Wallis (MapQTL 5). Obliczone AUDPC nie miało rozkładu normalnego, różniło się istotnie pomiędzy genotypami i wyniosło średnio 43,6 i 132,8 dla rdzy brunatnej i mączniaka prawdziwego, odpowiednio. Równocześnie badane linie genotypowano techniką DArT połączoną z sekwencjonowaniem (wheat GBS 1.0) uzyskując 6558 markerów SNP i 27027 markerów silicoDArTs. Na podstawie wybranych losowo 1784 markerów SNP przeprowadzono analizę struktury populacji i nie stwierdzono występowania subpopulacji. Analiza Kruskal-Wallis pozwoliła na wyselekcjonowanie 154 i 59 markerów SNP o istotnym (p<0.01) związku z reakcją na P.triticina i B.graminis. Sekwencje (69 pz) 154 i 59 markerów SNP związanych z nasileniem rdzy brunatnej i mączniaka prawdziwego wykorzystano odpowiednio do identyfikacji 18 i 8 połączonych kontigów w bazie danych CerealsDB. Wykorzystując bazę danych UGRI (Unité de Recherche Génomique Info) zaproponowano lokalizacje chromosomowe, które w połączeniu z danymi literaturowymi posłużyły do identyfikacji genów odporności efektywnych w warunkach fenotypowania (Tabela 1). 120 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Tabela 1. Charakterystyka kontigów zawierających sekwencje związane z reakcją na P.triticina i B.graminis. Contig ID Lr_1179 Lr_901 Lr_1440 Lr_826 Lr_804 Lr_752 Lr_804 Lr_1126 Lr_3638 Lr_2786 Lr_10599 Lr_885 Lr_651 Lr_1434 Lr_1327 Lr_811 Lr_4579 Lr_1272 Pm_1118 Pm_2182 Pm_938 Pm_1979 Pm_3098 Pm_1870 Pm_818 Pm_2059 Chromosom 1DL 2DL 2DS 2AS 2AL Sekwencja BLAST Znaczenie / reakcja na Przypuszczalne geny odporności Lr21 – Lr2/Lr15, Lr22, Lr39, LrA Lr17, Lr37 Lr38 – AJ852540.1 HX190942.1 transport lipidów bor CJ675891.1 stres bor kwas jasmonowy stres 3DL 4AL 5AL HX148305.1 AK367029.1 CV773771.1 – – – 5BL AK331133.1 5DL 6AL 7AS 7DL AK331826.1 GH456456.1 HX083385.1 BQ903249.1 Lr1 Lr64 rdzę żółtą Pyricularia grisea Lr47 Fusarium Lr19 graminearum 1AL 2AS HX190942.1 HX140809.1 CK207220.1 bor 2BL 3B 2AL 3B 4BL – EG389653.1 BJ318355.1 AK332364.1 Lr50, Lr58 Lr27/Sr2 Lr24 Lr28 LrTM Lr18, Lr5M131 Pm17 - stres Pm4 Pm13, Pm41 Pm7 W wyniku przeprowadzonych analiz zidentyfikowano 14 rejonów kształtujących odporność na Puccinia triticina oraz 5 rejonów związanych z odpornością na Blumeria graminis. Wraz z rozszerzeniem oceny fenotypowej o dodatkowe środowiska można oczekiwać zwiększenia liczby efektywnych loci, stąd w celu skumulowania genów odporności w pojedynczym genotypie wymagane jest opracowanie taniego i wysoce przepustowego systemu identyfikacji SNP pozwalającego na równoczesną analizę zmienności w 100-200 loci o największym znaczeniu dla hodowców pszenicy zwyczajnej. PLAKATY 121 QTL związane z zimotrwałością przenżyta (× Triticosecale Wittmack) – wyniki wstępne Iwona Wąsek1, Marcin Rapacz2, Gabriela Gołębiowska-Pikania1,3, Maria Wędzony1,3 Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie, Instytut Biologii Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Katedra Fizjologii Roślin 3 Instytut Fizjologii Roślin Polskiej Akademii Nauk w Krakowie 1 2 Pszenżyto jest zbożem o dużym znaczeniu gospodarczym. Ponad połowa odmian ozimego pszenżyta uprawianych na świecie zostało wyhodowanych w Polsce, a większość ma w swoich rodowodach polskie odmiany. Cechą decydującą o sukcesie pszenżyta w rejonach klimatu umiarkowanego jest jego zimotrwałość, na którą składa się między innymi mrozoodporność oraz odporność/tolerancja roślin na choroby zbóż pojawiające się w okresie zimy. Analizując dane z terenu środkowej Europy z ostatnich dekad można zaobserwować, że przebieg zim coraz częściej stwarza na przemian ryzyko wymarzania zbóż ozimych (gwałtowne fale mrozu przy braku okrywy śniegowej) lub przeciwnie, zwiększone jest ryzyko infekcji pleśnią śniegową (opady śniegu na niezamarzniętą glebę, zaleganie okrywy śniegowej przy temperaturze powietrza w okolicach zera). Ponadto coraz częściej można zaobserwować występujące w trakcie zimy okresy ocieplenia, które mogą doprowadzić do rozhartowania roślin. Ze względu na nasilone pojawianie się powyższych, niekorzystnych czynników, lokalizacja rejonów genomu, które odpowiadają za kształtowanie cechy, jaką jest zimotrwałość, może mieć kluczowe znaczenie dla dalszej polskiej hodowli. Celem prowadzonych doświadczeń jest zidentyfikowanie rejonów genomu QTL (ang. Quatitative Trait Loci – loci cech ilościowych), oraz sprzężonych z nimi markerów molekularnych związanych z zimotrwałością pszenżyta. W pracy przedstawiono wyniki z pierwszego sezonu badań. W doświadczeniach wykorzystano populację 92 linii podwojonych haploidów (DH) wyprowadzonych z odmian heksaploidalnego (2n = 6x = 42) pszenżyta ozimego (x Triticosecale Wittm.): ‘Hewo’ (Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o. – Grupa IHAR) i ‘Magnat’ (Danko Hodowla Roślin Sp. z o.o). Dla populacji tej została opracowana mapa markerów molekularnych DArT i SSR. Zimotrwałość badano w doświadczeniu polowym na pojedynkach w rozstawie 30 cm na 20 cm. Test mrozoodporności wykonano w skrzynkach w 3 powtórzeniach. Wysiano po 10 ziarniaków na rządek w pierwszej połowie października. W każdej skrzynce o wymiarach 30cm/38cm/9cm, wysiewano 13 różnych genotypów, w tym po jednym rządku form rodzicielskich. W każdym powtórzeniu obiekty wysiane były w innym układzie tak aby zniwelować efekt brzeżny. 122 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Następnie skrzynki wystawiono na działanie czynników atmosferycznych. Pod koniec stycznia, rośliny zostały przycięte na wysokość około 2 cm i poddane mrożeniu w temperaturze -15ºC przez 14 godzin. Ostatecznie skrzynki zostały przeniesione do szklarni (temp. 10-15 ºC) gdzie po 3 tygodniach odnotowano liczbę odrastających roślin. W celu lokalizacji QTL wykonano dwa rodzaje analizy danych z doświadczeń przy użyciu programu WinQTLCartographer2.5. Analiza SMA (Single Marker Analisis z ang. analiza pojedynczych markerów) umożliwia lokalizację segmentu chromosomu w którym zawarty jest QTL, natomiast analiza CIM (Composite Interval Mapping z ang. złożone mapowanie interwałowe) polega na obliczeniu sprzężenia pomiędzy QTL a markerami flankującymi określony przedział na mapie chromosomu. W wyniku przeprowadzonych analiz zidentyfikowano 4 QTL związane z zimotrwałością w warunkach poletka, po jednym na chromosomach 1A, 7A, 1B, 4R, które razem wyjaśniają 38% zmienności cechy. Zidentyfikowano również 3 QTL mrozoodporności na chromosomach 1A, 7A i 4R, które znajdowały się w tych samych rejonach genomu co QTL zimotrwałości. Na podstawie otrzymanych wyników można wnioskować, że w sezonie 2011/2012 przezimowanie linii na poletku doświadczalnym było determinowane ich mrozoodpornością. Markery z rejonów trzech QTL powtarzających się w obu doświadczeniach są dobrymi kandydatami na markery selekcyjne, ale przed ich praktycznym zastosowaniem potrzebne jest sprawdzenie ich skuteczności w szerszym tle genetycznym. Niezbędne jest również powtórzenie doświadczenia w następnych sezonach wegetacyjnych. PLAKATY 123 Nowe markery molekularne związane z pokrojem roślin żyta (Secale cereale L.) Marcin Berdzik, Piotr Masojć Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin Pokrój rośliny to ogół cech składających się na jej wygląd i zewnętrzne ukształtowanie. Określony jest m. in. przez rozmiary i wygląd pędu, liczbę i rodzaj rozgałęzień, ulistnienie oraz położenie i budowę organów generatywnych. Pokrój roślin żyta ma duże znaczenie rolnicze wpływając na cechy takie jak: odporność na wyleganie, reakcja na stresy biotyczne i abiotyczne, zdolności adaptacyjne i plonowanie. W celu poprawy efektywności wykorzystania energii promieniowania słonecznego, a zarazem w celu zwiększenia i stabilizacji plonu, pokrój roślin powinien być oceniany w programach hodowlanych. Do określenia architektury genomowej pokroju roślin żyta oraz wytypowania markerów molekularnych związanych z analizowaną cechą wykorzystano metodę dwukierunkowego selektywnego genotypowania (BSG). Jako materiał badawczy użyto dwie grupy skrajne rekombinacyjnych linii wsobnych żyta (o pokroju erektoidalnym i wiotkim) wyprowadzonych z krzyżowania linii 541xOt1-3. Linie rodzicielskie charakteryzowały się przeciwstawnymi fenotypami. Pokrój linii wsobnej 541 odznaczał się długim, wiotkim źdźbłem, długim, pochylonym kłosem i szerokimi, zwisającymi blaszkami liściowymi, natomiast pokrój linii Ot 1-3 wyróżniało wyprostowane, skrócone, sprężyste źdźbło, krotki pionowo ustawiony kłos i wzniesione do góry liście. Typ pokroju linii wsobnej Ot 1-3 scharakteryzowany został jako erektoidalny, natomiast typ pokroju linii 541 określono jako „pochylony”. Do poszukiwania markerów związanych z pokrojem roślin wykorzystano technikę RAPD. Na grupach skrajnych przetestowano łącznie 1599 par starterów, z których 15 wykazało związek z analizowanym fenotypem, wykazując istotne statystycznie (chi-kwadrat) odchylenie od proporcji 1:1. Przeprowadzono mapowanie markerów związanych z badaną cechą na populacji mapującej 144 RILi mieszańca 541xOt1-3. Zostały one zlokalizowane na następujących chromosomach: 1R (2 loci), 2R (2 loci), 4R (7 loci), 5R (1 locus) and 6R (3 loci). Mapowanie przeprowadzone było w programie MultiPoint v.2.2 (MultiQTL Ltd. Haifa, Izrael). Praca realizowana w ramach grantu nr N N302 016139 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. 124 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Poszukiwanie markerów sprzężonych z genami odporności na mączniaka prawdziwego u żyta Henryk Bujak, Andrzej Jurkowski, Kamila Nowosad Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Żyto ozime (Secale cereale L.) zajmuje znaczącą pozycję w Polsce pod względem powierzchni upraw. Wilgotne i chłodne lata sprzyjają rozwojowi chorób grzybowych. Jedną z najpoważniejszych chorób żyta jest mączniak prawdziwy (Blumeria graminis f. sp. secalis), który w latach silnego porażenia może powodować straty plonu siegajace 20%. Regulacja odporności żyta na mączniaka prawdziwego nie jest tak dokładnie poznana jak u pszenicy lub jęczmienia. Dotychczas u żyta opisano wiele genów warunkujących odporność na porażenie przez mączniaka prawdziwego. Są to geny Pm1a, Pm1b, Pm7 (1RS), Pm2 i Pm8 (2RL), Pm3 (3RS), Pm6 (4R), Pm4 (5RL), Pm5 i Pm(?) (6RL) oraz działające bardzo efektywnie i warunkujące pełną odporność żyta na wszystkie rasy fizjologiczne patogenna geny Pm17 i Pm20 . Dziedziczenie cechy odporności na mączniaka u żyta jest bardziej skomplikowane niż u innych gatunków zbóż. Wyodrębniono formy, u których stwierdzono monogeniczne (recesywne, dominujące lub częściowo dominujące) dziedziczenie się odporności żyta na mączniaka Pm17 i Pm20. Obecnie brak jest doniesień literaturowych o badaniach molekularnych identyfikujących geny odporności na mączniaka prawdziwego u żyta. Zidentyfikowanie markerów molekularnych sprzężonych z genami odporności na mączniaka prawdziwego u żyta umożliwi praktyczne zastosowanie tych markerów w procesie hodowli nowych odmian. Identyfikacja genów odporności na tego patogena pozwoli hodowcom na szybsze wytwarzanie odmian odpornych na mączniaka prawdziwego, stosując selekcję z wykorzystaniem markerów molekularnych (MAS). W pracy podjęto próbę wykazania możliwości zastosowania, w poszukiwaniu genów odporności na mączniaka prawdziwego u żyta ozimego, opracowanych dla pszenicy markerów molekularnych. Przebadano linie wsobne żyta ozimego pod względem podatności na porażenie przez Blumeria graminis f. sp. secalis pod wpływem sztucznej inokulacji. Wśród badanych genotypów nie wykazano form całkowicie odpornych na porażenie przez tego patogena. Do dalszych badań wybrano linie najsłabiej i linie najmocniej porażone przez mączniaka prawdziwego. Linie poddano badaniom molekularnym na obecność szesnastu markerów sprzężonych z genami odporności na mączniaka. W badanych genotypach żyta ozimego wykazano obecność ośmiu markerów sprzężonych z genami odporności na mączniaka prawdziwego u pszenicy [Xcfd81-5D (Pm2), specy- PLAKATY 125 ficzny dla Pm3a, Xgwmc356 (Pm4a), ResPm4 (Pm4), Xgwm159 (Pm16), IAG95 (Pm17), Xbarc144 (Pm34), Xwmc41 (Pm43)]. Spośród tych markerów jedynie marker ResPm4 występował tylko u genotypów odpornych (UP77, UP84), a nie występował u genotypów podatnych na porażenie Blumeria graminis f. sp. secalis. Stwierdzono, zatem sprzężenie tego markera z odpornością na mączniaka prawdziwego u żyta ozimego, a tym samym możliwość wykorzystywania markera ResPm4 w programach hodowlanych żyta ozimego wykorzystujących selekcję przy użyciu markerów (MAS). Wykazano również w ten sposób zasadność dalszego poszukiwania markerów molekularnych sprzężonych z genami odporności u żyta ozimego wśród markerów już zidentyfikowanych, jako sprzężone z odpornością na tego patogena u innych spokrewnionych gatunków zbóż. 126 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Poszukiwania markerów molekularnych sprzężonych z genami przywracającymi płodność pręcikowia w odmianach mieszańcowych żyta Monika Hanek, Aleksandra Bobrowska, Stefan Stojałowski Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Hodowla odmian mieszańcowych żyta od prawie trzydziestu lat opiera się przede wszystkim na wykorzystaniu cytoplazmy sterylizującej typu Pampa (CMS-P). Cytoplazma ta została znaleziona przez Geigera i Schnella (1970) w populacji żyta pochodzącej z Argentyny. Okazała się bardzo przydatna w praktyce, z uwagi na powszechne występowanie w materiałach hodowlanych alleli dopełniających męską sterylność, co za tym idzie brak trudności w otrzymywaniu linii męsko-sterylnych. Istotnym problemem w wykorzystaniu cytoplazmy Pampa jest niedostatek genotypów skutecznie przywracających pylenie u mieszańców komercyjnych. W ostatnim dziesięcioleciu pojawiły się odmiany mieszańcowe żyta z efektywnymi genami przywracającymi męską płodność. Geny te wprowadzono do materiałów hodowlanych z prymitywnych populacji żyta irańskiego wykorzystując markery molekularne. Identyfikacja dodatkowych markerów sprzężonych z tymi genami może okazać się znaczącym ułatwieniem dla przyszłych prac hodowlanych, które zmierzają do otrzymywania dobrze pylących odmian mieszańcowych z cytoplazmą Pampa. Celem pracy było poszukiwanie markerów DArT sprzężonych z genami przywracającymi płodność w odmianie uprawnej Gonello F1. Materiał badawczy stanowiły rośliny pokolenia F2, otrzymane po przekrzyżowaniu męskosterylnej linii 541P z cytoplazmą Pampa z losowo wybraną rośliną odmiany Gonello F1 (KWS-Lochov). Płodność roślin oceniano wzrokowo wg skali bonitacyjnej Geigera i Morgensterna (1975) oraz w oparciu o zawiązywanie ziaren w zaizolowanych kłosach. Do izolacji DNA użyto liści pobranych na początku fazy strzelania w źdźbło. W wyniku analiz przeprowadzonych metodą DArT (Diversity Array Technology), mapowania w przedziałach (Interval Mapping) oraz testu rangowego Kruskala-Wallisa (K-W test) utworzono mapę genetyczną siedmiu chromosomów żyta i określono regiony genomu, w których znajdują się geny kontrolujące pylenie. Na chromosomie 4R zidentyfikowano około 30 markerów, istotnie sprzężonych z genem/genami o największym znaczeniu dla przywracania płodności pyłku u roślin żyta z cytoplazmą Pampa. Prace wykonane w ramach badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej finansowanych przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. PLAKATY 127 Specyficzne markery związane z porastaniem u żyta (Secale cereale L.) Anna Łań, Radosław Owsianicki, Piotr Masojć Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin Odporność na przedwczesne kiełkowanie nasion w kłosach to cecha ilościowa mająca ogromny wpływ na jakość plonu żyta. Badania prowadzone przy wykorzystaniu metod współczesnej genetyki molekularnej, jak konstrukcja map genetycznych żyta, mapowanie loci cech ilościowych (QTL) oraz dwukierunkowe selektywne genotypowanie (BSG) doprowadziło do ustalenia loci chromosomowych kontrolujących zmienność skłonności do porastania oraz potwierdziło złożone podłoże dziedziczne tej cechy. W niniejszej pracy jako materiał badawczy wykorzystano dwie grupy skrajne rekombinacyjnych linii wsobnych żyta wyprowadzonych z mieszańca 541 x Ot 1-3 skrajnie różniące się odpornością na porastanie. Obie grupy skrajne – odporna i wrażliwa, liczyły po 20 linii wsobnych każda. Analizowane grupy skrajne poddane zostały genotypowaniu markerami SCAR oraz allelospecyficznymi wyprowadzonymi na bazie znanych sekwencji żytnich. Zastosowanie metody dwukierunkowego selektywnego genotypowania umożliwiło określenie związku testowanego markera z analizowaną cechą. Ponadto metoda BSG pozwoliła na wyróżnienie trzech klas loci markerowych reagujących w różny sposób na selekcję. Spośród wszystkich testowanych markerów specyficznych 10 wykazało związek z kontrolą porastania u żyta, wykazując istotne odchylenie od oczekiwanego stosunku rozszczepień 1:1, potwierdzone testem chi2. Trzy markery allelospecyficzne zakwalifikowano do klasy loci PHSD, charakteryzującej się istotnym odchyleniem od proporcji 1:1 w obu analizowanych grupach skrajnych. Pięć markerów przypisano do klasy loci PHSE, istotnej dla generowania wrażliwości na porastanie, gdzie istotne odchylenie od proporcji 1:1 obserwowano tylko w grupie linii wrażliwych na PHS. Natomiast pozostałe markery zakwalifikowano do przeciwstawnej klasy loci – PHSR istotnej dla pozytywnego kierunku selekcji. Wszystkie związane z odpornością na porastanie markery specyficzne zostały zmapowane na mapie mieszańca 541 x Ot 1-3. Opracowane markery SCAR i allelospecyficzne reprezentują przypuszczalnie sekwencje silnie sprzężone z genami regulatorowymi o charakterze funkcjonalnym i mogą być przydatne w selekcji w kierunku odporności na porastanie. Praca realizowana w ramach grantu nr N N302 016139 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. 128 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Zdolność do androgenezy żyta (Secale cereale L.) a podobieństwo genetyczne określone techniką RAPD-PCR Sylwia Mikołajczyk1, Zbigniew Broda1, Dorota Weigt1, Agnieszka Tomkowiak 1 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Genetyki i Hodowli Roślin Ze względu na znaczenie gospodarcze żyta w Polsce uzasadnione jest podejmowanie badań z zakresu szeroko pojętej biotechnologii tego gatunku. Istotne jest opracowanie dla tego zboża wydajnych metod regeneracji roślin w warunkach in vitro, co w aspekcie kreowania nowej zmienności genetycznej oraz intensyfikacji procesu otrzymywania nowych odmian, daje szereg możliwości dla wykorzystania biotechnologii w hodowli twórczej. Materiał roślinny wykorzystany w kulturze pylników żyta oraz badaniach polimorfizmu DNA stanowiło 27 populacji żyta o zróżnicowanym pochodzeniu. Po 10 genotypów pochodziło z IHAR Radzików (RAH) i Danko HR (CHD), a 7 z Poznańskiej Hodowli Roślin (PHR). Po osiągnięciu odpowiedniej fazy rozwojowej kłosy z mikrosporami w stadium jednojądrowym ścinano i traktowano temperaturą 4o C od 2 do 21 dni. Stadium rozwojowe mikrospor sprawdzano za pomocą preparatów rozgniatanych barwionych metodą acetokarminową. Losowo wybrane kwiatostany badanych roślin zawierające mikrospory w fazie późnojednojądrowej odkażano powierzchniowo 70% alkoholem etylowym i poprzez zanurzenie w 6% podchlorynie sodu (NaClO), a następnie płukano w dużej ilości wody sterylnej destylowanej. Z kłosów izolowano pylniki i umieszczano w płytkach Petriego zawierających 25 ml pożywki do indukcji androgenezy (C17; Wang i Chen, 1983). W każdej szalce umieszczano kilkadziesiąt sztuk pylników pochodzących z jednego kłosa. Założone kultury pylnikowe prowadzono w ciemności, w temperaturze 26oC – 28oC przez 8-12 tygodni w celu indukowania procesu androgenezy. Otrzymane po ośmiu tygodniach prowadzenia kultur pylników struktury kalusowe przenoszono na pożywkę MS (Murashige i Skoog, 1962) niezawierającą regulatorów wzrostu. Kalusy inkubowano w temperaturze 26oC i 16 godzinnym fotoperiodzie przekładając na świeżą pożywkę MS, co 21 dni. W celu zbadania polimorfizmu DNA badanego materiału roślinnego (27 populacji żyta wykorzystanych do indukcji androgenezy) oraz określenia dystansu genetycznego wykorzystano metodę RAPD-PCR, która jest powszechnie stosowana do badania genomu roślin ze względu na prostotę oraz niski koszt jednostkowy analizy. PLAKATY 129 Genomowy DNA z badanych roślin izolowano zmodyfikowaną metodą Thompsona i Henry’ego [1995]. Elektroforezę produktów reakcji RAPD-PCR prowadzono w 1,5% żelu agarozowym. Wizualizację markerów DNA prowadzono z wykorzystaniem bromku etydyny, a dokumentację i analizę otrzymanych wyników za pomocą programu komputerowego UVIMAP ver.99. Dendrogramy podobieństwa genetycznego materiałów hodowlanych żyta zostały sporządzone w oparciu o 14 starterów generujących polimorfizm prążkowy (z 20 badanych). Ustalenie podobieństwa genetycznego pomiędzy poszczególnymi roślinami w formie dendrogramu, wykonano w funkcji Nei & Li [1979]. Najwyższą efektywność indukcji androgenezy w kulturze pylników wykazały genotypy RAH 4 (37,9%), CHD 1 (22,2%) oraz PHR 8 (7,6%). Wysoka efektywność indukcji androgenezy nie była związana z efektywnością regeneracji roślin, gdyż najwyższą liczbę roślin otrzymano dla genotypu CHD 10 (4,2%), który w procesie indukcji androgtenezy charakteryzował się średnią efektywnością na poziomie 12%. W przeprowadzonym eksperymencie otrzymano 40 roślin zielonych (70,2% regeneratów) i 17 albinotycznych (29,8% regeneratów). Najwyższą liczbę regeneratów z defektami chlorofilowymi zaobserwowano dla genotypu PHR 9 – 100%. Całkowita liczba prążków polimorficznych wygenerowana przez 14 dziesięcionukleotydowych starterów różnicujących trzy grupy materiałów hodowlanych żyta wyniosła 2601. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano, iż dla grupy genotypów PHR największą ilość prążków polimorficznych (99) wygenerował starter OPB 11, z kolei najbardziej efektywnym starterem dla genotypów CHD oraz RAH okazał się OPA 12 dający odpowiednio 101 oraz 118 prążków polimorficznych. W przeprowadzonych badaniach polimorfizmu DNA w materiale roślinnym otrzymano dendrogramy na podstawie prób zbiorczych, które umożliwiły określenie ogólnego procentu podobieństwa w obrębie grup genotypowych – materiałów hodowlanych o zróżnicowanym pochodzeniu. W zdecydowanej większości przypadków zaobserwowano niewielkie podobieństwo genetyczne między genotypami, które nie przekraczało 20%. Taki wynik jest pożądany z punktu widzenia hodowców roślin, gdyż im mniejszy jest stopień podobieństwa między genotypami stanowiącymi materiał wyjściowy do hodowli, tym proporcjonalnie wzrasta ich wartość hodowlana, z uwagi na większe prawdopodobieństwo wystąpienia nowych, pożądanych cech potomstwa w wyniku rekombinacji genetycznej. W technikach regeneracji roślin haploidalnych żyta podstawowym czynnikiem rzutującym na wydajność regeneracji jest genotyp, dlatego tak ważne w badaniach jest uzyskanie jak najbardziej szczegółowych informacji na jego temat, co w przyszłości pozwoliłoby na zwiększenie efektywności procesu androgenezy, a wraz z nim podniosło efektywność prac hodowlanych. 130 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Poszukiwanie nowych genów karłowatości użytecznych w hodowli żyta i pszenżyta*1 Katarzyna Molik, Dorota Smolira, Paweł Milczarski Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie W Polsce żyto (Secale cereale L.) jest jedną z głównych roślin uprawnych, gwarantującą stabilny plon przy stosunkowo niskich wymaganiach środowiskowych. Prowadzone prace hodowlane koncentrują się głównie na zwiększeniu poziomu plonowania, poprawie odporności na choroby i wyleganie, a także polepszeniu cech jakościowych. Wyleganie jest u zbóż zjawiskiem niekorzystnym, wpływającym negatywnie na wysokość plonu i powodującym wysokie straty finansowe. Ze względu na bezpośrednią korelację pomiędzy odpornością roślin na wyleganie a ich wysokością, najlepszą metodą na podniesienie tej odporności jest wprowadzenie genów karłowatości do populacji charakteryzującej się normalnym wzrostem. U żyta zidentyfikowano 17 genów karłowatości, w tym 3 geny o dziedziczeniu dominującym oraz 14 genów o dziedziczeniu recesywnym. Większość z nich została przypisana do chromosomów (1R, 5R i 7R), ale bez precyzyjnego mapowania. Jeden z nich, zlokalizowany na długim ramieniu chromosomu 5R, dziedziczy się recesywnie i wstępnie przypisano mu symbol dw8. Na długim ramieniu chromosomu 5R zlokalizowano wcześniej inny recesywny geny karłowatości – ct2 (odmiana Moskiewski Karlik). W celu rozróżnienia obu genów należy wykonać test komplementacji i test reakcji linii karłowych na zastosowaną egzogennie giberelinę. Kolejnym etapem będzie precyzyjne mapowanie genów. W dalszej kolejności linie lub populacje zawierające dany gen należy sprawdzić pod kątem ich przydatności hodowlanej. Celem niniejszych badań było wskazanie wstępnej lokalizacji chromosomowej oraz poszukiwanie markerów blisko sprzężonych z genem dw8, umożliwiających jego identyfikację. Populację mapującą stanowiło pokolenie F2 uzyskane w wyniku krzyżowania linii wsobnej 541 o normalnym wzroście z karłową linią RXL 10. Wyprowadzoną populację liczącą ok. 500 osobników oznaczono fenotypowo pod kątem występowania genu karłowatości. W pierwszym etapie porównano linie rodzicielskie przy pomocy markerów DArT wykorzystywanych wcześniej do konstrukcji zintegrowanej mapy żyta. Linie te były komponentami 3 populacji mapujących: DS2 x RXL10, 541 x OT1-3 oraz 541 x 2020. Do dalszych prac Wybrano różnicujące markery wspólne mapy konsensusowej, które zlokalizowano wcześniej na długim ramieniu chromosomu 5R. Z wytypowanych 38 markerów DArT do konwersji na markery specyficzne typu SCAR nadawało się tylko 15. Dla pozostałych nie dysponowano sekwencjami (16), bądź sekwencje były zbyt * Praca wykonywana w ramach Programu Badań Stosowanych NCBiR – PBS1/B8/5/2012 PLAKATY 131 krótkie albo złej jakości. Dodatkowo, z innych prac własnych oraz literatury wybrano 21 markerów SSR, SCAR i CAPS oraz dwa geny kodujące amylazę: Amy3 oraz β-Amy. Tylko 20% wszystkich wybranych markerów wykazywało polimorfizm. Pozostałe wymagają poszukiwania dodatkowego polimorfizmu restrykcyjnego czy SNP. Szczególnie ważne jest znalezienie maksymalnie dużo wśród nich markerów kodominujących, które wpłyną na poprawę precyzji mapowania. Aktualna mapa fragmentu chromosomu 5RL z genem karłowatości liczy 10 markerów. Segregację wyselekcjonowanych markerów określano wstępnie na 94 losowo wybranych osobnikach populacji mapującej. 132 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Poszukiwanie markerów wczesności u żyta na podstawie sekwencji genów innych zbóż Sandra Święcka, Marcin Berdzik, Beata Myśków Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, ZUT w Szczecinie Termin kłoszenia jest ważną cechą charakteryzującą odmiany zbóż, ujmowaną wśród cech wymienianych w „Liście Opisowej Odmian”, przygotowywanej przez Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych. Celem prezentowanych badań była próba zidentyfikowania w genomie żyta markerów związanych z terminem kłoszenia i kwitnienia, na podstawie informacji dostępnych dla pokrewnych gatunków. Analizie poddano osiem linii wsobnych żyta różniących się pod względem wczesności i stanowiących komponenty rodzicielskie mieszańców, dla których skonstruowane są mapy genetyczne. Na podstawie sekwencji DNA dostępnych w bazie danych NCBI utworzono startery do trzech regionów, mogących wykazywać związek z wczesnością: TaHd1-3 z Triticum aestivum oraz Cbp (hipotetyczny gen białka wiążącego kalmodulinę) i Cph (hipotetyczny gen syntazy karbamoilofosforanowej) z Triticum monococcum. Zamplifikowane monomorficzne produkty poddano sekwencjonowaniu w celu oceny homologii badanych sekwencji z sekwencjami gatunków pokrewnych. Wytypowano także miejsca zróżnicowane pod względem pojedynczych nukleotydów (SNP), dzięki czemu możliwe będzie skonstruowanie nowych starterów i uzyskanie produktów PCR polimorficznych dla poszczególnych par linii. PLAKATY 133 Markery wczesności żyta opracowane z wykorzystaniem technologii DArT i metody BSA dla populacji mieszańca C599×620 Beata Myśków, Sandra Święcka, Stefan Stojałowski Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, ZUT w Szczecinie Odmiany żyta ozimego różnią się między sobą pod względem terminu kłoszenia i kwitnienia w niewielkim stopniu. Wewnątrzgatunkowe różnice we wczesności pozwalają na analizę genetycznego podłoża cechy oraz na poszukiwanie związanych z nią markerów molekularnych, mogących wspomagać prace selekcyjne w programie hodowlanym. Celem badań było wytypowanie nowych i zweryfikowanie zidentyfikowanych wcześniej markerów wczesności kłoszenia u żyta. Wykorzystano dwie grupy rekombinacyjnych linii wsobnych (RIL-S5) reprezentujących skrajne segreganty (34 genotypy wczesne i 36 późnych) wybrane z populacji mieszańca C599×620, którego pokolenie S1 liczyło około 1000 roślin. Analizy DArT pozwoliły uzyskać 3566 markerów, w tym 2819 markerów polimorficznych, z których 241 segregowało w sposób wskazujący na związek z badaną cechą. W wyniku analizy sprzężeń zestawiono wybrane markery w cztery grupy będące fragmentami chromosomów 1R, 5R, 6R i 7R. Wytypowane regiony zostały uznane za miejsca lokalizacji loci związanych z wczesnością. Informacje o tych lokalizacjach stanowią potwierdzenie wyników uzyskanych na podstawie analiz QTL, prowadzonych dla czterech map genetycznych żyta. Część markerów była znana z wcześniejszych badań, część natomiast stanowi uzupełnienie zbioru markerów terminu kłoszenia potencjalnie przydatnych w hodowli. SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 134 Poszukiwanie białek mitochondrialnych różnicujących cytoplazmy hodowlane żyta (Secale cereale L.) Wojciech Wesołowski1, Stefan Stojałowski2, Monika Hanek2, Aleksandra Bobrowska2, Marek Szklarczyk1 Katedra Genetyki, Hodowli i Nasiennictwa; Wydział Ogrodniczy; Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 2 Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin; Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa; Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie 1 W toku przeprowadzonych badań poszukiwano białek mitochondrialnych, których akumulacja różnicuje obiekty męskosterylne i męskopłodne żyta (Secale cereale L.). Analizy proteomiczne bazowały na wykorzystaniu następujących technik elektroforetycznych: − BN-PAGE (ang. Blue Native Polyacrylamide Gel Electrophoresis) – natywna elektroforeza w gradientowym żelu poliakrylamidowym, − IEF (ang. Isoelectrofocusing) – izoelektroogniskowanie – elektroforeza w żelu poliakrylamidowym z immobilizowanym gradientem pH, − SDS-PAGE (ang. Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis) – elektroforeza w denaturującym żelu poliakrylamidowym. Analizom proteomicznym poddano obiekty żyta reprezentujące cytoplazmę normalną (N) oraz cytoplazmy sterylizujące C i P (Pampa). Fenotyp badanych obiektów był zgodny z ich plazmotypem. Materiał wyjściowy stanowiły etiolowane kiełki – z nich izolowano mitochondria, na bazie których uzyskiwano poddawane elektroforezie lizaty. W pierwszej serii eksperymentów lizaty mitochondrialne rozdzielano przy użyciu elektroforezy Blue Native. Rozseparowane tą metodą kompleksy białkowe poddawano denaturacji, a następnie rozdzielano na poszczególne podjednostki techniką SDS-PAGE. W pojedynczym eksperymencie uwidaczniano około 50 białek. Porównując uzyskane profile BN/SDS-PAGE znaleziono białko o masie cząsteczkowej 57 kDa, którego akumulacja u obiektów z cytoplazmą normalną była wyraźnie wyższa niż u obiektów męskosterylnych. Białko to zostało wycięte z żelu i będzie poddane identyfikacji przy wykorzystaniu spektrometrii masowej. Lizaty mitochondrialne badanych obiektów poddawano również izoelektroogniskowaniu (IEF). Różniące się punktem izoelektrycznym (pI) frakcje rozdzielano następnie ze względu na masę cząsteczkową przy użyciu SDS-PAGE. W pojedynczym eksperymencie uwidaczniano około 260 białek. Porównując otrzymane profile IEF/SDS-PAGE wykryto cztery białka, które były obecne PLAKATY 135 wyłącznie u obiektów z cytoplazmą N. Były to białka o masie cząsteczkowej: 43, 55, 80 i 88 kDa. Trzy spośród tych białek zostały wycięte z żelu i będą poddane identyfikacji przy wykorzystaniu spektrometrii masowej. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki (Umowa nr 7245/B/P01/2011/40) 136 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Poszukiwanie markerów molekularnych sprzężonych z cechą tolerancji żyta na niedobory pokarmowe w podłożu i próba przypisania im znaczenia biologicznego w oparciu o informacje zgromadzone w bazach TOGA/TIGR oraz NCBI Miłosz Smolik Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Reakcja roślin na stres pokarmowy wywołany niedoborem zarówno azotu jak i potasu w podłożu jest różna i zależy od genotypu. W odpowiedzi na stres jedne genotypy wydłużają system korzeniowy, alokując asymilaty z liści do korzeni, inne zahamowują wzrost oraz wydłużanie korzeni. W przypadku pierwszych przyjęta strategia umożliwia lepszą penetrację podłoża przez korzenie, zwiększając szansę znalezienia i pobrania składników pokarmowych z głębszych warstw gleby, w przypadku drugich, pozwala przetrwać roślinie. Różnice w odpowiedzi roślin na stres stwierdza się już między odmianami. Poznanie mechanizmu determinującego wymienione reakcje przystosowawcze roślin jest przedmiotem wielu aktualnie prowadzonych badań. Przy komfortowo dostępnym N (forma NO3) roślina intensywnie wydłuża swój system korzeniowy. Ale tylko do pewnego momentu. Wykazano, że jony NO3 stanowią cząstkę sygnalną wpływającą na elongację korzeni. Przy wysokiej ich koncentracji w komórkach jak i otoczeniu korzeni uruchamiany jest mechanizm zwrotny, hamujący ich elongację. W warunkach stresu wywołanego niedoborem N istotną rolę odgrywa dostępność jonów K+. Wykazano, że metabolizm N uzależniony jest od obecności K, a selekcja genotypów efektywnie eksplorujących podłoże jak i wykorzystujących dostępne jony NO3- już w fazie siewki, stanowić może interesujący kierunek hodowli roślin. Poznanie mechanizmu molekularnego determinującego opisywaną reakcję, pozwoli opracować system markerów molekularnych dla efektywnej selekcji genotypów tolerancyjnych. Stąd też celem niniejszych badań było zastosowanie metody BSA do poszukiwania markerów molekularnych RAPD, ISSR, R-ISSR powiązanych ze skrajną odpowiedzią roślin na stres pokarmowy u dwóch populacji RILs żyta, a ponadto określenie ich funkcji biologicznych, konwersja w markery SCAR oraz określenie ich lokalizacji chromosomowej. DNA do badań izolowano z siewek dwudziestu RIL (F9) uznanych za tolerancyjne jak i dwudziestu uznanych za nietolerancyjne na stres pokarmowy w fazie siewki w kulturach dojrzałych zarodków in vitro. Badania prowadzono równolegle dla materiałów dwóch populacji RIL (F9) wyprowadzonych z pokolenia F2 otrzymanego z kombinacji krzyżowań linii wsobnych 153/79-1 × Ot1-3 PLAKATY 137 (138 RIL) oraz Ot 0-6 × Ot 1-3 (191 RIL) o różnej reakcji na stres pokarmowy w fazie siewki (Rzepka-Plevneš i in. 1997). W niniejszych badaniach zastosowano 424 startery RAPD, 120 ISSR oraz 50 kombinacji R-ISSR. Początkowo wybrano startery dające wyraźny fingerprinting RAPD i ISSR. Przydatność techniki R-ISSR dla powyższych badań przedstawiono m.in. w pracy Smolika (2013). Potencjalne markery sprzężone z cechą ‘tolerancji’ bądź ‘nietolerancji’ RIL identyfikowano w obydwu, badanych równolegle, populacjach. Wytypowane – analizowano na pojedynczych próbach DNA. Produkty, których frekwencja istotnie odbiegała od oczekiwanego rozkładu 1:1 (test 2) w badanych grupach, uznano za związane z cechą. Produkty te sekwencjonowano, a sekwencje przyrównywano do sekwencji zdeponowanych w bazach NCBI/TIGR/TOGA/DFCI w tym w bazach est wykorzystując algorytmy blastn, blastx oraz tblastn. Wyniki dopasowań dla żyta opisano w zależności od E-value. Markery te przekonwertowano w SCAR. Ich lokalizację chromosomową opisano analizując segregacje poszczególnych SCARs u 94 kolejnych RILs każdej z badanych populacji wraz z segregacją SCARs o znanej lokalizacji chromosomowej u żyta. Spośród zastosowanych starterów, przydatność do różnicowania dwóch badanych równolegle populacji RIL żyta opisano dla 215 starterów RAPD oraz 70 ISSR. Ogółem przebadano 2020 loci RAPD oraz 3025 ISSR. 573 loci RAPD oraz 334 ISSR opisano jako polimorficzne. Spośród nich, jako istotnie powiązane z badaną cechą, opisano 9 markerów RAPD dla populacji 153/79-1 × Ot1-3, 8 dla Ot 0-6 × Ot 1-3, po 5 różnych ISSR dla obydwu badanych populacji oraz 1 i 3 markery R-ISSR odpowiednio dla populacji 153/79-1 × Ot1-3 oraz Ot 0-6 × Ot 1-3. Za wyjątkiem sekwencji trzech markerów RAPD oraz dwóch ISSR dla pozostałych zidentyfikowano m.in. w bazach NCBI_est adnotacje o bardzo niskim E-value, w tym unikatowe sekwencje (z bazy TIGR/TOGA) homologiczne dla genomu żyta i jęczmienia wykazujące duże podobieństwo do sekwencji klonu SC01_05f04 (akwaporyna PIP1) oraz białka P0486C01.15, a także genu (z genomu jęczmienia – AP009567.1) kodującego białko – łączone z funkcją czynnika transkrypcyjnego przy odpowiedzi roślin na niedobór żelaza, czy cytoplazmatyczną karboksylazą acetylo-CoA (z genomu pszenicy EU660895.1) biorących udział w systemicznej odpowiedzi roślin na stres pokarmowy. Wybranym markerom przypisano lokalizacje chromosomowe. Rzepka-Plevneš D., Marciniak H., Śmiech M. 1997. Ocena tolerancyjności linii wsobnych żyta (S. cereale L.) na niedobory pokarmowe testem in vitro. Biul IHAR 203: 137-146. Smolik M. 2013. R-ISSR for fingerprinting, mapping and identification of new genomic loci in rye (Secale cereale L.). Russ J Genet 49(2): 187-195. Badania zrealizowano w ramach grantu badawczego MNiSW nr N N302 281936 138 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Wpływ temperatury i światła na efektywność uzyskiwania DH owsa (Avena sativa L.) Ilona Czyczyło-Mysza, Edyta Skrzypek, Izabela Marcińska, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Zakład Biotechnologii, Instytut Fizjologii Roślin im. F. Górskiego Polskiej Akademii Nauk w Krakowie Proces tworzenia nowej odmiany rośliny uprawnej rozpoczyna się od nagromadzenia materiału zmiennego genetycznie, z którego wybierane zostają najbardziej korzystne kombinacje genetyczne, zgodnie z odpowiednią metodą hodowlaną. Początkowo te kombinacje są wysoce heterozygotyczne co jednocześnie oznacza ich niestabilność genetyczną. Istotą procesu uzyskiwania podwojonych haploidów (DH) jest homozygotyczność, zatem heterozygoty należy doprowadzić do tego stanu, gdyż tylko homozygota jest w stanie wiernie odtworzyć swój wartościowy genotyp. Doprowadzenie do homozygotyczności wyselekcjonowanych genotypów może zajmować dużo czasu w cyklu hodowlanym. Każde przyspieszenie tego procesu daje oszczędności nie tylko czasu, ale i nakładu pracy. Jedną z możliwości w tym zakresie jest redukcja liczby chromosomów i wytworzenie roślin haploidalnych na drodze androgenezy lub krzyżowań oddalonych. Indukcja haploidalnych zarodków/struktur zarodkopodobnych zależy od wielu czynników. Ich frekwencję podnosi kilka rodzajów stresu, takich jak: temperaturowy, świetlny, chemiczny czy osmotyczny. Dlatego też w przeprowadzonych doświadczeniach testowano: warunki wzrostu roślin macierzystych (szklarnia, komora izolowana) na indukcję haploidalnych zarodków uzyskanych metodą krzyżowań oddalonych (poprzez zapylanie owsa kukurydzą), temperaturę 4ºC (przez okres 1 i 2 dni) oraz natężenie światła (15-30, 31-50, 52-90 i 94-135 μmol(fotonów)·m2·s-1) na kiełkowanie zarodków oraz wzrost uzyskanych z nich roślin. Rośliny macierzyste (pochodzące z DANKO Hodowli Roślin Sp. z o.o., Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. i Małopolskiej Hodowli Roślin-HBP Sp. z o.o.), rosły w komorze izolowanej oraz w szklarni. W komorze izolowanej rosły przy oświetleniu lampami sodowymi o natężeniu napromieniowania 250 μmol(fotonów)·m2·s-1. Warunki w komorze izolowanej podlegały ścisłej kontroli i pozostawały stałe przez cały okres wzrostu roślin i podczas indukcji zarodków. Rośliny rosnące w szklarni przez większość dnia oświetlone były światłem słonecznym, a jedynie w dni pochmurne oraz dla zachowania 16-godzinnego fotoperiodu doświetlano je lampami sodowymi. Wyizolowane aseptycznie zarodki wykładano na pożywkę 190-2 (Wang i Hu, 1984) z 0,5 mg·dm-3 kinetyny, 0,5 mg·dm-3 NAA, 9% maltozy, 0,4% agaru i o pH 5,8. Indukcję i regenerację PLAKATY 139 zarodków prowadzono przy 16 godzinnym fotoperiodzie (15-135 μmol(fotonów)·m2·s-1) i temperaturze 20/17C (dzień/noc). Po około 1-4 tygodni skiełkowane zarodki przenoszono na pożywkę MS (Murashige i Skoog, 1962) z dodatkiem 30 g·dm-3 sacharozy, zestalonej 0,4% agarem. Po kolejnych 2-3 tygodniach rozpoczęto aklimatyzację roślin do warunków ex vitro i podwajanie ich liczby chromosomów za pomocą kolchicyny. Natężenie światła miało wpływ na indukcję i kiełkowanie zarodków oraz na dalsze etapy wzrostu haploidalnych roślin i na liczbę uzyskanych linii DH. Niezależnie od testowanych genotypów większa indukcja zarodków następowała jeżeli rośliny macierzyste rosły w warunkach szklarniowych, a nie w izolowanej komorze wegetacyjnej. Temperatura 4ºC działająca przez 2 dni obniżyła liczbę kiełkujących zarodków nawet o 20% w porównaniu do zarodków niechłodzonych. Światło o natężeniu 94-135 μmol(fotonów)·m2·s-1 stymulowało kiełkowanie haploidalnych zarodków (ok. 39%) i wzrost uzyskanych z nich linii DH (ok. 9%). Różnice te były szczególnie widoczne z chwilą pasażu skiełkowanych zarodków na pożywkę MS oraz od momentu aklimatyzacji roślin, czyli od przełożenia ich do warunków ex vitro, półsterylnych, do perlitu z pożywką Hoaglanda. Najmniej kiełkujących zarodków (ok. 29%) otrzymano przy natężeniu światła 15-30 μmol(fotonów)·m2·s-1. Wraz ze wzrostem natężenia światła otrzymano większą liczbę linii DH owsa. Średnio z 32 badanych genotypów owsa otrzymano 7,2% zarodków w przeliczeniu na liczbę wykastrowanych kwiatków (najwięcej zarodków – 12,2% otrzymano z genotypu Breton x Zolak, a najmniej – 2,6% z genotypu Milenium x Bingo). Średnio 23,7% zarodków było zdolnych do kiełkowania, najwięcej – 44% u genotypu Akt x STH 97806, a najmniej – 7% u genotypu Rajtar x Zolak 44/1. Z otrzymanych zarodków uzyskano 20,5% haploidalnych roślin w warunkach in vitro. Procent uzyskanych linii DH w przeliczeniu na zarodki wynosił 4 dla badanych genotypów i wahał się w granicach od 0 (cztery genotypy: DH1496/08 x STH 9-114, DH 1496/08 x STH 9-32, Typhon x Rajtar oraz Cacko x STH 97806) do 14,3% (genotyp – Milenium x Bingo). Natomiast procent linii DH w przeliczeniu na liczbę wykastrowanych kwiatków wynosił średnio 0,3%, najwięcej 0,9% u genotypu Breton x Zolak 43/3. Badania były finansowane przez MRiRW, nr dotacji HOR hn 801-4/12. 140 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Wpływ rodzaju pożywki na efektywność uzyskiwania DH owsa (Avena sativa L.) Izabela Marcińska, Edyta Skrzypek, Ilona Czyczyło-Mysza, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Zakład Biotechnologii, Instytut Fizjologii Roślin im. F. Górskiego Polskiej Akademii Nauk w Krakowie W przypadku owsa badania nad produkcją podwojonych haploidów (DH) nie są zaawansowane i nie ma opracowanej dostatecznie wydajnej metody. Najczęściej doniesienia o produkcji DH owsa pochodzą spoza Europy. Wykazano, że haploidyzacja owsa jest wprawdzie możliwa, jednak w porównaniu do innych zbóż, wydajność tego procesu nie jest wysoka i zależy przede wszystkim od genotypu. Celem prowadzonych badań było określenie wpływu składu pożywki użytej do wzrostu i rozwoju uzyskanych metodą zapylania pyłkiem kukurydzy (metoda eliminacji chromosomów) haploidalnych zarodków owsa. Na podstawie badań własnych wykazano, że w przypadku owsa, metoda ta okazała się znacznie bardziej efektywna od androgenezy, ponadto w czasie regeneracji nie uzyskano roślin albinotycznych. Ziarniaki kilkudziesięciu genotypów owsa, dostarczonych przez Hodowle Roślin w Polsce, wysiewano w doniczkach o pojemności 2 dm3, zaś kukurydzę o pojemności 7 dm3 wypełnionych mieszaniną ziemi ogrodniczej i piasku (3:1). Rośliny rosły w szklarni, owsa w temperaturze 21/18 oC (dzień/noc), natomiast kukurydzy w temperaturze 25/20 oC (dzień/noc) przy naturalnym świetle. Rośliny doświetlano rano i wieczorem dla utrzymania 16-godzinngo fotoperiodu. Po ok. 8 tygodniach od siewu kwiatki emaskulowano, po dwóch dniach nanoszono na nie pyłek kukurydzy, a następnie aplikowano 10% roztwór auksyny – 2,4-D. Z powiększonych zalążni, po 3 tygodniach izolowano haploidalne zarodki i przenoszono na agarowe pożywki hodowlane o zróżnicowanym składzie. Testowano kilka pożywek: 190-2 o podstawowym składzie wg Wang i Hu (1984) różniących się rodzajem (sacharoza i maltoza) i stężeniem cukru (3, 6 i 9%) oraz B5 wg Gamborg i in. (1968), zawierającą 9% maltozy. W zależności od rodzaju pożywki określano liczbę kiełkujących zarodków oraz liczbę roślin haploidalnych. Uzyskane rośliny najpierw rosły na agarowej pożywce wg Murashige i Skoog (1962) (MS), następnie w perlicie, w celu ich lepszego ukorzenienia, a na koniec w glebie. Po ok. 2 tygodniach wzrostu w glebie rośliny zostały poddane kolchicynowaniu w celu podwojenia ich liczby chromosomów. Następnie ponownie przeniesiono je do gleby, gdzie w warunkach szklarniowych lub hali wegetacyjnej rosły aż do uzyskania pełnej dojrzałości. PLAKATY 141 W pierwszym doświadczeniu wykorzystano 30 krzyżówek F1 owsa: Krezus x Expander, Bingo x Chimene, Bingo x Expander, Bingo x STH 81957, Bingo x SER 20284, Bingo x Bajka, Chimene x Bingo, Chimene x STH 85763, Chimene x STH 85869, Expander x Skorpion, Zuch x Krezus, Auron x Krezus, Stork x Zolak, Stork x Neklan, Flipper x Radius, Edelprinz x Celer, DC 1382/05 x Contander, Husky x 5DC/DW 2010, Radius x 3DC/DW 2010, Argon x Husky, Ivory x Breton, Flamingsprofi x Arab, Typhon x Flamingsprofi, STH 123 x Skorpion, STH 123 x Ivory, Neklan x Bingo, CHD 1430/02 x Typhon, CHD 1193/04 x Bingo, Bingo x Zuch, Arab x Typhon. Zastosowano 5 pożywek różniących się dodatkowo pH 5,8 i 6,0). Wykazano, że najwięcej zarodków (60%) kiełkowało na pożywce 190-2 zawierającej 9% maltozy, pH 6,0, a najmniej (29%) na pożywce B5 również zawierającej 9% maltozy. Na pozostałych pożywkach kiełkowało 42-50% zarodków. Rodzaj pożywki zastosowanej do kiełkowania zarodków miał również wpływ na liczbę roślin haploidalnych. Najwięcej roślin uzyskano z zarodków kiełkujących na pożywce 190-2 zawierającej 6% maltozy (25%), a najmniej na pożywce 190-2 zawierającej 9% maltozy, niezależnie od pH (15-16%). W drugim i trzecim doświadczeniu wykorzystano po 5 genotypów owsa: Deresz x Szakal, Krezus x STH 454, Bajka x STH 454, Bajka x STH 7706, Fl.stern x Chwat. Zastosowano pożywkę 190-2 z 3 i 6% sacharozy (S3 i S6), z 6 i 9% maltozy (M6 i M9) oraz B5. Potwierdzono, że na pożywce M9 kiełkuje najwięcej zarodków (60 i 90%, odpowiednio w doświadczeniu drugim i trzecim) a najmniej na pożywce S3 (46%). Również na tej pożywce uzyskano najmniejszą liczbę roślin haploidalnych (4%). Pomimo, iż na pożywce S6 kiełkowało ok. 60% zarodków, nie uzyskano ani jednej rośliny haploidalnej. Na pożywce M6 i M9 w haploidalne rośliny rozwinęło się 17-20% zarodków (doświadczenie drugie). Największą efektywność metody zapylania oddalonego uzyskano w ostatnim, trzecim doświadczeniu. Testowano trzy pożywki: M9, M6 oraz B5. Kolejny raz potwierdzono, że pożywka 190-2 zawierająca 9% maltozy (M9) jest najbardziej efektywna. Aż 90% zarodków było zdolnych do kiełkowania i 60% spośród nich rozwinęło się w rośliny. Również pożywka B5 okazała się skuteczna dla kiełkowania zarodków (80%) lecz uzyskano z nich tylko 22% haploidalnych roślin. Pożywka zawierająca 6% maltozy (M6) okazała się nieco gorsza od M9, uzyskano na niej ok. 70% kiełkujących zarodków i ok. 40% roślin haploidalnych. Tak więc dla uzyskiwania haploidów owsa metodą zapylania pyłkiem kukurydzy należy stosować pożywkę 190-2 z dodatkiem 9% maltozy. Badania były finansowane przez MRiRW, nr dotacji HOR hn 801-4/12. SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY 142 Mapowanie asocjacyjne u owsa zwyczajnego Edyta Paczos-Grzęda1, Piotr Tomasz Bednarek2 1 Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, UP w Lublinie 2 Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, IHAR-PIB Radzików Owies zwyczajny jest gatunkiem heksaploidalnym o złożonym genomie. Z tego względu liczba dostępnych map genetycznych jest ograniczona, a brak zagęszczonych map konsensusowych utrudnia identyfikację markerów genetycznych możliwych do wykorzystania w selekcji materiałów hodowlanych pod względem różnych cech użytkowych. Zastosowanie mapowania asocjacyjnego umożliwia wytypowanie uniwersalnych markerów DNA ukierunkowanych na cechy użytkowe również u owsa zwyczajnego. Do mapowania asocjacyjnego wykorzystuje się zróżnicowane pod względem pożądanych cech zaawansowane linie wsobne. Materiał roślinny poddawany jest szczegółowemu fenotypowaniu i genotypowaniu. Mapowanie asocjacyjne polega na określeniu asocjacji markerów genetycznych z cechami użytkowymi. Dzięki takiemu podejściu możliwa staje się identyfikacja licznych markerów asocjowanych z QTL cechy. W ramach niniejszej pracy przeprowadzono mapowanie asocjacyjne 311 odmian i linii owsa zwyczajnego wykorzystywanych w hodowli twórczej. Ocenę fenotypów wykonano w oparciu o doświadczenie polowe przeprowadzone na poletkach Gospodarstwa Doświadczalnego Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, w Czesławicach koło Nałęczowa w sezonie wegetacyjnym 2012 r. W trakcie wegetacji przeprowadzono obserwacje: wiechowania, porażenia przez rdzę koronową (nie stwierdzono porażenia mączniakiem), owłosienia liścia podflagowego i kolanka oraz wysokości. W fazie dojrzałości pełnej zebrano po 10 wiech z każdego poletka. W warunkach laboratoryjnych przeprowadzono pomiar długości wiechy, liczby kłosków i ziarniaków z wiechy, masy ziarniaków, % zawartości łuski w ziarnie. Obliczono również płodność kłoska i MTZ. Dla dziewięciu spośród wymienionych cech przeprowadzono mapowanie asocjacyjne. Do profilowania DNA wykorzystano markery DArT. Mapowanie asocjacyjne wykonano bazując na pakietach R-CRAN wykorzystując wielokrotny model liniowy (MLM – multiple linear model). Zidentyfikowano 47 markerów DArT o zróżnicowanym stopniu asocjacji z badanymi cechami. Niektóre z markerów asocjowały z dwiema lub trzema cechami jednocześnie. Marker DArT 452892 był najsilniej asocjowany z MTZ i masą ziarniaków z kłosa. Marker DArT 795108 asocjował z liczbą ziarniaków z wiechy i masą ziarniaków z wiechy. Najwięcej markerów DArT zidentyfikowano dla owłosienia liścia podflagowego. Stosując mapowanie asocjacyjne wytypowano markery, które mogą być użyteczne w programach hodowlanych MAS (ang. Marker Assisted Selection) oraz mogą stać się podstawą do stworzenia na ich bazie testu przesiewowego do selekcji materiałów hodowlanych o pożądanym fenotypie. PLAKATY 143 Metody otrzymywania podwojonych haploidów owsa (Avena sativa L.) Edyta Skrzypek, Ilona Czyczyło-Mysza, Izabela Marcińska, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Zakład Biotechnologii, Instytut Fizjologii Roślin im. F. Górskiego Polskiej Akademii Nauk w Krakowie Techniki haploidalne stanowią od lat przedmiot zainteresowania zarówno genetyków jak i hodowców. Są one atrakcyjnym narzędziem badawczym w programach hodowlanych ze względu na możliwość uzyskania całkowicie homozygotycznych linii w ciągu zaledwie jednego pokolenia, podczas gdy przy użyciu tradycyjnych metod homozygotyczność osiąga się dopiero po wieloletniej selekcji. Natomiast spontaniczne pojawienie się naturalnych haploidów w przyrodzie jest zbyt rzadkim zjawiskiem, zachodzącym z częstotliwością 0,001-0,01%, by mogło mieć praktyczne znaczenie. Techniki haploidalne pozwalają więc na przejście od stadium heterozygotycznego, jakim jest wyjściowa heterozygota (pokolenie F1), przez stadia pośrednie (struktury zarodkopodobne) do stadium homozygotycznego, które stanowi podwojony haploid (DH). Uzyskiwanie haploidów i DH w warunkach laboratoryjnych przynosi wiele korzyści zarówno dla gatunków samo- jak i obcopylnych. Do najważniejszych należą: skrócenie czasu hodowli, zwiększenie wydajności selekcji pożądanych rekombinantów pod względem cech jakościowych i ilościowych oraz wysoki poziom homozygotyczności linii DH, który zapewnia stabilność danej formie i przekazywanie jej cech w stanie nie zmienionym na potomstwo. Jednak oprócz korzyści obserwuje się również niekorzystne cechy, do których zalicza się przede wszystkim dużą zależność genotypową i niską efektywność u wielu gatunków roślin, jak np. u owsa, a także różny stopień ploidalności uzyskanych regenerantów. Podwojone haploidy owsa uzyskiwane są dwoma metodami: androgenezy w kulturze pylników oraz krzyżowań oddalonych, najczęściej poprzez zapylenie pyłkiem kukurydzy. W przypadku androgenezy problemem jest wysoki odsetek albinosów u roślin, które powstają na skutek zmian w ultrastrukturze chloroplastów w trakcie kultury in vitro. Problem ten nie występuje jeżeli stosujemy metodę krzyżowań oddalonych. Natomiast w metodzie tej, u owsa w przeciwieństwie do innych zbóż zdarzają się przypadki, że po zapylaniu kukurydzą jeden lub więcej chromosomów kukurydzy zostaje wbudowana w genom owsa. Takie rośliny owsa mogą produkować stabilne i płodne częściowe hybrydy. Wśród oddalonych krzyżowań zbóż z kukurydzą tylko owies produkuje zarodki F1 zdolne do kiełkowania i wzrostu zdrowych roślin z zachowanymi wbudowanymi chromosomami kukurydzy. Wyprowadzone z takich roślin linie 144 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY DH owsa zawierają również parę chromosomów homologicznych kukurydzy. W zależności od tego, który z chromosomów kukurydzy został wbudowany do genomu owsa, możemy obserwować w pokoleniu F1 różne zmiany morfologiczne. W przeprowadzonych badaniach porównano efektywność uzyskiwania linii DH owsa stosując androgenezę w kulturach pylnikowych i zapylanie kukurydzą. Do indukcji pylników zastosowano pożywkę W14 (Ouyang i in., 1989) z dodatkiem 5 mg·dm-3 2,4-D i 0,5 mg·dm-3 BAP. Kultury pylników prowadzono w temperaturze 28ºC, w ciemności. Struktury zarodkopodobne wykładano na zestaloną phytegelem pożywkę W14 (Ouyang i in., 1989) zawierającą 2 mg·dm-3 NAA, 0.05 mg·dm-3 kinetyny i 20 g·dm-3 sacharozy. W metodzie krzyżowań oddalonych, haploidalne zarodki wykładano na pożywkę 190-2 (Zhuang i Jia, 1983). Kultury te prowadzono w temperaturze 21ºC, przy natężeniu światła ok. 80-120 μmol(fotonów)·m2·s-1. W obydwu metodach do zregenerowanych roślin stosowano pożywki MS (Musrashige i Skoog, 1962) i Hoaglanda (Hoagland i Aron, 1938). Metodą androgenezy w kulturze pylników, w której testowano 14 genotypów (pochodzących z Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o.), uzyskano 13 struktur zarodkopodobnych (z genotypów: F1 144, F1 145, F1 164, F1 241, F2 301, F2 310, F2 376, F2 398), a z nich zregenerowano 2 linie DH (z genotypów F1 144 i F2 310). Drugą metodą, poprzez zapylanie owsa pyłkiem kukurydzy, w której testowano 32 genotypy (pochodzących z DANKO Hodowli Roślin Sp. z o.o., Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. i Małopolskiej Hodowli Roślin-HBP Sp. z o.o.), zaindukowano do rozwoju w rośliny 446 haploidalnych zarodków (z wszystkich testowanych genotypów). Otrzymano z nich 76 linii DH (z 28 genotypów: Bingo x Canyon, DC 2648/04 x Bingo, Flamingsgold x DC 3750/02, Gere x Flamingsgold, Husky x IDC 2112/05, Scorpion x STH 9-32, STH 8-50 x Canyon, STH 8-79 x Canyon, STH 93-61 x DC 2112/05, SW 032609/06 x Bingo, SW 090325 x Breton, SW 081202 b x Bingo, STH 09251 x Typhon, Atego x Caracas, Caracas x Zolak, Auron x Rajtar, Krezus x Aragon, Krezus x Kanton, Krezus x Zolak, Zuch x Gere, Breton x Zolak, Rajtar x Zolak, Milenium x Bingo, STH 9110 x Bingo, STH 9110 x Contender, STH 9787(b) x Bingo, STH 7105 x Contender, Akt x STH 97806) oraz 5 roślin nie wytwarzających wiech (z 5 genotypów: STH 8-79 x Canzon, Krezus x Aragon, Zuch x Gere, Milenium x Bingo, Akt x STH 97806). Wszystkie linie DH rosły w szklarni do uzyskania nasion. Badania były finansowane przez MRiRW, nr dotacji HOR hn 801-4/12. PLAKATY 145 Poszukiwanie markerów molekularnych związanych z genem R1 – nj odpowiedzialnym za wytwarzanie barwnika antocyjanowego w zarodku i bielmie form haploidalnych kukurydzy Agnieszka Tomkowiak, Dorota Weigt, Sylwia Mikołajczyk, Zbigniew Broda Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Genetyki i Hodowli Roślin Obecnie hodowla kukurydzy opiera się na wykorzystaniu linii wsobnych do produkcji mieszańców (Kuriata i Topolski, 2003). Coraz częściej nowe odmiany powstają przy wykorzystaniu linii podwojonych haploidów (DH). Rośliny haploidalne kukurydzy można otrzymywać stosując techniki in vitro w procesie androgenezy w kulturach pylników i izolowanych mikrospor oraz in vivo pozyskując linie haploidów matecznych powstałe w wyniku zapylenia induktorem (Geiger i Gordillo, 2009). Linie DH otrzymywane in vivo mają coraz większe znaczenie w hodowli heterozyjnej kukurydzy na świecie, natomiast w Polsce wytwarzane są od niedawna. W celu zaindukowania haploidów matecznych roślina donorowa jest zapylana specyficzną linią lub populacją kukurydzy nazywaną induktorem (Galek, 2009; Warzecha i Śliwińska, 2006). Kedebe i in. (2011) wskazują, że efektywność indukcji haploidów in vivo zależy przede wszystkim od induktora, ale wpływ na odsetek haploidów mają także linie mateczne i warunki środowiska. Do identyfikacji domniemanych haploidów matecznych (maternal haploids) wykorzystywany jest system dominującego markera antocyjanowego opisany w pracach Nanda i Chase (1966) oraz Chase (1969). System ten pozwala odróżnić haploidy od diploidów dzięki genowi R1-nj, którego ekspresja powoduje wytwarzanie barwnika w zarodku i bielmie. Wiadomo, że ekspresja genu R1-nj jest silnie zależna od formy matecznej. Stanowi to powód trudności w identyfikacji domniemanych haploidów z form typu flint, ponieważ niektóre z nich posiadają geny inhibujące syntezę antocyjanu – gen C1-I, gen C2-Idf i gen In1-D (Coe, 1994; Eder i Chalyk, 2002; Rotarenco i in., 2010). Ma to istotne znaczenie ze względu na wzrastające znaczenie form typu flint dla hodowli kukurydzy w Środkowej Europie. Geny te znacznie rzadziej występują w formach typu dent, a więc identyfikacja haploidów jest w nich bardziej wiarygodna. Celem pracy jest ocena polimorfizmu DNA domniemanych haploidów kukurydzy oraz próba identyfikacji polimorficznego produktu lub profilu prążkowego charakterystycznego dla linii haploidalnych. Materiałem roślinnym użytym do badań było 6 linii domniemanych haploidów kukurydzy: SH 17, SH 19, 146 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY SH 20, SH 21, SH 27, SH 30 oraz 3 formy diploidalne MWD 31, MWD 40 i MWF 26 będące wzorcem 2n. Podobieństwo genetyczne określono przy pomocy markerów molekularnych RAPD Genomowy DNA z form mieszańcowych oraz komponentów rodzicielskich kukurydzy izolowano metodą kolumienkową przy pomocy kitu firmy QIAGEN® . Przetestowano 140 starterów oligonukleotydowych z których wybrano 18 generujących wysoki polimorfizm (72 prążki polimorficzne). W toku badań 18 wyselekcjonowanych starterów wygenerowało 72 prążki polimorficzne, średnio jeden starter generował od 1 do 14 prążków różnicujących rośliny haploidalne oraz formy diploidalne – wzorce 2n. Najbardziej efektywnym starterem, który najsilniej różnicował badane genotypy był starter OPB 03 (14 prążków polimorficznych). Wartość dystansu genetycznego pomiędzy analizowanymi obiektami kukurydzy określonego przy pomocy markerów RAPD mieściła się w zakresie od 21% pomiędzy formą diploidalną MWD31 a roślinami haploidalnymi z grupy SH20 do 64% pomiędzy formą diploidalną MWD31 a formą diploidalną MWD40. Podjęto próbę identyfikacji polimorficznego produktu bądź profilu prążkowego charakterystycznego dla linii haploidalnych. Na podstawie szeregu przeprowadzonych analiz zidentyfikowano przy użyciu startera OPA 12 jeden charakterystyczny produkt różnicujący rośliny haploidalne od form diploidalnych – wzorców 2n. Ustalenie czy produkt ten ma coś wspólnego z występowaniem markera morfologicznego na ziarniakach domniemanych haploidów kukurydzy wymaga w kolejnych powtórzeń i dalszych analiz. PLAKATY 147 Analiza DNA rzepaku za pomocą markera specyficznego dla mutacji w genie fad2 Marcin Matuszczak, Irena Tokarczuk, Stanisław Spasibionek, Iwona Bartkowiak-Broda Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Oleistych w Poznaniu W wielu laboratoriach na świecie prowadzone są prace mające na celu wytworzenie odmian rzepaku o podwyższonej zawartości kwasu oleinowego w nasionach. Cecha ta ma znaczenie dla jakości oleju rzepakowego uzyskiwanego z nasion, ponieważ w wyniku takiej modyfikacji olej ten wykazuje lepszą stabilność, wpływa na obniżenie poziomu cholesterolu u ludzi, a także jest optymalny dla produkcji paliwa. Także w ZGiHR IHAR-PIB prowadzone są tego rodzaju prace. W ostatnich latach udało się wytworzyć dwa mutanty rzepaku ozimego o wysokiej zawartości kwasu oleinowego w nasionach (M10453 – HOR3 i M10464 – HOR4). Obie mutacje występują w genie fad2, kodującym enzym desaturazę Δ12 kwasu oleinowego, który odpowiada za przekształcanie kwasu oleinowego (C18:1) w kwas linolowy (C18:2). Zespół badawczy z INRA w Le Rheu we Francji określił sekwencje genu fad2 mutantów i form dzikich. Wyniki tych prac objęte są patentem (WO 2007/138444). Na podstawie określonych sekwencji opracowywano markery DNA specyficzne dla obu mutacji. Wcześniej uzyskano pozytywne wyniki dla markerów dominujących, jednak ze względu na brak możliwości oceny liczby zmutowanych alleli i tym samym odróżnienia w badanym materiale homozygot od heterozygot, istniała potrzeba opracowania uniwersalnego markera allelo-specyficznego. W tym celu analizowano DNA rzepaku przy użyciu nowego markera CAPS (marker kodominujący H3H4CoDom). Wśród 24 badanych linii znalazły się: wyjściowa forma ze zmutowanym genem fad3 (M681) – z genem fad2 w formie dzikiej bez mutacji; wyjściowe formy ze zmutowanym genem fad2 (M10453 – HOR3 i M10464 – HOR4); wysokooleinowe linie wsobne uzyskane z krzyżowań pomiędzy opisanymi formami zmutowanymi, a różnymi odmianami „00”; wysokooleinowe rekombinanty z krzyżowań pomiędzy odmianami „00”, a odmianą Contact (inne źródło cechy wysokiej zawartości kwasu oleinowego); odmiana Monolit – jako kontrola bez mutacji genu fad2; linie pokolenia BC4 z krzyżowań różnych linii CMS ogura z różnymi zapylaczami stanowiącymi opisane formy zmutowane. Wyizolowane DNA rzepaku poddano reakcji PCR w celu amplifikacji odcinka DNA o długości 732pz, stanowiącego fragment badanego genu fad2. Produkt reakcji PCR był następnie oczyszczany przy użyciu zestawu GeneJET™ 148 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY PCR Purification Kit (Fermentas). Oczyszczony fragment DNA poddawano reakcji trawienia przy użyciu enzymu restrykcyjnego FspBI (Fermentas), rozpoznającego sekwencję 5’-C↓TAG-3’. Zaproponowany marker CAPS pozwala na jednoczesne wykrywanie obu wymienionych mutacji genu fad2 oraz na odróżnienie alleli mutantów od alleli typu dzikiego, jak również umożliwia odróżnienie form homozygotycznych od form heterozygotycznych. Zgodnie z teoretycznymi założeniami w przeprowadzonych analizach możliwe jest uzyskanie 10-ciu różnych profili prążków zależnie od składu genetycznego badanego materiału (6 podstawowych wzorów to: 732pz – homozygota typu dzikiego dla HOR3 i HOR4, 410pz + 322pz – homozygota typu zmutowanego dla HOR3 oraz homozygota typu dzikiego dla HOR4, 732pz + 410pz + 322pz – heterozygota dla HOR3 oraz homozygota typu dzikiego dla HOR4, 488pz + 244pz – homozygota typu dzikiego dla HOR3 oraz homozygota typu zmutowanego dla HOR4, 732pz + 488pz + 244pz – homozygota typu dzikiego dla HOR3 oraz heterozygota dla HOR4, 488pz + 410pz + 322pz + 244pz – heterozygota dla HOR3 i HOR4, przy czym mutacje HOR3 i HOR4 znajdują się względem siebie w fazie odpychania, ang.: repulsion phase). W badanych materiałach stwierdzono występowanie jedynie form homozygotycznych pod względem genu fad2, co może wynikać z metody doboru linii do zestawu testowego. Wykryto w sumie 6 homozygotycznych linii HOR3+ oraz 6 homozygotycznych linii HOR4+. Pozostałe 9 linii to homozygoty typu dzikiego pod względem obu mutacji. Na koniec należy zaznaczyć, że komercyjne wykorzystanie opracowanych markerów dla tworzenia nowych odmian wiąże się z koniecznością uregulowania opłat licencyjnych za ich stosowanie (patent WO 2007/138444). PLAKATY 149 Gynogeneza buraka cukrowego (Beta vulgaris L.): charakterystyka podwojonych haploidów Sandra Cichorz, Małgorzata Malicka, Maria Gośka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Korzeniowych, Oddział w Bydgoszczy Obecnie wykorzystanie kultur niezapłodnionych zalążków do produkcji linii homozygotycznych z wysoce heterozygotycznego materiału buraka cukrowego (Beta vulgaris L.) stało się nieodzownym elementem doskonalenia odmian w procesie hodowlanym. Wyprowadzenie linii haploidalnych, a następnie podwojonych haploidów (DH) na dużą skalę uzależnione jest od efektywnej metody ich uzyskania z różnych genotypów. Powyższy proces dodatkowo utrudnia fakt, iż burak jest rośliną obcopylną, w związku z tym po samozapyleniu pojawia się silna depresja wsobna pod względem różnych cech użytkowych. Z powyższych względu wymagana jest ocena uzyskanych linii DH pod kątem cytogenetycznym, morfologicznym, jak i zdolności wiązania nasion. Celem przeprowadzonych analiz była ocena potencjału gynogenetycznego poszczególnych typów buraka cukrowego oraz charakterystyka otrzymanych linii podwojonych haploidów tego gatunku. Materiał wyjściowy do badań stanowiły wielonasienne diploidalne zapylacze buraka cukrowego typu: cukrowego (16 genotypów), cukrowo-normalnego (73 genotypy) i normalnego (58 genotypów) pochodzące z Kutnowskiej Hodowli Buraka Cukrowego, Stacji Hodowli Roślin w Straszkowie. Zgodnie z metodyką opracowaną na podstawie wcześniejszych doświadczeń na pożywki wyłożono 2055 niezapłodnionych zalążków typu cukrowego, 11175 cukrowo-normalnego i 7110 typu normalnego. Zarówno przed, jak i po kolchicynowaniu sprawdzono stopień ploidalności regeneratów przy użyciu cytometru przepływowego Partec CCA. Ponadto, określono zdolności wiązania nasion poszczególnych podwojonych haploidów zaaklimatyzowanych i wysadzonych do warunków polowych. W wyniku przeprowadzonych doświadczeń z 20340 zalążków wielonasiennych diploidalnych zapylaczy wyłożonych na pożywki indukcyjne otrzymano 1096, co stanowi 5,4% regeneratów. Stwierdzono wyższą zdolność do regeneracji roślin dla typu normalnego i cukrowo-normalnego (średnio 5,7 i 5,5%), zaś nieco niższą dla typu cukrowego (średnio 3,9%). Analizy stopnia ploidalności 5407 roślin uzyskanych po traktowaniu kolchicyną wykazały obecność 1741 haploidów (32,2%), 1648 diploidów (30,5%), 544 tetraploidów (10,1%) oraz 1474 miksoploidów (27,2%). Linie podwojonych haploidów otrzymane z zalążków różnych genotypów były zróżnicowane pod względem cech morfologicznych przy jednoczesnej jednorodności wewnątrz linii. Obserwowano rośliny różniące się intensywnością barwy liści, od jasno do ciemnozielonej. Ponadto różniły 150 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY się kształtem liści, długością ogonków i szerokością blaszek liściowych oraz brzegiem blaszki liściowej (od całego do podwójnie karbowanego). Podwojone haploidy charakteryzowały się dobrym ulistnieniem i wykształciły korzeń spichrzowy. W drugim roku wegetacji oceniono nasienniki linii DH pod względem pokroju, terminu kwitnienia, rozmieszczenia pąków kwiatowych na pędach oraz zawiązywania nasion. Z analizowanych 147 linii podwojonych haploidów 40 linii zawiązało nasiona (27,2%), 20 linii wybiło w pędy nasienne ale nie tworzyło nasion (13,6%). Obserwowano również linie tworzące nasiona puste (32,6%) lub słabo wykształcone (19,7%). Liczba linii DH z prawidłowo zawiązanymi nasionami zależała od stopnia samozgodności badanych materiałów. Na podstawie przeprowadzonych analiz można stwierdzić zależność między przynależnością do określonego typu użytkowego a potencjałem gynogenetycznym poszczególnych genotypów buraka cukrowego. Jednocześnie wydaje się konieczne poznanie uwarunkowań genetycznych towarzyszących temu zjawisku, jak również charakterystyka czynników samoniezgodności oraz ekspresji genów semiletalnych. PLAKATY 151 Analiza transkryptomów mutantów mitochondrialnych MSC ogórka (Cucumis sativus L.) uzyskanych w wyniku regeneracji in vitro Tomasz Mróz1, Agnieszka Kiełkowska2,3, Michael J. Havey3, Grzegorz Bartoszewski1 Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, SGGW Warszawa Katedra Genetyki Hodowli i Nasiennictwa, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie 3 USDA-ARS and Department of Horticulture, University of Wisconsin, WI, Madison, USA 1 2 Zmienność somaklonalna jest zjawiskiem, które towarzyszy regeneracji roślin in vitro. Jednym z typów tej zmienności są rearanżacje genomu mitochondrialnego, które występują u różnych gatunków roślin także u ogórka (Cucumis sativus L.). W następstwie regeneracji in vitro roślin ogórka uzyskano linie MSC posiadające unikalny mozaikowy fenotyp (chlorotyczna mozaika na liściach i owocach, spowolniony wzrost, deformacje liści, ograniczona płodność), który jest związany z rearanżacjami mtDNA. W ramach prowadzonych badań, wykonano sekwencjonowanie transkryptomów mutantów mitochondrialnych MSC3, MSC12 i MSC16 oraz linii kontrolnej B z wykorzystaniem wysokoprzepustowego pirosekwencjonowania 454. Wygenerowano ponad 2,7 mln odczytów, które posłużyły do złożenia transkryptomów ogórka oraz identyfikacji genów ulegających zróżnicowanej ekspresji u linii B i MSC. Jednym z genów, który ulega transkrypcji na podwyższonym poziomie u linii MSC jest gen kodujący alternatywną oksydazę. Alternatywna oksydaza (AOX) jest kluczowym enzymem umożliwiającym uruchomienie alternatywnego szlaku przekazywania elektronów w łańcuchu oddechowym z pominięciem III i IV kompleksu oddechowego, który odgrywa istotną rolę w warunkach stresowych. Wykorzystując dostępność sekwencji genomu ogórka i narzędzia bioinformatyczne stwierdzono, że ogórek posiada tylko jeden gen (Aox2) kodujący alternatywną oksydazę. Stosując metodę RT-PCR wykazano, że transkrypcja genu Aox2 jest indukowana stresem chłodu. Przykład ten pokazuje, że analizy porównawcze transkryptomów pozwalają na identyfikację genów ulegających specyficznej ekspresji, które mogą stać się wartościowymi markerami stresów abiotycznych. Uzyskane w ramach badań dane sekwencyjne dla linii B i MSC mogą być wykorzystane do porównania z sekwencjami transktyptomów/genomów innych linii i odmian ogórka w celu identyfikacji markerów molekularnych (SNP i SSR) przydatnych w hodowli tego gatunku. Badania były wykonane w ramach projektu N N310 107740 finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. 152 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Indukowana poliploidyzacja chmielu (Humulus lupulus) w kulturach in vitro Anna Trojak-Goluch, Magdalena Kawka, Diana Czarnecka Zakład Hodowli i Biotechnologii Roślin, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach Jedną z metod stosowanych w hodowli jest poliploidyzacja genomów. W przypadku chmielu program hodowlany zmierza do uzyskania roślin triploidalnych. Triploidy charakteryzują się wysokim potencjałem plonowania oraz korzystnym składem jakościowym i ilościowym L-kwasów oraz olejków chmielowych wpływających pozytywnie na cechy sensoryczne piwa. W procesie uzyskiwania roślin triploidalnych pośrednim ogniwem są formy tetraploidalne. W badaniach zastosowano metodę indukcji tetraploidów chmielu z wykorzystaniem organogenezy pośredniej w kulturach in vitro. Celem pracy było zbadanie wpływu cytokinin i rodzaju eksplantatu na efektywność regeneracji pędów chmielu oraz określenie ploidalności uzyskanych roślin. Materiał badawczy stanowiły dwa typy eksplantatów tj. międzywęźla i ogonki liściowe pochodzące z rosnącej w szklarni odmiany Junga. Eksplantaty po uprzedniej dezynfekcji w 9% roztworze Domestosu i płukaniu w sterylnej wodzie umieszczono na podłożu MSRE do inicjacji kalusa, a następnie po 12 tygodniach przeniesiono na podłoże do inicjacji pędów. Podłoże do organogenezy stanowiła pożywka MS wzbogacona w 0,1 mg/l kwasu indolilooctowego w kombinacji z różnymi cytokininami w ilości 1 i 2 mg/l BAP, 3 i 6 mg/l 2iP oraz 2 i 5 mg/l rybozydu zeatyny. Kontrolę stanowiła pożywka MS bez regulatorów wzrostu. Kultury utrzymywano w temperaturze 22-250C przy szesnastogodzinnym fotoperiodzie. Prowadzono obserwacje tempa wzrostu i rodzaju zregenerowanego kalusa po 2 i 4 tygodniach kultury. Następnie obserwacje dotyczyły regeneracji pędów 4, 8 i 12 tygodni od wyłożenia kalusa na podłoże do organogenezy. Obliczono zdolność do regeneracji na podstawie stosunku liczby regenerujących eksplantatów do ogółu wyłożonych. Zregenerowane pędy o długości powyżej 1 cm odcinano od kalusa, ukorzeniono na pożywce MS, a następnie oceniono pod względem zawartości DNA. W tym celu fragmenty liści (1cm2) siekano w buforze do izolacji jąder. Mieszaninę filtrowano, dodano DAPI (2μg/ml), a następnie analizowano za pomocą cytometru przepływowego Beckman Coulter Cell Lab Quanta TM SC wyposażonego w lampę rtęciową. Tworzenie tkanki kalusowej niezależnie od użytej odmiany rozpoczęło się 9-12 dni od momentu wyłożenia eksplantatów na pożywkę. Na podstawie obserwacji przeprowadzonych po 2 jak i po 4 tygodniach kultury łodyg i ogonków liściowych nie stwierdzono zależności pomiędzy rodzajem eksplantatu, a zdolnością do produkcji kalusa. Zarówno fragmenty pędów jak i ogonki liściowe PLAKATY 153 tworzyły zbliżoną ilość tkanki kalusowej. Obserwowany kalus miał kremowo-zieloną barwę i zwartą strukturę. Po 44-52 dniach kultury na powierzchni kalusa zaobserwowano tworzenie pierwszych zielonych centrów organogenetycznych. Ich pojawianie się notowano zarówno w miejscu zetknięcia z pożywką jak i w innych częściach kalusa. Po 12 tygodniach wzrostu na podłożu MSRE tkanka kalusowa została przeniesiona na pożywki do inicjacji pędów. Wszystkie zastosowane cytokininy wpływały stymulująco na organogenezę pośrednią pędów chmielu. Wraz ze wzrostem stężenia cytokininy wzrastał także potencjał organogenetyczny tkanki. W przypadku oceny fragmentów łodyg najwyższy współczynnik regeneracji pędów odnotowano na pożywce zawierającej 5 mg/l rybozydu zeatyny. Najmniej organogenetyczne okazało się podłoże zawierające w swym składzie 3 mg/l 2iP. Natomiast w przypadku ogonków liściowych najlepszy wynik regeneracji zanotowano na pożywce zawierającej 2 mg/l BAP. Badania wykazały, że rodzaj użytego eksplantatu do inicjacji kalusa miał decydujący wpływ na efektywność regeneracji pędów w warunkach in vitro. Największą liczbę zregenerowanych roślin niezależnie od rodzaju użytej cytokininy uzyskano z fragmentów łodyg, a najmniejszą z ogonków liściowych. Analiza cytometryczna roślin wykazała obecność diploidów i tetraploidów wśród regenerantów. Stwierdzono znaczne zróżnicowanie w liczbie tetraploidów zależnie od rodzaju cytokininy czy eksplantatu użytego do inicjacji kultury. Największą liczbę tetraploidów uzyskano po regeneracji na pożywce zawierającej rybozyd zeatyny, podczas gdy najmniejszą na podłożu z dodatkiem 2iP. Spośród dwóch badanych eksplantatów ogonki liściowe okazały się najlepszym materiałem wyjściowym do indukcji roślin tetraploidalnych in vitro. Uzyskane rezultaty wskazują, że metoda organogenezy pośredniej stanowi użyteczną technikę produkcji poliploidów chmielu. Praca finansowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach projektu NN 310 437538 154 SESJA 1 BIOTECHNOLOGIA I TECHNIKI INNOWACYJNE W HODOWLI ROŚLIN SKRACAJĄCE CYKL HODOWLANY Optymalizacja warunków regeneracji in vitro szałwii lekarskiej Aleksandra Luwańska1, Karolina Wielgus1, Marlena Szalata2, Daniel Lipiński, Joanna Zeyland2, Ryszard Słomski2 1 Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich, Zakład Biotechnologii, Poznań 2 Uniwersytet Przyrodniczy, Katedra Biochemii i Biotechnologii, Poznań Szałwia lekarska (Salvia officinalis L.) jest użyteczną rośliną farmakopealną wykazującą działanie antyseptyczne na szerokie spektrum bakterii, działanie przeciwzapalne, obniżające poziom cukru we krwi, leczące dolegliwości żołądkowe, a nawet mającą działanie antyoksydacyjne. Te różnorodne właściwości szałwii sprawiają, że odgrywa ona znaczącą rolę w ziołolecznictwie, nie tylko łagodząc objawy dolegliwości, ale również dając skuteczny efekt terapeutyczny lub profilaktyczny. Możliwość zastosowania licznych związków chemicznych zawartych w olejku eterycznym szałwii tj. tujonu, pinenu, cyneolu, kamfory, garbników, trójterpenów, goryczy pikrosalwina, witaminy B1 i kwasu nikotynowego zwiększa zainteresowanie hodowlą tego gatunku z wykorzystaniem metod biotechnologicznych. Celem niniejszej pracy było opracowanie wydajnej metody regeneracji szałwii lekarskiej w kulturach in vitro na drodze organogenezy bezpośredniej i pośredniej. Organogeneza bezpośrednia była indukowana na szeregu pożywek hodowlanych zawierających różne kombinacje i stężenia fitohormonów: BAP, mT, NAA oraz IAA. Proces indukcji tkanki kalusowej i próby regeneracji roślin metodą organogenezy pośredniej prowadzone były w czterech różnych doświadczeniach składających się z zestawu odmiennych pożywek. Doświadczenia te obejmowały różne eksplantaty wyjściowe, a także odmienne warunki oświetleniowe. W wyniku prowadzonych badań opracowano efektywny proces regeneracji szałwii na drodze organogenezy bezpośredniej przy użyciu pożywek zawierających BAP oraz mT. Otrzymano również skuteczną indukcje kalusa, podczas gdy wzbudzenie właściwości morfogennych tkanki wymaga dalszego dopracowania. SESJA TEMATYCZNA 2 Wykorzystanie bioróżnorodności i osiągnięć nauk podstawowych w doskonaleniu roślin uprawnych PLAKATY 157 Analiza funkcji genów TaCKX u pszenicy Agnieszka Bińka, Marta Mikucka, Wojciech Zalewski, Wacław Orczyk, Anna Nadolska-Orczyk Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Cytokininy stanowią jedną z najważniejszych grup hormonów roślinnych, warunkujących między innymi podziały komórkowe, wzrost roślin, liczbę pędów bocznych, rozwój liści i korzeni, formowanie chloroplastów, produktywność oraz opóźniają procesy starzenia. Wraz z innymi fitohormonami współuczestniczą w regulacji i koordynacji wielu procesów biochemicznych, fizjologicznych i morfogenetycznych podczas rozwoju rośliny. Jednym z głównych enzymów regulujących zawartość cytokinin w poszczególnych organach i tkankach roślin jest dehydrogenaza cytokininy (CKX) kodowany przez rodzinę genów CKX. U pszenicy zwyczajnej poznano do tej pory sekwencje nukleotydowe kilku genów TaCKX, jednak ich potencjalne funkcje są nieznane. Celem prezentowanych badań jest szczegółowa analiza funkcji wybranych genów TaCKX u pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.) przy użyciu analizy profili ekspresji w czasie rozwoju rośliny oraz w dalszej kolejności ich wyciszania przy pomocy technologii interferencji RNA (RNAi). Metoda RNAi wykorzystuje naturalny mechanizm wyciszania ekspresji genów natywnych, w którym biorą udział krótkie, interferujące siRNA. Ich powstanie może być również możliwe poprzez wprowadzenie do roślin kasety wyciszającej typu hpRNA (hairpin RNA). Umożliwia to częściowe lub całkowite wyłączenie funkcji określonego genu, genów homologicznych, homeologicznych czy też ortologicznych, mających wspólne sekwencje. Strategia ta jest szczególnie pożądana w analizie funkcji genów u gatunków o dużych i złożonych genomach, takich jak pszenica (1,7 x 1010 pz/1C), u których uzyskanie naturalnych mutantów jest praktycznie niemożliwe. Na obecnym etapie badań prowadzona jest charakterystyka tkankowo i rozwojowo-specyficzna ekspresji poszczególnych genów z rodziny TaCKX o częściowo poznanych sekwencjach w bazach danych. Analizowano profile ekspresji czterech genów: TaCKX1, TaCKX2, TaCKX4, TaCKX7 w 12 różnych organach/tkankach rozwijających się roślin pszenicy odmiany Kontesa i Torka. Były to kolejno: 1) 3-dniowa siewka, 2) korzeń 5-dniowej siewki, 3) merystem 5-dniowej siewki, 4) liść 5-dniowej siewki, 5) młodszy liść 2 tygodniowej rośliny, 6) starszy liść 2 tygodniowej rośliny, 7) łodyga, 8) kwiatostan 3-4 cm, 9) kwiatostan 6-8 cm, 10) kłos 0 dni po zapyleniu, 11) kłos 7 dni po zapyleniu, 12) kłos 14 dni po zapyleniu. Ekspresję genów TaCKX1, TaCKX2 i TaCKX4 w badanych tkankach określano w stosunku do poziomu transkryptu w korzeniach, dla którego przyjęto wartość równą 1,00. Transkrypty genów TaCKX1 i TaCKX4 obserwowano we wszystkich badanych 158 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... typach tkanki, a ich względne wartości wahały się odpowiednio od 0,5 do 2,6 i od 0,3 do 1,8. W przypadku genu TaCKX2 poziom transkryptu był kilka – kilkanaście razy wyższy w obu rodzajach liści: młodszych, rozwijających się i starszych, dobrze rozwiniętych w porównaniu do korzeni u obydwu badanych odmian. Ponadto u odmiany Torka mniejsze ilości transkryptu obserwowano w łodydze, kwiatostanach, korzeniu i merystemie. Ekspresja genu TaCKX7 była najwyższa w ziarniakach od 0 do 14 dni po zapylaniu u obydwu badanych odmian. Natomiast kilka lub kilkanaście razy mniej transkryptu zanotowano w łodydze oraz dwóch stadiach kwiatostanu. Podobną analizę zamierzamy przeprowadzić dla innych genów TaCKX, których sekwencje pojawiły się w bazach danych BLAST i dbEST. Na podstawie powyższych badań do kolejnego etapu analizy funkcji genów TaCKX wybrane zostaną te o najbardziej interesujących profilach ekspresji. Jak pokazaliśmy w badaniach na jęczmieniu, wyciszanie genów HvCKX1 i HvCKX2 wykazujących wysoką ekspresję w rozwijających się kłosach warunkowało znaczny wzrost produktywności (Zalewski i in. 2010, Zalewski i in. 2012). Podobny efekt spodziewamy się uzyskać poprzez wyciszanie odpowiednich genów TaCKX pszenicy. Literatura Zalewski W, Galuszka P, Gasparis S, Orczyk W, Nadolska-Orczyk A. 2010. Silencing of the HvCKX1 gene decreases the cytokinin oxidase/dehydrogenase level in barley and leads to higher plant productivity. J. Exp. Bot. 61 (6): 1839-1851. Zalewski W, Orczyk W, Gasparis S, Nadolska-Orczyk A. 2012. HvCKX2 gene silencing by biolistic or Agrobacterium-mediated transformation in barley leads to different phenotypes. BMC Plant Biology, 12:206; http://www.biomedcentral.com/1471-2229/12/206. PLAKATY 159 „Polimorfizm alleli w locus Ppd-D1 u wybranych odmian pszenicy ozimej (Triticum aestivum L.)” Karolina Krystkowiak1, Tadeusz Adamski1, Tadeusz Drzazga2, Anetta Kuczyńska1, Maria Surma1, Piotr Ogrodowicz1, Krzysztof Mikołajczak1 1 Instytut Genetyki Roślin PAN, ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań 2 Małopolska Hodowla Roślin HBP Sp. z o.o., Hodowla Kobierzyce email: [email protected] Adaptacja odmian pszenicy do różnych warunków środowiska jest uwarunkowana między innymi przez termin kwitnienia. Jest on determinowany przez kompleksowe działanie genów mających wpływ na warunki wernalizacji (Vrn), reakcję fotoperiodyczną (Ppd) oraz wczesność per se (Eps). Geny zaangażowane w kontrolę reakcji fotoperiodycznej zlokalizowane są na chromosomach 2 grupy homeologicznej: Ppd-A1, Ppd-B1 oraz Ppd-D1 odpowiednio na chromosomach 2A, 2B i 2D. Dotychczas prowadzone badania pozwoliły na zidentyfikowanie dominujących alleli z loci Ppd-1: Ppd-D1a, Ppd-B1a oraz Ppd-A1a związanych z niewrażliwością na reakcję fotoperiodyczną, oraz alleli recesywnych Ppd-D1b, Ppd-B1b, Ppd-A1b determinujących wrażliwość na długość dnia. Stwierdzono, że obecność genu Ppd-D1a przyspiesza kwitnienie o 9-12 dni, przy czym różnice związane są zarówno z lokalizacją jak i sezonem uprawy. Wykazano, że mutacja genu fotoperiodyzmu w formie nieczynnej powoduje brak wrażliwości genotypów posiadających tę mutację na zmienne warunki środowiska powodując tym samym ich większą adaptację. Dla identyfikacji genotypów z dominującym bądź recesywnym allelm w locus Ppd-D1 zostały zaprojektowane markery alleospecyficzne, które w szybki i wiarygodny sposób identyfikują genotypy wrażliwe i niewrażliwe w programach hodowlanych. Celem badań była charakterystyka alleli w locus Ppd-D1 wybranych odmian pszenicy ozimej z wykorzystaniem markerów molekularnych. Zbadano wpływ alleli w locus Ppd-D1 na przyspieszenie terminu kwitnienia oraz kształtowanie się parametrów struktury plonu. Materiał do badań stanowiło 30 odmian pszenicy ozimej wybranych na podstawie znajomości plonowania i komponentów jego struktury oraz pochodzenia oraz 31 odmian wzorcowych o scharakteryzowanym składzie alleli w locus Ppd-1. Wstępne analizy molekularne dotyczące identyfikacji odmian wrażliwych i niewrażliwych na fotoperiod wykonano przy wykorzystaniu markerów mikrosatelitarnych zlokalizowanych na chromosomi 2D. Przeprowadzono również analizy molekularne z wykorzystaniem markerów allelospecyficznych dla alleli w locus Ppd-D1 w reakcji multipex PCR. Założono doświadczenia polowe z 30 odmianami/rodami pszenicy na poletkach o powierzchni 10m2 w 3 powtórzeniach i 6 lokalizacjach. Analiza badanego materiału z wykorzystaniem rekcji multipex PCR pozwoliła na wy- 160 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... typowanie odmian posiadających mutację genu w locus Ppd-D1. U 30 odmian pszenicy wybranych do serii doświadczeń uzyskano produkty wielkości 288 pz i 414 pz, co pozwoliło na stwierdzenie występowania odpowiednio zmutowanego i niezmutowanego allelu w locus Ppd-D1. Zmutowaną formę genu związaną z brakiem wrażliwości na długość dnia stwierdzono u czterech spośród trzydziestu badanych odmian pszenicy: Naridana, Satyna, Bogatka i Fidelius. Odmiany te charakteryzowały się wcześniejszym terminem kłoszenia i kwitnienia w stosunku do pozostałych odmian pszenic. Badania prowadzone w ramach projektu finansowanego przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Departament Hodowli i Ochrony Roślin nr Horn801-11/12 Zadanie 5. PLAKATY 161 Zawartość kwasu ferulowego i ergosterolu w ziarnie pszenicy ozimej o zróżnicowanej odporności na choroby fuzaryjne Jerzy Nawracała1, Juliusz Perkowski2, Danuta Kurasiak-Popowska1, Kinga Stuper-Szablewska2, Dorota Weigt1 1 Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 2 Katedra Chemii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Związki fenolowe występujące w roślinach należą do ważniejszych wtórnych produktów ich metabolizmu. Zboża zawierają liczne grupy związków fenolowych, wśród których szczególne znaczenie mają kwasy fenolowe. Spośród nich w ziarnie pszenicy w największych ilościach występuje kwas ferulowy. Doniesienia literaturowe wykazują, iż ilość kwasu ferulowego w ziarniakach pszenicy zależy w głównej mierze od jej cech odmianowych. Celem badań było stwierdzenie czy istnieje związek pomiędzy zawartością w ziarnie pszenicy kwasu ferulowego a odpornością genotypów na choroby grzybowe w tym przede wszystkim fuzaryjne. Materiał roślinny stanowiły 23 genotypy pszenicy ozimej. Z polskich spółek hodowlanych pochodziło 13 form pszenicy, w tym odmiany Muszelka, Arkadia, Bamberka i Fregata; 3 linie pszenicy ozimej wyprowadzono w Katedrze Genetyki i Hodowli Roślin UP w Poznaniu. Pozostałe siedem genotypów to odmiany i linie pochodzące z sześciu krajów europejskich (Niemcy, Czechy, Austria, Holandia, Wegry, Szwecja), które w hodowli pszenicy ozimej są wykorzystywane jako źródła odporności na Fusarium. Doświadczenie polowe założone zostało we wrześniu 2011 roku na poletkach o powierzchni 1m2, (1m x1m), w układzie bloków losowanych w Krzeczowicach – Małopolska Hodowla Roślin – HBP Spółka z o.o. Oddział Stacja Hodowli Roślin Mikulice, Dział Hodowli Krzeczowice. W doświadczeniu w Krzeczowicach zastosowano trzy kombinacje: 1. Pełna ochrona chemiczna – zastosowano Duet Ultra 497 SC 0,6 l/ha, Capalo 337,5 SE 2 l/ha oraz Granstar 75WG. 2. Brak ochrony chemicznej, naturalne porażenie chorobami. 3. Brak ochrony chemicznej, sztuczna inokulacja grzybami z rodzaju Fusarium – przeprowadzono dwukrotną inokulację (30.05.2012 oraz 06.06.2012). W trakcie okresu wegetacji przeprowadzono ocenę stopnia porażenia genotypów przede wszystkim przez choroby fuzaryjne kłosa oraz przez mączniaka, septoriozę i rdzę brunatną. Wykonano inokulację kilkoma izolatami grzybów rodzaju Fusarium porażających pszenicę, reprezentujących różne gatunki, 162 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... charakteryzujące się wysoką patogenicznością: F. graminearum i F. culmorum – po 3 izolaty z każdego gatunku. Dodatkowo oznaczono zawartość kwasu ferulowego i ergosterolu w zebranym ziarnie. Przeprowadzone analizy wykazały duże zróżnicowanie zawartości kwasu ferulowego, kwasów fenolowych i ergosteroli pomiędzy badanymi genotypami i pomiędzy kombinacjami doświadczenia. Średnio zdecydowanie największą zawartość wszystkich analizowanych związków stwierdzono w ziarnie zebranym z poletek inokulowanych grzybami z rodzaj Fusarium (Tab. 3). Zawartość kwasu ferulowego w ziarnie wahała się od 1749 do 3935 μg/g, sumy kwasów fenolowych od 2507 do 4834 μg/g a ergosterolu od 5,91 do 90,24 mg/kg. Wzrost zawartości tych związków w stosunku do kombinacji z ochroną chemiczną wynosił średnio odpowiednio o 222,3, 236,9 i 268,8%. Zawartość kwasu ferulowego, sumy kwasów fenolowych i ergosterolu (ERG) w ziarnie pszenicy ozimej po inokulacji roślin grzybami z rodzaju Fusarium w stosunku do ziarna zebranego z roślin chronionych chemicznie wzrosła np. w przypadku 3 genotypów z największym IFK o 326,6% podczas gdy 3 genotypów odpornych tylko o 127,1% W jeszcze większym stopniu w ziarnie genotypów porażonych w największym stopniu wzrosła zawartość ergosterolu, których największa zawartość była w najbardziej porażonych genotypach. Stwierdzono, w przypadku kombinacji chronionej chemicznie, ujemną korelację pomiędzy zawartością kwasu ferulowego a procentem porażenia kłosa, procentem porażonych kłosów i IFK. Świadczy to, że wraz ze wzrostem zawartości w ziarnie pszenicy kwasu ferulowego zmniejszał się procent porażenia kłosa, procent porażonych kłosów i indeks fuzariozy kłosa (IFK). PLAKATY 163 Zdolność kiełkowania ziarniaków pszenicy jarej i ozimej traktowanych preparatami zawierającymi efektywne mikroorganizmy Anna Szydłowska, Elżbieta Małuszyńska Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa IHAR-PIB w Radzikowie W rolnictwie w ostatnich latach bywają stosowane preparaty zawierające efektywne mikroorganizmy. Producenci polecają biopreparaty ze szczepami bakterii i grzybów między innymi do poprawy fizyko-chemicznych parametrów gleby, a także do zaprawiania nasion. Celem pracy było sprawdzenie skuteczności zastosowania preparatów zawierających efektywne mikroorganizmy do polepszenia zdolności kiełkowania nasion. Materiałem badań były ziarniaki pszenicy, odmiany jarej Raweta oraz dwóch odmian ozimych Tonacja i Zawisza, pochodzące z upraw ekologicznych w 2010 r. Przed aplikacją preparatami w celu pogorszenia jakości nasion zastosowano zabieg przyspieszonego starzenia. Badano różne warianty zaprawiania 10% roztworami Ema5+Farma, Ema5+EmFarma Plus wraz z dodatkowymi zabiegami jak kondycjonowanie przez 1 lub 3 dni itp. Zdolność kiełkowania oceniano według metodyki ISTA (2012). Niezależnie od wariantu zaprawiania i dodatkowych zabiegów zdolność kiełkowania ziarniaków wszystkich odmian pszenicy nie różniła się istotnie od kontroli. Wyjątkiem była odmiana Zawisza, gdy zastosowano moczenie w Ema5+EmFarma Plus z kondycjonowaniem 1 dzień i wysiewem do podłoża z dodatkiem roztworu. W tym przypadku zdolność kiełkowania była istotnie niższa niż ziarniaków kontroli i wynosiła 46% (dla ziarniaków po starzeniu przez 90h, dla których zdolność kiełkowania próby kontrolnej wynosiła 86%) i 24% (dla ziarniaków po starzeniu przez 72h o próbie kontrolnej z 81% zdolnością kiełkowania). Przeprowadzone badania wykazały, że zaprawianie ziarniaków preparatami zawierającymi efektywne mikroorganizmy nie przyniosło oczekiwanego wzrostu zdolności kiełkowania pszenicy. Prawdopodobnie podłoże bibułowe, w którym wykonano ocenę zdolności kiełkowania, nie zapewnia odpowiednich warunków do oceny wartości siewnej nasion zaprawianych efektywnymi mikroorganizmami. 164 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Zmiany cech technologicznych wybranych genotypów pszenicy ozimej pod wpływem niskocząsteczkowych frakcji białek wykazujących aktywność biologiczną Jerzy Zientarski, Jacek Waga, Maria Stachowicz, Tadeusz Śmiałowski Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Krakowie Wstęp i cel badań Wykonane badania w zakresie poznania mechanizmów działania systemu tioredoksyny wskazują, że występuje zdolność katalizowania reakcji o charakterze redoxowym, a zwłaszcza selektywnej redukcji białek intramolekularnych wiązań -S-S- z utworzeniem wolnych grup –SH zdolnych do tworzenia nowych wiązań pomiędzy tymi łańcuchami. Zjawisko to sugeruje zależność pomiędzy aktywnością kompleksu tioredoksyny, lub zawartością jego komponentów, a cechami użytkowym zwłaszcza jakością technologiczną badanych materiałów pszenicy. Materiał badawczy Badania wykonano na rodach pszenicy ozimej z HR DANKO, zebranych w Laskach w 2011 które obejmowały następujące grupy rodów. A ród jakościowy o dużej zawartości białka i dużej ilości glutenu, B ród o niskiej zawartość białka i glutenu mokrego mocnego, A ród o jakościowy o dużej zawartości białka i dużej ilości glutenu, C ród o niskiej zawartość słabego glutenu, niskiej energii ciasta, C ród o słabym glutenie, niskiej energia ciasta, C ród o niskiej zawartość białka, słabym glutenie, niskiej energii ciasta, C ród o ziarnie mączystym, niskiej wydajność mąki, niskiej wodochłonności, C ród o glutenie rozpływalnym o niskiej jakości, bardzo niskiej energii ciasta, C ród o glutenie rozpływalnym o niskiej jakości, bardzo niskiej energii ciasta, C ród o bardzo dużej ilości słabego glutenu, B ród chlebowy, o dużej zawartości białka, dużej zawartości średnio mocnego glutenu, A ród jakościowy o dużej zawartości białka i dużej zawartości mocnego glutenu, A ród jakościowy o dużej zawartości białka i dużej zawartości mocnego glutenu. Analiza laboratoryjna polegała na określeniu wpływu dodatku tioredoksyny uzyskanej z oddzielnej porcji mąki badanej formy. Zagęszczony ekstrakt tioredoksyny uzyskiwano stosując dwustopniowe wytrącanie białek zawartych w ekstrakcie pierwotnym siarczanem amonu, a następnie reekstrakcję peletu. PLAKATY 165 Badanie wykonywano za pomocą farinografu Farinograph-Resistograph f-my Brabender wg ICC 115/1 stosując 50g naważki mąki. Wykonywano, każdorazowo dwa oznaczenia parametrów farinograficznych: z czystej mąki oraz z dodatkiem ekstraktu tioredoksyny, który dodawano do wody użytej następnie do miesienia ciasta. Wyniki badań Analiza otrzymanych farinogramów pokazuje, iż dodatek ekstraktu tioredoksyny wywołuje poprawę parametrów jakości technologicznej: czasu rozwoju ciasta, czasu stałości, liczby jakości i wpływa na zmniejszenie rozmiękczenia ciasta a tym samym na lepszą jego jakość. Podkreślić należy, że w żadnym z eksperymentów nie zaobserwowano pogorszenia tych parametrów. Zakres opisywanych zmian jest zróżnicowany i waha się od 10 do 80% wzrostu, przy czym dla form o wysokiej jakości ma charakter stosunkowo stabilny w zakresie 30-50%, natomiast dla form o niskiej jakości technologicznej zmienność jest znacznie większa wykazując powiązanie z poziomem tioredoksyny. Wyniki przeprowadzonych badań wyraźnie wskazują na istnienie zależności pomiędzy występowaniem i aktywnością w pszenicach kompleksu tioredoksyny, a ich cechami technologicznymi. Wniosek taki znajduje potwierdzenie w aktualnym stanie wiedzy opisującym tioredoksynę jako istotny czynnik regulujący powstawanie i rozrywanie wiązań disulfidowych w obrębie kompleksu białek zapasowych. Grupa jakości A B A C C C C C C C* B A A Wyniki analizy farinograficznej grup jakościowych pszenicy ozimej bez i z dodatkiem tioredoksyny Analiza farinograficzna kontrola Analiza farinograficzna z tioredoksyną* rozczas liczba czas wodorozczas liczba czas wodomiękcz. rozwo- stało- jakochłon. miękcz. rozwo- stało- jakochłon. ciasta ści ści ju mąki ciasta ści ści ju mąki 60,2 2,5 11,0 120 40 60,7 4,6 14,2 165 30 59,0 1,7 2,2 33 100 57,8 1,5 3,5 45 70 61,5 3,0 8,4 105 50 61,0 3,7 13,8 168 30 54,0 1,4 2,2 28 110 52,5 2,0 3,6 46 80 60,7 2,6 3,8 57 100 59,8 2,6 6,2 78 70 60,0 2,0 3,6 45 100 58,5 2,3 6,8 75 70 52,0 1,9 3,0 39 80 51,0 2,3 5,7 70 50 60,5 3,1 2,8 48 140 59,0 3,8 3,1 53 120 57,5 3,0 2,8 45 160 57,0 3,7 3,5 66 130 57,8 3,0 3,5 50 105 57,0 4,0 6,0 77 75 60,2 4,5 7,2 105 70 60,2 6,0 9,6 115 60 59,5 10,0 11,7 140 60 59,0 12,0 14,8 190 50 63,5 3,5 12,0 155 40 62,0 3,5 21,5 250 20 166 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Farinografam dla pszenicy C* Badania własne finansowane z tematu DS. IHAR nr 1-1-01-2-03 PLAKATY 167 Ocena zróżnicowania genetycznego w rodzaju Secale (z uwzględnieniem odmian uprawnych) na podstawie genotypowania DArT Hanna Bolibok-Brągoszewska, Małgorzata Targońska Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Wydział Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu, SGGW w Warszawie Znajomość rozległości i struktury zmienności genetycznej reprezentowanej przez kolekcje zasobów genowych jest kluczowa dla zachowania i wykorzystywania bioróżnorodności w roślinach uprawnych. Szczegółowe zrozumienie struktury populacji i pokrewieństwa ma podstawowe znaczenie w hodowli i mapowaniu asocjacyjnym, pozwala ponadto na przeprowadzenie oceny, czy i jak działania hodowców wpłynęły na zmienność reprezentowaną przez aktualnie uprawiane odmiany. Celem prezentowanych badań była ocena zróżnicowania genetycznego uprawnych i dzikich form w rodzaju Secale, przy wykorzystaniu markerów DArT o znanej lokalizacji chromosomalnej. Materiał roślinny stanowiło 379 form żyta: 139 odmian, 153 formy lokalne, 46 materiłów uprawianych lokalnie, 26 materiałów hodowlanych i 17 dzikich form żyta (gatunków i podgatunków). Ziarniaki uzyskano z OB CZRB PAN, University of California (Riverside), polskich i zagranicznych firm hodowlanych. Każda forma była reprezentowana przez jedną próbę zbiorczą DNA uzyskaną z 96 roślin. Liczba markerów DArT o znanej lokalizacji chromosomalnej różnicujących badane materiały wyniosła 675, i dla poszczególnych chromosomów wahała się od 64 (3R) do 118 markerów (7R). Na podstawie wyników genotypowania obliczono współczynniki podobieństwa genetycznego wg Jaccarda dla każdej pary form, przeprowadzono klasteryzację hierarchiczną, analizę głównych współrzędnych oraz obliczono wartość PIC dla poszczególnych markerów DArT. Wszystkie analizy przeprowadzono dla całego zestawu danych oraz osobno dla poszczególnych chromosomów. Wyniki wskazują, iż współcześnie uprawiane odmiany żyta, zwłaszcza hodowli polskiej i niemieckiej, są dosyć zbliżone pod względem genetycznym, przy czym pula genetyczna współczesnych odmian żyta jest wyraźnie odrębna od puli genetycznej form z banku genów, co może wskazywać na zawężenie zmienności genetycznej żyta w wyniku hodowli, ale może być także odzwierciedleniem techniki reprodukcji materiału przechowywanego w banku genów. Stwierdzono ponadto, że polimorfizmy DNA badanych form występują z różną częstością na poszczególnych chromosomach żyta. Natomiast uzyskane wyniki analizy podobieństwa genetycznego dzikich form pozostają w zgodności z poprzednio publikowanymi, wykorzystującymi inne markery DNA. Badania finansowane z projektu MNiSW Nr N N310 080139 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... 168 Reakcja wybranych źródeł żytniej karłowatości na egzogenny kwas giberelinowy Agnieszka Grądzielewska1, Paweł Milczarski2, Edyta Paczos-Grzęda1, Aleksandra Gogół1 Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie 2 Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie 1 Zjawisko wylegania zbóż w dużym stopniu decyduje o plonowaniu, gdyż wpływa na obniżenie wielkości plonu i pogorszenie jego jakości. Poprawa odporności żyta na wyleganie jest ważnym celem hodowlanym, gdyż obecnie uprawiane odmiany nadal charakteryzują się dość długą słomą (135-155cm). Najlepszym sposobem przeciwdziałania wyleganiu jest wyhodowanie wysokoplonujących odmian odpornych, o skróconym, dzięki wprowadzonemu efektywnemu genowi karłowatości, źdźble. Cel ten udało się osiągnąć w hodowli pszenicy, jęczmienia i częściowo u pszenżyta, do którego wprowadzono żytni gen Dw1. Ze względu jednak na jego plejotropowe działanie na cechy plonotwórcze, odmiany krótkosłome plonują nieco gorzej niż wysokie. Z tego powodu niezmiernie ważne jest poszukiwanie nowych i lepszych genów karłowatości, którymi można zastąpić Dw1, a jednocześnie podnieść poziom plonowania. Jest to szczególnie ważne w przypadku żyta, u którego problem ten nadal pozostaje nierozwiązany. Dane z literatury donoszą o 17 genach warunkujących u żyta niski pokrój roślin. Jedynie trzy z nich powodują karłowatość dominującą (Dw1, Dw2, Dw3), pozostałe są recesywne. Nie wiadomo jednak, które z tych genów są tożsame, a które odrębne, gdyż w literaturze nie ma doniesień o przeprowadzeniu identyfikujących je testów alleliczności. Konieczne jest więc rozpoznanie i skatalogowanie żytnich genów karłowatości, poprzez skrzyżowanie wszystkich nowo zidentyfikowanych, jaki i znanych form karłowych w obrębie danego typu dziedziczenia (dominujący bądź recesywny). W przypadku krzyżowania populacji otrzymany wynik może nie być w pełni prawidłowy, gdyż populacje żyta są zróżnicowane wewnętrznie pod względem wielu cech, co może utrudniać interpretację rozkładów wysokości roślin. Z tego powodu, przygotowując katalog żytnich genów karłowatości należy wykonać również tzw. test giberelinowy. Mimo iż, test ten nie pozwala na rozpoznanie działającego w roślinie genu karłowatości, umożliwia jego sklasyfikowanie jako wrażliwego lub niewrażliwego na egzogennie podaną GA3. Celem pracy była ocena reakcji wybranych źródeł karłowatości żyta na egzogennie zastosowaną giberelinę. Do badań wybrano 5 linii wsobnych żyta o obniżonej wysokości roślin, zawierających znane lub nowe, dotąd nie skla- PLAKATY 169 syfikowane, geny karłowatości: RXL10 (wyprowadzona z odmiany Zeelandzkie; recesywny gen karłowatości dw8), K916 (wyprowadzona z mieszańca międzyrodzajowego: Amilo z D. villosum; nieznany, recesywny gen karłowatości), MK-1 (wyprowadzona z odmiany Moskiewski Karlik; recesywny gen karłowatości ct2), 723 (wyprowadzona wg formuły {[(544 x K221)F1 x 544]F1 x 544}F1 -S16; dominujący gen karłowatości Dw3) oraz OM-1 (wyprowadzona z populacji Omka Korotkostebelnaja; nieznany gen karłowatości). Wzorcem była linia 541, nie zawierająca genów karłowatości. Test wykonano zgodnie z metodyką podaną przez Worland’a (1986). Test trwał 14 dni od momentu inicjacji kiełkowania, a po jego zakończeniu mierzono długość koleoptyla i całej siewki. Otrzymane wyniki analizowano statystycznie stosując program SAS 9.2. Otrzymane wyniki potwierdziły, że linia wzorcowa 541 jest wrażliwa na egzogennie zastosowaną giberelinę. Długości koleoptyli i siewek traktowanych gibereliną wszystkich badanych linii karłowych były statystycznie istotnie mniejsze niż linii wzorcowej 541. Niewrażliwy na GA3 okazał się gen dw8 z linii RXL10. Zgodnie z oczekiwaniami gen karłowatości z linii K916 jest wrażliwy na GA3. Na podstawie przeprowadzonych prac nie można jednoznacznie przypisać genów z 723 (Dw3) i OM (gen nieznany) do danej klasy reakcji na egzogennie podaną giberelinę; choć wstępne wyniki wskazują, że mogą być one niewrażliwe. Zaskakujące wyniki otrzymano w przypadku genu ct2 z odmiany Moskowski Karlik, który w literaturze opisany jest jako niewrażliwy na giberelinę. W niniejszych badaniach przeprowadzonych na dużej, reprezentatywnej próbie 47 roślin traktowanych gibereliną i takiej samej liczbie roślin kontrolnych, uzyskano wynik wskazujący, że odmiana Moskowski Karlik niesie gen karłowatości wrażliwy na GA3. Zarówno długość koleoptyla jak i całej siewki roślin traktowanych GA3 różniła się statystycznie istotnie w stosunku do roślin kontrolnych traktowanych wodą. Autorzy wykluczają błąd związany z doborem materiału, gdyż rośliny mierzone w teście pochodziły z dwóch sublinii, które analizowano również niezależnie. Populację, z której wyprowadzono linię wsobną MK-1, otrzymano z Banku Genów VIR w Sankt Petersburgu. W celu potwierdzenia otrzymanego wyniku, w przypadku linii MK-1, test giberelinowy zostanie powtórzony na populacjach odmiany Moskowski Karlik sprowadzonych również z innych banków genów. Badania sfinasowane w ramach Projektu NCBiR Nr PBS1/B8/5/2012 pt. „Opracowanie markerów molekularnych karłowego typu wzrostu, jako wsparcie programu hodowli odmian żyta i pszenżyta odpornych na wyleganie” 170 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Identyfikacja wartościowych komponentów rodzicielskich do tworzenia mieszańców żyta Irena Kolasińska1, Katarzyna Banaszak2, Waldemar Brukwiński2, Jacek Jagodziński1, Barbara Kozber2, Renata Krzysztofik2, Michał Materka3 Zakład Genetyki i Hodowli Roślin IHAR 2 Danko Hodowla Roślin Sp. z o.o. 3 Poznańska Hodowla Roślin Sp. z o.o. 1 Badano zdolność kombinacyjną wybranych komponentów matecznych i ojcowskich pochodzących z różnych puli genowych w trzech doświadczeniach przeprowadzonych w 2012 roku. W dwóch doświadczeniach oceniono 40 mieszańców F1 pochodzących z krzyżowania 8 męskosterylnych mieszańców pojedynczych (CMS-SC) z 5 populacjami przywracającymi płodność (restorerami), a w trzecim 35 mieszańców F1 uzyskanych poprzez krzyżowanie 7 CMS-SC z 5 restorerami płodności. Każde doświadczenie przeprowadzono w 3 miejscowościach i w 3 powtórzeniach (wielkość poletka 5m2, gęstość siewu 250 kiełkujących ziaren na 1m2). Analizowano następujące cechy: plon ziarna, masa 1000 ziaren, wysokość roślin, termin kłoszenia, intensywność pylenia, porażenie rdzą brunatną i mączniakiem prawdziwym, stopień wylegania. Przeprowadzono analizę wariancji zdolności kombinacyjnej, oszacowano efekty ogólnej zdolności kombinacyjnej rodziców (GCA) i swoistej zdolności kombinacyjnej par rodzicielskich (SCA) oraz ich współdziałanie ze środowiskiem. Analiza wariancji wykazała istotne zróżnicowanie mieszańców pod względem wszystkich cech we wszystkich doświadczeniach. Stwierdzono także istotną zmienność ogólnej zdolności kombinacyjnej komponentów matecznych i ojcowskich pod względem większości cech użytkowych. Okazało się, że w zmienności genetycznej większości cech mieszańców żyta główną rolę odgrywała ogólna zdolność kombinacyjna. Zmienność swoistej zdolności kombinacyjnej była znacząca tylko dla wczesności kłoszenia w większości doświadczeń. Określenie efektów zdolności kombinacyjnej i ich interakcji ze środowiskiem umożliwiło wskazanie wartościowych komponentów matecznych i ojcowskich oraz kombinacji rodzicielskich wyróżniających się swoistą zdolnością kombinacyjną, które mogą być wykorzystane w hodowli odmian mieszańcowych żyta. PLAKATY 171 Wykorzystanie kultur pylnikowych do stabilizacji mieszańców pszenżyta uprawnego (×Triticosecale Wittm.) × Aegilops ssp. Michał Kwiatek, Aleksandra Ponitka, Aurelia ŚlusarkiewiczJarzina, Halina Wiśniewska, Hanna Pudelska Instytut Genetyki Roślin PAN, ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Celem pracy było wyprowadzenie linii podwojonych haploidów z mieszańcowych form otrzymanych z przekrzyżowania pszenżyta heksaploidalnego (× Triticosecale Wittm.) z ustabilizowanymi formami amfiploidalnymi Aegilops spp. × Secale cereale. Materiałem badawczym było dziesięć genotypów pokolenia F3 z dwóch kombinacji krzyżówkowych pszenżyta uprawnego odm. Moreno × (Ae. ovata × S. cereale) i pszenżyta odm. Secundo × (Ae. kotschyi × S. cereale). Wyboru genotypów do haploidyzacji dokonano na podstawie: (1) analizy składów chromosomowych (FISH, GISH), które pozwoliły stwierdzić obecność chromatyny Aegilops w mieszańcach, (2) identyfikacji genów Lr37, Pm1, Pm2 i Pm3 (warunkujących odporność na rdzę brunatną i mączniaka prawdziwego) za pomocą zweryfikowanych markerów molekularnych. Zastosowanie kultur pylnikowych dla otrzymania haploidów i linii podwojonych haploidów pozwala uzyskać formy całkowicie homozygotyczne. W tym celu kłosy z pylnikami w stadium mikrospor umieszczano w temperaturze 4oC, w roztworze wg pożywki N6+2,0mg/l 2,4-D. Pylniki na pożywce indukującej androgenezę C17+2mg/l 2,4-D+0,5mg/l KIN+90g/l maltozy inkubowano w 28oC. Androgeniczne struktury przenoszono na pożywkę regeneracyjną 190-2 zawierającą 1,0mg/l KIN+0,5mg/l NAA+30g/l sacharozy. Organogenezę indukowano w temperaturze 22oC, przy oświetleniu 12 godzin/dobę. Poziom ploidalności androgenicznych roślin określano poprzez oznaczenie zawartości jądrowego DNA w komórkach liści, z wykorzystaniem cytometru. Podwajano liczbę chromosomów roślin haploidalnych stosując 0,1% roztwór kolchicyny z dodatkiem 4% DMSO i 25mg/l GA3. Z dziesięciu form mieszańcowych wyłożono 9719 pylników i otrzymano 7760 androgenicznych struktur (średnio 79,8/100 pylników, w zależności od genotypu od 1,8 do 183,1). Zregenerowano 234 zielone rośliny (średnio 2,4/100 pylników, od 0,4 do 15,2 w zależności od genotypu). Przeanalizowano cytometrycznie 178 androgenicznych roślin wyprowadzonych z 8 form mieszańcowych i stwierdzono 100 (56,2%) spontanicznie podwojonych haploidów (od 10,0 do 79,3% w zależności od genotypu), 74 (41,6%) haploidy (od 20,7 do 100%) oraz 4 (2,2%) aneuploidy. Całkowita efektywność uzyskiwania linii DH oceniona zostanie po podsumowaniu spontanicznie podwojonych haploidów (wyodrębnionych na podstawie badań cytometrycznych) oraz podwojonych haploidów uzyskanych po kolchicynowaniu. SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... 172 Wykorzystanie analizy skupień w hodowli pszenżyta Agnieszka Niedziela1, Henryk Woś2, Mirosław Pojmaj3, Kamil Koc1, Weronika Jarska1, Piotr Tomasz Bednarek1 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Błonie, Radzików 2 Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR 3 DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o. z/s w Choryni Pszenżyto (x Triticosecale Wittmack) należy do jednych z ważniejszych zbóż w Europie. Rosnące zainteresowanie jego uprawą jest spowodowane między innymi wysokim plonowaniem (9-10 t/ha), dużą odpornością na niekorzystne warunki środowiska, dobrą wartością paszową, a ostatnio wyselekcjonowane rody charakteryzują się również dobrą wartością wypiekową. Duże oczekiwania wiąże się z odmianami heterozyjnymi gatunku. W hodowli heterozyjnej problemem jest właściwy dobór komponentów rodzicielskich do przyszłego mieszańca. Krzyżowanie materiałów roślinnych w ramach programów hodowlanych, szczególnie w przypadku ich dużej liczby, wymaga nakładów czasowych, które muszą być wykonane w relatywnie krótkim czasie. Pomocą w doborze komponentów mieszańca może być wykorzystanie markerów molekularnych oraz różnego rodzaju narzędzi statystycznych takich jak analiza skupień. Metoda ta nie zawsze daje pożądane wyniki a kryteria wyboru materiałów roślinnych do krzyżowań nie są przejrzyste. W dotychczasowej praktyce nad wytworzeniem nowych plennych mieszańców kukurydzy, rzepaku czy żyta niezbędnym warunkiem była odległość genetyczna użytych komponentów mieszańca. Niekiedy jednak otrzymywane są plenne mieszańce, ale nie aż tak odległe genetycznie. Celem niniejszej pracy było zweryfikowanie jakie parametry systemu markerowego mogą wpływać na grupowanie się form w skupienia. Szczególny nacisk położono na takie czynniki jak liczba markerów konieczna do ustabilizowania się dendrogramu, wpływ lokalizacji markerów molekularnych na chromosomach gatunku oraz równomierność ich rozkładu wzdłuż chromosomów. W pracy wykorzystano 190 form pszenżyta ozimego pochodzących z DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o. z/s w Warce i Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR O/Borowo. Do genotypowania użyto markerów DArT (Diversity Arrays Technology Pty/Ltd (DArT P/L), Yarralumla, Australia) uzyskując 1511 polimorficznych sygnałów. Analizę skupień wykonano w programie PAST stosując metodę aglomeracji paired group i współczynnik dystansu genetycznego Jaccard’a. Analizę korelacji macierzy dystansów wykonano w programie XLSTAT 2011.2.02. PLAKATY 173 W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono, że korelacja macierzy dystansów genetycznych stabilizuje się na poziomie 0,7 jeżeli profilowanie jest przeprowadzone z wykorzystaniem ok. 46 markerów o losowej lokalizacji. Zwiększenie liczby markerów do 200-250 powoduje, że korelacja ta osiąga wartość 0.9. Określono, że minimalna liczba markerów jaką można wykorzystywać do tego typu analiz wynosi 46. Analiza korelacji macierzy dystansów genetycznych uzyskana w oparciu o markery ukierunkowane na poszczególne chromosomy pokazała, że wyniki analizy skupień różnią się między sobą. Przy czym korelacja macierzy dystansów genetycznych waha się od 0.05 do 0.77. Oznacza to, że poszczególne chromosomy mogą mieć różny wkład w określenie ogólnego dystansu genetycznego. Uzyskane różnice najprawdopodobniej odzwierciedlają odmienną presje selekcyjną wywieraną na poszczególne chromosomy pszenżyta. Stwierdzono, że największą korelację wykazywały macierze dystansów dla chromosomów genomu B, a najmniejszą dla genomu R i A. Uzyskane różnice nie były wynikiem liczby markerów molekularnych użytych do wyliczeń. Stwierdzono jednak, że różnice mogą być powodowane równomiernością rozkładu markerów wzdłuż chromosomów. Alternatywnie, mogą odzwierciedlać różnice między genomem żytnim i pszenicznym. Przeprowadzona analiza pokazuje, że analiza skupień nie musi dawać „dobrych” wskazówek odnośnie typowania materiałów roślinnych do krzyżowań. Zastosowanie nawet wielu markerów równomiernie pokrywających genom raczej nie będzie dobrym podejściem do typowania krzyżowań, gdyż identyfikowane w całym genomie różnice pomiędzy badanymi osobnikami nie będą odzwierciedlać obszarów genomu warunkujących pożądane cechy („maskowanie”). Należy oczekiwać, że ukierunkowanie markerów molekularnych na ściśle zdefiniowane obszary genomu powiązane z pożądanymi cechami i ich wykorzystanie w analizie skupień powinno przynieść bardziej satysfakcjonujące rezultaty w doborze komponentów plennego mieszańca. 174 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Wytwarzanie linii męskosterylnych do hodowli odmian heterozyjnych pszenżyta Roman Warzecha, Krystyna Salak-Warzecha Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB Pracownia Kukurydzy i Pszenżyta, Radzików Wykorzystanie zjawiska heterozji u pszenżyta jest możliwe poprzez zastosowanie matecznie dziedziczonej męskiej sterylności (CMS). Celem prowadzonych badań było indukowanie męskiej sterylności przez introdukcję genów dopełniania męskiej sterylności z genotypów ojcowskich pszenżyta do linii matecznych z cytoplazmą dzikiej pszenicy (Triticum timopheevi). Wynikiem tych badań jest wytworzenie linii męskosterylnych, które służą jako komponenty mateczne do produkcji nasion F1 pszenżyta. Linie męskosterylne, w pierwszym etapie CMS Salvo, a następnie CMS – HT 112(15), zostały użyte jako testery genotypów ojcowskich. do określenia ich zdolności przywracania płodności pyłku lub dopełniania męskiej sterylności w mieszańcach F1. Genotypy ojcowskie, linie i rody pszenżyta ozimego, pochodziły z dwóch spółek hodowlanych zajmujących się hodowlą pszenżyta: Hodowli Roślin Strzelce O/Borowo i DANKO Hodowla Roślin O/Laski. Podstawą oceny płodności roślin była wizualna ocena pylników oraz osadzanie nasion w kłosach izolowanych przed kwitnieniem. Obecność męskosterylnych (MS) lub męskosterylnych i częściowo męskosterylnych (PMS) roślin w ocenianych mieszańcach F1, wskazuje na obecność genów dopełniania męskiej sterylności w genotypach ojcowskich. Obecność męskopłodnych (MF) roślin w mieszańcach F1 wskazuje na obecność genów przywracania płodności pyłku w genotypach ojcowskich. Wyselekcjonowane genotypy dopełniające są wykorzystywane do wytwarzania linii męskosterylnych, jako genotypy ojcowskie w krzyżowaniach wypierających. Ogółem w latach 2002-2012, wytworzono 1250 mieszańców F1. 86 mieszańców (6,9%) składało się z roślin męskosterylnych, a w części z nich stwierdzono obecność nielicznych roślin częściowo męskosterylnych, co wskazuje, że genotypy ojcowskie tych mieszańców posiadają zdolność dopełniania męskiej sterylności. Te genotypy zostały wykorzystane do wytworzenia mieszańców BC1 i BC2. Wśród testowanych genotypów ojcowskich odkryto 830 (66,4%), które mają zdolność przywracania płodności pyłku w mieszańcach F1. Mogą być one wykorzystane jako komponenty ojcowskie w hodowli odmian mieszańcowych pszenżyta. Pozostałe 334 (26,7%) genotypy ojcowskie wytwarzały segregujące potomstwa F1, które składały się z występujących w przewadze roślin męskopłodnych oraz roślin częściowo lub całkowicie męskosterylnych. W pokoleniu BC1, wytworzonym z udziałem genotypów dopełniających, z 463 ocenianych mieszańców, wyselekcjonowano 143 (30,9%) potomstw męskosterylnych. W 320 potomstwach stwierdzono segregację na rośliny męskosterylne i męskopłodne. PLAKATY 175 W pokoleniu BC2 oceniano 749 potomstw, wśród których 376 (50,2%) potomstw było męskosterylnych, a 373 segregowało na rośliny męskopłodne i męskosterylne. W liniach męskosterylnych BC2 wytworzono nasiona mieszańców BC3. Są one przedmiotem dalszej oceny i kolejnych krzyżowań wypierających, we współpracujących hodowlach pszenżyta ozimego. Literatura Salak-Warzecha, K. Staszewski, Z., Warzecha, R. 1994. Męska sterylność u pszenżyta heksaploidalnego, Zesz.Nauk. AR Szczecin, Seria Rol. (58): 235-237. Warzecha, R. Salak-Warzecha, K. and Staszewski, Z. 1996. CMS system in hexaploid triticale. In: H Guedes-Pinto, N. Darvey and V.P. Carnide (eds.), Triticale: Today and Tomorrow. Kluwer Akad. Publishers, Netherlands: 225-232. Warzecha, R. Salak-Warzecha, K., Staszewski, Z. 1998. Development and use of triticale CMS-system in hybrid breeding. In: Proceedings o the 4th International Triticale Symposium, July 26-31, 1998, Red Deer, AB, Canada. Volume One: Oral Presentations: 79-85. Warzecha R,. Salak-Warzecha, K. 2002 .Hybrid triticale – prospects for research and breeding-Part II: Development of male sterile lines. In: Proceedings of the 5th International Triticale Symposium, June 30 – July 5, 2002, Radzików, Poland. Volume I: Oral Presentations: 193-198. Warzecha, R. Salak-Warzecha, K., Zimny, J. 2002. Induction of cytoplasmic male sterility in triticale (x Triticosecale Wittmack) – development of male sterile lines. In: Proceedings o the 5th International Triticale Symposium, June 30 – July 5, 2002, Radzików, Poland. Volume II: Poster Presentations: 303-305. Warzecha, R. Sowa, S. Salak-Warzecha, K. Oleszczuk, S. Śliwińska, E. and Zimny J. 2005. Double haploids in production of male sterility maintaining triricale (Triticosecale Wittmack) lines. Acta Physologiae Plantarum. Vol 27. No. 2: 245-250 Warzecha R., Salak-Warzecha K. 2006. Progress in CMS development for hybrid triticale. In: Proceedings o the 6th International Triticale Symposium, 3-7 September 2006, Stellenbosch, South Africa: 72-75. Warzecha R., Salak Warzecha. 2009. Research on male sterility derivation in triticale (Triticosecale Wittmack). 7th International Triticale Symposium, Ciudad Obregon, Mexico (manuscript). Badania są obecnie prowadzone w ramach Badań na Rzecz Postępu Biologicznego w Produkcji Roślinnej, finansowanych przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi (temat: IHAR nr 4-1-03-1-01). Autorzy wyrażają podziękowania za współpracę dla dr Zofii Banaszak, mgr Mirosława Pojmaja, mgr Renaty Pojmaj (DANKO Hodowla Roślin Sp. z o.o.) oraz dla dr Henryka Wosia i mgr Janiny Woś (Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o). 176 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Czy można stworzyć zasady koegzystencji dla pszenżyta? – przelot pyłku Janusz Zimny1, Piotr Otręba1, Janusz Kozdój1, Aleksandra Zimny1, Małgorzata Jędryczka2, Joanna Kaczmarek2, Sylwia Oleszczuk1, Katarzyna Makowska1, Sławomir Sowa1 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, Zakład Biotechnologii i Cytogenetyki Roślin 2 Instytut Genetyki Roślin – PAN, Pracownia Genetyki Odporności Pszenżyto (X Triticosecale Wittmack) uważane jest za zboże o olbrzymim potencjale odżywczym. Obecnie jest ono uprawiane na ponad 3,5 milionach hektarów w 29 krajach, głównie jako roślina paszowa, trwają jednak prace hodowlane nad poprawą wypiekowości pszenżytniej mąki (Woś i in. 2008). Poza tym jest gatunkiem, z którego można pozyskiwać wiele bioproduktów. Uprawa pszenżyta na cele przemysłowe dotyczy rynków bioenergii, biorafinerii i biomateriałów. Konwencjonalne pszenżyto, właściwie zostało już uznane za dobry surowiec do produkcji biopaliw (Heiermann, i in. 2009), jednak oczekuje się poprawy jego jakości jako źródła biopaliwa metodami biotechnologicznymi (Hall i in. 2007). Ewentualna hodowla i uprawa pszenżyta zmodyfikowanego genetycznie wymaga oceny potencjalnych zagrożeń związanych z uwolnieniem transgenicznych odmian do środowiska. Pszenżyto jest rośliną samopylną, ale dane literaturowe wskazują na możliwość obcozapylenia jeżeli rośliny znajdują się blisko siebie. Może ono zmieniać się w zależności od wilgotności i temperatury powietrza, terminu siewu i kwitnienia, barier mechanicznych, siły i kierunku wiatru oraz różnic odmianowych. Dobre warunki pogodowe (ciepłe dni, niska wilgotność względna), a z nimi występujące ruchy powietrza wywołane nagrzewaniem się ziemi i powstawaniem prądów wstępujących są szczególnie istotne dla swobodnego przelotu pyłku. Lokalne zaburzenia atmosferyczne to warunek przemieszczania się pyłku na większe odległości. Wysoka wilgotność czy deszczowe dni ograniczają nie tylko rozprzestrzenianie się pyłku ale również pylenie. Wszystkie wspomniane czynniki interferują ze sobą sprawiając, że warunki do zapylenia są bardziej lub mniej korzystne. Według podręcznika pod redakcją prof. Cz. Tarkowskiego „Biologia Pszenżyta”, izolacja w stosunku do pszenicy i żyta nie jest konieczna. „Spontaniczne krzyżówki międzyrodzajowe zdarzają się u Triticale ogromnie rzadko i prowadzą do utworzenia potomstwa semisterylnego, zawiązującego bardzo niewielkie ilości ziarniaków, i to tylko przy przekrzyżowaniu wstecznym”. Ponadto różnice w terminach kwitnienia między najwcześniejszym żytem, pośrednim Triticale i najpóźniejszą pszenicą zmniejszają znacznie ryzyko takiego spontanicznego przekrzyżowania. Dyskusyjny jest problem predyspozycji pszenżyta do tworzenia przypadkowych lub prowokowanych mieszańców, z którym hodowcy mieli zawsze do czynienia przy produkcji materiału siewnego. Wiele mówi się na temat problemu PLAKATY 177 obcozapylenia w związku z pojawieniem się roślin zmodyfikowanych genetycznie. Wobec często używanych argumentów przeciwników tych roślin, że pyłek roślin może być roznoszony w różny sposób na bardzo duże odległości, pojawiła się konieczność zweryfikowania takich hipotez. Podobne prace dotyczące autoryzowanej w UE kukurydzy MON 810 wykonano w wielu krajach europejskich, ostatnio także w Polsce w ramach projektu zamawianego MNiSW. Projekt ten miał na celu zbadanie wybranych środowiskowych i ekonomicznych zagadnień wiążących się z ewentualnym dopuszczeniem do uprawy w Polsce genetycznie zmodyfikowanych roślin, w tym także pszenżyta. Prace dotyczyły min. określenia ryzyka i możliwości uwolnienia „transgenu” do środowiska poprzez: a) ustalenie odległości bezpiecznej dla upraw pszenżyta gwarantujących zachowanie progu zawartości GMO dla upraw konwencjonalnych oraz poniżej progu wykrywalności dla upraw ekologicznych, b) ocenę odległości umożliwiającej zastąpienie izolacji przestrzennej obsiewem ochronnym w uprawie pszenżyta GM. Wykonanie takich badań miało umożliwić w przyszłości, administracji państwowej określenie stref izolacji dla upraw transgenicznych pszenżyta oraz innych zasad współistnienia upraw konwencjonalnych, upraw ekologicznych i upraw roślin zmodyfikowanych genetycznie. Ze względu na to, że w przyszłości rośliny transgeniczne pszenżyta mogą być uprawiane w Polsce, kilka lat temu podjęto badania mające na celu zbadanie przelotu pyłku oraz określenie stref izolacji niezbędnych do spełnienia warunków przyjętych w Unii Europejskiej. Materiał roślinny stanowiły: linia transgeniczna pszenżyta uzyskana w IHAR w roku 1993 (Zimny i in.1995) oraz odmiana Bogo, z której linia ta została wyprowadzona. W ramach przeprowadzonych doświadczeń wykorzystana została homozygotyczna linia pszenżyta będąca potomstwem rośliny transgenicznej transformowanej plazmidem pDB1. Plazmid pDB1 zawiera gen ß-glukuronidazy (uidA) kodowany przez lokus uidA z E. coli oraz gen bar kodujący enzym acetylotransferazę fosfinotricyny PAT). ß-glukuronidaza katalizuje hydrolizę wielu substratów ß-glukuronidu oznaczanych fluorometrycznie i histologicznie stąd aktywność tego enzymu jest łatwo wykrywalna w roślinach. Stabilne transformanty uzyskano dzięki zastosowaniu metody kultur in vitro, prowadzącej do zregenerowania na drodze androgenezy płodnych, homozygotycznych roślin z komórek szklaku gametofitowego – mikrospor (Oleszczuk i in. 2004). W ramach przeprowadzonego eksperymentu otrzymano z mikrospor linii transgenicznych rośliny haploidalne. Potomstwo płodnych regenerantów, po analizie cytologicznej (2n = 42) zapylano wsobnie uzyskując linie homozygotyczne, stabilne pod względem wprowadzonych genów. Do badań wybrano linię wykazującą wysoki poziom aktywności wprowadzonych genów. Zastosowanie genu markerowego uidA okazało się użytecznym narzędziem do oceny przepływu genów u pszenżyta. Wykazano, że zagęszczenie pyłku spada gwałtownie wraz z odległością. Pyłek w miarę przelotu ulegał silnemu rozrzedzeniu, a zjawisko to zależne było od warunków atmosferycznych w trakcie kwitnienia. Obecność ziaren pyłku stwierdzono w odległości 85 m od zapylacza. Wykazano zróżnicowanie zagęszczenia pyłku w zależności od odległości od zapylacza 178 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... obserwowane w obu latach badań. Zagęszczenie w bezpośredniej bliskości od zapylacza było bardzo wysokie w pierwszym roku badań i spadało wraz z odległością. W kolejnym roku eksperymentów zagęszczenie blisko zapylacza było kilkanaście razy niższe niż w pierwszym, natomiast w odległości 60-85 m wyrównywało się w obu latach, przy niskim jego poziomie zagęszczenia, zwłaszcza w siódmym i ósmym dniu pylenia. Na podstawie wyników badań uzyskanych w ramach prezentowanych doświadczeń, jak też innych obserwacji dotyczących przelotu pyłku stwierdzono, że zasięg przelotu pyłku może wielokrotnie przewyższać odległość w jakiej dochodzi do obco zapylenia pszenżyta, ale potwierdzenie tej tezy wymaga dalszych badań wykorzystujących uzyskane wyniki i zdobyte doświadczenie. Inne dane wskazują, że niezbędne jest jak zawsze zastosowanie dla pszenżyta zasady „case by case”, ponieważ odmiany pszenżyta różnią się znacznie pod względem potencjalnych możliwości obcozapylenia i należy wyniki badań nad przelotem pyłku skorelować z badaniami nad obcozapyleniem. Przeprowadzone badania pozwoliły na zweryfikowanie hipotez dotyczących możliwości przelotu pyłku pszenżyta oraz na opracowanie metodyki badania tego zjawiska, która może zostać zastosowana w innych tego typu badaniach dla wielu gatunków roślin. Literatura Hall L.M.,, Melissa J. Hills, Francois Eudes,. 2007. Evaluation Of Crossability Between Triticale (X Triticosecale Wittmack) And Common Wheat, Durum Wheat and Rye. North Central Weed Science Society Proceedings 62:209 Heiermann M., Plöchl M, Linke B., Schelle H. and Herrmann C. Biogas Crops – Part I: Specifications and Suitability of Field Crops for Anaerobic Digestion. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript 1087. Vol. XI. June, 2009. Oleszczuk S,. Sowa S., Zimny J. 2004. Direct embryogenesis and green plants regeneration from isolated microspores of hexaploid triticale (x Triticosecale Wittmack) cv. Bogo. Plant Cell Rep. 22. 885-893 Tarkowski Cz.,– Biologia pszenżyta. Wydawnictwo – PWN.– 1989 Woś H., Brzeziński W.J., Arseniuk E., Zimny J., Woś J. (2008) Breeding Triticale for breadmaking quality. Genetics and Genomics in Crop Improvement – from a Model Plant to a New Cultivar. II National Conference 24-26 November 2008 Poznań. IGR; p. 100. Zimny J., Becker D., Brettschneider R., Lörz H., 1995. Fertile transgenic Triticale (x Triticosecale Wittmack). Mol. Breeding, 1: 155-164. Badania wykonano dzięki wsparciu projektu w ramach Programu Wieloletniego MRiRW:„Ulepszanie Roślin dla Zrównoważonych AgroEkoSystemów,Wysokiej Jakości Żywności i Produkcji Roślinnej na Cele Nieżywnościowe”. Nazwa tematu/Zadania: „Ocena wpływu upraw transgenicznych na produkcję roślinną oraz rolnictwo ekologiczne i konwencjonalne. PLAKATY 179 Plonowanie jęczmienia jarego w zróżnicowanych warunkach dostępności wody Alicja Pecio, Damian Wach Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach Jęczmień jary, ze względu na krótki okres wegetacji trwający ok. 100 dni i stosunkowo słaby system korzeniowy jest bardzo wrażliwy nawet na krótkotrwałe stresy suszy. Linie jęczmienia oraz odmiany są znacznie zróżnicowane pod względem odporności i reakcji na stres. Różnice te są uwarunkowane genetycznie, co stwarza możliwość selekcji nowych form o zwiększonej odporności. Celem badań była ocena reakcji plonu ziarna wybranych linii jęczmienia jarego na stres suszy. Badania wykonano na bazie doświadczenia wazonowego przeprowadzonego w RZD Grabów w roku 2011. Jęczmień uprawiano w Hali Wegetacyjnej wyposażonej w ruchomy dach i ściany, co umożliwiało roślinom pozostawać w otwartej przestrzeni i chroniło je przed niekontrolowanym opadem. W projekcie uwzględniono 103 linie jęczmienia, które poddano krótkotrwałym stresom suszy w fazie krzewienia BBCH 23 (S1-11 dni) lub w fazie pełni liścia flagowego BBCH 45-47 (S2-14 dni). Wilgotność gleby w obiektach kontrolnych (K) przez cały okres wegetacji utrzymywano na poziomie optymalnym, tj. 13-15% wilgotności wagowej, a w obiektach S1 i S2 wilgotność czasowo ograniczano do 5-6% w/w. Wilgotność gleby w każdym wazonie indywidualnie kontrolowano za pomocą komputerowego systemu nawadniania i monitoringu oraz specjalnie przygotowanej wagi. Po zbiorze wykonano analizy biometryczne roślin, określono plon ziarna z wazonu i elementy jego struktury oraz analizy laboratoryjne na zawartość białka w ziarnie. Wyniki pomiarów poddano analizie statystycznej z zastosowaniem metody analizy skupień oraz analizy wariancji w programie Statgraphics Centurion w.XVI. Istotność różnic oceniano za pomocą testu Tukey’a na poziomie istotności α=0,05. Analizę reakcji plonu ziarna badanych linii jęczmienia na stres suszy w fazie krzewienia i w fazie liścia flagowego przedstawiono w grupach wrażliwości. Stwierdzono, że jęczmień jary wykazuje większą odporność na stres suszy w fazie krzewienia niż w fazie liścia flagowego. W wyniku stresu we wczesnej fazie rozwojowej plon ograniczyło 19% badanych linii jęczmienia, a w wyniku stresu w fazie późniejszej 61% linii. Odporne linie jęczmienia unikają skutków stresu suszy we wczesnej fazie rozwojowej poprzez zwiększenie krzewistości produkcyjnej roślin, a stresu późnego poprzez zwiększenie MTZ pędu głównego i pędów bocznych. Linie wrażliwe na wczesny stres ograniczają produktywność na skutek redukcji MTZ pędu głównego i pędów bocznych, a linie wrażliwe na późny stres na skutek zmniej- 180 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... szonej krzewistości produkcyjnej oraz liczby ziaren w kłosie pędów bocznych. Linie jęczmienia wrażliwe na stresy suszy istotnie zmniejszają plon białka z wazonu. W warunkach optymalnej wilgotności gleby linie odporne na późny stres suszy plonują niżej niż linie wrażliwe. Badania finansowano z projektu rozwojowego nr WND-POIG.01.03.01-00101/08 pod nazwą POLAPGEN-BD „Narzędzia biotechnologiczne służące do otrzymywania zbóż o zwiększonej odporności na suszę”, realizowanego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013 przez konsorcjum POLAPGEN, koordynowane przez Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu. Informacje na temat projektu są dostępne na stronie www.polapgen.pl. PLAKATY 181 Ocena żywotności znamion słupków wybranych form matecznych odmian mieszańcowych kukurydzy (Zea mays L.) Dariusz Rejek, Józef Adamczyk, Henryk Cygert, Janusz Rogacki, Józef Czajczyński Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Gr. IHAR, Smolice 146, 63-740 Kobylin Współczesne odmiany kukurydzy to mieszańce składające się z co najmniej dwóch celowo dobranych komponentów rodzicielskich. Uzyskanie w nasiennictwie wysokich i stabilnych w latach plonów wymaga spełnienia szeregu wymogów. Poza odpowiednimi warunkami klimatycznymi i glebowymi, niezwykle istotna jest synchronizacja kwitnienia form rodzicielskich oraz znajomość optymalnego terminu zapylenia znamion słupków form matecznych. Komponenty rodzicielskie bardzo rzadko mają podobny okres wegetacji. Ukazanie się w tym samym czasie pyłku i znamion zdolnych do maksymalnego zaziarnienia kolby ma ogromne znaczenie na plonowanie. Aby zsynchronizować kwitnienie formy matecznej z formą ojcowską, na plantacjach nasiennych wysiewa się je w różnych terminach. By zapewnić odpowiednią ilość pyłku, formę ojcowską wysiewa się dwa, a czasem nawet trzy razy w kilkudniowych odstępach. Celem pracy była ocena żywotności znamion słupków wybranych form matecznych odmian mieszańcowych kukurydzy (Zea mays L.) oraz wybranych linii wsobnych będących komponentami form matecznych, a także ocena ich potencjału plonowania. Ocenie żywotności znamion poddano 17 form matecznych (12 mieszańców pojedynczych będących formami matecznymi mieszańców trójliniowych i 5 linii wsobnych będących formami matecznymi mieszańców pojedynczych) oraz 10 linii wsobnych wchodzących w skład sześciu nowych, trójliniowych odmian mieszańcowych zarejestrowanych w latach 2009-2011. Dodatkowo linie te porównano pod względem możliwości plonotwórczych w celu określenia, która z linii powinna być wykorzystana jako forma mateczna, a która jako forma ojcowska (zapylacz). Doświadczenie założono na polu hodowlanym w firmie HR Smolice, woj. wielkopolskie. Badane formy mateczne i linie wsobne kukurydzy istotnie różniły się pod względem żywotności znamion. Poszczególne formy wykazały różne terminy optymalnego zapylenia. Dla 3 form matecznych optymalnym terminem zapylenia były znamiona dwudniowe, dla 6 form znamiona pięciodniowe, a dla 8 form znamiona ośmiodniowe. Uzyskane wyniki pozwolą opracować szczegółowe instrukcje wysiewu plantacji nasiennych tak, aby uzyskać jak najwyższy plon nasion. 182 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Wytwarzanie linii indukujących haploidy mateczne w kukurydzy Monika Żurek, Roman Warzecha Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Pracownia Kukurydzy i Pszenżyta, Radzików W hodowli odmian mieszańcowych kukurydzy (Zea mays L.) powszechnie wykorzystywane są haploidy mateczne. Z uwagi na szereg korzyści wynikających z zastosowania tej metody (skrócenie cyklu hodowlanego, obniżenie kosztów) stanowi ona potężne narzędzie hodowlane. Linie posiadające zdolność indukowania haploidalnych zarodków w kukurydzy są przedmiotem handlu między jednostkami naukowymi a firmami hodowlanymi. Przydatność danej linii indukującej w indukcji haploidów matecznych określa się za pomocą efektywności indukcji (%) rozumianej jako stosunek ziarniaków o fenotypie haploidalnym (antocyjanowe zabarwienie bielma oraz brak zabarwienia na zarodku) do ogólnej liczby ziarniaków pochodzących z zapylenia linii matecznej induktorem. Początek badań nad haploidami kukurydzy należy datować na 1929r, kiedy ukazało się pierwsze doniesienie o haploidalnej roślinie kukurydzy. W roku 1951 Chase określił spontaniczną indukcję haploidów kukurydzy na poziomie 0,1% i zasugerował wykorzystanie tego zjawiska w hodowli odmian mieszańcowych. Spontaniczna indukcja haploidów na poziomie 1-2% w linii wsobnej Stock6 została zaobserwowana w 1959 r. przez Coe. W 1966 r. Nanda i Chase, po raz pierwszy wykorzystali marker warunkujący pigmentację ziarniaków w badaniach nad haploidami. Efektywności indukcji wzrosła (do poziomu 3-5%) wraz z wytworzeniem pierwszego induktora w 1988r przez Lashermes’a i Becket’a. Induktor ten nosił nazwę WS14, i był wynikiem krzyżowania między liniami W26ig oraz Stock6. W 1994 r. linia Stock6 została wykorzystana przez Sarkar i Shatskaya do krzyżowania z rosyjskimi liniami, co zaowocowało induktorem o efektywność indukcji na poziomie 6%. Taką samą efektywność indukcji uzyskał w 1999r Chalyk, używając jako induktora krzyżówki Stock6 z genotypem z Mołdawii. W 2005 r. zespół z Uniwersytetu w Hohenheim, kierowany przez Röbera wytworzył nowego induktora- RWS (krzyżówka pomiędzy induktorem KEMS i WS14), o średnim poziomie indukcji 8%. W Polsce badania nad indukcją haploidów matecznych w kukurydzy tą metodą prowadzone są jedynie w Pracowni Kukurydzy i Pszenżyta w Instytucie Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie. Badania te dotyczą zarówno oceny efektywności indukcji haploidów w zróżnicowanych genotypach matecznych jak również wytworzenia linii indukującej posiadającej wysoką efektywność indukcji. Otrzymane dotychczas linie są obecnie na etapie testowania pod względem efektywności indukcji haploidów matecznych. W badaniach, oprócz otrzymanych linii wsobnych posiadających pożądane cechy markerowe, wyko- PLAKATY 183 rzystywany jest induktor RWS udostępniony przez prof. Geigera z Uniwersytetu w Hohenheim. Do dalszych prac wybierane są linie charakteryzujące się najwyższą efektywnością indukcji. W celu określenia efektywności indukcji haploidów wykonywane są krzyżowania roślin genotypów matecznych z wybranymi genotypami indukującymi haploidy, a następnie przeprowadzana jest analiza fenotypowa ziarniaków uzyskanych w wyniku krzyżowań. Jako jeden z 8 genotypów matecznych wykorzystano mieszańca PD3 x PD8 (F1), typu „liguleless” charakteryzującego się obecnością recesywnej cechy braku języczka na pochwie liści, co umożliwia fenotypową identyfikację haploidów także w fazie siewek. W wyniku badań przeprowadzonych w latach 2010-2012 stwierdzono zróżnicowanie efektywności indukcji zarówno wśród linii indukujących jak również w zależności od genotypu matecznego poddawanego indukcji. Najwyższą jednostkową efektywność indukcji (10,9%) stwierdzono w przypadku linii wsobnej RWS 314-5 wyodrębnionej z genotypu RWS. Obiecujące wyniki otrzymano również w przypadku genotypu RAH 435- śr. efektywność indukcji 5,5% (2,3-9,8%) Literatura Geiger H.H., Gordillo G.A. 2009 Doubled haploids in hybrid maize breeding. Maydica 54: 485-499 Rotarenko V., Dicu G., Sarmaniuk M. 2009 Induction of maternal haploids in maize. Maize Genet. Coop. Newsletter, http://www.agron.missouri.edu/ mnl/83/pdf%20files/13Rotarenco.pdf Röber F.K., Gordillo G.A., Geiger H.H 2005 In vivo haploid induction in maizeperformance of new inducers and significance of doubled haploid lines in hybrid breeding. Maydica 50: 275-283 Badania są prowadzone w ramach tematu statutowego, finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (temat IHAR nr 1-1-06-4-01) 184 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Porównanie współczynnika rozmnażania mikrobulw ziemniaka uzyskanego metodą tradycyjną i z wykorzystaniem urządzenia do produkcji aeroponicznej Krystyna Rykaczewska Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Zakład Agronomii Ziemniaka w Jadwisinie Ziemniak (Solanum tuberosum) jest gatunkiem o stosunkowo niskim współczynniku rozmnażania. W przypadku materiałów in vitro, w tym zarówno roślin jak i mikrobulw, współczynnik ten bywa na ogół jeszcze niższy. W szklarniowym doświadczeniu Pruskiego i wsp. (2003) wynosił 2 do 3 zależnie od odmiany, a w badaniach Sekreckiej (2012) średnia z 6 cykli wynosiła od 2,7 do 8,9, w zależności od gęstości sadzenia. Zwiększenie współczynnika rozmnażania pozwoliłoby na skrócenie cyklu hodowlanego w hodowli twórczej i zachowawczej. Wyższa efektywność rozmnażania ziemniaka może być uzyskana przy zastosowaniu technologii hydroponicznej, uwzględniającej wielokrotne zbiory w trakcie wzrostu roślin matecznych. W Instytucie Rolniczym w Libramont (Belgia), ośrodku znanym w Europie z komercyjnej działalności, produkcja minibulw w hydroponikach odbywa się w szklarni, w miesiącach od lutego do maja, a zbierane minibulwy przechowywane są do następnej wiosny w temperaturze 2-3oC (Rolot i wsp. 2002). W badaniach, w zależności od zastosowanej pożywki, uzyskuje się tam średnio od 11 do 13 minibulw z jednej rośliny. Do niezmiernie ważnych czynników mających wpływ na produkcję minibulw w hydroponikach, zaliczane są warunki środowiska, w jakich ulokowany zostaje system uprawy, zwłaszcza temperatura, fotoperiod i natężenie światła (Ritter i wsp. 2001;.Wheeler 2005; Farran i Mingo-Castel 2006; Lommen 2007). W niektórych krajach (Korea, Algeria) produkcja materiałów nasiennych w hydroponikach jest prawdopodobnie dosyć zaawansowana, ale brak jest naukowych doniesień o wynikach produkcji (Chang i wsp. 2011). Obecnie istnieje wiele systemów upraw hydroponicznych, które nie pozwalają jednak na wykonywanie kilku zbiorów w okresie wegetacji roślin matecznych. Różnią się zależnie od szeregu czynników, zwłaszcza od tego, czy rośliny uprawiane są tylko w płynnej pożywce, czy w połączeniu z podłożem stałym, jaki jest rodzaj materiału stałego, w jaki sposób i jak często pożywka dostarczana jest roślinom oraz czy każdorazowo jest odnawiana (Rykaczewska 2009). Celem badań prowadzonych obecnie w Oddziale IHAR w Jadwisinie jest opracowanie nowej technologii mnożenia minibulw ziemniaka w systemie aeroponicznym, umożliwiającym wykonywanie kilku zbiorów w okresie wege- PLAKATY 185 tacji, pozwalającym na zwiększenie współczynnika rozmnażania materiałów nasiennych in vitro. W roku 2012 doświadczenia przeprowadzono na średnio wczesnych odmianach: Ametyst i Tajfun. Uwzględniono dwie metody produkcji minibulw: wykorzystującą własne prototypowe urządzenia do aeroponicznej uprawy ziemniaka oraz tradycyjną, w substracie glebowym. W doświadczeniu przeprowadzonym metodą ‘aeroponiczną’ wykonano łącznie 15 zbiorów minibulw w odstępach tygodniowych, w okresie od 10 lipca do 16 października. Współczynnik rozmnażania odmiany Ametyst wynosił średnio 308% a odmiany Tajfun 488% w stosunku do wyników uzyskanych w doświadczeniu przeprowadzonym metodą tradycyjną, w substracie glebowym, gdzie zbiór przeprowadzono jednorazowo, po dojrzałości roślin. W realizowanych badaniach liczba minibulw odmiany Ametyst z powierzchni 1 m2 przekroczyła progową dla opłacalności systemu aeroponicznego wartość 1300 minibulw i w najlepszej kombinacji wyniosła 1508 sztuk. W kolejnym roku badań będą prowadzone dalsze prace nad zwiększeniem współczynnika rozmnażania mikrobulw ziemniaka z wykorzystaniem ‘aeroponiki’. Literatura Chang D. C. i wsp. 2011. Seed potato production in Algeria using hydroponics. Abstracts of 18th Triennial Conference of the EAPR, July 24-29,2011, Oulu, Finland: 47. Farran I.,Mingo-Castel AM. 2006. Potato minituber production using aeroponics. Effect of plant density and harvesting intervals. Amer J of Potato Res. 83: 47-53. Lommen W.J.M. 2007. The canon of potato science. 27. Hydroponics. Potato Res. 50: 315-318. Pruski K., Astatkie T., Duplessis P. I wsp. 2003. Use of jasmonate for conditioning of potato plantlets and microtubers in greenhouse production of minitubers. Amer J of Potato Res.80:183-193. Ritter E., Anguolo B., Riga P., Herrian C., Relloso J., San Jose M. 2001. Comparison of hydroponic and aeroponic cultivation systems for the production of potato minitubers. Pot. Res.44: 127-135. Rolot J-L., Seutin H., Michelante D. 2002. Production de minitubercules de pomme de terre par hydroponie: évaluation d’un système combinant les techniques « NFT » et « Gravel Culture » pour deux types de solutions nutritives. Biotechnol. Agron.Soc. Environ. 6, 155-161. Rykaczewska K. 2009. Szybkie mnożenie minibulw ziemniaka z zastosowaniem hydroponiki. Biul. IHAR 253:277-284. Sekrecka D. 2012. Opracowanie metod szybkiego rozmnażania genotypów ziemniaka. Sprawozdanie z tematu IHAR-PIB. Wheeler RM. 2005. Potato production for space. Abstracts of 16th Triennial Conference of the EAPR, July 17-22,2005, Bilbao, Basque Country, Spain: 54-55. 186 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Poszukiwanie homologów genu Rpi-phu1 w dzikich gatunkach ziemniaka Marcin Chmielarz, Emil Stefańczyk, Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Zakład Genetyki i Materiałów Wyjściowych Ziemniaka w Młochowie Chemiczna ochrona przeciw zarazie ziemniaka (Phytophthora infestans) jest kosztowna i uciążliwa dla środowiska. Z tego powodu coraz większym zainteresowaniem cieszy się hodowla odmian ziemniaka z genami odporności na zarazę ziemniaka. Pierwsze geny odporności zostały odkryte w pierwszej połowie XX wieku (R1-R11) w gatunku Solanum demissum. Od tego czasu wiele nowych genów odporności zostało odkrytych, w tym gen Rpi-phu1, pochodzący z hybrydy pomiędzy S. phureja i S. stenotomum, zlokalizowany na chromosomie IX ziemniaka (Śliwka i wsp. 2006). Gen ten jest identyczny pod względem sekwencji nukleotydowej z genem Rpi-vnt1.1, pochodzącym z S. venturii (Foster i wsp. 2009). Gen Rpi-phu1 został przeniesiony do puli genowej ziemniaka uprawnego przy użyciu krzyżowań międzygatunkowych (Śliwka i wsp. 2010). Zapewnia on wysoki poziom odporności zarówno w liściach, jak i bulwach, w warunkach laboratoryjnych i polowych. Sekwencja kodująca Rpi-phu1 obejmuje 2673 nukleotydów, a białko składa się z 891 aminokwasów. Rpi-phu1 należy do rodziny roślinnych genów odporności NBS-LRR i posiada trzy funkcjonalne domeny: CC, NBS i LRR odpowiedzialne odpowiednio za rozpoznanie sygnału, wyzwolenie sygnału i regulację odpowiedzi. W S. venturii znaleziono dwie wersje genu Rpi-vnt1.1, nazwane Rpi-vnt1.2 i Rpi-vnt1.3 (Foster i wsp. 2009). Różnice między tymi wersjami są niewielkie, głównie w sekwencji kodującej domenę CC. Rpi-vnt1.1 jest także homologiem genu Tm-22 znalezionego w S. lycopersicum, kodującego odporność na wirusa mozaiki tytoniu. Celem pracy jest poszukiwanie homologów genu Rpi-phu1 wśród przedstawicieli rodzaju Solanum. Do poszukiwań wybrano łącznie 51 genotypów diploidalnych reprezentujących 13 gatunków Solanum spośród kolekcji zgromadzonej w IHAR-PIB. Przeprowadzono na nich specyficzną reakcję PCR z użyciem starterów VNTL, produktem tej reakcji jest pełna sekwencja genu Rpi-phu1. Do dalszych prac wybrano genotypy, dla których uzyskano produkt reakcji. Na podstawie opublikowanej sekwencji genu Rpi-phu1 zaprojektowano specjalne startery (S0-S5), przy których udziale można otrzymać w reakcji PCR zachodzące na siebie fragmenty (pięć o długości ok. 700 pz i jeden o długości ok. 250 pz), które po złożeniu dadzą pełną sekwencję genu Rpi-phu1. Fragmenty otrzymane w wyniku reakcji PCR zostały oczyszczone i wysłane do sekwencjonowania. Uzyskane sekwencje zostały poddane analizie w programach Chromas Lite i MultAlin, złożone w jedną sekwencję i poddane analizie przy użyciu PLAKATY 187 algorytmu BLAST. Uzyskano pełne sekwencje dla klonów: 05-17/46 z gatunku S. ruiz-ceballosii, 10706/97 z gatunku S. sparsipilum i 2502/73 z gatunku S. vernei subsp. balsii. Sekwencje miały długości 2727, 2759 i 2753 pz. Analiza przy użyciu algorytmu BLAST wykazała wysokie podobieństwo uzyskanych sekwencji do genu Rpi-vnt1.1 (sekwencja z klonu 10706/97, 99% zgodności), genów Rpi-vnt1.2 i Rpi-vnt1.3 (sekwencja z klonu 05-17/46, 95% zgodności) i sekwencji podobnej do Rpi-vnt1.1 (klon 2502/73, 93% zgodności). Pokrycie analizowanych fragmentów wynosiło 97-99%. Największe zróżnicowanie zaobserwowano w sekwencji regionu kodującego domenę CC, podczas gdy sekwencja regionu kodującego domenę LRR wykazywała bardzo niskie zróżnicowanie. Uzyskane wyniki sugerują, że gen Rpi-phu1 posiada wysoce zmienną sekwencję kodującą domenę CC i konserwatywny rejon kodujące domenę LRR, obecny w różnych gatunkach Solanum. Obecność sekwencji zbliżonej do Rpi-phu1 w dzikich gatunkach Solanum nie zawsze jest skorelowana z odpornością na P. infestans – klony, dla których uzyskano pełne sekwencje są podatne na zarazę ziemniaka. Badania zostały sfinansowane w ramach projektu LIDER/06/82/L-1/09/ NCBiR/2010. Autorzy pragną podziękować dr H. Jakuczun za udostępnienie materiałów do badań. Foster S. J., Park T-H., Pel M., Brigneti G., Śliwka J., Jagger L., van der Vossen E., Jones J. D. G. (2009) Rpi-vnt1.1, a Tm-22 homolog from Solanum venturii, confers resistance to potato late blight. Molecular Plant-Microbe Interactions, 22: 589-600 Haverkort A. J., Struik P. C., Visser R. G. F., Jacobsen E. (2009) Applied biotechnology to combat late blight in potato caused by Phytophthora infestans. Potato Research, 52: 249-264 Śliwka J, Jakuczun H., Lebecka R., Marczewski W., Gebhardt C., Zimnoch-Guzowska E. (2006) The novel, major locus Rpi-phu1 for late blight resistance maps to potato chromosome IX and is not correlated with long vegetation period. Theor. Appl. Genet., 113: 685-695 Śliwka J., Jakuczun H., Kamiński P., Zimnoch-Guzowska E. (2010) Marker-assisted selection of diploid and tetraploid potatoes carrying Rpi-phu1, a major gene for resistance to Phytophthora infestans. J. Appl. Genet., 51: 133-140 188 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Metabolity wtórne, pochodne tryptofanu w odporności gatunków modelowych z rodziny Brassicaceae na infekcje Paweł Bednarek1, Karolina Kułak1* Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk, Z. Noskowskiego 12/14, 61-704 Poznań Metabolity wtórne są obszerną grupą związków, charakteryzujących się wysokim zróżnicowaniem pod względem budowy, funkcji, pochodzenia a także występowania zarówno w obrębie jednego organizmu, jak i pomiędzy gatunkami. Część z tych metabolitów jest syntetyzowana i wydzielana na skutek infekcji różnymi patogenami. Roślina modelowa Arabidopsis thaliana syntetyzuje i akumuluje w sposób konstytutywny związki zwane glukozynolanami. Wśród glukozynolanów wyróżnić można dwie grupy ze względu na pochodzenie oraz budowę. Są to glukozynolany indolowe, pochodne tryptofanu oraz glukozynolany alifatyczne, pochodne metioniny. Dotychczasowe badania nad szlakiem biosyntezy i metabolizmu glukozynolanów wykazały, że jest on wyzwalany przez liczne patogeny grzybowe oraz że jest istotny w obronie przedinwazyjnej Arabidopsis thaliana. Dodatkowo wykazano, że infekcja tego gatunku modelowego prowadzi do biosyntezy innych metabolitów, pochodnych tryptofanu. W naszych badaniach analizowaliśmy zakonserwowanie i zróżnicowanie szlaku metabolicznego tryptofanu A.thaliana oraz gatunków blisko spokrewnionych (Capsella rubella, Cardamine hirsuta i Arabis alpina). Prowadzone eksperymenty wykazały zakonserwowanie szlaku biosyntezy glukozynolanów u A.thaliana i badanych gatunków pokrewnych oraz sugerują ważną rolę tego szlaku w odporności i odpowiedzi przedinwazyjnej. PLAKATY 189 Wpływ przebiegu pogody i parametrów fluorescencji chlorofilu w poszczególnych fazach rozwoju roślin na plon i elementy jego struktury u wybranych gatunków roślin strączkowych Barbara Górynowicz1, Wojciech Święcicki1, Wiesław Pilarczyk2, Wojciech Mikulski1 1 Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu, Zakład Genomiki 2 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Zakład Biometrii [email protected] Przejściowy klimat Polski oraz występujące susze w okresie wiosenno-letnim w dużym stopniu powodują ryzyko upraw roślin strączkowych. Struktura plonu tych gatunków jest uzależniona w dużej mierze od warunków glebowych i pogodowych w okresie wegetacji. Rośliny strączkowe charakteryzują się dużym potencjałem plonotwórczym, jednak niekorzystny przebieg pogody zwłaszcza w fazie kwitnienia i zawiązywania strąków, przyczynia się do opadania kwiatów i zawiązków strąków, co w konsekwencji skutkuje obniżeniem plonu. W badaniach procesów zachodzących w roślinach pod wpływem różnych stresów stosuje się wiele metod. Wśród nich coraz większe uznanie mają nieinwazyjne metody badające przebieg procesu fotosyntezy, np. indukcję fluorescencji chlorofilu a (reemisja energii świetlnej zaabsorbowanej przez cząsteczki chlorofilu). Zjawisko fluorescencji chlorofilu wykorzystuje się m.in. do oceny oddziaływania niekorzystnych czynników środowiska na rośliny i prognozowania plonów roślin uprawnych w zróżnicowanych warunkach środowiskowych (Kalaji i Pietkiewicz 2004), a analiza parametrów modulowanej fluorescencji chlorofilu może służyć jako precyzyjne narzędzie do badania reakcji fotosyntezy na warunki stresowe. Do badań własnych w 2012 roku włączono 10 odmian grochu siewnego (Pisum sativum L.) – wąsolistnych i parzystopierzastych o kwiatach antocyjanowych (typ użytkowania pastewny) i o kwiatach białych (typ użytkowania jadalny) oraz 10 odmian łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius L.) – tradycyjnych i samokończących. Odmiany były zróżnicowane pod względem przebiegu faz fenologicznych i budowy morfologicznej. Doświadczenia założono w Wiatrowie (PHR Tulce) na poletkach o powierzchni 10 m2, w układzie bloków zrandomizowanych kompletnych w 6 powtórzeniach. Celem pracy było zbadanie wpływu pogody i wybranych parametrów fluorescencji chlorofilu w poszczególnych fazach rozwoju roślin (od początku kwitnienia do dojrzałości technicznej) na plon nasion i elementy jego struktury (liczbę strąków z rośliny, liczbę nasion w strąku oraz masę tysiąca nasion) u grochu i łubinu wąskolistnego. 190 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Wykonano obserwacje i pomiary cech fenologicznych, a po zbiorach pomiary biometryczne roślin. W trakcie wegetacji dokonano pomiaru fluorescencji chlorofilu roślin fotosyntetyzujących w warunkach polowych za pomocą specjalistycznej aparatury polowej (HANDY PEA) w 3 terminach (dla grochu: 13.06, 27.06. 12.07; dla łubinu: 15.06, 11.07, 20.07). Warunki meteorologiczne scharakteryzowano przy użyciu współczynnika hydrotermicznego Sielianinowa K= P/0,1Σt, gdzie P – suma opadów [mm], Σt – suma temperatur [°C] (Skowera i Puła 2004). Wyniki poddano analizie statystycznej (analiza wariancji), wykonano także analizę korelacji parametrów fluorescencji chlorofilu oraz analizę korelacji między plonem i elementami jego struktury, a wybranymi parametrami fluorescencji chlorofilu. Dodatkowo zastosowano analizę regresji wielokrotnej i analizę profilową w celu zbadania wpływu parametrów fluorescencji chlorofilu w określonych terminach na plon. Obliczenia wykonano przy użyciu programów pakietu GENSTAT i SAS. Na podstawie analizy wariancji parametrów fluorescencji chlorofilu zbadano różnice między odmianami pod względem badanych cech mierzonych w trzech terminach. Dla łubinu stwierdzono (na poziomie α=0.05) zróżnicowanie odmian w I i II terminie w większości analizowanych cech oraz brak zróżnicowania w III terminie, zaś dla grochu zauważono zróżnicowanie odmian dla mniejszej liczby cech we wszystkich analizowanych terminach. Na podstawie analizy korelacji w/w cech oraz poziomu wielkości zróżnicowania odmian (wyrażonego wielkością testu F) wybrano 6 parametrów fluorescencji chlorofilu dla grochu oraz 5 dla łubinu, które uznano za najbardziej przydatne do dalszych badań. Na podstawie analizy korelacji między wybranymi parametrami, a plonem i elementami jego struktury, stwierdzono silniejsze zależności dla grochu (wysokie współczynniki korelacji szczególnie dla MTN), słabsze dla łubinu. Analiza profilowa pozwoliła na przeanalizowanie kształtowania się parametrów fluorescencji u odmian w różnych terminach wzrostu i rozwoju roślin. Celem oszacowania wpływu parametrów fluorescencji na plon i jego strukturę wykonano analizę regresji wielokrotnej przy trzech modelach. W najprostszym modelu pierwszym badano zależność dla gatunków, w modelu drugim uwzględniono dodatkowo różnice między odmianami, a w modelu trzecim także interakcje odmian z parametrami fluorescencji. Dla każdego modelu obliczono współczynniki determinacji. Wstępne wyniki wskazują, że szacowanie parametrów fluorescencji chlorofilu może być przydatne do wyodrębnienia odmian tolerancyjnych wobec warunków stresowych środowiska. Kalaji M.H, Pietkiewicz S. 2004. Some physiological indices to be exploited as a crucial tool in plant breeding. Plant Breeding and Seed Sciences, 49: 1939. [praca przeglądowa] Skowera B., Puła J. 2004. Skrajne warunki pluwiotermiczne w okresie wiosennym na obszarze Polski w latach 1971-2000. Acta Agrophysica, 3(1): 171177. PLAKATY 191 Dziedziczenie cechy wiechowatości kwiatostanów lucerny siewnej (Medicago sativa L.) Zbigniew Bodzon Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych w Radzikowie W ostatnich latach obserwuje się stopniowy wzrost zainteresowania uprawą roślin motylkowatych. Wprowadzone dopłaty do uprawy, zwiększające opłacalność ich produkcji, stanowią dodatkową zachętę dla producentów. Zgodnie z prognozami przewiduje się dalszy wzrost zapotrzebowania na kwalifikowany materiał siewny różnych gatunków roślin motylkowatych drobnonasiennych, w tym także lucerny, która obok koniczyny czerwonej ma podstawowe znaczenie w krajowej produkcji rolniczej. Jednym z priorytetowych kierunków hodowli nowych odmian, obok ulepszania parametrów jakościowych, zdrowotności i odporności roślin na czynniki stresowe, jest zwiększenie poziomu plonowania nasiennego. W IHAR-PIB prowadzone są badania genetyczne nad zwiększeniem produktywności nasiennej poprzez wykorzystanie, unikalnych w skali światowej, genów wyodrębnionych w badaniach własnych, warunkujących cechy determinujące tworzenie nasion oraz nad poszerzeniem zakresu zmienności poprzez wykorzystanie, poza zmiennością rekombinacyjną, także mutacji. Jedną z takich cech jest wiechowatość kwiatostanów lucerny. Spontaniczna mutacja, polegająca na wyrastaniu dodatkowych gron w miejscu kwiatów, została wyodrębniona w pokoleniu F2 mieszańców uzyskanych ze skrzyżowania roślin odmiany Radius (PL) i Baralix (F). Kwiatostan zmutowanych form przybiera kształt wiechy (pi – panicle inflorescence) złożonej z kilkunastu rozgałęzień, na których wyrastają kwiaty. Liczba kwiatów w wiechach, w porównaniu z gronami, ulega zwielokrotnieniu osiągając liczbę kilkudziesięciu. Wykorzystanie tej cechy w hodowli lucerny stwarza nowe możliwości zwiększenia jej potencjału plonowania nasiennego. Celem badań, wykonanych w latach 2005-2010, było określenie sposobu dziedziczenia cechy wiechowatości kwiatostanów. Ocenę ekspresji tej cechy przeprowadzono w obrębie potomstw S1 i S2, pochodzących z samozapyleń rośliny zmutowanej oraz mieszańców F1, F2 i F3, uzyskanych ze skrzyżowania roślin wytwarzających typowe kwiatostany (grona) z roślinami zmutowanymi. Analiza stosunków rozszczepień fenotypowych, przeprowadzona z użyciem testu chi-kwadrat, wykazała, że cecha wiechowatości kwiatostanów lucerny dziedziczy się jednym genem w układzie czterech alleli recesywnych (pi pi pi pi). 192 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Poprawa wybranych cech ilościowych i jakościowych plonu roślin strączkowych poprzez zastosowanie bioregulatorów Agnieszka Ostrowska, Jolanta Biesaga-Kościelniak, Michał Dziurka, Magdalena Mirek, Anna Maksymowicz, Anna Janeczko Instytut Fizjologii Roślin im. Franciszka Górskiego Polskiej Akademii w Krakowie Stosowanie w rolnictwie biostymulatorów jest innowacyjnym rozwiązaniem nie tylko z zakresu agronomii, ale również ochrony środowiska. Ich stosowanie stwarza szansę na zwiększenie plonu przy jednoczesnym ograniczeniu stosowania syntetycznych preparatów nawozowych. Technologie produkcji roślinnej oparte głównie o doskonalenie procesu uprawowego zaczynają napotykać na ograniczenia wynikające z niemożności wykorzystania potencjału biologicznego tkwiącego w roślinie. Stąd też stałe poszukiwanie nowych substancji mogących stymulować rośliny do lepszego wzrostu i rozwoju, a tym samym do zwiększenia plonowania. W literaturze dotychczas kilkakrotnie potwierdzono wpływ na procesy fizjologiczne badanych substancji z grupy epibrassinosteroidów i zearalenonu (EBR, ZEN). Prawdopodobnie z uwagi na pracochłonność, ciągle brakuje badań obrazujących jak oddziaływanie EBR i ZEN na procesy fizjologiczne przekłada się na wielkość i jakość plonu. Celem doświadczenia było określenie wpływu epibrasinosteroidu (EBR) i zearalenonu (ZEN) na wysokość i jakość plonu łubinu żółtego (Talar i Mister) oraz grochu siewnego (Roch i Wiato) w doświadczeniu polowym. W eksperymencie zastosowano 3 metody aplikacji regulatorów: przedsiewne moczenie nasion, podlewanie roślin oraz oprysk roślin. Zarówno ZEN jak i EBR nie tylko wpływały na plon nasion roślin strączkowych, ale również modyfikowały skład chemiczny nasion. Zmiany w plonowaniu wywołane przez badane regulatory miały najczęściej pozytywny charakter i wiązały się ze zwiększeniem masy i liczby nasion z rośliny. Podczas analizy składu chemicznego nasion notowano wzrost zawartości białek rozpuszczalnych i tłuszczu surowego pod wpływem badanych regulatorów. Zmianom tym najczęściej nie towarzyszyła modyfikacja w składzie węglowodanowym. Wpływ EBR i ZEN był uzależniony od stężenia i metody aplikacji regulatora, ale również od gatunku a nawet odmiany. Acknowledgements: This study was financed by Polish Government, Research Project NN 310 452238. PLAKATY 193 Wtórne metabolity Cyanobacteria i Chlorophyta jako stymulatory kiełkowania nasion i wzrostu roślin Mieczysław Grzesik1, Zdzisława Romanowska-Duda2, Regina Janas1 Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach Uniwersytet Łódzki, Katedra Ekofizjologii i Rozwoju Roślin 1 2 Konieczność ograniczenia stosowania pestycydów i innych środków chemicznych w produkcji rolnej wymusza wprowadzanie nowych agrotechnologii przyjaznych środowisku, w tym wykorzystujących zjawisko allelopatii oraz naturalne substancje syntetyzowane przez rośliny, grzyby i bakterie. W ostatnim czasie wzrasta zainteresowanie nietoksycznymi gatunkami Cyanobacteria i Chlorophyta. Są one źródłem substancji biologicznie czynnych i posiadają zdolność do syntezowania oraz uwalniania z komórek szeregu związków bioaktywnych o korzystnym wpływie na wzrost, rozwój i zdrowotność roślin. Są to między innymi: auksyny, gibereliny, cytokininy, witaminy, polipeptydy, aminokwasy, a także cała grupa wszechstronnie oddziaływujących, naturalnych komponentów oraz substancji organicznych i nieorganicznych, niezbędnych dla wzrostu roślin i korzystnie wpływających na środowisko. Dodatkowo, Cyanobacteria wykazuje zdolność wiązania azotu atmosferycznego, nawet do kilkudziesięciu kilogramów w przeliczeniu na hektar. Celem przeprowadzonych doświadczeń było zbadanie wpływu donasiennej i dolistnej aplikacji wodnych zawiesin monokultur Cyanobacteria i Chlorophyta oraz ich ekstraktów i liofilizatów na kiełkowanie nasion i wzrost roślin ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita Rusby). Badania wykazały, że kondycjonowanie nasion ślazowca pensylwańskiego w wodnych zawiesinach monokultur lub ekstraktach i liofilizatach wybranych gatunków Cyanobacteria i Chlorophyta wpływa korzystnie na ich wartość siewną. Skutkowało ono przyspieszonym i wyrównanym kiełkowaniem większej liczby nasion oraz zwiększoną dynamiką wschodów, wzrostu i rozwoju uzyskanych z nich siewek. Przyśpieszone kiełkowanie nasion i rozwój siewek było efektem stymulującego wpływu wtórnych metabolitów na procesy fizjologiczne, między innymi, na większą mobilizację dehydrogenaz oraz fosfatazy kwaśnej i zasadowej, zmniejszenie przepuszczalności membran cytoplazmatycznych (elektroprzewodnictwa wód nastoinowych) oraz wzrost aktywności fotosyntetycznej w siewkach (fotosyntezy netto, transpiracji, przewodności szparkowej, stężenia międzykomórkowego CO2) i zawartości chlorofilu a+b. Kondycjonowanie w wodnych zawiesinach monokultur Cyanobacteria i Chlorophyta lub ich ekstraktach i liofilizatach wpływało także korzystnie na 194 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... zdrowotność nasion ślazowca pensylwańskiego. Z nasion nie poddanych temu zabiegowi, izolowano najczęściej grzyby z rodzaju Sclerotinium, Cladosporium i Botrytis, które są przenoszone na rośliny potomne i powodują uciążliwe do zwalczania choroby w uprawach polowych. Pod wpływem kondycjonowania zmniejszał się udział mikopatogenów kontaminujących materiał siewny, co skutkowało wzrostem dynamiki i zdolności kiełkowania nasion oraz poprawą wschodów i zdrowotności siewek. Uzyskane wyniki badań wskazały również na możliwość stymulacji wzrostu i rozwoju ślazowca pensylwańskiego poprzez wielokrotną, dolistną aplikację wodnych zawiesin monokultur, ekstraktów lub liofilizatów Cyanobacteria i Chlorophyta. Traktowane nimi rośliny wykazywały wyższą aktywność fotosyntetyczną i zawierały więcej chlorofilu. Były też wyższe oraz charakteryzowały się zwiększonym plonem świeżej i suchej biomasy niż rośliny kontrolne. Skuteczność zastosowanych formulacji wtórnych metabolitów w stymulacji kiełkowania nasion oraz wzrostu i rozwoju roślin była podobna. W związku z tym, w praktyce bardziej zasadne jest aplikowanie wodnych zawiesin monokultur Cyanobacteria i Chlorophyta lub ich ekstraktów niż bardziej kosztownych i trudniejszych do wytworzenia liofilizatów. Ważnym czynnikiem przemawiającym za stosowaniem wymienionych metabolitów w produkcji biomasy roślin są także niskie koszty ich pozyskiwania, ekologiczny aspekt i nie skażanie środowiska. Warunkiem ich użycia jest jednakże zastosowanie efektywnej i taniej technologii hodowli nietoksycznych gatunków Cyanobacteria i Chlorophyta oraz przygotowania preparatów aplikowanych do roślin. Wprowadzenie nowej technologii donasiennej i dolistnej aplikacji wtórnych metabolitów Cyanobacteria i Chlorophyta, w celu zwiększenia plonu biomasy jest kolejnym krokiem w intensyfikacji taniej i ekologicznej produkcji ślazowca pensylwańskiego. Badania naukowe finansowane ze środków na naukę w latach 2011-2014 w ramach projektu NCN No. N N304 102940. PLAKATY 195 Indukowanie gynogenezy w kulturach niezapylonych kwiatów u miskanta olbrzymiego Przemysław Kopeć1, Agnieszka Płażek1, Franciszek Dubert2, Aneta Słomka3 1 Katedra Fizjologii Roślin, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie 2 Instytut Fizjologii Roślin im. F. Górskiego PAN w Krakowie 3 Instytut Botaniki, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Miskant olbrzymi (Miscanthus × giganteus Greef i Deu.) jest wieloletnią trawą, zyskującą w ostatnich latach coraz większe znaczenie gospodarcze. Znajduje ona zastosowanie w sektorze energetycznym jako źródło odnawialnej energii, a także w przemyśle celulozowo-papierniczym. Miskant olbrzymi pochodzi z Azji, jest allotriploidem (2n = 3x = 57) powstałym w wyniku spontanicznej krzyżówki diploidalnego Miscanthus sinensis (2n = 2x = 38) oraz tetraploidalnego Miscanthus scchariflorus (2n = 4n = 76) [Hodkinoson i in. 2002]. Małe zróżnicowanie genetyczne miskanta olbrzymiego wynika z jego sterylności. W Katedrze Fizjologii Roślin Uniwersytetu Rolniczego im. H. Kołłątaja w Krakowie podjęto próbę uzyskania osobników miskanta olbrzymiego o zredukowanej liczbie chromosomów na drodze androgenezy i gynogenezy. Jedną z wykorzystywanych technik jest indukcja gynogenezy w kulturze niezapylonych kwiatów. Uzyskanie osobników monoploidalnych, których genom zostanie podwojony, pozwoli uzyskać rośliny płodne, a zatem poszerzyć zmienność genetyczną miskanta olbrzymiego. Materiał do badań stanowiły kwiatostany uzyskane w warunkach szklarniowych i polowych. Kwiatostany zamknięte w pochwie liściowej pobierano w momencie pojawienia się liścia flagowego. Z części kwiatostanów bezpośrednio izolowano poszczególne kwiaty, a część kwiatostanów najpierw umieszczano w temperaturze 15oC na 7 dni. W celu indukcji gynogenezy wyizolowane kwiaty wykładano na pożywki różniące się składem hormonalnym (2,4-D, dikamba, BAP), stężeniem sacharozy (30g∙dm-3 lub 50g∙dm-3) oraz substancją zestalającą (agar lub agarowa). Pożywki stanowiły modyfikację pożywki MS. Część szalek z eksplantatami umieszczono w ciemności, a część pozostawiono na świetle. Rośliny bezpośrednio regenerujące oraz powstałe zarodkopodobne struktury (ELS; ang. embryo-like structure) pasażowano na pożywkę regeneracyjną. Zregenerowane rośliny aklimatyzowano do warunków szklarniowych. Ploidalność zregenerowanych i zaaklimatyzowanych roślin określano za pomocą cytometrii przepływowej z wykorzystaniem fluorochromu indolo-4’,6-dwuamido-2-fenyloidyny (DAPI). Zarodkopodobne struktury uzyskano na ośmiu spośród dziesięciu pożywek wykorzystywanych w doświadczeniu. Struktury powstały zarówno w kulturach 196 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... prowadzonych w ciemności, jak i na świetle. Tworzyły je wyłącznie eksplantaty wyłożone na pożywki bezpośrednio po pobraniu niedojrzałego kwiatostanu ze szklarni. Frekwencja ELS, w stosunku do liczby wyłożonych eksplantatów, wahała się od 0,64 do 12,02%. Największą ich liczbę uzyskano w kulturze prowadzonej w ciemności na pożywce MS uzupełnionej 5 mg∙dm-3 2,4-D, 0,2 mg∙dm-3 BAP, 50 g∙dm-3 sacharozy i 8 g∙dm-3 agaru. W przypadku kultur prowadzonych na świetle, niezależnie od składu pożywki, uzyskano 9 roślin bezpośrednio regenerujących z pąków kwiatowych, co mogło sugerować uzyskanie osobników na drodze gynogenezy. Nie ze wszystkich struktur zarodkopodobnych uzyskano regeneraty. Analiza cytometryczna regenerantów wskazała na ich triploidalny charakter. Miskant olbrzymi ze względu na fakt, że jest allotriploidem stanowi trudny materiał hodowlany. Podczas przeprowadzonej próby indukcji gynogenezy w kulturze niezapylonych kwiatów nie uzyskano roślin o zredukowanej liczbie chromosomów, lecz wyłącznie klony roślin matecznych. Brak powodzenia w indukcji gynogenezy jest związany z nieprawidłowym rozwojem woreczka zalążkowego. Słomka i in. [2012] podają, że jedynie 9,7% zalążków u tego gatunku rozwija się prawidłowo. Mimo tak niskiej frekwencji stwarza to podstawę do dalszych badań nad uzyskaniem roślin o zredukowanej liczbie chromosomów na drodze gynogenezy. Podziękowania dla Pani Doroty Siwińskiej z Uniwersytetu Śląskiego za pomoc w analizie cytometrycznej roślin. Literatura Hodkinson T. R., Chase M. W., Takanashi C., Leitch I. J., Bennett M. D., Renvoize S. A. 2002. The use of DNA sequencing (ITS and trnL-F), AFLP, and fluorescent in situ hybridization to study allopolyploid Miscanthus (Poaceae). Am. J. Bot. 89; 2: 279-286. Słomka A., Kuta E., Płażek A., Dubert F., Żur I., Dubas E., Kopeć P., Żurek G. 2012. Sterility of Miscanthus × giganterus results from hybrid incompatibility. Acta Biol. Cracov. Bot. 54; 1: 1-8. PLAKATY 197 Inicjacja mikropropagacji ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita R.) dla wielokierunkowych zastosowań Grażyna Mańkowska1, Aleksandra Luwańska1, Karolina Grygorowicz1, Agnieszka Gryszczyńska2, Karolina Wielgus1 1 Zakład Biotechnologii, Instytut Włókien Naturalnych Roślin Zielarskich w Poznaniu 2 Zakład Badania Jakości Produktów Leczniczych i Suplementów Diety, Instytut Włókien Naturalnych Roślin Zielarskich w Poznaniu Ślazowiec pensylwański (Sida hermaphrodita Rusby) należący do rodziny ślazowatych (Malvaceae), obejmuje kilkaset gatunków roślin występujących w tropikalnych i subtropikalnych strefach kuli ziemskiej i pochodzi z Ameryki Północnej. Do Polski został wprowadzony do uprawy w latach 50-tych ubiegłego wieku z ZSRR i nazywany malwą pensylwańską lub sidą. Ślazowiec pensylwański może być rozmnażany zarówno generatywnie, jak i wegetatywnie jednak problem stanowi niska wydajność tych procesów. Niedoskonałość tradycyjnych metod rozmnażania ślazowca, wysoka cena dobrych jakościowo nasion, a także wzrost zainteresowania uprawą ślazowca na cele bioenergetyczne i przemysłowe jest przyczyną koncentracji badań nad propagacją tej rośliny poprzez regenerację w kulturach in vitro. Celem prowadzonych doświadczeń jest inicjacja mikropropagacji i ocena wpływu różnych rodzajów i stężeń fitohormonów na wzrost i rozwój eksplantatów bocznych i wierzchołkowych ślazowca pensylwańskiego. Ponadto w badaniach wykonano analizę kalorymetryczną liści i łodyg ślazowca, a także analizy biochemiczne za pomocą spektrofotometru HPLC. Przeprowadzone prace eksperymentalne miały na celu ukazanie możliwości wielokierunkowego zastosowania analizowanego gatunku. Przeprowadzone obserwacje hodowli in vitro wykazały, że współczynnik namnażania dla obu rodzajów eksplantatów osiągnął największą wartość na pożywce MS zawierającej 30 g/l sacharozy oraz 0,01 mg/l BAP i wynosił odpowiednio dla pąków wierzchołkowych 6,05 oraz 5,25 dla paków bocznych. Otrzymany wynik pomiaru ciepła spalania sidy, jako paliwa stałego, w bombie kalorymetrycznej wyniósł 19017,0 kJ/kg suchej masy. Natomiast analizy biochemiczne wykazały wysoką zawartość flawonoidów i kwasów organicznych. Wyniki przedstawione w niniejszej pracy dostarczą podstaw do dalszych badań w zakresie wielostronnego wykorzystania ślazowca pensylwańskiego w różnych dziedzinach gospodarki szczególnie w przemyśle farmaceutycznym i energetycznym. 198 SESJA 2 WYKORZYSTANIE BIORÓŻNORODNOŚCI I OSIĄGNIĘĆ NAUK PODSTAWOWYCH W DOSKONALENIU... Opracowanie warunków indukowania mutacji dla uzyskania nowej zmienności w maku (Papaver somniferum L.) Magdalena Walkowiak, Maria Ogrodowczyk Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB Oddział w Poznaniu Podstawowymi produktami uzyskiwanymi z maku są nasiona, olej makowy i makowiny – źródło alkaloidów, które znajdują zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym. Morfina stanowi do 75% ogólnej zawartości wszystkich alkaloidów znajdujących się w makowinach. Współczesna hodowla maku na świecie jest ukierunkowana na tworzenie nowych odmian bogatych w morfinę lub papawerynę, tebainę i kodeinę. Jedną z metod pozyskiwania nowych źródeł zmienności w hodowli jest indukowanie mutacji. W ramach programu wieloletniego „Ulepszanie Roślin dla Zrównoważonych AgroEkoSystemów, Wysokiej Jakości Żywności i Produkcji Roślinnej na Cele Nieżywnościowe” w Zakładzie Genetyki i Hodowli Roślin Oleistych IHAR-PIB w Poznaniu prowadzone są prace nad indukowaniem mutacji chemicznej i fizycznej zmierzające do zwiększenia zmienności zawartości alkaloidów w makowinach. Celem pracy było opracowanie warunków indukcji mutacji działając mtanosulfonianem etylu (EMS) oraz ultradźwiękami na nasiona maku. Do pierwszego etapu badań nad mutagenezą indukowaną chemicznie przeprowadzonego w 2009 roku użyto nasion linii hodowlanych oraz odmiany Lazur. Nasiona były wstępnie moczone w wodzie destylowanej o temperaturze 20oC w ciągu 12 godzin. Po odsączeniu nasion na bibule jedną ich część zalewano 0,4%, a drugą 0,6% roztworem EMS. Roztwór EMS przygotowywano w buforze fosforanowym o pH=7. Nasiona pozostawały w roztworze mutagenu przez 3 godziny. Po zdekantowaniu roztworu nasiona wymywano przez 2 godziny pod bieżącą wodą i osączano na bibule. Nasiona poddane mutagenezie i linie kontrolne rozmnażano w szkółkach selekcyjnych. W 2012 roku chcąc jeszcze istotniej zwiększyć częstotliwość występowania mutacji wprowadzono nowy sposób indukcji mutagenezy zaostrzając warunki traktowania mutagenem. Zastosowano wyższe stężenia mutagenu: 0,8; 1,0; 1,2% oraz wydłużono czas ekspozycji nasion w mutagenie do 4 godzin. Podjęto również próbę wywołania zmian mutacyjnych składu alkaloidów łącząc ultradźwięki (czas ekspozycji nasion poddawanych ultradźwiękom wynosił 5 minut) z wymienionymi stężeniami roztworów EMS. Nasiona poddane mutagenezie oraz nasiona linii kontrolnych kiełkowano, a następnie określono procent przeżywalności. Do rozmnożeń w szkółkach selekcyjnych wybrano tylko te kombinacje, w których przeżywalność skiełkowanych nasion zbliżona była do 50%. PLAKATY 199 Zastosowanie EMS w pierwszym etapie badań wpłynęło na uzyskanie istotnych różnicę tylko między dziką formą linii hodowlanej 11/1i,2i,3i/08 i pokoleniem M2 mutantów w zawartości tebainy oraz między dziką formą linii hodowlanej 217/3ai/08 i pokoleniem M1 mutantów w zawartości papaweryny. Były to jednak niewielkie zmiany. W przypadku pozostałych alkaloidów nie stwierdzono istotnych różnic. Zaostrzenie warunków mutagenezy w 2012 roku spowodowało obniżenie zawartości morfiny w makowinach linii 138/2i/09. Największe zróżnicowanie zawartości kodeiny wystąpiło w makowinach odmiany Lazur, gdzie forma dzika zawierała 0,047% kodeiny, a w zmutowanych roślinach stężenie tego alkaloidu wahało się od 0,015 do 0,023%. Natomiast w przypadku zastosowania mutagenezy fizycznej i chemicznej na nasiona odmiany Lazur nastąpił wyraźny wzrost zawartości kodeiny (kontrola – 0,002%, stężenie 1% EMS – 0,066% i 1,2% – 0,088%), tebainy (kontrola 0,027%, 1% EMS – 0,075%, 1,2% EMS 0,050%) i papaweryny we wszystkich kombinacjach stężeń mutagenu w stosunku do formy dzikiej. W trakcie sezonów wegetacyjnych rośliny oceniano również pod względem zmian fenotypowych tj. wysokości roślin, liczby rozgałęzień oraz zawartości chlorofilu w liściach. Wykazano, że rośliny kontrolne były wyższe, miały większą ilość rozgałęzień i posiadały wyższą zawartość chlorofilu w liściach niż rośliny po mutagenezie. SESJA TEMATYCZNA 3 Odporność roślin na stresy biotyczne oraz jej genetyczne uwarunkowanie PLAKATY 203 Badania wstępne odporności na fuzariozę kłosa rodzin F3BC1 pszenicy ozimej uzyskanych na drodze selekcji molekularnej Paweł Cz. Czembor1, Radosław Kleszcz2 Zakład Fitopatologii, 2 Zakład Genetyki i Hodowli Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie 1 Fuzarioza kłosa (ang. Fusarium head blight, FHB) jest jedną z ważniejszych chorób pszenicy, która nie tylko powoduje obniżenie plonu ziarna ale może spowodować jego skażenie mikotoksynami takimi jak deoksyniwalenol (DON), niwalenol czy zearalenon. Ochrona fungicydami w wielu przypadkach jest mało skuteczna, a konwencjonalne metody hodowlane uzyskania roślin o podwyższonej odporności na patogena napotykają na wiele przeszkód. Wynika to głównie z faktu, że odporność na fuzariozę kłosa jest dziedziczona zwykle poligenicznie, warunki środowiska w znacznym stopniu wpływają na ekspresję odporności a geny odporności u pszenicy lokalizują się na różnych chromosomach. Dlatego też mapowanie oraz manipulacja genami odporności na FHB za pomocą markerów molekularnych stała się ważnym celem badań prowadzonych w ostatnich latach. Obecnie zidentyfikowano przy pomocy markerów molekularnych wiele regionów w genomie pszenicy związanych z odpornością na fuzariozę kłosa, które zlokalizowano m.in. na chromosomach 2D, 3B, 4B, 5A i 6B. Celem pracy jest przedstawienie wstępnych wyników badań nad odpornością na FHB w rodzinach F3BC1 uzyskanych na drodze selekcji molekularnej wspomaganej markerami molekularnymi (ang. Marker-Assisted Selection, MAS). Materiał do badań stanowiło 15 rodzin F3BC1 (każda po 45 roślin) uzyskanych na drodze jednego krzyżowania wstecznego, w którym rodzicami wypierającymi były odmiana pszenicy ozimej Muszelka i linia hodowlana STH537. Donorem odporności na FHB była jara odmiana pszenicy Sumai3, z której wprowadzano z pomocą markerów molekularnych dwa loci odporności na FHB, tj. Qfhs.ndsu-3B na chromosomie 3B (markery: STS1.1, barc12, gwm533, wmc754 i barc92) i Qfhs.ifa-5A na chromosomie 5A (markery: gwm154, gwm293 i gwm186). W krzyżowaniach użyto również odmianę Scarlet, która była dawcą genu (Gpc-B1) związanego z wysoką zawartością białka w ziarnie. Rośliny F3BC1, odmiany rodzicielskie (Muszelka, STH537, Sumai3 i Scarlet) oraz wzorzec (Bockris) zakażano w fazie kwitnienia mieszaniną izolatów Fusarium culmorum. Przed inokulacją w każdej roślinie F3BC1 izolowano jeden kłos, który stanowił kontrolę. Po okresie inkubacji wykonano dwa rodzaje oceny porażenia kłosów. W pierwszej ocenie określono wizualnie liczbę punktów infekcyjnych (kłosków) w 10 losowych kłosach. W drugiej ocenie z każdej rodziny zebrano po 5 zakażanych i kontrolnych kłosów, które fotografowano 204 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE aparatem cyfrowym. Uzyskany obraz kłosów analizowano przy pomocy oprogramowania komputerowego WinCam 2010a (Regent Instruments, Kanada), który pozwolił na określenie procentu porażenia kłosów. Wyniki oceny porażenia kłosów przez F. culmorum przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Ocena porażenia fuzariozą kłosów roślin z 15 rodzin F3BC1, rodziców (Muszelka, STH537, Sumai3 i Scarlet) oraz wzorca (Bockris). Obiekt Sumai 3 Scarlet Muszelka STH537 Bockris A II S-467 B II S-284 A II S-587 B II S-156 A II S-538 B II S-401 B II S-687 B II S-256 B II S-286 B II S-323 A II S-443 B II S-739 B II S-244 A II S-446 B II S-338 Ocena na podstawie analizy obrazu % porażenia % porażenia roślin roślin kontrolnych zakażanych 82 63 93 61 92 55 72 51 87 53 53 30 62 8 67 43 56 26 68 30 62 28 64 26 73 16 76 40 67 18 89 17 95 30 68 36 92 33 67 32 Ocena wizualna Średnia liczba porażonych kłosków w 10 losowych kłosach 9,6 11,6 4,8 9,2 3,4 3,5 4,4 4,4 4,6 4,9 5,0 5,2 5,5 6,2 6,9 7,1 7,4 7,9 8,0 8,0 Uzyskano dość dużą zbieżność (współczynnik korelacji 0,47) obydwu metod oceny porażenia kłosów przez FHB. Odmiana Sumai3 odporna na fuzariozę kłosa wykazywała większy stopień porażenia w porównaniu do wszystkich ocenianych kłosów roślin F3BC1. Wśród nich wytypowano następujące rodziny F3BC1, które wykazywały wysoki poziom odporności w obydwu ocenach: BIIS-284, BIIS156, AIIS-467, AIIS-538 i AIIS-587. Przedstawione wyniki uzyskano w ramach „Badań na Rzecz Postępu Biologicznego w Produkcji Roślinnej” finansowanego przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi (nr decyzji HOR hn 801-8/12), temat: Badania nad przydatnością strategii opartej o markery molekularne do wprowadzenia loci cech ilościowych i jakościowych do pszenicy ozimej. PLAKATY 205 Analiza wybranych genotypów pszenicy pod względem odporności na łamliwość źdźbła powodowaną przez Cercosporella herpotrichoides Magdalena Gawłowska1, Michał Kwiatek1, Marek Korbas2, Halina Wiśniewska1 1 Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu 2 Instytut Ochrony Roślin w Poznaniu Pseudocercosporella herpotrichoides (Cercosporella herpotrichoides, Oculimacula yallundae i O. acuformis) jest najgroźniejszą chorobą podstawy źdźbła zbóż. Występuje ona we wszystkich rejonach uprawy, głównie tam, gdzie są łagodne zimy, ale chłodne wiosny. W prezentowanych badaniach analizowano 167 genotypy pszenicy ozimej (Triticum aestivum) o zróżnicowanym podłożu genetycznym oraz odmianę „Rendevous” będącą wzorcem odporności na łamliwość źdźbła i odmianę „Sailor” – potencjalnie odporną. Materiał roślinny poddano badaniom mającym na celu identyfikację obecności markera izoenzymatycznego Ep-D1b, który jest ściśle sprzężony z genem Pch1 – warunkującym odporność na łamliwość źdźbła. Ponadto, identyfikowano obecność locus Ep-D1b za pomocą markera molekularnego STS Xust SSR2001-7DL. Dodatkowo przeprowadzono testy inokulacyjne. W fazie 1-2 kolanka (BBCH 31-32) wykonano na obiektach będących przedmiotem badań zakażenie suspensją mieszaniny zarodników i grzybni Pseudocercosporella herpotrichoides w proporcji 1:1. Stężenie inokulum wynosiło 4 mln zarodników w 1 ml roztworu. Wykorzystując metody badań związane z analizą izoenzymow endopeptydaz i selekcją wspomaganą markerami STS oraz wyniki otrzymane po inokulacji genotypów pszenic szczepami grzyba wywołującego te chorobę można stwierdzić, że 8 genotypów pszenicy (DM 5710/08, KBH 4942/05, KBH 491/08, KBP 0916, AND 394/07, DD 343/07, DD 63/08, STH 0286) wykazujących obecność endopeptydazy Ep-D1b – sprzężonej z genem warunkujacym odporność na łamliwość źdźbla Pch1 oraz obecność markera STS sprzężonego z endopeptydazą EpD1b wykazywało odporność na tego patogena określoną za pomocą markerów fenotypowych. Ponadto, kolejne 8 genotypów (DD 194/08 DD 414/07-4 KBP KBP 09201048 POB 0111 KBH 5169/07 STH 103 AND 4008/10) wykazywało obecność jednego z dwóch analizowanych markerów odporności, co przy niskim średnim procencie porażonych roślin, może wskazywać na potencjalną odporność także tych genotypów. Należy również podkreślić duży wpływ warunków pogodowych w trakcie zimy (stres mrozu), który mógł przyczynić się do pogorszenia odporności badanych obiektów na działanie stresów. 206 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Występowanie i stopień naturalnego porażenia Stagonospora nodorum na pszenicy i pszenżycie w Polsce Małgorzata Gilon, Edward Arseniuk Zakład Fitopatologii Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Wywoływana przez grzyb Stagonospora nodorum septorioza liści i plew roślin zbożowych zaliczana jest do jednej z najgroźniejszych gospodarczo chorób zbóż. Rozwojowi choroby sprzyjają umiarkowane temperatury i wysoka wilgotność powietrza. Porażenie zbóż przez septoriozę liści i plew notowane jest w Polsce corocznie ze znaczącym nasileniem powodując straty w wysokości i jakości plonu ziarna. Choroba ta przenoszona jest przez ziarno i resztki pożniwne atakując wszystkie asymilujące organy rośliny. Szerokie rozprzestrzenienie oraz epidemiologiczny potencjał Stagonospora nodorum kwalifikują septoriozę jako jedną z poważniejszych chorób pszenicy i pszenżyta w skali światowej. Wczesne porażenie powoduje znaczne straty w plonie spowodowane głównie obniżeniem masy tysiąca ziaren. Grzyb poraża wiosną dolne liście, następnie przenosi się na górne, dokłosie i kłos. Po zakażeniu tkanki roślinnej przy korzystnej dla patogena pogodzie na porażonych liściach, plewach i dokłosiu pojawiają się soczewkowate chlorotyczne plamy. Z czasem porażona tkanka zamiera, a na jej powierzchni pojawiają się ciemne punkty, organy zarodnikowania konidialnego. Są to piknidia wypełnione zarodnikami piknidialnymi, które przy wilgotnej pogodzie w śluzie wydostają się na zewnątrz owocnika w formie tzw. rożków. Porażenie rośliny rozpoczyna się zazwyczaj od dolnych liści. Rożki z zarodnikami patogena rozbijane są przez krople deszczu i w mikrokroplach są przenoszone na wyższe partie roślin. Największe straty powstają przy porażeniu liścia flagowego i kłosa. Umiarkowane temperatury i wysoka wilgotność sprzyja rozwojowi choroby sprzyjając jej przejściu w fazę w fazę epidemii (epifitozy). Celem prowadzonego doświadczenia była reakcja naturalnego porażenia liści oraz plew kłosów odmian ozimej i jarej pszenicy oraz ozimego i jarego pszenżyta w różnych regionach kraju. Ustanowiono więc szkółki odmianowe w 8 punktach doświadczalnych na terenie kraju: w Grodkowicach, Boninie, Bartążku, Borowie, Smolicach, Ożańsku, Małyszynie i Oleśnicy Małej liczące po 10 odmian pszenicy jarej i pszenżyta jarego oraz po 8 odmian pszenicy ozimej i pszenżyta ozimego. W czasie sezonu wegetacyjnego rośliny poddano ocenie fenotypowej w warunkach naturalnego porażenia przez grzyb Stagono- PLAKATY 207 spora nodorum liści i plew kłosów. Ocenę stopnia porażenia odmian wykonano w skali 9 stopniowej (9º – brak porażenia 1º – silne porażenie). W warunkach polowych wśród jarych odmian pszenicy odmiana NAWRA charakteryzowała się średnio najniższym naturalnym porażeniem liści we wszystkich punktach doświadczalnych. Średni poziom porażenia liści odmiany NAWRA liczony przez wszystkie punkty doświadczalne wynosił 5,9 w skali 9o. W warunkach naturalnej infekcji liście jarej odmiany BRYZA były porażone w stopniu 4,7, co było porażeniem najsilniejszym. Te same odmiany pod względem porażenia plew zachowywały podobny ranking, tj. NAWRA z wartością 6,7 oraz BRYZA z wartością wskaźnika na poziomie 5,8. Wśród odmian pszenżyta jarego w warunkach naturalnej infekcji najsilniej porażone liście obserwowano u odmiany WANAD ze średnią wartością 5,7, natomiast plewy kłosów najsilniej porażone miała odmiana MIESZKO ze średnią wartością 6,3, liczoną przez wszystkie punkty doświadczalne. Z kolei w warunkach naturalnej infekcji najniższym stopniem porażania charakteryzowała się odmiana ANDRUS ze średnimi wartościami 6,6 dla liści oraz 7,3 dla plew kłosów. Spośród testowych odmian pszenicy ozimej, wykorzystywanych do zmierzenia naturalnego porażenia liści i kłosów, najwyższym średnim naturalnym porażeniem charakteryzowała się odmiana BOGATKA 4,1 dla liści i 5,0 dla plew kłosów. Najniższym porażeniem charakteryzowała się odmiana OPERETKA 6,2 dla liści i 6,4 dla plew na kłosach. Wśród odmian pszenżyta ozimego odmiana ALGOSO miała najmniej porażone liście o średnim stopniu 5,6, liczonym przez wszystkie punkty doświadczalne. Z kolei, liście odmiany FREDO były porażone najsilniej na poziomie 4,4 stopnia. Porażenie plew odmiany ALGOSO było najniższe i średnio wynosiło 6,3, a dla odmiany FREDRO porażenie było na poziomie 5,4, które to sklasyfikowano jako najsilniejsze. Zebrane wyniki z doświadczenia potwierdzają, że gatunki z kompleksu Stagonospora spp. i S. tritici na pszenicy i pszenżycie występują w całym kraju i charakteryzują się dużą zmiennością zdolności chorobotwórczych o czym świadczą statystycznie istotne różnice w naturalnym porażeniu odmian ozimych i jarych pszenicy i pszenżyta włączonych jako odmiany testowe w szkółkach septoriozy. Stwierdzono również, iż w populacjach monitorowanych patogenów z kompleksu grzybów Stagonospora/Septoria tritici występuje znaczne zróżnicowanie zdolności chorobotwórczych, co skutkuje nieprzeciętnymi zdolnościami tych grzybów do przełamywania odporności nowych odmian. Efektem końcowym jest znaczące obniżenie ilości i jakości plonu ziarna u pszenicy i pszenżyta. 208 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Zanieczyszczenie ziarna pszenicy ozimej mikotoksynami fuzaryjnymi w Polsce w roku 2012 Piotr Ochodzki, Tomasz Góral, Iga Bąkowska Zakład Fitopatologii, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Radzikowie W roku 2012 w ramach współpracy z COBORU, zbadano pod kątem porażenia przez grzyby z rodzaju Fusarium i zawartość mikotoksyn fuzaryjnych w 59 próbach pszenicy ozimej. Próby ziarna 2 odmian pszenicy ozimej zwyczajnej (21 prób odmiany Muszelka i 19 prób odmiany Bogatka) oraz próby ziarna odmiany pszenicy twardej ozimej Komnata (18 prób), będącej odmianą o najwyższej podatności na fuzariozę kłosów, uzyskano z 23 stacji doświadczalnych COBORU. Wyłożono po 100 ziarniaków z każdej z 59 prób ziarna na pożywkę selektywną SFA w celu określenia zasiedlenia przez Fusarium. Po tygodniowej inkubacji oceniono liczbę kultur Fusarium spp. na 100 ziarniaków, a kultury wszczepiono na pożywkę PDA w celu prowadzenia dalszych prac badawczych (oczyszczenie kultur, wytworzenie kultur jedno zarodnikowych, identyfikacja gatunków Fusarium). Zasiedlenie przez Fusarium stwierdzono na 17,6% ziarniaków odmiany Bogatka oraz 16,6% ziarniaków odmiany Muszelka. Najwięcej zasiedlonych ziarniaków znaleziono w próbach z województw podkarpackiego, lubelskiego i małopolskiego, czyli z południowo-wschodnich regionów Polski. Ziarno pszenicy twardej Komnata było zasiedlone w 31,4%, a więc w stopniu 2-krotnie wyższym niż ziarno pszenicy zwyczajnej. Największe zasiedlenie ziarniaków odmiany Komnata stwierdzono w próbach z województw warmińsko-mazurskiego i lubelskiego. W próbach pszenicy (59) oceniano stopień uszkodzenia ziarniaków przez Fusarium. Ocena polegała na określeniu udziału ziarniaków z widocznymi objawami uszkodzenia (przebarwienia, pomarszczenie) w badanej próbie ziarna. Średnie uszkodzenie ziarniaków pszenicy zwyczajnej wyniosło 15,9% (22,9% dla Muszelki oraz 6,4% dla Bogatki). Najsilniej uszkodzone były ziarniaki pochodzące z prób z województw podkarpackiego, warmińsko-mazurskiego i lubelskiego. Ziarniaki pszenicy twardej Komnata były uszkodzone w stopniu 18,9%. Najsilniej uszkodzone były ziarniaki odmiany Komnata pochodzące z prób z województw lubelskiego, podkarpackiego i małopolskiego. W ziarnie wszystkich prób analizowano zawartość mikotoksyn fuzaryjnych. Zearalenon (ZON) oznaczano za pomocą ilościowego testu immunoenzymatycznego ELISA AgraQuant® ZON. Trichoteceny grupy A (T-2/HT-2 toksyny) oznaczano za pomocą ilościowego testu immunoenzymatycznego AgraQuan- PLAKATY 209 t®T-2. Trichoteceny grupy B (deoksyniwalenol [DON], 3-acetyldeoksyniwalenol [3AcDON], 15-acetyldeoksyniwalenol [15AcDON], niwalenol [NIV]) były analizowane przy wykorzystaniu techniki chromatografii gazowej z detekcją wychwytu elektronów (GC-ECD). Średnia zawartość mikotoksyn w badanych próbach wynosiła: 1060 ppb DON, 45 ppb 3AcDON, 126 ppb 15AcDON, 96 ppb NIV, 33 ppb ZON oraz 45 ppb T-2/HT-2 toksyn. Najwięcej trichotecenów z grupy B stwierdzono w próbach z województw pomorskiego (2886 ppb), lubelskiego (2849 ppb) i podkarpackiego (1468 ppb). Najwięcej ZON znaleziono w próbach z województw warmińsko-mazurskiego i podkarpackiego (maksimum 279 ppb). W pozostałych próbach zawartość ZON była kilkakrotnie niższa (<30 ppb). Najwięcej trichotecenów A (T-2 i HT-2) (>60 ppb) wykryto w próbach z województw podkarpackiego, podlaskiego, świętokrzyskiego i pomorskiego. Średnia zawartość DON w ziarnie pszenicy zwyczajnej wyniosła 407 ppb (193 ppb dla Bogatki oraz 613 ppb dla Muszelki). W 3 próbach ziarna odm. Muszelka przekroczony został limit zawartości DON (1250 ppb). Były to próby z Bezka (lubelskie), Radostowa (pomorskie) i Wrócikowa (warmińsko-mazurskie). W jednej próbie odm. Bogatka (Bezek, lubelskie) zawartość DON była bliska limitu. Zawartość DON w ziarnie pszenicy twardej odmiany Komnata była około 6-krotnie wyższa niż w ziarnie pszenicy zwyczajnej i wyniosła 2701 ppb (maksimum 7082 ppb). Najwięcej DON znaleziono w próbach z województwa lubelskiego oraz pomorskiego i zachodnio-pomorskiego. Zawartość ZON w ziarnie pszenicy zwyczajnej i twardej nie różniła się istotnie. W 7 próbach na 59 badanych przekroczony został limit zwartości ZON wynoszący 100 ppb. W przypadku T-2/HT-2 toksyn, ich zawartość w ziarnie pszenicy twardej była około 7-krotnie wyższa niż w ziarnie pszenicy zwyczajnej (odpowiednio 112 ppb i 17 ppb). Maksimum wyniosło 245 ppb w próbie ziarna odmiany Komnata z woj. podkarpackiego. 210 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Toksyny białkowe S. nodorum Jakub Walczewski, Edward Arseniuk Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Zakład Fitopatologii w Radzikowie Stagonospora nodorum jest nekrotroficznym patogenem pszenicy oraz pszenżyta. W wyniku infekcji na liściach, plewach i dokłosiu rozwijają się nekrotyczne plamy z zarodnikowaniem konidialnym patogena. Patogen rozprzestrzenia się zarówno w obrębie tej samej rośliny jak i roślin przyległych przez zarodniki piknidialne rozpryskiwane wraz kroplami deszczu (ang. splash dispersal). W okresach sprzyjających warunków wysokiej wilgotności i umiarkowanej temperatury choroba może rozwinąć się do rozmiarów epidemii, co w wyniku znacznego ograniczenia fotosyntetycznie czynnej powierzchni porażonego organu rośliny prowadzi do znacznego obniżenia plonowania. Od szeregu lat w literaturze przedmiotu pojawiają się doniesienia o toksynach białkowych syntetyzowanych w tkance roślinnej przez grzybnię S. nodorum, które powodują powstawanie nekroz u gospodarza. Wielkość nekrozy zależy od interakcji genotypów patogena i rośliny żywicielskiej. Dotychczas w różnym stopniu opisano cztery toksyny specyficzne dla żywiciela. Są to: SnTox1, SnTox2, SnTox3 i SnToxA. Korespondującymi z genami patogena, warunkującymi biosyntezę wymienionych toksyn, u żywicieli są dominujące geny podatności: Snn1, Snn2, Snn3 i Tsn1. Geny Snn1, Snn2, Snn3 zmapowano na krótkich ramionach chromosomów pszenicy, mianowicie odpowiednio na 1BS, 2DS i 5BS. W każdym przypadku po zakażeniu toksynotwórczym izolatem S. nodorum pojawiała się komplementarna reakcja chorobowa u rośliny-żywiciela. W każdym przypadku kompatybilne interakcje w układzie pasożytniczym S. nodorum/pszenica skutkowały rozwojem choroby u rośliny żywicielskiej, tj. pszenicy. Wpływ toksyn na powstawanie objawów chorobowych potwierdzono zarówno na liściach w badaniach laboratoryjnych jak i również w badaniach polowych. Do dnia dzisiejszego zsekwencjonowano geny kodujące toksyny Tox1, Tox3, oraz ToxA. Wytypowano również markery molekularne pozwalające z pewnym prawdopodobieństwem odróżnić dominujące oraz recesywne allele genów oddziaływującymi z toksynami ToxA, Tox1 i Tox3. Przedstawiane wyniki doświadczenia w sposób ogólny ukazują wpływ ekstraktu zawierającego cząsteczki o masie powyżej 3 kDa, pochodzące z płynnej hodowli mieszaniny izolatów S. nodorum na wybrane odmiany pszenicy oraz pszenżyta ozimego. W nawiązaniu do danych literaturowych wysnuwany jest wniosek, że obecne w tym ekstrakcie białkowe toksyny przyczyniają się do powstawania nekroz na odciętych liściach testowanych odmian. PLAKATY 211 W prezentowanej pracy zademonstrowano potencjał wykorzystania toksyn w hodowli odpornościowej zbóż na S. nodorum oraz w badaniach poznawczych populacji patogena. Prace podjęte w tych kierunkach mają, więc tak charakter poznawczy jak i aplikacyjny. Bibliografia 1. Friesen T.L., Stukenbrock E.H., Liu Z.H., Meinhardt S.W., Ling H., Faris J.D., Rasmussen J.B., Solomon P.S., McDonald B.A., Oliver R.P. 2006. Emergence of a new disease as a result of interspecific virulence gene transfer. Nat. Genet. 38: 953-956. 2. Liu Z.H., Friesen T.L., Ling H., Meinhardt S.W., Oliver R.P., Rasmussen J.B., Faris J.D. 2006. The Tsn1-ToxA interaction in the wheat-Stagonospora nodorum pathosystem parallels that of the wheat-tan spot system. Genome. 49(10):1265-73. 3. Friesen T.L., Meinhardt S.W., Faris J.D. 2007. The Stagonospora nodorum-wheat pathosystem involves multiple proteinaceous host-selective toxins and corresponding host sensitivity genes that interact in an inverse gene-for-gene manner. The Plant Journal 51, 681-692. 4. Friesen T.L., Zhang Z., Solomon P.S., Oliver R.P., Faris J.D. 2008. Characterization of the Interaction of a Novel Stagonospora nodorum Host-Selective Toxin with a Wheat Susceptibility Gene. Plant Physiology, 146: 682-693. 5. Friesen T.L., Chu C.-G. Liu Z. H. 2009. Host-selective toxins produced by Stagonospora nodorum confer disease susceptibility in adult wheat plants under field conditions. Theor. Appl. Genet. 118:1489-1497. SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 212 Analiza metabolitów lotnych występujących w różnych odmianach pszenicy Juliusz Perkowski1, Maciej Buśko1, Tomasz Góral2, Kinga Stuper1, Anna Ostrowska1 1 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Chemii, ul. Wojska Polskiego 75, 60-637 Poznań 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie, 05-870 Błonie Chęć zrozumienia molekularnych podstaw żywych organizmów pociągnęła za sobą rozwój wielu „omik” począwszy od genomiki poprzez transkryptomika, proteomika aż do metabolomiki. Metabolomika w tej kaskadzie znajduje się na samym końcu i jest najbardziej zbliżona do fenotypu. Jednak złożoność i zmienność metabolomu (obejmującego całe spektrum związków od prostych węglowodorów aż do aminokwasów, lipidów czy nukleotydów) powoduje duże problemy w jego badaniu. Jak dotąd nie istnieje pojedyncza platforma instrumentalna umożliwiająca analizę metabolomu. Powszechnie stosuje się zatem dwie komplementarne metody badawcze; metabolic profiling oraz metabolic fingerprinting. Metabolic profiling polega na analizowaniu grup metabolitów związanych albo ze specyficznym szlakiem metabolicznym, albo stanowiących klasę związków. Jedną z takich grup są organiczne związki lotne (VOC’s). Analizując zdrowe ziarno zbóż wykazuje ono szereg związków lotnych które decydują o jego charakterystycznym zapachu. Związki te są efektem normalnych przemian enzymatycznych zachodzących w ziarnie; takich jak oddychanie czy metabolizm lipidów. Z drugiej strony, bytujące na powierzchni ziarna mikroorganizmy produkują również związki lotne, których obecność może zmieniać zapach ziarna. Na podstawie profilu VOCs okazało się możliwym rozróżnienie poszczególnych gatunków grzybów rodzajów Penicillium, Aspergillus czy Fusarium, które charakteryzowały się specyficznymi produkowanymi przez nie seskwiterpenów. Do znacznej liczby związków lotnych występujących w ziarnie należy zaliczyć VOC’s z grupy terpenów, alkoholi, aldehydów, ketonów, pochodnych benzenu oraz węglowodorów. Wiele z nich jest charakterystycznych dla metabolizmu związków lotnych w kierunku wytworzenia toksycznych trichotecenów (DON, NIV, T-2, HT-2) przy czym szlak biosyntezy trichotecenów powiązany jest w szczególności z terpenami. Celem pracy było zbadanie na przykładzie 30 reprezentatywnych genotypów pszenicy profili metabolomicznych dla ziarna zdrowego oraz porażonego grzybami z rodzaju F. culmorum). Ziarno przebadano pod kątem zawartości w nim VOC’s wyodrębniając je przy pomocy mikroekstrakcji do fazy stałej (SPME) i analizując metodą GC/MS. W próbach zarówno kontrolnych, jak i porażonych PLAKATY 213 wyznaczono ilościowo ponad 50 związków lotnych należących do przedstawionych powyżej grup. Nastąpiło to po zarejestrowanych występujących sygnałów, dla których przeprowadzona została dekonwolucja widm masowych i w oparciu o uzyskane widma masowe oraz porównanie indeksów retencji z danymi literaturowymi, udało się zidentyfikować poszczególne VOC’s. Stwierdzono, iż suma stężeń VOC’s dla prób kontrolnych i inokulowanych jest zbliżona. Tym niemniej dla poszczególnych grup związków lotnych było ona w istotnym stopniu zróżnicowana. W próbach kontrolnych stwierdzono wyższe stężenie w stosunku do grupy inokulowanej związków aromatycznych, węglowodorów oraz terpenów. Natomiast w próbach inokulowanych wyższe stężenie wyznaczono dla alkoholi, aldehydów oraz ketonów. W przypadku wszystkich grup z wyjątkiem terpenów przedstawione tendencje były jednokierunkowe. Powyższe obserwacje poczynione dla terpenów potwierdzają ich kluczowe znaczenie dla biosyntezy toksycznych metabolitów tworzonych przez grzyby z rodzaju Fusarium. Są także potwierdzeniem faktu, iż niskie stężenie lub brak poszczególnych terpenów w profilu metabolitów lotnych jest związane z jednoczesnym bogatym profilem innych terpenów. Spośród oznaczonych terpenów zidentyfikowano 6 najistotniejszych dla biosyntezy trichotecenów, a mianowicie: α-pinen, 3-caren, indan, β-chamigren, tujopsen oraz trichodien. Dla α-pinenu, 3-carenu, indanu wyższe stężenie tych metabolitów stwierdzono w próbach kontrolnych, natomiast dla β-chamigrenu, tujopsenu oraz trichodienu w próbach inokulowanych. Najistotniejsze są tu wyniki uzyskane dla trichodienu, który jest metabolitem pośrednim i prekursorem w biosyntezie trichotecenów. Niewykluczone jednak iż inne zidentyfikowane terpeny mają istotne znaczenie dla tego szlaku metabolomicznego i mogą okazać się równie przydatne dla zrozumienia mechanizmu tworzenia toksyn fuzaryjnych. Badania sfinansowano częściowo z grantu badawczego nr NN312270440 214 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Piramidowanie genów odporności w odmianach pszenicy ozimej Aleksandra Pietrusińska, Jerzy Henryk Czembor Pracownia Genetyki Stosowanej Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Błonie e-mail: [email protected] We współczesnej hodowli odpornościowej bardzo ważnym kierunkiem jest wprowadzanie efektywnych genów odporności. Piramidowanie genów odporności do jednego genotypu, w znaczącym stopniu przyczynia się do otrzymywania odmian o zwiększonej i trwalszej w czasie odporności na szerokie spectrum ras patogena(ów). W celu zwiększenia skuteczności odporności w polskich odmianach pszenic zarówno jarych jak i ozimych, można spotkać kilka kombiancji genów odporności w jednym genotypie tj.: Pm3d+Pm4b, Pm1+Pm3d+Pm4b, Pm1+Pm2+Pm9+Pm4b. W odmianach europejskicj i światowych można spotkać następujące zestawy genów odporności: Pm1a+Pm9, Pm2+Pm6+Pm8, Pm1+Pm2+Pm3a, Pm1+Pm5+Pm8. Na bazie chińskiej odmiany pszenic Yang158, wprowadzono trzy odrębne kominacje genów odporności i uzyskano nowe odmiany pszenicy Yang158 z następującymi kombinacjami genów odporności: Pm2+P21, Pm2+Pm4a, Pm4a+Pm21. Podobna sytuacja jest pod względem odporności pszenic na rdzę brunatną, której odporność oparta jest głównie o geny Lr2c, Lr11, Lr17, Lr21, Lr26, które to geny są mało skuteczne w ochronie przed silnym porażeniem przez populację Puccinia recondita. W polskich odmianach za wysoce skuteczne na populację P. recondita występującą w Polsce należą geny Lr: Lr9, Lr19, Lr23, Lr24, Lr25, natomiast geny Lr9, Lr19, Lr41, Lr42, Lr47, Lr50, Lr55 są w pełni skutecznymi w całej Europie. Wzbogacanie pul genowych pszenic prowadzone na drodze krzyżowań jest zabiegiem hodowlanym, dzięki któremu dochodzi do połączenia efektywnych genów odporności na szerokie spektrum ras jednego lub kilku patogenów. Obecne prace prowadzone w Pracowni Genetyki Stosowanej skierowane są w kierunku kumulowania w jednym genomie kilku genów odporności. W dzisiejszej hodowli odpornościowej taki kierunek jest najbardziej uzasadniony, gdyż w połączeniu z markerami molekularnymi, w stosunkowo krótkim czasie, można otrzymać nowe odmiany pszenic z efektownymi genami odporności. Piramidowanie kilku genów w jednym genomie może zapewnić efektywną i trwałą odporność odmian podczas silnej presji ze strony patogena. Kumulacja różnych kombinacji genów warunkujących odporność na ważne z punktu widzenia rolniczego choroby jest obecnie metodą powszechnie stosowaną w programach hodowlanych. Stosując nowoczesne metody selekcji molekularnej w połączeniu PLAKATY 215 Wykorzystanie gatunków obcych w odporności pszenicy Triticum aestivum L. na mączniaka prawdziwego Blumeria graminis (DC.) Speer f.sp. tritici (Em.Marchal) Józef Pilch Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-PIB, Zakład Roślin Zbożowych, Kraków 30-423, Zawiła 4 e-mail: [email protected] Gatunki obce taksonomicznie stanowią najlepszą szansę dla ciągłego ulepszania pszenicy T. aestivum L. ponieważ gromadzą wiele korzystnych cech rolniczych jak odporności na biotyczne i abiotyczne stresy i specjalne cechy jakościowe (Pilch 2011 a, b). Jednak wprowadzanie ich do genotypu T. aestivum L. wymaga stosowania wielu skomplikowanych technik międzygatunkowej i międzyrodzajowej hybrydyzacji (Pilch 2005) . Mączniak prawdziwy powodowany przez grzyba Erysiphe graminis DC. F. sp. tritici Em. (syn. Blumeria graminis (DC.) E.O. Speer f.sp. tritici Em.) poraża uprawy pszenicy w różnych rejonach świata. Jest najbardziej rozprzestrzenioną chorobą liści, która niszczy zdolności fotosyntetyczne rośliny. Epidemie powodują duże straty plonu ziarna w pozostających pędach, obniżenie liczby ziarn w kłosach, a także masy ziarna. Straty są trudne do oszacowania i różnie podawane ale mogą dochodzić nawet do 30%. W walce z tym patogenem stosowane są preparaty chemiczne, jednak odporność genetyczna jest najbardziej ekonomicznym i długotrwałym sposobem ochrony. Celem opracowania było określenie udziału gatunków obcych/spokrewnionych taksonomicznie z pszenicą T. aestivum L. w odporności na mączniaka prawdziwego. W pracy przedstawiono (1) geny /allele wprowadzone z tych gatunków do odmian i materiałów hodowlanych pszenicy, (2) efektywność wprowadzonych obcych genów/alleli, (3) sposoby introgresji, (4) przydatność gatunków obcych w poszukiwaniu nowych źródeł odporności na mączniaka. Stwierdzono duży udział gatunków obcych taksonomicznie w systemie genetycznej odporności odmian pszenicy T. aestivum L. na mączniaka. Wśród ponad 65 genów odporności występują 53 geny/allele obce jakie zostały zlokalizowane na chromosomach pszenicy zwyczajnej. Większość z nich pochodzi z gatunków rodzaju Triticum L. (36 geny), następnie z Aegilops L.(9 genów) i żyta Secale L. (5 genów). Znacznie mniej genów pochodzi z innych rodzajów, jak Haynaldia L. (1 gen), Thinopyrum L. (1 gen) i Elytrigia L. (1 gen). Efektywnymi donorami okazało się 18 gatunków: T. monococcum L. – 6 genów, T. urartu Tum – 1 gen, 216 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE T. boeoticum Boiss. – 3 geny, T. dicoccoides Schweinf. – 15 genów, T. dicoccum Schubl. – 3 geny, T. carthlicum Nevski – 3 geny, T. timopheevii Zhuk. – 4 geny, T. spelta L. – 1 gen, S. cereale L. – 5 genów, Ae. squarrosa L. – 2 geny, Ae. speltoides Taush. – 2 geny, Ae. tauschii (Coss.) Schmal. – 2 geny, Ae. umbellulata Zhuk. – 1 gen, Ae. ovata L. – 1 gen, Ae. longissima Schweinf. et Musch. – 1 gen, H.villosa L. – 1 gen, E. intermedium (Host) P.B. – 1 gen, i Th. intermedium (Host) Barkworth & Devey – 1 gen. Geny /allele gatunków obcych położone są na 17 chromosomach wszystkich genomów (A, B, D) T. aestivum L. Najwięcej genów obcych występuje w genomach A (24 geny) i B (23 geny) a tylko 6 genów w genomie D. W genomie A brak jest genów obcych na chromosomie 3A, najwięcej występuje na 7A (13 genów), znacznie mniej na 6A (4 geny), 2A (3 geny), 1A (2 geny) i po 1 genie na 4A i 5A. W genomie B najwięcej obcych genów występuje na chromosomie 2B (8 genów), następnie 6B (4 geny). Chromosomy 1B i 5B mają po 3 geny, i chromosomy 3B i 7B – po 2 geny, chromosom 4B – 1 gen. W genomie D brak jest genów obcych na chromosomach 1D, 4D i 6D. Chromosomy 5D i 7D mają po 2 geny, chromosomy 2D i 3D po1 genie. Literatura Pilch J. 2005. Możliwości wykorzystania krzyżowania introgresywnego w hodowli pszenicy ozimej Triticum aestivum L. Część I. Zastosowanie systemów genetycznych pszenicy T.aestivum L. do otrzymania mieszańców pomostowych F1. Biul. IHAR 235: 31-41. Pilch J. 2011 a. Introgresje genów z gatunków spokrewnionych taksonomicznie w ulepszeniach pszenicy Triticum aestivum L. i innych roślin uprawnych. Biul. IHAR, 260/261: 21-42. Pilch J. 2011 b. Wykorzystanie genów z gatunków diploidalnych, tetraploidalnych I heksaploidalnych pszenicy Triticum L. w odmianach pszenicy heksaploidalnej Triticum aestivum L. Biul. IHAR 262: 3-24. Praca wykonana w ramach Pr.W. t. 2.1. z. 3-2-00-0-01. PLAKATY 217 Wpływ stosowania fungicydów Amistar 250 SC i Tilt Turbo 575 EC na pozostałości substancji aktywnej w ziarnie pszenicy ozimej odmiany Boomer Marzena Mikos-Szymańska1, Edyta Boguszewska1, Dariusz Jędrejek2, Grażyna Podolska1* Zakład Uprawy Roślin Zbożowych, Zakład Biochemii i Jakości Plonów Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy Czartoryskich 8, 24-100 Puławy 1 2 Pszenica należy do grupy 5 najważniejszych produktów żywnościowych na świecie. W celu ochrony jej przed patogenami, które wpływają na obniżenie plonu stosowane są pestycydy. Jednak nadmierna ich kumulacja w roślinach uprawnych jest toksyczna dla konsumentów. Azoxystrobina, propiconazol należą do substancji aktywnych z grupy triazoli, zawartymi w powszechnie stosowanych fungicydach: Amistar 250 SC i Tilt Turbo 575 EC. Doniesienia literaturowe wskazują, że pozostałości fungicydów w ziarnie zależą głownie od substancji aktywnej, terminu stosowania preparatu, warunków pogody. Wykrycie substancji związane jest z opracowaniem metody jej oznaczania. Celem badań było opracowanie metody oznaczania dwóch substancji aktywnych azoxystrobiny i propiconazolu w ziarnie pszenicy i określenie wpływu technologii produkcji na ich pozostałości. (a) azoksystrobina (b) propikonazol Rys. 1. Wzory strukturalne wybranych substancji aktywnych. Do oznaczeń wykorzystano ziarno pszenicy ozimej odmiany Boomer uprawianej według technologii intensywnej i integrowanej. Doświadczenia prowadzono w Stacji Doświadczalnej Osiny w 2011 roku. W technologii integrowa- 218 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE nej wielkość dawki azotu uzależniono od zawartości Nmin w glebie (pierwsza dawka), oraz ilości azotu w soku komórkowym (druga dawka). Środki ochrony roślin stosowano wg progów szkodliwości opracowanych przez IOR-PIB. Analiza została wykonana za pomocą chromatografu cieczowego (LC) firmy Agilent 1200 (zakupionego w ramach projektu Proficiency) sprzężonego ze spektrometrem masowym z pojedynczym kwadrupolem (MS). System LC składał się z pompy binarnej, degazera oraz manualnego dozownika. Ziarno po zbiorze przechowywano w lodówce w temperaturze +4°C. Przystępując do analizy próbki ziarna pszenicy odmiany Boomer, zmielono na młynku laboratoryjnym firmy Perten Do analiz użyto 7,5g. Następnie przeprowadzono oczyszczanie próbek. Do próbek dodano 30 ml 50% acetonitrylu (ACN), przeprowadzono ultrasonifikację w łaźni ultradźwiękowej w temp.= 30°C, w czasie 2h 30min. Następnie próbki odwirowano na wirówce (obroty – 6000 rpm, czas 10min.). Zatężono ekstrakt (100cm3 roztworu zebranego znad osadu) na wyparce rotacyjnej w temperaturze 40°C. Ekstrakt przelano do cylindra i dopełniono do 30 ml wodą redestylowaną. Dalsze oczyszczanie przeprowadzono na filtrach SEP-PAK C18. Przeprowadzono kondycjonowanie sep-paków za pomocą 5 ml 100% ACN i 5 ml wody redestylowanej. Na filtr naniesiono 10 ml ekstraktu i wymyto filtrat za pomocą 10 ml 100% ACN. Filtrat po oczyszczeniu zebrano do kolby i odparowano do sucha na wyparce rotacyjnej, a następnie pozostałość po odparowaniu w kolbie rozpuszczono w 1ml 50% ACN. W dalszej kolejności ustalono parametry na LC. Rozdział przeprowadzono na kolumnie Eclipse Plus-C18, 4,6 mm x 150 mm, 5μm. Fazę ruchomą stanowiły: A: 0,1% FA w wodzie, B: 0,1% FA w ACN. Metoda chromatograficzna obejmowała elucję: 50% B przez 1 min., 88% B przez 8 min., 50% przez 3,5 min. Przepływ fazy ruchomej wynosił 0,8 ml/min. Objętość nastrzyku próbki wynosiła 20μl/ml. Kolejnym etapem badań było ustalenie i wybranie najlepszych parametrów aparatu przy których zostanie dokonana analiza. Wybrano następujące parametry detektora ESI-MSD: pozytywna jonizacja typu elektrorozpylanie (electrospray), fragmentacja 90V, napięcie kapilary 3000 V, temperatura gazu 300°C, gaz osuszający azot 12L/min., ciśnienie nebulizera 30 psig. Do oznaczeń wykorzystano także detektor VWD (variable wavelength detector) i badano związki przy długości fali 220 nm. Sporządzono krzywe kalibracyjne dla 2 substancji (azoksystrobiny, propikonazolu) o stężeniach: 2,5, 5,0, 10,0, 15,0 20,0 μg/ml. Każde stężenie zostało nastrzykiwane na kolumnę w trzech powtórzeniach. Analizując krzywą kalibracyjną punkty na najwyższym stężeniu zostały odrzucone. Współczynniki determinacji wynosiły odpowiednio dla azoksystrobiny R2=0,9990, dla propikonazolu R2=0,9987. Powyższą metodę zastosowano do oznaczenia zawartości pozostałości 2 subsatncji aktywnych: azoxystrobiny i propiconazolu w próbkach ziarna pszenicy odmiany Boomer pochodzącej z technologii integrowanej i intensywnej. Nie stwierdzono obecności pozostałości fungicydów w badanych próbkach. PLAKATY 219 Charakterystyka materiałów hodowlanych pszenicy ozimej pod względem odporności na rdzę brunatną Puccinia tritici Anna Strzembicka, Grzegorz Czajowski, Katarzyna Karska Zakład Roślin Zbożowych IHAR Kraków Wśród chorób pszenicy ozimej jedną z ważniejszych jest rdza brunatna, powodowana przez grzyb Puccinia triticina Erikss. Cechą charakterystyczną, która decyduje o ekonomicznym znaczeniu tej choroby jest systematyczność jej występowania oraz istotny wpływ na plon. W Polsce rdza brunatna pojawia się corocznie na pszenicy z różnym nasileniem w zależności od warunków pogodowych. Najtańszą i najskuteczniejszą metodą ochrony jest uprawa odmian odpornych. Hodowla odmian odpornych wymaga zarówno badania odporności jak i badania chorobotwórczości patogena. Puccinia triticina należy do patogenów odznaczających się wysokim poziomem zmienności genetycznej i dużymi uzdolnieniami adaptacyjnymi. Informacje o chorobotwórczości patogenów ukierunkowują badania nad odpornością i pozwalają wybrać najistotniejsze genotypy odporne w stosunku do określonych typów wirulencji. Celem pracy była ocena odporności na rdzę brunatną Puccinia triticina w stadium rośliny dorosłej perspektywicznych materiałów hodowlanych i genotypów pszenicy ozimej z różnych ośrodków hodowli oraz wytypowanie ewentualnych źródeł odporności Ocenę odporności pszenicy ozimej wykonano na perspektywicznych rodach z doświadczeń wstępnych oraz na młodszych materiałach z kilku ośrodków hodowli pszenicy w latach 2008-2012. Łącznie w omawianym okresie badano 2080 genotypów, w tym 655 z doświadczeń wstępnych oraz 1425 rodów mniej zaawansowanych w hodowli. W każdym roku, do każdego zestawu badanych rodów, dołączano odmianę kontrolną jako wzorzec wrażliwości Michigan Amber. Odporność roślin badano w stadium rośliny dorosłej w polu w warunkach naturalnej infekcji w SHR Krzeczowice oraz w Zakładzie Doświadczalnym IHAR-PIB Grodkowice w warunkach sztucznej inokulacji. Rośliny inokulowano w stadium 8-9 w skali Feeke’a przez oprysk zawiesiną uredospor, mieszaniną patotypów Puccinia triticina. Użyte w latach badań patotypy występowały z dużą częstotliwością w krajowej populacji grzyba i odznaczały się znaczną wirulencją w stosunku do linii monogenicznych z genami Lr. W obu miejscowościach obiekty wysiewano w polu w jednym powtórzeniu po 2 rzędy. Ocenę porażenia rdzą brunatną genotypów pszenicy przeprowadzono w oparciu o powszechnie stosowaną wizualną skalę 9-cio stopniową gdzie: stopień 9 oznacza wysoką odporność, 1- wysoką wrażliwość. Dla zbadania zróżnicowania genotypów pod względem odporności zostały obliczone współczynniki zmienności (CV %). 220 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Badane genotypy pszenicy ozimej były w różnym stopniu porażane przez rdzę brunatną Puccinia triticina w obu miejscowościach w poszczególnych latach. Obliczone współczynniki zmienności wskazują na duże zróżnicowanie pod względem odporności na rdzę brunatną zarówno w Grodkowicach w warunkach sztucznej inokulacji, jak i w warunkach naturalnej infekcji w Krzeczowicach, która to miejscowość okazała się trafnym punktem dla prowadzenia oceny zdrowotności materiałów hodowlanych. Spośród ogólnej liczby 2080 badanych genotypów w grupie form odpornych, ocena w skali 9-7, znalazło się od 22-40% badanych, najwięcej 35-48% miało ocenę 5-6. W omawianym okresie badań spośród 655 genotypów z doświadczeń wstępnych wytypowano łącznie 78 o wysokiej odporności polowej na rdzę brunatną Puccinia triticina zarówno w Grodkowicach jaki w Krzeczowicach, co stanowi 12,8%. Ta w sumie mała liczba form odpornych w obydwu miejscowościach świadczy, że większość rodów wykazała małą stabilność pod względem tej cechy. Może to wynikać ze sprzyjających warunków dla rozwoju patogena w danej miejscowości, jak również ze słabego uwarunkowania genetycznego odporności tych rodów. Spośród tych 78 odpornych genotypów wytypowano 29, które charakteryzowały się odpornością przez okres większy niż 2 lata. Na podstawie rodowodów odpornych genotypów oraz danych z literatury starano się określić genetyczne podstawy odporności na rdzę brunatną u ich form rodzicielskich. Analiza tych danych wykazała, że wśród wybranych odpornych form, kilkanaście zawiera w pochodzeniu odmiany u których podstawą odporności jest kombinacja genów odporności specyficznej (Lr10, Lr14a, Lr26) w fazie siewek z genami kontrolującymi odporność w stadium rośliny dorosłej (Lr13, Lr37). Według literatury przedmiotu kombinacja tych genów warunkuje efektywną odporność i wnosi znaczny wkład w trwałość odporności pszenicy na rdzę brunatną. Wymienione genotypy zostały wysiane jesienią w doświadczeniu w Grodkowicach i Krzeczowicach w formie kolekcji źródeł odporności, celem sprawdzenia czy ich odporność będzie trwała w czasie, stabilna i efektywna w różnych środowiskach. Badania potwierdzają, że rdza brunatna występuje na pszenicy corocznie z mniejszym lub większym nasileniem w zależności od warunków pogodowych. Równocześnie liczba odpornych genotypów jest bardzo mała. W związku z powyższym celowym są prace nad poszukiwaniem źródeł odporności spośród różnych materiałów hodowlanych pszenicy. PLAKATY 221 Badanie podatności pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów i kumulację mikotoksyn fuzaryjnych w ziarnie Halina Wiśniewska1, Tomasz Góral2, Piotr Ochodzki2, Dorota Walentyn-Góral2, Jolanta Belter1, Michał Kwiatek1 Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roslin PIB, Radzików 1 2 Ważną pod względem ekonomicznym chorobą zbóż powodowaną przez gatunki z rodzaju Fusarium jest fuzarioza kłosów. Wyrządza największe szkody u pszenicy, która jest najbardziej podatna na tę chorobę w porównaniu z innymi zbożami. Celem pracy była ocena zmienności genotypów pszenicy ozimej pod względem reakcji na infekcję Fusarium culmorum oraz analiza ilościowo-jakościowa metabolitów wtórnych w porażonym ziarnie. W badaniach wykorzystano 71 genotypów pszenicy ozimej o zróżnicowanej morfologii kłosa, terminie kłoszenia i dojrzewania, pochodzących z różnych kombinacji krzyżowań odmian i linii o podwyższonej odporności na fuzariozę kłosa. Przy wyborze genotypów do krzyżowań uwzględniono również zadawalające cechy rolnicze (plon, jakość). Jako wzorce użyto odmian: Bogatka, Tonacja oraz KWS Ozon. Doświadczenia polowe zostały założone w układzie losowych bloków w dwóch różnych rejonach Polski: Poznań-Cerekwica oraz Radzików, co pozwoliło na większe zróżnicowanie warunków klimatycznych wpływających w istotny sposób na stopień porażenia. W pełni kwitnienia każdego genotypu prowadzono inokulację szczepami Fusarium culmorum tworzącymi deoksyniwalenol (DON), niwalenol (NIV) i zearalenon (ZEA) w stężeniu 100 000 zarodników/ml zawiesiny. Obserwacje porażenia kłosa przeprowadzono: po 14 i 16 dniach od inokulacji i z uzyskanych wyników wyliczono indeks fuzariozy kłosów (IFK%). Porażenie kłosów wahało się od 8,3 (POB 262/07) do 49,9% (DED 399/08). Tylko 3 genotypy wykazywały porażenie kłosa do 10%: (POB 262/08, SMH 8670, DM 2675/09). W roku 2012 r. udział ziarniaków z wyraźnymi objawami fuzariozy (%FDK) był wysoki i kształtował się od 50,2% (STH 9059)do 98,0% (DM 2255/09) U odmian Tonacji i Arina procent porażonych ziarniaków był także wysoki (od 65,23 do 69,7%) . Natomiast u genotypu DED – wzorca podatności wynosił 82,2%. Tylko u 5 genotypów pszenicy ozimej (STH 9059, AND 340/06-1, KBP 08.20, DC 885/08-2 i DL 528/08) porażenie ziarna nie przekraczało 60,0%. Wpółczynnik korelacji pomiędzy IFK% i FDKg% był istotny i wynosił 0,575. 222 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Ziarno z 35 genotypów pszenicy ozimej poddanych badaniom w dwóch lokalizacjach charakteryzujące się niewielkim %IFK, %FDK, jak również obserwowaną niewielką obniżką parametrów plonotwórczych, analizowano pod względem zawartości szkodliwych dla człowieka i zwierząt mikotoksyn fuzaryjnych: niwalenolu, deoksyniwalenolu i zearalenonu. W największych ilościach wykryto mikotoksynę DON od 7,041 ppm (STH 9059 ) i 7,627 (DC44/08-4) do 22,651ppm (POB0911). Poziom drugiej toksyny (NIV ) był wysoki i kształtował się od 3,331 ppm (POB 0211) do 19,285 ppm (HRSM 789). Najniższy poziom zearalenonu oznaczono dla Ariny – 128 ppb a najwyższy poziom 8432 ppb dla genotypu DD 399/08. Ze względu na złożoność odporności na fuzariozę kłosów oraz różne jednostki miar poszczególnych cech, uzyskane wyniki poddano statystycznej analizie składowych głównych. Genotypy zostały pogrupowane na podstawie odporności na porażenia kłosa, uszkodzenia ziarniaków, sumarycznej zawartości trichotecen grupy B oraz zearalenonu w obu lokalizacjach. Wyselekcjonowano najlepsze genotypy pszenicy ozimej: STH 9059, KBP 10.40, POB 0111, NAD 06133, POB 262/07, DM 3313/09, POB 457/07, KBP 08.20,NAD 08161 i AND 4015/09. PLAKATY 223 Charakterystyka perspektywicznych materiałów hodowlanych pszenżyta ozimego pod względem odporności na rdzę brunatną i mączniaka prawdziwego Grzegorz Czajowski, Anna Strzembicka, Katarzyna Karska Zakład Roślin Zbożowych IHAR – PIB w Krakowie Pszenżyto przez wiele lat było uważane za wysoce odporne na choroby grzybowe. Rozpowszechnienie uprawy pszenżyta (Triticosecale Wittm.) zarówno w Polsce jak i na świecie, jest jedną z przyczyn nasilenia występowania chorób grzybowych. Corocznie obserwuje się mniejsze lub większe porażenie rdzą brunatną, a w ciągu ostatnich lat zanotowano objawy porażenia mączniakiem prawdziwym. Celem pracy była ocena perspektywicznych form pszenżyta ozimego pod względem odporności na rdzę brunatną (Puccinia triticina) i mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis) w stadium siewki w szklarni i rośliny dorosłej w polu. Ocenę odporności przeprowadzono w latach 2008-2012 na zaawansowanych materiałach hodowlanych, biorących udział w doświadczeniach wstępnych. Łącznie w omawianym okresie badań przetestowano 250 form i odmiany wzorcowe Borwo, Fredro, Grenado, Lamberto, Marko i Moderato. Testy szklarniowe prowadzono w oparciu o reakcję badanych genotypów na porażenie populacjami Puccinia triticina i Blumeria graminis pochodzącymi z rodów pszenicy i pszenżyta. Do badań wykorzystano izolaty charakteryzujące się znaczną wirulencją wobec większości linii monogenicznych pszenicy z genami Lr i Pm, a także odmian pszenżyta. W Grodkowicach i Krzeczowicach materiał badawczy wysiano w jednym powtórzeniu po 2 rządki. W pierwszej miejscowości w okresie wegetacji, w stadium przed kłoszeniem wykonano zabieg inokulacji przygotowaną i namnożoną w szklarni mieszaniną izolatów Puccinia triticina z populacji pochodzącej z pszenżyta. Inokulację wykonano 2-krotnie w odstępie 7 dni. Ocenę porażenia przeprowadzono 3-krotnie w 2 tygodniowych odstępach w oparciu o 9-cio stopniową wizualną skalę porażenia, w której 9 oznacza wysoką odporność, 1 wrażliwość. Z przeprowadzonych testów w stadium siewki wynika, że badane formy pszenżyta były wyraźnie bardziej odporne na populację rdzy brunatnej i mączniaka pochodzące z pszenicy (83,2 i 64,8%, odpowiednio), niż na pochodzące z pszenżyta (28,0 i 18,4%, odpowiednio). Spośród 250 perspektywicznych form pszenżyta badanych w warunkach polowych 56,8 i 79,2% odznaczało się odpornością na rdzę brunatną, odpowied- 224 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE nio w Grodkowicach i Krzeczowicach. Zanotowano 38,4 i 17,6% form średnio odpornych. Wśród badanych genotypów 85,6 i 63,6% odznaczało się odpornością na mączniaka, odpowiednio we wspomnianych wyżej miejscowościach. Odnotowano 13,2 i 32,8% form średnio odpornych. Wśród badanych odmian wzorcowych jedynie odmiana Moderato odznaczała się odpornością na rdzę brunatną w polu, zaś Grenado na mączniaka w obydwu stadiach rozwoju. Przeprowadzone badania umożliwiły wytypowanie 126 form odpornych na rdzę brunatną, w tym 39 w obydwu stadiach rozwoju, a także 142 formy odporne na mączniaka, w tym 33 odznaczające się odpornością również w fazie siewki. Spośród odpornych genotypów odpornością polową zarówno na rdzę brunatną jak i na mączniaka charakteryzowało się 66 form, natomiast 5 w obydwu stadiach rozwoju. Na podstawie uzyskanych wyników w trakcie badań w latach 2008-2012 dokonano wyboru 11 form, które charakteryzowały się polową odpornością na rdzę brunatną i mączniaka przez okres dłuższy niż 2 lata. Wymienione genotypy zostały ponownie wysiane w doświadczeniu w Grodkowicach i Krzeczowicach celem sprawdzenia czy ich odporność jest trwała w czasie, stabilna i efektywna w różnych środowiskach. PLAKATY 225 Reakcja genotypów pszenżyta ozimego (xTriticosecale Wittmack) na inokulację kłosów izolatami Fusarium culmorum (W. G. Smith) Sacc. Tomasz Góral1, Halina Wiśniewska2, Piotr Ochodzki1, Michał Kwiatek2, Dorota Walentyn-Góral1, Jolanta Belter2 1 Zakład Fitopatologii, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Radzikowie 2 Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu Badano odporność na fuzariozę kłosów 29 genotypów pszenżyta ozimego oraz 3 odmian Borwo, Fredro, Mikado. Obiekty wysiane zostały w doświadczeniach polowych w Cerkwicy koło Poznania i w Radzikowie. Materiałem infekcyjnym była mieszanina 3 izolatów Fusarium culmorum, wytwarzających deoksyniwalenol (KF846), niwalenol (KF350) i zearalenon (ZFR 112). Inokulację przeprowadzono w stadium pełni kwitnienia każdego genotypu, w obu lokalizacjach tymi samymi szczepami. Na polu doświadczalnym w Cerekwicy w celu uzyskania wysokiej wilgotności powietrza koniecznej do zainfekowania kłosów, zastosowano po inokulacji przez kolejne trzy dni mikrozraszacze, utrzymujące wysoką wilgotność powietrza. Natomiast w drugiej lokalizacji w Radzikowie doświadczenia prowadzono bez mikrozraszaczy, jednak pole doświadczalne znajduje się blisko rzeki i obszar ten charakteryzuje się dużą wilgotnością względną powietrza. Po wystąpieniu objawów choroby przeprowadzono ocenę nasilenia fuzariozy kłosów. Określano występowanie fuzariozy kłosów (procent kłosów porażonych na poletku) oraz porażenie kłosa. Z uzyskanych wyników wyliczono indeks fuzariozy kłosów. Po zbiorach i wymłóceniu kłosów oznaczono stopień uszkodzenia ziarniaków przez Fusarium. Analizowano zawartość trichotecen z grupy B (deoksyniwalenol [DON], 3-acetyldeoksyniwalenol [3AcDON], 15-acetyldeoksyniwalenol [15AcDON], niwalenol [NIV]) w ziarnie pszenżyta, stosując technikę chromatografii gazowej. Zawartość zearalenonu (ZON) oznaczano za pomocą ilościowego testu immunoenzymatycznego AgraQuant® ZON. Średnie nasilenie fuzariozy kłosów badanych rodów pszenżyta ozimego było podobne w obu lokalizacjach i wynosiło w Radzikowie 19,8% oraz w Cerekwicy – 19.9%. Zakres reakcji mieścił się w granicach 13,7-32,0% w Radzikowie i 4,8-80,3% w Cerekwicy. Średnie uszkodzenie ziarniaków przez Fusarium było wyższe w Cerkwicy (53,7%) niż w Radzikowie (26,8%). Zakres reakcji mieścił się w granicach 9,4-45,0% w Radzikowie i 27,5-68,9% w Cerekwicy. Indeksy fuzariozy kłosów w Cerekwicy i Radzikowie korelowały istotnie (r = 0,455). Brak było korelacji uszkodzenia ziarniaków w obu lokalizacjach. 226 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Średnia zawartość DON w Radzikowie wyniosła 8,690 ppm i była niższa niż w drugiej lokalizacji – 19,543 ppm. Zakres zmienności badanej cechy wynosił w Cerkwicy 7,355-37,388 ppm, natomiast w Radzikowie 4,408-17,428 ppm. W próbach z Cerekwicy występowały również duże ilości NIV. Średnia zawartość wyniosła 10,048 ppm. W Radzikowie zawartość NIV była niska – średnio 0,324 ppm. Stwierdzono również znaczne ilości pochodnych DON w ziarnie pszenżyta w obu lokalizacjach (średnio 1,815 ppm 3AcDON i 1,913 ppm 15AcDON. Zawartość ZON w ziarnie pszenżyta z Cerekwicy była bardzo wysoka i wynosiła 1123 ppb (511-2746 ppb), natomiast w ziarnie z Radzikowa była 6-krotnie niższa – 200 ppb (29-1079 ppb). Koncentracje trichotecen B w obu lokalizacjach korelowały istotnie (r = 0,492). Podobnie korelowały koncentracje zearalenonu (r = 0,483). Współczynniki korelacji nasilenia fuzariozy kłosów z zawartością trichotecen B i ZON były nieistotne statystycznie w obu lokalizacjach. Istotne natomiast były współczynniki korelacji uszkodzenia ziarniaków z zawartością trichotecen B i wynosiły r = 0,388 w Cerekwicy oraz r = 0,608 w Radzikowie. Uszkodzenie ziarniaków korelowało również z koncentracją ZON w ziarnie. Obliczono współczynniki korelacji dla wszystkich 64 obiektów z obu lokalizacji. Indeks fuzariozy kłosów nie korelował z pozostałymi zmiennymi. Dla uszkodzenia ziarniaków przez Fusarium współczynniki były istotne i bardzo wysokie – r = 0,872 dla sumy trichotecen B oraz r = 0,851 dla ZON (zawartości toksyn transformowane logarytmicznie). W obu lokalizacjach przeprowadzono równolegle doświadczenie infekcyjne z 36 genotypami pszenicy. Jak pokazano w tabeli pszenżyto porażane było w mniejszym stopniu niż pszenica (kłosy, ziarniaki). Zawartość mikotoksyn (trichoteceny) była jednakże wyższa w ziarnie pszenżyta niż pszenicy. Wyniki te pokazują, że istnieje zagrożenie skażeniem ziarna pszenżyta przez mikotoksyny mimo słabszego nasilenia objawów fenotypowych choroby. Wyjaśnieniem tego zjawiska może być większa tolerancja pszenżyta na obecność trichotecen w tkankach, jednakże wymaga to potwierdzenia w szczegółowych badaniach. Pszenżyto Indeks fuzariozy kłosów (%) 19,9 Pszenica 28,8 Gatunek Uszkodzenie ziarniaków (%) Tichoteceny B (ppm) ZON (ppb) 40,2 23,0 662 56,1 19,8 712 PLAKATY 227 Występowanie Puccinia striiformis sprawcy rdzy żółtej na pszenżycie w Polsce w latach 2009-2011 Katarzyna Karska1, Anna Strzembicka1, Grzegorz Czajowski1, Paweł Cz. Czembor2 Zakład Roślin Zbożowych IHAR-PIB w Krakowie Zakład Fitopatologii, Pracownia Hodowli Odpornościowej IHAR-PIB w Radzikowie 1 2 Spośród grzybów rdzawnikowych porażających zboża , rdza żółta Puccinia striiformis (Westend.) jest najczęstszą chorobą w wilgotnym i chłodnym klimacie Europy. Rdza żółta charakteryzuje się największymi wymaganiami temperaturowymi i wilgotnościowymi zwłaszcza w czasie długiego okresu inkubacji. Może wystąpić w postaci epidemii po kilku sezonach , podczas których porażenie występowało w sposób ograniczony. W Polsce rdza żółta pojawia się coraz częściej, szczególnie gdy w danym roku jest długa, chłodna i wilgotna wiosna. W ostatnich latach notuje się coraz większe nasilenie tej choroby na zasiewach pszenżyta. Zaistniała zatem konieczność zwrócenia baczniejszej uwagi na ten gatunek rdzy i podjęcia badań jego chorobotwórczości. W trakcie trzyletnich badań nad rdzą żółtą na pszenżycie (2009-2011) zaobserwowano, że wiele odmian i rodów perspektywicznych uległo znacznemu porażeniu, przy czym objawy choroby wystąpiły zarówno na liściach jak i w kłosach, przykładem mogą być odmiany Marko, Grenado, Dinaro i inne. Z próbek porażonych liści i kłosów zebranych z odmian i rodów pszenżyta w latach 2009-2011, z różnych rejonów geograficznych Polski, wyprowadzono 45 pojedynczych izolatów. Poszczególne izolaty testowano na zestawie 34 linii i odmian pszenicy ze znanymi genami odporności Yr. Do zestawu testowego dołączono 16 odmian pszenżyta oraz jedną odmianę żyta. Odmiany testowe inokulowano w fazie 2-go liścia poszczególnymi izolatami grzyba. Na podstawie uzyskanych wyników określono częstotliwość wirulentnych izolatów w krajowej populacji Puccinia striiformis pochodzącej z pszenżyta. Niski poziom wirulencji 6-25% obserwowano wobec linii z genami Yr1,Yr3, Yr5, Yr6, Yr9, Yr10, Yr17, Yr18, Yr24, Yr26, Yr27, Yr28, Yr32,YrSp, YrA oraz kombinacji genów YrPr1+YrPr2, Yr2+Yr6+Yr25, Yr9+Yr27. W badanej populacji Puccinia striiformis nie stwierdzono izolatów zdolnych do porażenia linii z genami Yr3+, Yr15 oraz kombinacji Yr5 + Yr15, Yr7 +Yr9 . Zaobserwowano wysoki poziom wirulencji wobec odmian pszenżyta: Dinaro, Grenado, Lamberto, Pizarro, Woltario. Na przestrzeni 3 lat nie notowano wirulentnych izolatów wobec odmian: Borwo, Pigmej, Zorro. Wykonano również charakterystykę populacji Puccinia striiformis pochodzących z różnych rejonów geograficznych Polski, z miejscowości Borowo, Choryń, Kopaszewo, Szelejewo, Radzików, Grodkowice, Kraków. Analiza grup izolatów z poszczególnych rejonów Polski wskazuje na słabe zróżnicowanie między nimi. Jednocześnie zaobserwowano wzrost patogeniczności badanych izolatów, na 228 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE przestrzeni lat, zarówno wobec odmian pszenicy ze znanymi genami odporności jak i odmian pszenżyta. Uzyskane wyniki i ciekawe spostrzeżenia dotyczące rdzy żółtej na pszenżycie w Polsce, sugerują potrzebę kontynuacji prac w tym zakresie. PLAKATY 229 Występowanie Fusarium spp. na życie ozimym (Secale cereale L.) Irena Kiecana¹, Agnieszka Kramek, Renata Krysztofik² ¹ Katedra Fitopatologii i Mykologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ² Hodowla Roślin Danko, Oddział w Laskach Badania przeprowadzono w latach 2011-2012 na polach Hodowli Roślin Danko, Oddział w Laskach w województwie mazowieckim. Obiektem badań było jedenaście odmian żyta ozimwgo: Amilo, Dańkowskie Agat, Dańkowskie Amber, Dańkowskie Diament, Dańkowskie Nowe, Dańkowskie Opal, Dańkowskie Rubin, Dańkowskie Sygnet, Dańkowskie Złote, Kier i Walet. W każdym roku badań, wiosną po ruszeniu wegetacji pobierano do analizy po 200 roślin każdej analizowanej odmiany żyta ozimego. W laboratorium oceniano procentowy udział roślin z objawami nekrozy korzeni i pochew liściowych oraz określano stopień porażenia wg 5º skali. Następnie obliczano wartości wskaźnika chorobowego według wzoru McKinneya, a uzyskane wyniki opracowano statystycznie z wykorzystaniem półprzedziałów ufności T – Tukeya. W laboratorium przeprowadzono analizę mykologiczną chorych roślin. W każdym roku badań, dla każdej odmiany żyta ozimego analizowano po 50 fragmentów przygotowanych z korzeni i 50 z pochew liściowych porażonych roślin. Do wyosabniania grzybów wykorzystano pożywkę mineralną. Do oznaczania grzybów wyizolowanych z porażonych roślin wzrastających w warunkach polowych, wykorzystano opracowania podane w pracy Kiecana i in. (2009). Procent porażenia siewek żyta z objawami nekrozy korzeni i pochew liściowych wahał się od 13,5 (Dańkowskie Złote) do 79,5% (Kier). Natomiast wartości wskaźników chorobowych wynosiły od 7,1 (Dańkowskie Złote) w 2011 r. do 44,3 (Kier) w 2012 r. Analiza mykologiczna wykazała, że z siewek badanych genotypów żyta ozimego w największych ilościach uzyskiwano Microdochium nivale (18,10% ogółu izolatów) i F. avenaceum (46,29% wszystkich Fusarium spp.). W znacznych ilościach wyosobniono także F. culmorum (18,73% wszystkich Fusarium spp.). Spośród gatunków patogenicznych dla zbóż z siewek żyta ozimego wyosabniano gatunki: F. crookwellense, F. equiseti i F. gramninearum. SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 230 Profile metabolitów występujących w ziarnie owsa, jęczmienia i żyta Juliusz Perkowski1,Tomasz Góral2, Kinga Stuper1, Maciej Buśko1, Dorota Walentyn-Góral2 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Chemii Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB w Radzikowie 1 2 Profilowanie metabolomiczne spectrum metabolitów występujących w ziarnie zbóż staje sie jednym z podstawowych parametrów opisujących ich odporność. Standardowymi metodami analizy zbóż są metody opisujące strukturę plonu. Wraz z postępem wiedzy na temat zanieczyszczenia zbóż mikotoksynami, a w szczególności trichotecenami przeprowadzana jest także analiza ilości mikoflory w ziarnie poprzez oznaczanie stężenia ergosterolu oraz oznaczanie powierzchniowego zanieczyszczenia mikroorganizmami za pomocą analizy ATP. Najnowszą jednak tendencją jest powiązanie tych metod z zawartością innych metabolitów występującymi w ziarnie wraz ze stworzeniem profilu metabolomicznego. Profilowanie to ma miejsce z użyciem związków stałych takich jak kwasy tłuszczowe i mikotoksyny, czy też z udziałem związków lotnych. Nie przedstawiono jednak do tej pory jednoznacznie związku pomiędzy tymi metabolitami. Dlatego ważnym staje się wyznaczenie profili metabolomicznych będących charakterystycznymi dla danego zboża oraz opisanie zależności pomiędzy tymi cechami występującymi w ziarnie. Kolejnym zadaniem na drodze tworzenia profili metabolomicznych ze szczególnym wskazaniem na cechy różnicujące jest wykorzystanie różnych metod analitycznych mających na celu ilościowe i jakościowe oznaczenie metabolitów w ziarnie zbóż. Może to przyczynić się do ustalenia profilu metabolomicznego charakterystycznego dla określonego zboża czy nawet odmiany. W niniejszej pracy przedstawiono próbę określenia profilu metabolomicznego dla trzech zbóż, a mianowicie: owsa, jęczmienia i żyta. Uzyskane drogą poszczególnych analiz chemicznych profile metabolomiczne pozwalają na tej podstawie na rozróżnianie poszczególnych zbóż i wskazania metabolitów, które w istotny sposób je różnicują. Postawiona hipoteza o występujących różnicach dla poszczególnych zbóż została poddana weryfikacji poprzez analizę statystyczną przeprowadzoną dla różnych metabolitów charakterystycznych dla mikroorganizmów zasiedlających ziarno zbóż. Pierwszym krokiem była jednoczynnikowa analiza wariancji obejmująca stężenie ergosterolu. Analiza wariancji wykazała, iż metabolit ten jest zmienną dyskryminującą badane grupy. Kolejnym krokiem było przeprowadzenie analizy wariancji dla metabolitu będącego wskaźnikiem całkowitej mikroflory znajdującej się w warstwie powierzchniowej ziarniaków – ATP. Podobnie jak zawartość ERG okazała się ona również czynnikiem dyskrymi- PLAKATY 231 nacyjnym dla badanych gatunków zbóż. Przeprowadzona analiza korelacji wewnętrznych wskazała, iż poziom tych metabolitów jest charakterystyczny dla poszczególnych gatunków zbóż i jednocześnie ściśle ze sobą skorelowany. Obecność biomasy grzybowej jest istotnie związana z występowaniem mikotoksyn, przy czym najczęściej tworzoną w ziarnie toksyną jest deoksyniwalenol i w drugiej kolejności niwalenol oraz ich pochodne. Przeprowadzona analiza dyskryminacyjna poszczególnych oznaczonych w badanych próbach mikotoksyn wykazała jednak, iż największą siłę dyskryminacyjną ma suma stężeń HT-2 i T-2. Analiza ta wykazał także, iż trichoteceny grupy A mają większą siłę dyskryminacyjną niż trichoteceny grupy B. Z naszych dotychczasowych obserwacji wynika, iż analiza związków lotnych wytwarzanych w ziarnie odzwierciedlają stan ich tworzenia w poszczególnych zbożach. W tym miejscu rodzi się pytanie czy obecność tych związków jest powiązana z trzema powyżej przedstawionymi cechami. W wyniku przeprowadzenia krokowej analizy dyskryminacyjnej dla wszystkich oznaczonych i zidentyfikowanych związków lotnych stwierdzono, iż 9 z nich ma istotny wpływ na macierz klasyfikacji, a wśród nich (E, E) – 3,5-octadien-2-one cechuje się największą siłą dyskryminacyjną. Na podstawie przeprowadzonej analizy funkcji dyskryminacyjnej wskazano także na wpływ profilu kwasów tłuszczowych na skład jakościowy związków lotnych produkowanych zarówno na drodze enzymatycznych przemian zachodzących w czasie życia ziarniaka oraz w wyniku rozwoju mikroorganizmów. Kolejnym etapem było przeprowadzenie analizy dyskryminacyjnej dla wszystkich analizowanych cech. Przedstawione obliczenia wskazują, iż najwyższą siłę dyskryminacyjną posiada występujących powszechnie w ziarnie zbóż (E, E) – 3, 5 – octadien-2-one i ściśle związane z tworzeniem związków lotnych C:18 cis. W dalszej kolejności 1 – heptanol oraz suma stężeń T-2 i HT-2 toksyny. Z tymi obliczeniami zbieżne są wyniki uzyskane na podstawie analizy skupień za pomocą odległości Euklidesowych dla badanych cech. Informacje te rzucają nowe światło na ich rolę w procesie biosyntezy zachodzącej w ziarnie, a także uzasadniają tezę, iż poprzez wprowadzenie elementów metabolomicznych można w pełni wiarygodnie różnicować zboża na poziomie ich gatunków i wydaje się możliwym przeprowadzenie próby ich rozdziału na poziomie odmian. 232 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f.sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w latach 2010 i 2011 Henryk Jerzy Czembor, Jerzy Henryk Czembor, Aleksandra Pietrusińska, Olga Domeradzka Pracownia Genetyki Stosowanej, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików, 05-870 Błonie Określono uwarunkowania genetyczne odporności na mączniaka (Blumeria graminis f.sp. hordei) u 9 odmian jęczmienia ozimego i 21 odmian jęczmienia jarego, które zostały włączone badań rejestrowych w Polsce w roku 2010. W badaniach wykorzystano izolaty różnicujące B. graminis f.sp. hordei z kolekcji Pracowni Genetyki Stosowanej IHAR-PIB w Radzikowie. Wybrane izolaty rozmnażano na podatnej odmianie Manchurian, a ich patogeniczność określono na siewkach zestawu linii izogenicznych Pallas i dodatkowo na 9 odmianach z genami innymi niż obecne w serii Pallas. Badania prowadzono w szklarni IHAR w Radzikowie w okresie od października 2010 do kwietnia 2011. Siewki testowanych roślin uprawiano w warunkach sztucznego doświetlania (długość dnia 16h) przy temperaturach w granicach 16-22oC. Inokulacji siewek dokonywano przez strząsanie nad nimi zarodników konidialnych z roślin porażonych wybranym izolatem. Po 8-10 dniach od inokulacji oceniano reakcję roślin w pięciostopniowej skali Mainsa i Dietza uzupełnionej o stopień 0(4) charakteryzujący reakcję odmian z genem mlo. Rośliny o reakcji 0-2 klasyfikowano, jako odporne, 3-4 jako podatne, a 0(4) jako efekt obecności genu mlo. U odmian ozimych stwierdzono występowanie jednego lub więcej genów odporności związanych z locus Mla (Mla6, Mla14). W odmianach jarych stwierdzono obecność genów Mla1, Ml 1-B-53 oraz mlo. W 3 odmianach ozimych oraz 2 odmianach jarych odporność uwarunkowana była genami niezidentyfikowanymi. W następnym sezonie zimowym 2011/2012 podobnie określono uwarunkowania genetyczne odporności na B. graminis f.sp. hordei u 13 odmian jęczmienia ozimego i 26 odmian jęczmienia jarego, które zostały włączone badań rejestrowych w Polsce w roku 2011. U odmian ozimych, dwie były podatne na wszystkie patotypy B. graminis f.sp. hordei wykorzystane w badaniach. W pozostałych odmianach jęczmienia ozimego stwierdzono: geny Mla3, Ml(Tu2), Mla6 + Mla14, Mla13 + ?, Mlg, Ml(CP) i Mlh. W odmianach jarych stwierdzono obecność genów Mla3,Mla13, Ml(Ab),Ml(La),Mlg, Mlk i mlo. W 3 odmianach ozimych oraz 4 odmianach jarych odporność uwarunkowana była genami niezidentyfikowanymi. Prowadzone badania wykazały, że na populację B. graminis f.sp. hordei występującą w Polsce odporne są tylko odmiany z genem mlo oraz 2 odmiany o nieokreślonych genach. PLAKATY 233 Wprowadzenie odporności na izolat Rubinales (Puccinia hordei) do odmian elitarnych jęczmienia jarego o odporności na mączniaka prawdziwego typu Mlo Henryk Jerzy Czembor, Olga Domeradzka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie Mączniak prawdziwy (Blumeria graminis DC. f.sp. hordei Marschal) i rdza karłowa (Puccinia hordei Otth.) to dwie najważniejsze choroby liści jęczmienia (Hordeum vulgare L.) w Polsce. W różnych latach występują one w różnym nasileniu powodując straty w plonie i jakości ziarna, które można ograniczyć poprzez stosowanie zasad IPM (Integrated Pest Management) oraz uprawę odmian odpornych. Zróżnicowanie pod względem genetycznego uwarunkowania odporności na patogeny jest jednym z ważniejszych elementów nowoczesnej „proekologicznej” produkcji roślinnej. Odporność większości współczesnych odmian jęczmienia jarego na mączniaka uwarunkowana jest genem mlo, natomiast odporności na rdzę karłową warunkowana jest wieloma mało efektywnymi genami odporności. Celem prowadzonych prac jest poszerzenie podstawy genetycznej odmian jęczmienia charakteryzujących się odpornością na mączniaka prawdziwego typu Mlo o odporność na izolat Rubinales, warunkujący odporność na populację rdzy karłowej występującą w Polsce. Ponadto określenie wpływu wprowadzenia nowych genów z linii do form jęczmienia dobrze adaptowanego do polskich warunków środowiska i ekspresji przeniesionych genów pod względem reakcji na miejscową populację mączniaka i rdzy karłowej. W wyniku wieloletnich badań nad odmianami miejscowymi z rejonu Basenu Morza Śródziemnego wyselekcjonowano linie jęczmienia jarego odporne na populację mączniaka i rdzy karłowej występujące w Polsce. Wprowadzenie przez krzyżowanie „nowych” genów odporności do form dobrze przystosowanych do polskich warunków środowiska wymaga oceny ekspresji przenoszonych genów w nowej plazmie zarodkowej w różnych środowiskach przyrodniczych. W PGS przeprowadzono rozmnożenie i reselekcję 51 populacji F3BC1 otrzymanych z wcześniejszych krzyżowań wyselekcjonowanych linii z elitarnymi odmianami jęczmienia jarego. W doświadczeniu infekcyjnym przeprowadzonym w warunkach kontrolowanych inokulowano w stadium siewki 5705 roślin izolatami rdzy karłowej i mączniaka prawdziwego, awirulentnymi odpowiednio w stosunku do odporności typu Rubinales i Mlo. Do dalszych badań wyselekcjonowano 248 odpornych roślin, które następnie rozmnożono. 234 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Porażenie jęczmienia przez Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur Tomasz Kosiada Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Fitopatologii Cochliobolus sativus jest jednym z ważniejszych patogenów zbóż (jęczmienia, pszenicy) oraz wielu gatunków trawa, który z różnym nasileniem występuje w różnych strefach klimatycznych. Uważany jest za szczególnie ważnego patogena zbóż w klimacie ciepłym i wilgotnym. Straty plonu ziarna spowodowane porażeniem przez C. sativus mogą wynosić od 4% do 43%, a w krajach o klimacie tropikalnym i w przypadku wrażliwych odmian straty plonu mogą dochodzić do 87%. W Europie Północnej uważany jest ciągle za mniej ważnego patogena, jednak jego występowanie jest notowane dość często, szczególnie na jęczmieniu. Grzyb może porażać korzenie, podstawę łodygi, liście oraz ziarniaki. Celem pracy była ocena podatności wybranych odmian jęczmienia jarego na porażenie przez różne izolaty C. sativus. W kontrolowanych warunkach (w komorze wegetacyjnej) przy stałej temperaturze i 12 godzinnym cyklu oświetlenia oceniono podatność 22 odmian jęczmienia jarego na zakażenie liści przez grzyb C. sativus. Zakażenie przeprowadzano oddzielnie każdym z 16 izolatów, poprzez opryskiwanie zawiesiną zarodników. Średnio 22,5% powierzchni blaszki liścia jęczmienia było pokryte brunatnymi plamami w wyniku zakażenia przez C. sativus. Odnotowano istotne statystycznie różnice w porażeniu liści pomiędzy odmianami, pomiędzy izolatami grzyba, wystąpiła również interakcja pomiędzy badanymi czynnikami. Powierzchnia blaszki liścia była porażona od 0,5% do 78% w zależności od odmiany jęczmienia i użytego do zakażania izolatu grzyba. PLAKATY 235 Badanie odporności elitarnych linii wsobnych kukurydzy na fuzariozę kolb i akumulację mikotoksyn w ziarnie 1 Elżbieta Czembor, 1Magdalena Matusiak, 2Łukasz Stępień, 3 Agnieszka Waśkiewicz Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Radzików, 05-870 Błonie 2 Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk, ul. Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań 3 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 75, 60-625 Poznań 1 W ostatnich latach nastąpił wzrost powierzchni uprawy kukurydzy w Polsce, z uwagi na coraz większe zapotrzebowanie ze strony przemysłu paszowego. Obecnie jest ona piątym krajem w UE pod względem powierzchni uprawy tej rośliny, po Francji, Niemczech, Węgrach i Rumunii (419 tysięcy ha na kiszonkę i 274 tysięcy ha na ziarno). Ziarno kukurydzy jest zazwyczaj tańsze od pszenicy, natomiast wartość użytkowa obu tych gatunków jako surowców paszowych jest zbliżona. Choroby powodowane przez grzyby mogą w sposób istotny wpływać na ilość i jakość plonu zarówno w uprawie na ziarno jak i na paszę, głównie w związku z wytwarzanymi przez patogeny i akumulowanymi w ziarnie mikotoksynami. Najważniejszymi metabolitami zanieczyszczającymi ziarno kukurydzy są: deoksyniwalenol (DON), zearalenon (ZEA) i fumonizyny z grupy B (FBs) syntetyzowane przez różne gatunki grzybów rodzaju Fusarium. Mikotoksyny te powodują duże straty w chowie zwierząt, szczególnie trzody chlewnej. Dla ludzi są szkodliwe nawet w niskich stężeniach, ponieważ nie są wydalane z organizmu, lecz kumulowane, a skutki w postaci chorób ujawniają się dopiero po kilku lub kilkunastu latach. Złożony system interakcji patogen-gospodarz-środowisko powoduje, że ochrona kukurydzy przed chorobami jest trudna. Dotychczas nie opracowano żadnego systemu ochrony chemicznej kukurydzy przed fuzariozą kolb. Hodowla odpornościowa jest najbardziej właściwą metodą w ograniczaniu występowania tych chorób i nie wymaga dodatkowych nakładów ze strony rolników oraz nie wpływa ujemnie na środowisko. Dlatego celem prowadzonych badań była ocena stopnia odporności elitarnych linii kukurydzy wykorzystywanych w polskich programach hodowlanych na fuzariozę kolb na podstawie: (1) oceny objawów fenotypowych choroby przy infekcji naturalnej oraz po inokulacji F. graminearum i F. verticillioides, (2) zdolności do akumulacji toksyn oraz (3) zawartości grzybni w badanym materiale roślinnym. 236 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE W latach 2011-2012 scharakteryzowano kolekcje 100 elitarnych linii wsobnych kukurydzy. Linie te były zróżnicowane pod względem pochodzenia i należały do następujących grup: dent, flint, IDT, Lancaster, SSS / IDT. Pochodzenie 11 linii nie było znane. Oceniono je po inokulacji grzybem F. graminearum, po inokulacji grzybem F. verticillioides i przy infekcji naturalnej (doświadczenie prowadzono w układzie trzech powtórzeń, oceniając stopień odporności średnio 6 pojedynków w każdym powtórzeniu dla każdej kombinacji). Do inokulacji wykorzystano izolaty F. graminerum i F. verticillioides wyosobnione z porażonych prób ziarna w latach poprzednich, reprezentatywne dla populacji każdego gatunku występującej na terenie Polski. Do oceny fenotypowej stopnia porażenia kolb używano skali 1-7 (1-0% ziarniaków z objawami porażenia; 7 – od 76% do 100% ziarniaków porażonych). Przebieg warunków meteorologicznych w latach prowadzenia badań był różny. Rok 2012 był bardzo sprzyjający właściwemu zróżnicowaniu badanych genotypów, szczególnie ze względu na fakt, że w 2012 roku ilość opadów rozkładała się znacznie bardziej równomiernie w stosunku do roku 2011. Maksymalne temperatury w roku 2012 były wyższe w stosunku do roku 2011. Na podstawie ocen fenotypowych stwierdzono istotne zróżnicowanie dla stopnia odporności na fuzariozę kolb przy infekcji naturalnej, po inokulacji F. verticillioides i po inokulacji F. graminearum. Różnice te były istotne zarówno pomiędzy grupami pochodzeniowymi jak i w obrębie tych grup. W 2012 roku porażenie kolby przy infekcji naturalnej było średnio o ok. 7% wyższe w stosunku do roku 2011. Prawidłowo przebiegało również różnicowanie materiału po inokulacji F. graminearum i F. vericillioides. Podobnie jak w przypadku infekcji naturalnej, rozpiętość stopnia porażenia poszczególnych genotypów po inokulacji F. verticillioides (2,1-5,8) i po inokulacji F. graminearum (2,2-6,7) pozwoliła wydzielić grupy o podwyższonej odporności, średnio odporne, średnio podatne i podatne. Do dalszych badań wybrano genotypy reprezentujące skrajne grupy (charakteryzujące się podwyższoną odpornością i podatne). Analiza zawartości toksyn fuzaryjnych (i ergosterolu) oraz identyfikacja molekularna grzybów obecnych w zainfekowanym materiale przyczyniły się do poszerzenia wiedzy na temat czynników wpływających na odporność/podatność linii wsobnych kukurydzy z uwzględnieniem zróżnicowanych warunków środowiska. PLAKATY 237 Występowanie Fusarium graminearum Schwabe na owsie (Avena sativa L.) i podatność siewek wybranych genotypów na ten gatunek Irena Kiecana1, Elżbieta Mielniczuk1, Małgorzata Cegiełko1, Alina Pastucha1, Krystyna Werwińska2 1 Katedra Fitopatologii i Mykologii UP w Lublinie, Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o. o., Grupa IHAR 2 Badania przeprowadzono w 2012 roku na polach Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o. o., Grupa IHAR. Objęto nimi 15 genotypów owsa: DC 1832/05, DC 2112/05, DC 2359/03, DC 239/06, DC 3674/02, POB 1316/08, POB 2842/08, POB 2885/08, POB 3034 /08, POB 4129-4416/11, STH 0.8124, STH 0.9322, STH 0.9403, STH 0.9423, STH 0.9770. W fazie 6-tygodniowych siewek oraz w fazie dojrzałości wczesno-woskowej ziarna pobierano po 200 (4x50) roślin każdego genotypu. W fazie siewki oceniano udział roślin z objawami nekrozy korzeni oraz pochew liściowych, zaś w fazie dojrzałości wczesno-woskowej ziarna odsetek źdźbeł z objawami nekrozy korzeni i dolnych międzywęźli. Siewki oraz źdźbła starszych roślin z objawami chorobowymi, poddano analizie mykologicznej, która została przeprowadzona metodą szalkową według ogólnie przyjętych w fitopatologii zasad. Udział siewek z objawami chorobowymi wynosił od 10,0% (POB 4129-4416/11) do 25,0% (DC 3674/02). Istotnie najwyższe wartości wskaźnika chorobowego zanotowano w przypadku genotypów: DC 3674/02 (5,7), DC 2112/05 (5,4), STH 0.8124 (5,3), POB 2885/08 (5,3), zaś istotnie najniższą wartość stwierdzono u rodu hodowlanego POB 4129-4416/11 (2,0). Procent roślin z objawami nekrotycznych smug na dolnych międzywęźlach oraz zgnilizny korzeni wynosił od 7,5% w przypadku rodu hodowlanego STH 0.8124, do 49,0% w przypadku rodu hodowlanego POB 2885/08. Najwyższy wskaźnik chorobowy zanotowano w przypadku rodu hodowlanego POB 2885/08 – 20,8, najniższy zaś w przypadku rodu hodowlanego STH 0.8124 – 2,5. Analiza mykologiczna wykazała, że zarówno z siewek, jak i z korzeni i podstawy źdźbła licznie uzyskiwano gatunki z rodzaju Fusarium. Izolaty tych grzybów stanowiły 64,81% ogółu wyosobnień z siewek oraz 90,41% wszystkich grzybów uzyskanych z korzeni i podstawy źdźbła owsa. Z korzeni i pochew liściowych siewek badanych genotypów owsa oraz z korzeni roślin w fazie dojrzałości wczesno-woskowej ziarna uzyskiwano F. graminearum. Badania podatności siewek 15 genotypów owsa na porażenie przez dwa szczepy Fusarium graminearum - Tz 56 uzyskany z ziarniaków traw i Tk 235 wyizolowany z korzeni traw, o sprawdzonej chorobotwórczości, przeprowadzo- 238 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE no w warunkach fitotronowych, w temperaturze 22-23◦C i wilgotności względnej powietrza 85%. Analiza statystyczna wartości wskaźników chorobowych wykazała, że sztuczne zakażanie podłoża przez obydwa analizowane szczepy F. graminearum Tz 56 oraz Tk 235 istotnie wpłynęło na zdrowotność badanych siewek w porównaniu do kontroli w przypadku wszystkich badanych genotypów owsa. Szczep F. graminearum Tz 56 okazał się najbardziej patogeniczny w stosunku do siewek rodów hodowlanych STH 0.9403 oraz POB 1316/08, dla których wartości wskaźnika chorobowego wynosiły odpowiednio 80,5 oraz 75,5. Najmniejszą szkodliwość w/w szczepu zanotowano w przypadku genotypu DC 1832/05, dla którego wartość wskaźnika chorobowego wynosiła 26,5. Szczep F. graminearum Tk 235 okazał się najbardziej patogeniczny dla genotypówSTH 0.9403 i STH 0.9423, dla których wartości wskaźnika chorobowego wynosiły odpowiednio: 70,5 i 70,0, zaś w/w szczep był najmniej patogeniczny dla rodu hodowlanego DC 2112/05, w przypadku którego wartość wskaźnika chorobowego wynosiła 25,5. Analiza mykologiczna porażonych siewek owsa uzyskanych z doświadczenia infekcyjnego, upoważniła do uznania badanych szczepów F. graminearum za przyczynę zgorzeli przed i powschodowej. PLAKATY 239 Wpływ uszkodzeń powodowanych przez drutowce (Elateridae) na wartość materiałów nasiennych i hodowlanych w uprawie ziemniaka Tomasz Erlichowski Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin -PIB, Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie Uprawy ziemniaków narażone są na straty ilościowe i jakościowe bulw wywołane żerowaniem owadów (larw) w trakcie całego okresu wegetacyjnego. Szkodniki glebowe występują w uprawie w różnym czasie i na różnych częściach rośliny ziemniaka. Najgroźniejsze z nich to przede wszystkim szkodniki nalistne (stonka i gąsienice rolnic w początkowym okresie rozwoju) i szkodniki glebowe, do których należą drutowce – larwy sprężykowatych (Elateridae) oraz pędraki (Scarabaeidae). Ich skład gatunkowy i liczebność jest ściśle związana z warunkami siedliskowymi agrocenozy i klimatycznymi. Szkodniki glebowe doskonale namnażają się w różnorodnych monokulturach, odłogach i siedliskach ruderalnych, z których migrują także na sąsiednie pola uprawne. Szkodliwym stadium szkodników glebowych na plantacjach ziemniaka są wielożerne larwy (drutowce) wielu gatunków (osiewnik polny, osiewnik rolowiec, osiewnik ciemny), które uszkadzają pędy podziemne oraz bulwy ziemniaka, tworząc w nich sieć cienkich kanałów lub głębokie wżery i jamy w miąższu. Uszkodzenia te przyczyniają się do spadku jakości bulw w produkcji nasiennej i trudność w przetwarzaniu takiego surowca w przemyśle przetwórczym (chipsy, frytki, mrożonki). Po zbiorze bulwy z „kanałami” ulegają wtórnym uszkodzeniom przez grzyby i bakterie glebowe, które zostały wniesione do miąższu bulwy na ciele larw. Często rozpoczyna się proces rozwoju chorób grzybowych – powiększając straty przechowalnicze. Aby uchronić się przed larwami szkodników trzeba zwrócić szczególną uwagę na ich występowanie i liczebność, która jest później skutkiem strat jakościowych w plonie głównym. W Polsce straty spowodowane żerowaniem larw szkodników wynoszą obecnie średnio od 5 do 35% plonu, a w skrajnych przypadkach ponad 50% zbieranych bulw na polu jeśli ziemniaki były uprawiane na polu odłogowanym lub po zagospodarowanym użytku zielonym. Uszkodzenia te mają głównie zasięg lokalny i zależą od panujących warunków glebowych, agrotechnicznych i środowiskowych, technologii uprawy a nawet odmiany (Erlichowski 2007). Aktualnie w uprawie ziemniaka na najważniejszym miejscu stawiana jest wysoka jakość produktu na potrzeby przetwórstwa (frytki, chipsy, mrożonki, półprodukty) i konsumpcji (ziemniak jadalny). Bulwy o znikomej wartości handlowej, nie są w ogóle skupowane, zalegają w przechowalniach, obrocie handlowym i generują straty ekonomiczne producenta. 240 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Celem pracy jest próba podkreślenia wartości problemu związanego z ochroną bulw (sadzeniaków) przed stratami, także tymi wtórnymi (w okresie przechowywania), co może mieć miejsce w przypadku licznego występowania szkodników glebowych i niskiej jakości zebranych bulw. PLAKATY 241 Ziemniak diploidalny źródłem odporności na raka ziemniaka Henryka Jakuczun1, Agnieszka Hara-Skrzypiec1, Jarosław Przetakiewicz2, Paulina Smyda1, Iwona Wasilewicz-Flis1, Ewa Zimnoch-Guzowska1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy (IHAR- PIB), Oddział Młochów, Polska 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy (IHAR- PIB), Oddział Radzików, Polska e-mail: [email protected] 1 Rak ziemniaka wywoływany jest przez grzyb Synchytrium enobioticum. Grzyb ten należy do jednych z najbardziej zagrażających uprawom ziemniaka patogenów kwarantannowych. Jego formy przetrwalnikowe mogą przeżyć w glebie nawet ponad 20 lat. W Polsce od ponad 50 lat nie znaleziono na ziemniakach objawów raka należących do patotypu 1(D1), a zagrożeniem są wirulentne patotypy raka. Ziemniaki diploidalne (2x) wyselekcjonowane w IHAR-PIB w Młochowie skupiają wiele ważnych cech jakościowych i odpornościowych, w tym odporność na raka ziemniaka. Klony 2x od wielu lat selekcjonowane są pod względem odporności na patotyp 1(D1) raka ziemniaka, a od kilku lat także na wirulentne patotypy raka ziemniaka. Celem pracy było zbadanie poziomu odporności na raka ziemniaka patotyp 1(D1) oraz wirulentne patotypy S. endobioticum diploidalnych klonów, jako potencjalnego źródła tych odporności. Materiał stanowiły złożone mieszańce międzygatunkowe ziemniaka 2x należące do różnych grup użytkowych. Klony te wyselekcjonowano w hodowli rekombinacycjnej ziemniaka 2x z użyciem dihaploidów Solanum tuberosum oraz dzikich i prymitywnie uprawnych gatunków Solanum. Klony te mają cechy agronomiczne zbliżone do ziemniaka uprawnego. W większości tworzą duże ziarna pyłku, które wskazują na obecność męskich gamet o niezredukowanej liczbie chromosomów (gamety 2n). W latach 2006-2012 oceniono odporność na patotyp 1(D1) raka ziemniaka 288 klonów ziemniaka 2x w I roku i 114 klonów w II roku oceny. Oceniano próbki 2-bulwowe (I rok) i 10-bulwowe (II rok). Wybrane 73 klony, odporne na patotyp 1(D1) S. endobioticum oceniano pod kątem odporności na następujące wirulentne patotypy S. endobioticum: 2(G1), 2(Ch1), 3(M1), 6(O1), 8(F1) i 18(T1), 39(P1). Kiełki bulw inokulowano świeżymi naroślami rakowymi patotypów S. endobioticum, namnażanymi na krańcowo podatnej odm. Eersteling. W I roku oceniano próbki 5-bulwowe, w II roku 10-15 bulwowe, w III roku 25-30 bulwowe, stopniowo eliminując klony słabo i krańcowo podatne. Każdy klon, który uznano za odporny, został oceniony na 40-45 bulwach w trzech 242 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE niezależnych testach i sezonach. Testy oceny odporności na wirulentne patotypy S. endobioticum wykonano zmodyfikowaną metodą Glynne-Lemmerzahla (Przetakiewicz, 2008). Stopień porażenia kiełków (pędów) określano według pięciostopniowej skali opisanej przez Przetakiewicza (2009): 1 – krańcowo odporne, 2 – odporne, 3 – słabo odporne, 4 – słabo podatne i 5 – krańcowo podatne. Po I roku ocen z 288 badanych klonów 2x wyselekcjonowano 194 klony odporne na patotyp 1(D1) S. endobioticum. W II roku testowano 114 klonów – 101 było odpornych. Spośród nich 73 klony oceniano pod względem odporności na wirulentne patotypy raka ziemniaka. Wyselekcjonowano siedem klonów 2x odpornych na siedem wirulentnych patotypów raka ziemniaka. Klony te charakteryzują się dobrym poziomem cech agronomicznych, jakościowych i odpornościowych. Pięć posiada gamety 2n, są więc potencjalnymi donorami odporności na wirulentne patotypy S. endobioticum do wykorzystania na poziomie tetraploidalnym. Przeanalizowano pochodzenie odpornych klonów poszukując źródła odporności na wirulentne patotypy raka ziemniaka. Wszystkie posiadają w pochodzeniu S. acaule, gatunek uważany za źródło odporności na raka ziemniaka, który to został włączony w pochodzenie młochowskich materiałów z klonu MPI.H.408 otrzymanego z Niemiec z Instytutu Maxa Planck’a. Ponieważ klon MPI.H.408 jest w pochodzeniu większości klonów 2x, można przypuszczać, że odporność wyselekcjonowanych klonów na wirulentne patotypy raka ziemniaka determinują jeszcze inne czynniki. Wyselekcjonowane klony ziemniaka diploidalnego odporne na siedem wirulentnych patotypów S. endobioticum są bazą do badań genetycznych z zastosowaniem nowoczesnych metod oraz źródłem tej cechy do wykorzystania w pracach hodowlanych. Przetakiewicz J. (2008) Assessment of the resistance of potato cultivars to Synchytrium endobioticum (Schilb.) Per. in Poland. Bulletin OEPP/ EPPO Bulletin 38: 211-215. Przetakiewicz J. (2009) Propozycja zmian w polskiej skali oceny odporności odmian ziemniaka na raka ziemniaka zgodnie z Protokołem Diagnostycznym EPPO PM 7/28. Biul. IHAR 254: 169-177. PLAKATY 243 Zróżnicowanie skuteczności działania wybranych substancji aktywnych w zwalczaniu alternariozę ziemniaka Jerzy Osowski Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie, 76-009 Bonin 3 Grzyby z rodzaju Alternaria – A. solani i A. alternata należące do workowców są sprawcami chorób liści, łodyg i sporadycznie bulw, które potocznie są nazywane alternariozą ziemniaka oraz stanowią duży problem w uprawie roślin z rodziny Solanaceae. Powszechność i termin występowania objawów na roślinach ziemniaka oraz poziom zniszczeń, jakie powodują sprawiają, że szukanie sposobów ograniczenia strat związanych z rozwojem patogenów staje się ważnym wyzwaniem dla fitopatologów, hodowców oraz ludzi związanych z ochroną roślin. Stosowanie ochrony chemicznej pomimo wysokich nakładów (przekraczających 10% kosztów poniesionych na produkcję) jest najważniejszym elementem integrowanej ochrony roślin. Jednak w ostatnich latach obserwowano zmienną skuteczność działania substancji biologicznie czynnych zarejestrowanych do zwalczania alternariozy ziemniaka. Celem doświadczeń polowych było sprawdzenie skuteczności wybranych substancji biologicznie czynnych w ograniczaniu rozwoju alternariozy ziemniaka w okresie wegetacji. Doświadczenia przeprowadzono w Boninie (woj. zachodniopomorskie) w latach 2009-2011 na roślinach bardzo wczesnej odmiany jadalnej Bard. Badano następujące warianty ochrony chemicznej: 1. Kontrola bez stosowania ochrony chemicznej przeciwko alternariozie ziemniaka; 2. Altima 500SC (fluazynam) w dawce 0,4 l/ha; 3. Dithane Neo Tec 75 WG (mankozeb) w dawce 2,0 kg/ha; 4. Unikat 75 WG (zoksamid + mankozeb) w dawce 2,0 kg/ha; 5. Tanos 50 WG (famoksat + cymoksanil) w dawce 0,5 kg/ha; 6. Ridomil Gold MZ 67,8 WG (metalaksyl-M + mankozeb) w dawce 2,5 kg/ha; 7. Infinito 687,5 SC (propamokarb-HCl + fenamidon) w dawce 1,6 l/ha. Wszystkie zastosowane warianty ochrony skutecznie zahamowały rozwój alternariozy ziemniaka w porównaniu z obiektem kontrolnym. Teoretyczny termin zniszczenia 50% powierzchni asymilacyjnej (moment zatrzymania gromadzenia plonu) na wariantach ze stosowaniem ochrony chemicznej wystąpił średnio o 19 dni później w porównaniu z obiektem kontrolnym. Zastosowanie ochrony chemicznej wydłużając okres gromadzenia plonu wpłynęło na wielkość bulw potomnych w porównaniu do kontroli. Zakres wzrostu wynosił odpowiednio od 23,8% (Unikat 75 WG) do 31,3% (Ridomil Gold MZ 67,8 WG). 244 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Locus odporności na Phytophthora infestans zmapowany na XI chromosomie odmiany ziemniaka Sárpo Mira Iga Tomczyńska, Marcin Chmielarz, Emil Stefańczyk, Jadwiga Śliwka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy oddział w Młochowie Ziemniak stanowi kluczowe, po pszenicy i ryżu, źródło pożywienia dla człowieka jednak część jego plonu jest co roku niszczona przez patogena Phytophthora infestans (Oomycetes) powodującego zarazę ziemniaka. W skali świata straty te szacuje się na 5,2 miliardów € rocznie (Haverkort, 2009). Stosowanie fungicydów wprawdzie skutecznie ogranicza porażenie roślin, ale podnosi koszty produkcji ziemniaków ponoszone przez rolnika, a także powoduje niewymierne koszty, które ponosi środowisko. Alternatywnym sposobem zwalczania zarazy ziemniaka jest uprawa odmian odpornych na tę chorobę. Narzędziem ułatwiającym proces hodowlany mogą być markery molekularne użyteczne w selekcji osobników posiadających geny odporności. Obecnie szereg zespołów pracuje nad uzyskaniem piramid genowych, łączących ze sobą różne źródła odporności, które z założenia bardziej trwale mogą warunkować odporność na zarazę ziemniaka. Celem pracy było zmapowanie locus warunkującego odporność u odmiany Sárpo Mira oraz znalezienie markerów molekularnych przydatnych w selekcji odpornych osobników potomnych. Przeprowadzono również krzyżowania pomiędzy odmianą Sárpo Mira, a klonami będącymi donorami genu Rpi-phu1. Gen ten warunkuje wysoką odporność na P. infestans i, co ważne, spectrum tej odporności jest szersze niż u odmiany Sárpo Mira. Do badań nad mapowaniem odporności odmiany Sárpo Mira posłużyła populacja 137 osobników pochodzących ze skrzyżowania tej odmiany z podatną odmianą Maris Piper. Odporność poszczególnych roślin określano w sezonach wegetacyjnych w latach 2010-2012 za pomocą testów listkowych. Testy były przeprowadzone z użyciem trzech izolatów P. infestans: MP324, MP618, MP650 o różnych profilach wirulencji. Porażenie oceniano w skali 1-9, gdzie 1 oznacza całkowite porażenie przez zarazę ziemniaka a 9 brak porażenia. Wyniki oceny odporności populacji mapującej uzyskane przy użyciu trzech izolatów były ze sobą silnie skorelowane: r=0,97 (MP324/MP618), r=0,87 (MP324/MP650), r=0,89 (MP618/MP650), p<0,05. Średnie oceny odporności badanych osobników zawierały się w pełnym przedziale ocen. Rozkład cechy zbliżony do rozkładu normalnego wskazywał na warunkowanie cechy odporności przez kilka genów odporności, co potwierdza wyniki wcześniejszych badań uzyskanych przez Rietmana i wsp. (2012). PLAKATY 245 Jako najbardziej prawdopodobną lokalizację locus odporności odmiany Sárpo Mira na P. infestans przyjęto chromosom XI ziemniaka. Znaleziono 11 polimorficznych markerów w stanie simpleks sprzężonych z odpornością potwierdzających tę hipotezę. Wszystkie z markerów segregowały w stosunku 1:1 (test χ2, p < 0,105 do p < 0,667 w zależności od markera). Najsilniejszy związek z locus odporności wykazywał marker 45/XI któremu można przypisać znaczący procent wariancji obserwowanej w testach listkowych (55,8% dla wyników testów z użyciem izolatu MP650, 67,9% dla MP618 i 64% dla MP324). Wyniki te wskazują, że marker 45/XI mieści się w obrębie locus odporności, dlatego też marker ten został wytypowany do selekcji osobników posiadających piramidę genową składającą się z locus odporności odmiany Sárpo Mira oraz genu Rpi-phu1 z Solanum phureja. Z krzyżowań odmiany Sárpo Mira z donorami genu Rpi-phu1 (Z-03.3817 i Z-03.3827) otrzymano 83 linie potomne. Selekcja markerami molekularnymi oraz przeprowadzenie testu listkowego umożliwiło wyodrębnianie 4 grup osobników: 1) osobniki, które nie posiadały żadnego genu odporności 2) osobniki posiadające locus odporności na chromosomie XI odmiany Sárpo Mira 3) odmiany z genem Rpi-phu1 4) osobniki z piramidą genów: locus odporności na chromosomie XI po odmianie Sárpo Mira i genem Rpi-phu1. Grupa 4 liczyła 10 osobników. W kolejnych latach planujemy dalsze badania spektrum i trwałości odporności tych osobników. Literatura Haverkort AJ, Struik PC, Visser RGF, Jacobsen E (2009) Applied Biotechnology to Combat Late Blight in Potato Caused by Phytophthora Infestans. Potato Research 52:249-264 Rietman H, Bijsterbosch G, Cano LM, Lee HR, Vossen JH, Jacobsen E, Visser RG, Kamoun S, Vleeshouwers VG (2012) Qualitative and quantitative late blight resistance in the potato cultivar Sarpo Mira is determined by the perception of five distinct RXLR effectors. Mol Plant Microbe Interact. 25:910-919 Badania finansowane przez NCBiR grant LIDER/06/82/L-1/09/NCBiR/2010 246 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Aktywność celulolityczna i pektynolityczna a wirulencja Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus Teresa Pastuszewska, Grzegorz Gryń Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Oddział w Bydgoszczy Podgatunek bakterii Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms), należy do rodzaju Clavibacter, zawierającego grupę gram-dodatnich najgroźniejszych patogenów roślin i gatunku Clavibacter michiganensis, charakteryzującego się układem komórek w obrębie kolonii w kształcie litery V, powolnym wzrostem na podłożach mikrobiologicznych oraz obecnością w ścianie komórkowej kwasu 2,4-diaminomasłowego (Waleron i wsp. 2010). Cms powodujący bakteriozę pierścieniową ziemniaka, na podstawie ustawy o ochronie roślin uprawnych z dnia 18 grudnia 2003 r. (Dz. U. Nr 11, poz. 94, ze zm.) oraz rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 26 marca 2004 r. w sprawie zapobiegania wprowadzaniu i rozprzestrzenianiu się organizmów kwarantannowych (Dz. U. Nr 61, poz. 571, ze zm.) jest uznany za organizm szkodliwy i podlega obowiązkowemu zwalczaniu. Bakterie Cms kolonizują wiązki przewodzące w roślinach ziemniaka, w których rozmnażają się i rozprzestrzeniają. Mechanizm wywoływania objawów choroby przez Cms na roślinach nie jest do końca wyjaśniony. Wśród poznanych czynników wirulencji Cms, wpływających na rozwój objawów choroby należą enzymy celulolityczne, białka indukujące odpowiedź nadwrażliwości (HR) i egzopolisacharydy (EPS). EPS zabezpieczają komórki Cms przed nadmierną utratą wody oraz umożliwiają adhezję do powierzchni tkanek roślinnych, co jest istotne w rozwoju i rozprzestrzenianiu choroby. Stanowią mieszaninę heterogennych polimerów o charakterze kwasowym, rzadziej obojętnym, wśród których znajdują się głównie fukoza, galaktoza, glukoza i mannoza (Lomovatskaya i wsp., 2002; Jahr i wsp. 1999). Nadmierna ilość wydzielanych w postaci śluzów EPS może zaburzyć transport wody w roślinie, ale nie zawsze koreluje z wirulencją szczepów. Symptomy bakteriozy na ziemniaku i bakłażanie wywołują te szczepy Cms, które wprowadzone do miękiszu roślin tytoniu, nie będącego gospodarzem Cms, syntetyzują pewne białka indukujące reakcję nadwrażliwości, w postaci nekroz na liściach. Najważniejszym czynnikiem wirulencji bakterii Cms są wydzielane zewnątrzkomórkowo celulazy, enzymy produkowane przez większość badanych szczepów Cms (Baer i Gudmestad 1993). Celulaza niszczy celulozowy szkielet ścian komórkowych powodując rozpad komórek, a produkty rozkładu celulozy są źródłem pożywienia dla patogena. Działanie enzymu prowadzi do utrudnienia w transporcie wody oraz powoduje typowe dla porażonych bulw ziemniaka rozwarstwienia w miejscu przebiegu wiązek przewodzących. Obok celulaz za rozwój objawów chorobo- PLAKATY 247 wych w roślinie podejrzewa się również enzymy pektynolityczne i amylolityczne (Laine i wsp. 2000). Celem doświadczenia było zbadanie właściwości celulolitycznych i pektynolitycznych wybranych szczepów i izolatów Cms oraz określenie ich wirulencji w teście biologicznym na roślinie bakłażana. Aktywność enzymów została określona w teście płytkowym z wykorzystaniem podłoży zawierających celulozę i pektynę. Po 5 μl zawiesin bakteryjnych izolatów i szczepów Cms, o jednakowej gęstości ustalonej densytometrycznie, nanoszono na przygotowane podłoża. Po okresie inkubacji (6-7 dni) w temp. 21ºC, płytki zalewano 0,1% czerwienią Kongo i płynem Lugola, odpowiednio dla stwierdzenia aktywności celulolitycznej i pektynolitycznej. Aktywność enzymów określono na podstawie pomiaru promienia powstałej strefy zhydrolizowanego składnika pożywki, widocznej w postaci niezabarwionego halo wokół kolonii bakteryjnych. Obecność halo świadczy o uwolnieniu enzymu hydrolitycznego, a wielkość promienia informuje o ilości wydzielanego enzymu. Różnice w wielkości strefy hydrolizy celulozy i pektyn oraz stopień pokrycia liści objawami chorobowymi potwierdzają dotychczasowe przypuszczenia o zróżnicowaniu izolatów i szczepów Cms w zdolności do wywoływania symptomów bakteriozy pierścieniowej ziemniaka. 248 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Analiza zmienności genetycznej wybranych izolatów bakterii Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus Agnieszka Węgierek, Edward Arseniuk Laboratorium Organizmów kwarantannowych, Zakład Fitopatologii, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików a-mail: [email protected] Bakterioza pierścieniowa ziemniaka wywoływana przez bakterie Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Cms) jest jedną z najdokładniej objętych uregulowaniami prawnymi chorób ziemniaka na świecie. W Unii Europejskiej posiada bakteria ta posiada status patogena kwarantannowego, co oznacza zwalczanie jej z urzędu i zerową tolerancje dla czynnika chorobotwórczego. Diagnostyka tej choroby niesie ze sobą szereg trudności wynikających z braku czułych metod pozwalających na wykrycia tego patogena w katankach ziemniaka. Na dzień dzisiejszy nie opracowano jeszcze szybkich i wiarygodnych testów diagnostycznych, które mogłyby być stosowane w laboratoriach w celu wykrycia tego patogena a obecnie używane metody takie jak test IFAS i ELISA nie są dostatecznie skuteczne. Jak dotąd w literaturze fachowej, krajowej i zagranicznej, niewiele jest informacji na temat zmienności genetycznej izolatów bakterii Cms. Brakuje także informacji o zakresie zmienności zdolności chorobotwórczych tej bakterii. Poszerzenie wiedzy o strukturze genetycznej populacji, w tym zmienności patogeniczności Cms ułatwiłoby wykorzystanie naturalnej odporności ziemniaka w ograniczeniu występowania tej bakterii na terenie kraju. W celu określania zróżnicowania genetycznego 12 izolatów bakterii Cms pochodzących z kolekcji krajowych i zagranicznych izolatów gromadzonych w latach 2005-2010. W prowadzonych badaniach wykorzystywane są dwie techniki genotypowania molekularnego oparte o łańcuchową reakcję polimerazy (PCR). Są to MP-PCR (Melting Profile, profil topnienia, PCR) i VNTR (z ang. Variable Number Tandem Repeats, zmienna liczba tandemowych powtórzeń). Spośród wielu testowanych technik obie w/w techniki pozwoliły ujawnić najwyższy stopień zróżnicowania wśród badanych izolatów Cms. Słowa Kluczowe: Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus, MP-PCR, VNTR PLAKATY 249 Analiza in vitro izolatów Sclerotinia sclerotiorum występujących na rzepaku ozimym i jarym oraz przy wykorzystaniu technik molekularnych Elżbieta Starzycka1, Michał Starzycki1 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Oddział w Poznaniu Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary to jeden z najgroźniejszych patogenów, który poraża około 400 gatunków roślin dwuliściennych na całym świecie. W uprawach rzepaku (Brassica napus L.) grzyb ten powoduje chorobę zwaną zgnilizną twardzikową przyczyniając się do znacznej utraty plonu nasion. Do infekcji najczęściej dochodzi wiosną, gdy z apotecjów uwalniane są askospory (zarodniki workowe). Przy odpowiednich warunkach wilgotnościowych i temperaturowych z zarodników na roślinach rozwija się grzybnia, która powoduje charakterystyczne symptomy chorobowe. Grzyb S. sclerotiorum charakteryzuje się zdolnością do wytwarzania mikotoksyny – kwasu szczawiowego (HOOC-COOH). Kwas szczawiowy odpowiedzialny jest za destabilizację związków pektynowych zawartych w ścianie komórkowej, dzięki czemu grzyb łatwiej się rozwija (Maxwell i Lumsden, 1970), a także działa jako supresor reaktywnych form tlenu (H2O2), który uwalnia się w warunkach stresowych rośliny (Cessna i in., 2000; Walz i in., 2008). Co roku na polach zlokalizowanych w Małyszynie, w województwie lubuskim (Strzelce Sp. z o.o.) odnotowuje się silne porażenia rzepaku ozimego powodowane przez S. sclerotiorum. W roku 2012 po raz pierwszy oprócz infekcji na odmianach ozimych rzepaku odnotowano zgniliznę twardzikową na odmianie jarej rzepaku – Marcus. W Pracowni Metod Hodowli Odpornościowej IHAR-PIB Oddz. w Poznaniu wybrano do badań łącznie 36 izolatów S. sclerotiorum w tym 8 z odmiany Marcus. Izolaty te zostały przebadane pod względem zdolności do wytwarzania kwasu szczawiowego, przy wykorzystaniu indykatora kwasowości – zieleni bromokrezolowej oraz poddano analizie DNA RAPD z dwunastoma starterami (OPR-01, POR-02, OPR-03, OPR-04, OPS-01, OPO-02 ,OPO-O4, OPO-05, OPP-01, OPP-02, OPP03, OPP-04, OPP-05). Uzyskane wyniki zostały opracowane statystycznie wykorzystując test Duncana, a także na podstawie analizy skupień metodą Warda, którą określono podobieństwo badanych genotypów S. sclerotiorum. Stwierdzono, że dwa patotypy S. sclerotiorum (45MAL/12 i 40MAL/12) wyizolowane z odmiany jarej rzepaku charakteryzowały się największą zdolnością do produkcji kwasu szczawiowego. Natomiast najniższym poziomem wytwarzaniem mikotoksyny odznaczał się patotyp 09MAL/12 (odszczepiony z formy ozimej rzepaku) oraz 37MAL/12 (wyizolowany z jarej odmiany Marcus). Po zastosowaniu analizy skupień wyodrębniono 5 podstawowych grup, a podobieństwo genetyczne patogenów S. sclerotiorum pochodzących z odmiany jarej dotyczyło tylko dwóch skupień. 250 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Występowanie patogenicznych gatunków grzybów na rzepaku po okresie zimy oceniane przy użyciu sekwencjonowania DNA Michał Starzycki1, Elżbieta Starzycka1, Wojciech Rybiński2 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział w Poznaniu 2 Instytut Genetyki Roślin PAN w Poznaniu Na plantacjach rzepaku ozimego w Polsce, corocznie w okresie wczesnej wiosny obserwuje się zamierające rośliny. Bardzo często za zaistniałą sytuację odpowiedzialne są lokalnie występujące warunki atmosferyczne na terenach uprawy B. napus, a zwłaszcza bardzo niskie temperatury i brak okrywy śnieżnej. Zaobserwowano również inne przyczyny związane z masowym zamieraniem roślin rzepaku. Przeprowadzone obserwacje częściowo uszkodzonego systemu korzeniowego, wskazują na jesienne żerowanie owadów w tym bardzo groźnej śmietki kapuścianej (Hylemia brassicae, Bouche). Owady te przyczyniają się do przenoszenia chorób, powodując charakterystyczne objawy dla większości roślin z rodzaju krzyżowych w tym wielu odmian botanicznych kapust (B. oleracea). Uszkodzone wewnętrzne części korzeni porażone najróżniejszymi patogenami lub saprofitami po izolacji i namnożeniu ich na pożywce PDA, poddano sekwencjonowaniu; DNA ITS-1 lub ITS-2. Podstawowym celem pracy była identyfikacja poszczególnych gatunków patogenów w tym najgroźniejszych występujących we wnętrzu zamierających roślinach. W badaniach użyto analizy porównawczej otrzymanych sekwencji DNA do wielu wzorców nukleotydowych zapisanych w banku genów (GenBank 2008). Po tych analizach otrzymano gatunki następujących mikroorganizmów (dane zapisano od najliczniej występujących w 2010 r.): 1. Alternaria spp. – 52% 2. Fusarium spp. – 12% 3. Epicoccum nigrum (Ehrenb. ex Schlecht) – 11% 4. Gibberella avenacea (R.J. Cook) – 10% 5. Leptosphaeria spp. – 10% 6. Botryotinia fuckeliana (de Bary) Whetz.) – 2% 7. Apiospora montagenei (Sacc.) – 2% 8. Cladosporium cladospoorioides ((Fresen.) – 1% W ciągu 3 lat badań skład gatunkowy badanych obiektów ulegał zmianie. W 2012 r. po raz pierwszy odnotowano 3 patotypy Sclerotinia sclerotiorum lecz w innych latach tego patogena nie izolowano. Ponadto zaobserwowano większe nasilenie patogenicznych grzybów z rodzaju Leptosphaeria spp., najgroźniejszych dla rzepaku, na stanowiskach gdzie okres zmianowania wynosił tylko 3 lata. Na innych polach, gdzie zmianowanie rzepaku ozimego było dłuższe, grzybów z rodzaju Leptosphaeria spp. było zdecydowanie mniej. PLAKATY 251 Molekularna detekcja stopnia porażenia wirusem nekrotycznego żółknięcia nerwów buraka (BNYVV) w odmianach uprawnych buraka cukrowego o różnym stopniu tolerancji na rizomanię Anna Litwiniec, Maria Gośka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Korzeniowych w Bydgoszczy Wirus nekrotycznego żółknięcia nerwów buraka przyczynił się do znaczących strat ilości i jakości plonu w skali światowej upraw buraka cukrowego. Jedyną skuteczną metodą zapewniającą utrzymanie plonów tej gospodarczo ważnej rośliny na satysfakcjonującym poziomie jest produkcja odmian o podwyższonej odporności na tego patogena. Jednocześnie, w obliczu pojawiających się doniesień o przełamywaniu odporności opartej na jednym źródle przez nowe, bardziej zjadliwe patotypy wirusa, wciąż poszukuje się nowych jej determinant wśród dzikich form buraka. Udoskonalone metody molekularne mogą znacząco ułatwić to zadanie, jak również przyczynić się do zwiększenia efektywności selekcji materiałów hodowlanych i/lub skrócenia cyklu hodowlanego. Celem pracy jest optymalizacja technik molekularnych w celu oceny możliwości szybkiego odróżnienia materiałów o różnym stopniu tolerancji na rizomanię. Jako materiał wybrano odmiany referencyjne: podatną (Japola) oraz o podwyższonej odporności (Lessing) na BNYVV. Przeprowadzono izolację DNA wg zmodyfikowanej metody Davisa. Następnie dokonano optymalizacji technik molekularnych poprzez zaprojektowanie programu/schematu postępowania zapewniającego najlepsze warunki do odróżnienia badanych materiałów. Stwierdzono różnice w preparatach DNA wyizolowanych z badanych odmian, wskazujące na możliwość różnego zakresu reakcji nadwrażliwości w odpowiedzi na porażenie. Nie obserwowano jednakże typowo oligonukleosomalnego wzoru fragmentacji, powstawały raczej fragmenty o przypadkowej wielkości, z większym nasileniem w przypadku odmiany odpornej. Ostatecznie spośród przetestowanych schematów wybrano jeden, umożliwiający najskuteczniejsze odróżnienie badanych materiałów. Izolacja DNA jest techniką wspomagającą ocenę materiałów, może dostarczyć wskazówek odnośnie mechanizmów zaangażowanych w wykształcenie danego fenotypu. Najprawdopodobniej nekroza, a nie apoptoza jest preferowanym mechanizmem działania ze strony rośliny odpornej (Lessing vs. Japola). Dzięki zoptymalizowanym rozwiązaniom możliwe jest bezpośrednie wdrożenie technik molekularnych w celu wsparcia procesów hodowlanych. 252 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Identyfikacja i ocena genotypów tolerancyjnych na Cercospora beticola Sacc. w wielonasiennych diploidalnych materiałach hodowlanych buraka cukrowego Barbara Skibowska Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Korzeniowych, Oddział w Bydgoszczy W uprawie buraka cukrowego jednym z głównych czynników powodujących spadek wielkości i jakości plonu jest porażenie liści roślin przez grzyb C. beticola Sacc. Chwościk buraka jest chorobą o dużym znaczeniu ekonomicznym, ponieważ wpływa na wielkość i jakość uzyskanego plonu. Straty na polach nie chronionych przed chorobą lub chronionych zbyt późno mogą całkowicie przekreślić spodziewane zyski plantatora. Jednym ze sposobów na zmniejszenie zagrożenia i ograniczenie strat jest wysiew nasion odmian buraka cukrowego odpornych na porażenie przez grzyb C. beticola Sacc. Hodowla odmian tolerancyjnych na chwościk buraka jest długotrwała i skomplikowana, ponieważ odporność uwarunkowana jest poligenicznie. Celem prowadzonych prac było wyodrębnienie linii wsobnych buraka cukrowego z genami tolerancji na chwościk o korzystnych cechach gospodarczych tj. dobrym plonie korzeni, wysokiej zawartości cukru i niskiej zawartości melasotworów. Podstawową metodą hodowli materiałów tolerancyjnych buraka cukrowego jest intensywna selekcja prowadzona w warunkach prowokacyjnych. Identyfikacja źródeł odporności na C. beticola Sacc. została przeprowadzona w diploidalnych wielonasiennych materiałach buraka cukrowego typu 2xZN o zróżnicowanym stopniu homozygotyczności. Do oceny stopnia porażenia badanego potomstwa z poszczególnych linii wykorzystano test laboratoryjny in vitro, opracowany wg metody Stähle-Csech i Gisi (1991). W badaniach brały udział 94 genotypy generacji S1 i 67 genotypów generacji S2 oraz 2 odmiany wzorcowe Georgina i Andante. Prowadząc chów wsobny i selekcję uzyskano 9 linii generacji S1 i 11 linii generacji S2 typu 2xZN z genami odporności na chwościk buraka oraz wyprodukowano nasiona 20 mieszańców przy udziale tych linii. Analiza uzyskanych wyników wykazała, że po dwukrotnej selekcji w kierunku podwyższenia odporności na C. beticola Sacc. nastąpiła większa stabilizacja tej cechy wewnątrz badanych potomstw. Wystąpiło statystycznie istotne zróżnicowanie pomiędzy poszczególnymi potomstwami linii 2xZN generacji S1 i S2. Średnia liczba plamek na 10 krążkach liścia u badanych 9 potomstw generacji S1 wynosiła od 10,50 do 31,04 a u 11 potomstw generacji S2 od 6,30 PLAKATY 253 Genetyczna i biochemiczna charakterystyka grzybów Fusarium infekujących różne odmiany grochu siewnego i łubinu wąskolistnego Łukasz Stępień1, Karolina Wilman1, Agnieszka Waśkiewicz2, Piotr Kachlicki1 1 Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu 2 Katedra Chemii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Groch siewny Pisum sativum L. i łubin wąskolistny Lupinus angustifolius to jedne z najważniejszych gatunków roślin motylkowatych uprawianych w Polsce, głównie ze względu na wysoką zawartość i korzystny skład aminokwasowy białka akumulowanego w nasionach. Choroby grzybowe zasadniczym czynnikiem obniżającym plon nasion i jego jakość. Wśród roślin uprawnych gatunki Fusarium są patogenami występującymi z największą częstością. Pomimo tego, że są największym zagrożeniem dla roślin strączkowych, wciąż stanowią realne niebezpieczeństwo, głównie z uwagi na syntetyzowane przez nie toksyczne metabolity wtórne – mikotoksyny. Spośród kilkudziesięciu toksycznych związków największe znaczenie mają trichoteceny i zearalenon, wytwarzane przez gatunki F. culmorum, F. graminearum, F. equiseti, F. cerealis, a także fumonizyny syntetyzowane głównie przez F. proliferatum i F. verticillioides. Moniliformina, bowerycyna i eniatyny występują z mniejszą częstotliwością. Próby nasion 12 odmian grochu oraz 10 odmian łubinu w 4 powtórzeniach z 2 lokalizacji poddano analizie stopnia zasiedlenia przez grzyby patogeniczne. Ze wszystkich prób łubinu uzyskano jedynie dwa izolaty: F. avenaceum i F. sporotrichioides. Zdecydowanie więcej patogenów Fusarium było obecnych na nasionach i roślinach grochu. Najwięcej izolatów F. verticillioides zostało oczyszczonych z nasion odmiany Ezop (21 z Wiatrowa i 1 z Radzikowa). Również odmiana Turnia była podatna na infekcje grzybami Fusarium (8 izolatów F. proliferatum i 7 izolatów F. verticillioides). Oprócz tych odmian także Eureka, Wiato i Tarchalska okazały się podatne na infekcję patogenami z rodzaju Fusarium. Identyfikacji gatunkowej dokonano zarówno na podstawie morfologii grzybni i zarodników poszczególnych gatunków, jak i z użyciem metod molekularnych – na podstawie analizy sekwencji genu czynnika elongacji translacji tef-1alpha. Poza najliczniej występującymi F. proliferatum i F. verticillioides zidentyfikowano również F. poae, F. sporotrichioides, F. avenaceum, F. acuminatum i F. graminearum. Nasiona dwóch odmian grochu (Ezop i Turnia) zawierały gatunki Fusarium zdolne do syntezy fumonizyn (F. proliferatum i F. verticillioides), i to niezależnie od lokalizacji. Zawartość tych toksyn w nasionach grochu została potwier- 254 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE dzona za pomocą analiz HPLC. Ponadto, syntetyzujące fumonizyny gatunki były izolowane z kilku innych odmian: Eureka, Sokolik, Tarchalska i Wiato. F. proliferatum było gatunkiem występującym głównie w nasionach odmiany Turnia, a F. verticillioides w nasionach odmiany Ezop. Oprócz fumonizyn genotypy F. proliferatum są także zdolne do syntezy bowerycyny i moniliforminy. Izolaty F. avenaceum, uzyskane z tkanek roślinnych grochu, wytwarzają eniatyny, a izolaty F. graminearum i F. sporotrichioides są zdolne do syntezy trichotecenów. Badania zostały sfinansowane z projektu wieloletniego pt. „Zwiększenie stabilności i jakości plonu wysokobiałkowych roślin strączkowych” Zadanie badawcze 2.7 Identyfikacja grzybów chorobotwórczych występujących na nasionach roślin strączkowych oraz oznaczanie ich metabolitów o właściwościach toksycznych i antyżywieniowych, PLAKATY 255 Porównanie stopnia porażenia grochu siewnego i łubinu wąskolistnego przez grzyby patogeniczne Karolina Wilman, Łukasz Stępień, Piotr Kachlicki Pracownia Metabolomiki, Instytut Genetyki Roślin PAN, ul Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań Rośliny strączkowe są stale narażone na działanie czynników chorobotwórczych w tym grzybów patogenicznych. Porażenie może nastąpić we wczesnej fazie rozwoju rośliny, okresie wegetacji i wytwarzania nasion. Porażone nasiona często stanowią źródło infekcji plonów w następnym roku. Dane literaturowe dostarczają informacji o podatności tych roślin na porażenie przez grzyby mikroskopowe. Niesie to za sobą wiele konsekwencji, w tym zmniejszenie plonu oraz skażenie materiału roślinnego przez metabolity wtórne wytwarzane przez patogena. Ze względu na walory spożywcze i pastewne grochu siewnego i łubinu wąskolistnego, materiał siewny tych roślin powinien podlegać kontrolom sanitarnym. Grzyby najczęściej zasiedlające rośliny grochu siewnego oraz łubinu wąskolistnego należą do rodzaju Alternaria, Fusarium, Cladosporium, Ascochyta, Colletotrichum i innych. Celem badań było porównanie stopnia porażenia nasion grochu siewnego i łubinu wąskolistnego przez grzyby patogeniczne. Materiał stanowiły nasiona 12 odmian grochu siewnego oraz 10 odmian łubinu wąskolistnego (w 4 powtórzeniach polowych), pochodzące z dwóch stacji hodowlanych zlokalizowanych na terenie Polski. Były to: Poznańska Hodowla Roślin, Oddział Wiatrowo, oraz Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie. Nasiona wykładano na nasączoną sterylną wodą bibułę laboratoryjną umieszczoną na płytkach Petriego i hodowano przez 7 dni w temperaturze pokojowej. Wyrastające z kiełkujących nasion grzybnie pasażowano kilkakrotnie na pożywkę PDA, aż do uzyskania czystej kultury. Z zebranych grzybni czystych szczepów izolowano DNA, które posłużyło do molekularnej identyfikacji gatunku grzyba w oparciu o analizę sekwencji zmiennego regionu genu czynnika elongacji translacji 1 alfa. Uzyskane sekwencje porównywano ze zdeponowanymi w bazie danych NCBI sekwencjami szczepów referencyjnych. Uzyskano 353 izolaty grzybów z nasion grochu siewnego pochodzących z PHR Wiatrowo oraz 283 izolaty z IHAR Radzików. Na podstawie morfologii grzybni i zarodników na podłożach sztucznych, a także na podstawie analizy sekwencji genu TEF-1alpha zidentyfikowano grzyby z rodzaju Alternaria (90%), Fusarium (8%), Stemphylium i Botrytis. Najwyższy stopień porażenia materiału roślinnego przez grzyby mikroskopowe stwierdzono u odmiany Ezop z Wiatrowa, gdzie wynosił on 55%. Nasiona tej samej odmiany pochodzące 256 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE z drugiej lokalizacji były zainfekowane w 25%. Różnice stopnia porażenia nasion z pozostałych odmian były stosunkowo niewielkie. W materiale siewnym odmiany Wiato (Radzików) nie zidentyfikowano obecności grzybów patogenicznych. Stopień zainfekowania nasion tej samej odmiany z Wiatrowa był bliski zeru. Może to sugerować wysoką odporność danej odmiany na infekcje patogenów. Z nasion łubinu wąskolistnego uzyskano 101 izolatów z Wiatrowa oraz 106 izolatów z Radzikowa. Identyfikacja morfologiczna oraz molekularna pozwoliła wyróżnić grzyby z rodzaju Alternaria, Aspergillus oraz Fusarium. W przypadku łubinu wąskolistnego stopień porażenia materiału siewnego nie przekraczał 10%. Nie wykazano również znacznych różnic pomiędzy tymi samymi odmianami z różnych lokalizacji. Uzyskane wyniki sugerują wysoką odporność łubinu wąskolistnego na infekcje patogenów w porównaniu z grochem siewnym. PLAKATY 257 Analiza zmian profili fenolowych metabolitów wtórnych łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius) w odpowiedzi na infekcję patogennym grzybem (Colletotrichum lupini) oraz elisytację zawiesiną toksycznych metabolitów C.lupini Anna Wojakowska1, Dorota Muth1, Maciej Stobiecki1, Piotr Kachlicki2 1 Instytut Chemii Bioorganicznej PAN Poznań 2 Instytut Genetyki Roślin PAN Poznań Łubin wąskolistny (Lupinus angustifolius) to roślina należąca do rodziny bobowatych, która ze względu na zdolność wiązania azotu atmosferycznego odgrywa niezwykle ważną rolę w procesie poprawy stanu gleby, jej żyzności, właściwości chemicznych i biologicznych. Istotny wpływ na obecny spadek zasiewów łubinu w Polsce i na świecie ma antraknoza – choroba grzybowa powodująca wysokie straty plonu w wyniku porażenia plantacji. Niskocząsteczkowe związki fenolowe pełnią rolę fitoaleksyn, biorąc udział w reakcjach obronnych rośliny podczas infekcji przez mikroorganizmy patogenne. Szczególną rolę podczas infekcji grzybowych pełnią izoflawonoidy, które hamują kiełkowanie spor oraz rozrost grzybni. Za cel pracy przyjęto poszerzenie wiedzy w kwestii procesów odpornościowych łubinu w odpowiedzi na antraknozę, poprzez analizę zmian profili fenolowych metabolitów wtórnych w tkankach infekowanych patogennym grzybem Colletotrichum lupini. Zdobyta w tym zakresie wiedza może być pomocna podczas opracowywania strategii prac hodowlanych, prowadzących do otrzymania odmian o zwiększonej odporności na antraknozę. Analizowano wpływ różnych metod infekcji zarodnikami lub/i elisytacji zawiesiną toksycznych metabolitów wyizolowanych z hodowli patogennego grzyba na odpowiedź obronną rośliny, przejawiającą się w postaci akumulacji metabolitów wtórnych o właściwościach antybiotycznych. Zmiany ilościowe i jakościowe związków fenolowych, obecnych zarówno na powierzchni liści jak i w ekstraktach tkankowych, badano za pomocą systemów LS/MS i GC/ MS. Identyfikację flawonoidów i izoflawonoidów przeprowadzono na podstawie widm masowych MS2 i pseudo-MS3 zarejestrowanych na wysokorozdzielczym analizatorze Qq-ToF. Zbadano również poziomy transkrypcji wybranych genów biorących udział w szlaku biosyntezy flawonoidów. Optymalizacja warunków prowadzenia analiz LC/MS związków fenolowych w ekstraktach roślinnych, pozwoliła na identyfikację ponad siedemdzie- 258 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE sięciu niskocząsteczkowych metabolitów wtórnych, z których wiele stanowiło izomery lub izobary. Zaobserwowano istotne zmiany w profilach aglikonów izoflawonów (luteonu, witeonu, genisteiny i 2’-hydroksygenisteiny), malonylowanych glukozydów genisteiny i 2’-hydroksygenisteiny oraz malonylowanych i glikozylowanych pochodnych luteonu i witeonu, obecnych w liściach roślin infekowanych zarodnikami grzyba, elisytowanych toksyną C.lupini oraz traktowanych zarówno zarodnikami jak i toksyną w odniesieniu do kontroli. Odpowiedź łubinu na trzy odmienne sposoby patogenezy, była różna i przebiegała w innych ramach czasowych. Analiza GC/MS wykazała ponadto pojawienie się antybiotycznych izoflawonoidów luteonu i witeonu na powierzchni liści łubinu po infekcji zarodnikami grzyba C.lupini oraz jedynie witeonu po elisytacji toksyną grzybową. Różnice w poziomach akumulacji fitoaleksyn (luteonu i witeonu) oraz malonylowanych glikozydów izoflawonów, w odpowiedzi na trzy różne sposoby traktowania rośliny patogenem lub/i elisytorem, świadczą o różnych przebiegach reakcji obronnych. Wniosek ten potwierdzają również obserwacje różnic w poziomach transkrypcji genów biorących udział w szlaku biosyntezy flawonoidów (PAL, IFS, CHS) a także w odmiennych czasach wyzwolonej reakcji obronnej (24-48 h po elisytacji oraz 168 h (najwyższa odpowiedź) po infekcji). Odpowiedź przebiega szybciej i intensywniej w przypadku elisytacji toksyną grzybową. Na tej podstawie można przypuszczać, że różne wzorce, w postaci zarodników bądź toksyny grzybowej, rozpoznawane przez różne receptory roślinne, wywołują odmienną reakcję obronną rośliny. Może ona się przejawiać w aktywacji różnych mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za syntezę, transport i akumulację fenolowych metabolitów wtórnych biorących udział w procesie odpowiedzi na infekcję lub/i elisytację. Praca badawcza została zrealizowana dzięki współfinansowaniu w ramach projektu MNiSW (N N310 721640) oraz NCN (UMO-2011/01/N/NZ2/00025). Ponadto, oświadczam, że jestem stypendystką w ramach projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki, współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. PLAKATY 259 Częstość występowania suszy w Polsce dla zbóż ozimych Andrzej Doroszewski, Tomasz Jóźwicki, Elżbieta Wróblewska Zakład Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach Susza w Polsce w ostatnich latach pojawia się coraz częściej. Jest ona tym bardziej dotkliwa, im dłuższy okres występuje z brakiem opadu atmosferycznego. Przy wydłużającym się okresie bez opadu, najpierw pojawia się susza atmosferyczna, a przy dalszym jego braku - występuje susza rolnicza. Susza rolnicza przejawia się długim i głębokim niedoborem wody dla roślin w okresie wegetacyjnym, co powoduje obniżenie plonów. Występowanie wysokich wartości temperatury powietrza, usłonecznienia oraz napromienienia słonecznego to elementy klimatyczno-solarne, które potęgują intensywność wyparowania wody z gleby oraz z roślin. Niezmiernie ważnym elementem decydującym o wielkości strat w plonach są zasoby wody w glebie. Gleby bardzo lekkie i lekkie (I i II kategoria) posiadają mniej wody ogólnodostępnej niż gleby średnie i ciężkie (III i IV kategoria). Po obfitych opadach atmosferycznych woda przez gleby bardzo lekkie i lekkie szybko przesiąka, co powoduje, że gleby te są bardziej podatne na suszę w porównaniu do gleb średnich i ciężkich. Susza rolnicza jest bardzo ważnym problemem gospodarczym dla całego kraju z powodu dużych strat w plonach roślin uprawnych. Jest poważnym problemem dla rolników, gdyż powoduje obniżenie przychodów w gospodarstwie. Jest też istotnym problemem dla konsumentów, gdyż jest przyczyną poważnych wzrostów cen artykułów żywnościowych. Celem pracy było przedstawienie zróżnicowania regionalnego częstości występowania suszy dla zbóż ozimych na obszarze Polski. Warunki meteorologiczne powodujące suszę określano za pomocą klimatycznego bilansu wodnego (KBW) tzn. jako różnicę pomiędzy opadem atmosferycznym (P) a ewapotranspiracją potencjalną (ETP), wzór (1). KBW = P – ETP gdzie: P – opad atmosferyczny (w mm); ETP – ewapotranspiracja potencjalna (w mm) (1) 260 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Ewapotranspirację potencjalną wyznaczano ze wzoru uproszczonego opracowanego przez Doroszewskiego i Górskiego [1], wzór (2) ETP = - 89,6 + 0,621 t2 + 0,000448 h1,66 + 9,1 f (2) gdzie: t – śr. temperatura powietrza na wysokości 2 m nad powierzchnią gruntu, (w oC); h – usłonecznienie, (w godz.); f – długość dnia, (godz.); Wystąpienie suszy odnotowywano, gdy wartości KBW były równe lub niższe od wartości krytycznych określonych dla roślin i kategorii gleb w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi, dotyczącym Ustawy „o ubezpieczeniach upraw rolnych i zwierząt gospodarskich”. Osiągnięcie tych wartości powoduje obniżenie plonów o 20% w stosunku do wartości średnich wieloletnich. Częstość występowania suszy rolniczej opracowano dla okresu 1961-2010 na podstawie 30 stacji meteorologicznych równomiernie rozmieszczonych na obszarze Polski. I kategoria gleb Na glebach I kategorii susza dla zbóż ozimych najczęściej występuje na Pobrzeżu i Pojezierzu Zachodniopomorskim i Wschodniopomorskim, Pojezierzu: Południowopomorskim, Wielkopolskim, Chełmińsko-Dobrzyńskim oraz na Wzniesieniach Gubińsko-Żerkowskich. W ciągu 50 lat susza na tym obszarze wystąpiła 12-15 razy tj. średnio co 3-4 lata. Nieco rzadziej (8-11 razy, śr. co 5-6 lat) wystąpiła w północnych rejonach Równin Środkowopolskich oraz na Nizinie Podlaskiej. Jeszcze rzadziej występowała na glebach tej kategorii w południowych obszarach Równin Środkowopolskich oraz w północnych częściach Wyżyn Małopolskich (4-7 razy, śr. co 7-12 lat). Na południu kraju susza występuje rzadziej. W Sudetach, w południowych rejonach Wyżyn Małopolskich, w Kotlinach Podkarpackich, w Karpatach Zewnętrznych oraz na Podkarpaciu susza występowała bardzo rzadko - raz na 17 lat a nawet w niektórych obszarach w ogóle nie wystąpiła. II kategoria gleb Na glebach II kategorii, susza najczęściej występowała we wschodniej części Pobrzeża Zachodniopomorskiego, w zachodniej części Pobrzeża Wschodniopomorskiego, na Pojezierzu: Bytowskim, Wschodniopomorskim i Południowopomorskim, Chełmińskim i w Pradolinie Noteckiej, 8-11 razy (śr. co 5-6 lat). Na Pobrzeżu Wschodniopomorskim, Pojezierzu Mazurskim, Pojezierzu Wielkopolskim, na Nizinie Południowowielkopolskiej oraz Mazowieckiej susza występowała 4-7 razy tj. śr. co 7-12 lat. Na Nizinie Śląskiej i Wyżynie Śląskiej, Krakowsko-Częstochowskiej, Lubelskiej, Kieleckiej susza występowała do 3 razy PLAKATY 261 w ciągu 50 lat, tj. śr. co ok. 17 lat, a na znacznych obszarach Polski południowej wystąpiła jeden raz, a na południowych krańcach kraju w ogóle nie wystąpiła. III kategoria gleb Na glebach III kategorii, susza występowała bardzo rzadko, jedynie na Pobrzeżu Południowobałtyckim i w północnych obszarach Pojezierza Południowobałtyckiego, odnotowano ją 2-3 razy w ciągu 50 lat, tj. średnio co 17-25 lat. Na pozostałych obszarach Polski - susza na glebach tej kategorii wystąpiła jeden raz lub w ogóle nie miała miejsca. IV kategoria gleb Susza na glebach IV kategorii u zbóż ozimych wystąpiła sporadycznie, jeden raz lub też nawet w niektórych rejonach kraju w ogóle nie wystąpiła. 1. Doroszewski A., Górski T. 1995. Prosty wskaźnik ewapotranspiracji potencjalnej. Rocz. AR Pozn., CCLXXI, Melior. Inż. Środ., 16, 3-8. 262 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Enzymy lityczne warunkujące zdolność grzybów z rodzaju Trichoderma do nadpasożytnictwa względem grzybowych patogenów roślin Judyta Strakowska, Lidia Błaszczyk, Jerzy Chełkowski Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu e-mail: [email protected] Infekcje roślin uprawnych przez grzyby patogeniczne są szeroko rozpowszechnionym problemem w rolnictwie. Gatunki patogenów porażających rośliny uprawne, należą głównie do rodzaju Fusarium. Wydzielają one szereg mykotoksyn, które są szkodliwe dla samych roślin oraz po ich spożyciu dla ludzi i zwierząt. Przykładem takiej toksyny produkowanej przez grzyby z rodzaju Fusarium jest zearalenon. Wykazuje on silne działanie estrogenne na zwierzęta i ludzi, powodując między innymi zaburzenia płodności. Pomimo dostępności szerokiej gamy preparatów fungicydowych nadal poszukuje się skutecznych oraz nieszkodliwych dla środowiska, ludzi i zwierząt środków o działaniu grzybobójczym. Obiecujące wydaje się być zastosowanie do tego celu grzybów z rodzaju Trichoderma, które przejawiają zdolności antagonistyczne i nadpasożytnicze względem wielu grzybów patogenicznych. Pojawił się już szereg prac na temat wykorzystania tych grzybów mikroskopowych w biokontroli jako BCAs (Biological Control Agents). Istotnym czynnikiem determinującym właściwości antagonistyczne i nadpasożytnicze Trichoderma wobec innych grzybów jest rozbudowany kompleks enzymów litycznych CWDEs (Cell Wall Degrading Enzymes). W skład tego kompleksu wchodzą między innymi: celulazy, proteazy, chitynazy, ksylanazy oraz glukanazy. Dzięki tym enzymom Trichoderma skutecznie rozkłada ściany komórkowe innych grzybów i zasiedla strefę korzeniową roślin. Celem badań było oznaczenie aktywności enzymów litycznych u różnych gatunków grzybów z rodzaju Trichoderma i ewentualne wyselekcjonowanie na tej podstawie gatunków lub izolatów do wykorzystania w naturalnej ochronie roślin uprawnych przed grzybami patogenicznymi. Przeanalizowano 193 izolaty z rodzaju Trichoderma należących do kolekcji IGR PAN, które zostały zebrane z próchniejącego drewna, pochodzącego z lasów i parków z różnych regionów Polski. Izolaty te należą do 20 gatunków: H. cremea/sinuosa, T. aggressivum, T. atroviride, T. citrinoviride, T. gamsii, T. hamatum, T. harzianum, T. koningii, T. koningiopsis, T. longibrachiatum, T. longipile, T. minutispora, T. oblongisporum, T. polysporum/H. stellata, T. polysporum/minutispora, T. pseudokoningii, T. virens, T. viride oraz T. viridescens. Izolat kontrolny stanowił mutant T. reesei QM 9414, wydajnie produkujący enzymy celulolityczne. PLAKATY 263 Dokonano pomiarów aktywności celulolitycznej, ksylanolitycznej oraz glukanolitycznej metodą spektrofotometryczną do oznaczania cukrów redukujących w oparciu o reakcję z użyciem kwasu 3, 5 – dinitrosalicylowego (DNS). W zależności od grupy enzymów litycznych, dla których oznaczano aktywność, stosowano odpowiednie substraty. Dla aktywności celulolitycznej – bibułę Whatmann No. 1 , dla ksylanaz – ksylan (Sigma) oraz dla β-1,3-glukanaz – laminarynę z Laminaria digitata (Sigma). SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 264 Białka zapasowe a zimotrwałość pszenicy ozimej (Triticum aestivum) Krystyna Witkowska1, Edward Witkowski1, Tadeusz Śmiałowski2, Jacek Waga2 HR Smolice Sp. z o.o. Gr. IHAR, Zakład Roślin Zbożowych IHAR-PIB w Krakowie 1 2 Wstęp Ubiegłoroczna zima wykazała, jak ważną cechą w przypadku zbóż ozimych jest ich zimotrwałość. Wysokie ujemne temperatury powietrza, jakie wystąpiły w styczniu i lutym 2012 roku, przy jednoczesnym braku okrywy śnieżnej, spowodowały niemal całkowite wymarznięcie roślin pszenicy ozimej i jęczmienia ozimego na znacznym obszarze kraju. Warunki klimatyczne panujące w okresie zimy w Polsce na ogół uniemożliwiają wykonanie selekcji materiałów hodowlanych w polu pod względem zimotrwałości. Bada się zatem możliwość oceny tej cechy przy użyciu metod pośrednich, np. markerów biochemiczne czy molekularnych. Mogą nimi być między innymi podjednostki białek gluteninowych o wysokiej masie cząsteczkowej (HMW gluteniny zidentyfikowanie na podstawie elektroforezy SDS-PAGE. HMW gluteniny oraz gliadyny są jednymi z najważniejszych ważniejszych składników biochemicznych ziarna pszenicy (Kączkowski, 2002). Udowodniono, iż w szczególności podjednostki HMW glutenin kontrolowane przez loci Glu A1, Glu B1 i Glu D1 na chromosomach 1A, 1B i 1D są silnie powiązane ze zmiennością cech jakościowych (McRitchie i in., 1990; Payne i Rhodes, 1982; Payne i in. 1987; Popineau i in., 1994). Badania odmian i rodów pszenicy ozimej zgromadzonych w polskich kolekcjach roboczych wykazały możliwość związku tych białek również z innymi cechami użytkowymi, takimi jak: plon ziaren z kłosa, liczba ziaren z kłosa czy odporność na mączniaka (Erysiphe graminis) (Węgrzyn i Waga, 1999). Celem niniejszej pracy jest stwierdzenie czy istnieje związek pomiędzy allelicznymi wariantami białek HMW gluteninowych oraz niektórymi blokami gliadyn a zimotrwałością pszenicy ozimej. Materiał badawczy Materiałem badawczym było 91 linii mieszańcowych pokolenia F5 pochodzących z 6 kombinacji krzyżowań wraz z czterema odmianami wzorcowymi – Almari, Tonacja, KWS Ozon i Muszelka. Analizowane mieszańce były znacznie zróżnicowane pod względem stopnia przezimowania oraz składu podjednostek HMW glutenin. Drugą grupę materiałów badawczych stanowiły trzy pary genotypów mieszańcowych wytworzonych z potomstwa kombinacji krzyżowań orkiszu (odmiany Oberkummler Rotkorn) i rodu LAD 480. Jeden z dwóch genotypów w obrębie każdej pary zawierał null allel w jednym z sześciu loci PLAKATY 265 kontrolujących syntezę gliadyn natomiast drugi stanowił kontrolę zawierającą wszystkie geny gliadyn w postaci aktywnej. Każdy z rozpatrywanych genotypów obejmował od kilku do kilkunastu blisko spokrewnionych linii mieszańcowych. Opracowywane wyniki dotyczą oceny przezimowania w okresie styczeń – luty 2012 w HR Smolice. Analizy elektroforetyczne oraz obliczenia statystyczne wykonano w Zakładzie Roślin Zbożowych IHAR PIB w Krakowie. Analizy elektroforetyczne Białka gliadynowe analizowano przy użyciu zmodyfikowanej elektroforezy na żelu poliakryloamidowym w środowisku kwaśnym buforu mleczanowo-glinowego (A-PAGE) opracowanej przez Bushuka i Zillmana (1978). Bloki białek gliadynowych różnicujące badane genotypy pszenicy ozimej identyfikowano na podstawie katalogu opracowanego w Zakładzie Roślin Zbożowych IHAR w Krakowie (Waga, 2000). HMW gluteniny analizowano metodą elektroforezy SDS-PAGE (Laemmli, 1970). Białka identyfikowano na podstawie katalogu Payne’a (Payne i Lawrence, 1983). Wyniki W badanej populacji rodów pszenicy ozimej zidentyfikowano następujące podjednostki HMW glutenin: Glu A1: 1, 2 oraz Null; Glu B1: 6+8, 7+8 oraz 7+9; Glu D1: 5+10 oraz 2+12. Jednoczynnikowa analiza wariancji wykazała, że wysoka zimotrwałość zależy istotnie od białek gluteninowych warunkowanych przez locus Glu A1. Nie stwierdzono istotnego związku pomiędzy zróżnicowaniem przezimowania badanych linii a zróżnicowanie białek gluteninowych warunkowanych przez locus Glu B1 i Glu D1. Wśród trzech par blisko spokrewnionych genotypów mieszańcowych zidentyfikowano null allele na chromosomach 1B (locus Gli B1), 1D (locus Gli D1) oraz 6B (locus Gli B2). Ponadto w grupie linii różniących się allelami w locus Gli B1 obserwowano dwa warianty białek gluteninowych: Glu B1-6+8 oraz Glu B1-6+8o (typowe dla orkiszu). Stwierdzono istotne zróżnicowanie pod względem zdolności przezimowania dla linii różniących się pod względem gliadyn kontrolowanych chromosomem 6B, przy czym linie zawierające null allel (Gli B2-null) charakteryzowały się znacznie wyższą mrozoodpornością w porównaniu z wariantem kodującym. Uzyskany wynik sugeruje obecność genu/genów odporności na niskie temperatury w bliskim sąsiedztwie locus Gli B2. Analiza sprzężenia obu rozpatrywanych loci będzie przedmiotem przyszłych badań. Istotne zróżnicowanie mrozoodporności stwierdzono także dla linii zawierających alleliczne warianty glutenin 6+8 oraz 6+8o, przy czym linie zawierające podjednostki orkiszu wykazywały zdecydowanie niższą odporność na mróz. Praca naukowa wykonana w ramach projektu własnego nr N N310/1622/38, finansowanego przez Ministerstwo Nauki w latach 2010-2012. 266 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Mrozoodporność i przezimowanie rodów i odmian pszenicy ozimej badanych w warunkach prowokacyjnych i polowych w roku 2010-2012 Edward Witkowski1, Krystyna Witkowska1 , Urszula Woźna Pawlak2, Krzysztof Rubrycki2, Przemysław Matysik3, Maria Bogacka4, Hanna Bielerzewska4, Małgorzata Łagodzka-Gola5, Tadeusz Drzazga5, Tadeusz Śmiałowski6 HR Smolice, PHR Antoniny, 3 HR Strzelce, 4 Dębina HR Danko, 4 Szelejewo HR Danko, 5 Polanowice MHR, 6 IHAR-PIB Kraków. 1 2 Celem niniejszej pracy jest prezentacja stopnia przezimowania i mrozoodporności kilkuset rodów i odmian pszenicy ozimej badanych w doświadczeniach polowych i laboratoryjnych na tle warunków przyrodniczych w okresie 3 lat (2010, 2011, 2012). Obserwacje przezimowania i mrozoodporności rodów i odmian pszenicy ozimej wykonano w 7 zróżnicowanych środowiskach a ocenę mrozoodporności przeprowadzono w 2 ośrodkach (tab.1). Tab. 1. Materiał badawczy w latach 2010-2012 WYSZCZEGÓLNIENIE DANKO MHR PHR HR SMOLICE HR STRZELCE WZORCE RAZEM 2010 38 30 22 20 20 6 136 2011 32 35 22 21 22 6 138 2012 36 31 26 23 30 6 152 106 96 70 64 72 18 426 Zimotrwałość roślin jest konsekwencją zdolności przetrwania wielu stresów, takich jak niska temperatura, przedłużone pokrycie śniegiem i lodem, zamarzanie i rozmarzanie roślin w okresie spoczynku zimowego. W przejściowym klimacie takie okresy są bardzo częste i stanowią podstawową przyczynę PLAKATY 267 częściowego lub całkowitego zniszczenia plantacji jęczmienia ozimego, pszenicy ozimej a także pszenżyta ozimego. Nie można ocenić wszystkich elementów składających się na zimotrwałość. Natomiast można wybrać pośredni prosty sposób oceny tej właściwości poprzez ocenę mrozoodporności. Mrozoodporność jest jednym z najważniejszych elementów zimotrwałości i jest zdolnością roślin do przetrwania krótkich okresów dużego spadku temperatury bez negatywnych konsekwencji szczególnie zamarzania wody w komórkach i zniszczenia żywotnych tkanek umożliwiających rozwój wegetacji wiosennej. Taka sytuacja wystąpiła w ostatnim okresie w zimie 2011/2012, w którym niska temperatura bez pokrywy śnieżnej spowodowała wymarznięcie ok. 1 mln upraw pszenicy ozimej, jęczmienia ozimego oraz innych plantacji roślin. Do oceny mrozoodporności zastosowano bezpośrednią polowo-laboratoryjną metodę polegającą na ocenie przeżywalności roślin (% roślin żywych po przemrożeniu). W tym celu zastosowano metodę Kocha-Lehmana polegającą na wysiewie w skrzynkach napełnionych ziemią ziarniaków rodów i linii wraz odmianą wzorcową w warunkach hali wegetacyjnej, stopniowe hartowanie w warunkach naturalnego jesiennego spadku temperatury. W całym okresie hartowania sukcesywnie monitorowano warunki termiczne w celu ustalenia właściwego terminu rozpoczęcia mrożenia. Proces ten rozpoczynał się od aktualnie panującej temperatury np. 2o C i był stopniowo obniżany do temperatury krytycznej dla pszenicy ozimej -17 -18 stopni C, po czym ponownie stopniowo temperaturę podwyższano, aż do uzyskania +2 o C. Po upływie tego czasu skrzynki zostały przeniesione do chłodnej szklarni (około +10 – +15 stopni C, siewki przycinane na wysokości ok. 2 cm nad powierzchnią ziemi i pielęgnowane w celu uzyskania odrostów przez okres 2-3 tygodni. Po tym okresie wykonywano cenę mrozoodporności i wynik podano w % roślin żywych. Uzyskane wyniki wykazały zależność poziomu zimotrwałości od warunków atmosferycznych panujących w krytycznym okresie miesięcy zimowych. SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE 268 Tab. 2. Wyniki oceny zimotrwałości i mrozoodporności pszenicy ozimej w latach 2010-2012 Zimotrwałość(skala 1-9) 2011 2012 6,1 1,59 8,7 3,27 6,7 1,41 6,7 4,48 8,6 1,24 1,74 8,8 1,65 7,6 2,20 LOKALIZACJA DĘBINA NAGRADOWICE KOBIERZYCE POLANOWICE SMOLICE STRZELCE SZELEJEWO SREDNIA 2010 7,1 8,0 LOKALIZACJA Mrozoodporność (% roślin żywych) 2010 2011 2012 46,5 28,1 73,7 27,7 12,0 32,9 ANTONINY SMOLICE 7,1 7,3 6,5 8,9 7,7 W latach 2010-2011 panowały łagodne zimy. Jesienne przymrozki hartowały siewki pszenicy ozimej a niewielkie opady śniegu w okresie największych spadków temperatury sprzyjały dobremu przezimowaniu. Krytyczne warunki, długa ciepła jesień, ciepły początek zimy na przełomie 2011/2012 roku przyczyniły się do całkowitego wymarznięcia plantacji pszenicy ozimej w 5 lokalizacjach; NAD, KOC, SMH, STH i SZD, częściowego w DED. Stosunkowo dobrze przezimowała pszenica ozima w Polanowicach pomimo silnych mrozów. Przeprowadzona ocena mrozoodporności w komorach ujawniła stosunkowo dużą liczbę obiektów odpornych. Wysoka mrozoodporność pszenicy ozimej w warunkach laboratoryjnych nie przełożyła się na wysoką zimotrwałość pomimo wysokiej korelacji pomiędzy mrozoodpornością a zimotrwałością w 2012 roku wnoszącą r=0,61 . Tylko nieliczne obiekty okazały się odporne na tak drastyczne warunki przyrodnicze panujące w 2012 rok. Badania były finansowane przez MRiRW, nr decyzji: HOR hn 801-8/12. PLAKATY 269 Reakcja nasion owsa na stres suszy w zależności od warunków przechowywania Elżbieta Małuszyńska1, Aleksandra Szołkowska2, Krystyna Werwińska3, Zygmunt Nita3 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-PIB, Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa w Radzikowie 2 Danko Hodowla Roślin sp. z o.o w Choryni 3 Strzelce Hodowla Roślin sp. z o.o w Strzelcach Zdolność nasion do przechowywania jest jedną z ważnych cech jakości nasion. Potencjał przechowalniczy związany jest przede wszystkim z poziomem wigoru nasion. Wigor nasion mierzy się między innymi poddając je działaniu czynników stresowych takich jak susza. Celem pracy była ocena reakcji nasion 12 odmian owsa na stres suszy w zależności od warunków przechowywania. Nasiona owsa ze zbioru 2008 przechowywano w woreczkach płóciennych w temperaturze zmiennej magazynu nasiennego oraz w słoikach w temperaturze stałej 0oC w przechowalni. Do przechowywania włożono materiał o zdolności kiełkowania w zakresie od 93 do 100% w zależności od odmiany. Co roku oceniano nasiona pod względem zdolności kiełkowania zgodnie z aktualnymi Przepisami ISTA oraz w symulowanym stresie suszy o trzech poziomach. Stwierdzono, że w przechowalni nasiona kontrolne po 4 latach przechowywania nie miały obniżonej zdolności kiełkowania. W warunkach magazynowych po 3 latach przechowywania nasiona niektórych odmian miały istotnie niższą zdolność przechowywania, a po 4 latach u wszystkich była istotnie niższa wartość tego parametru. Nasiona z magazynu poddane działaniu stresu suszy wykazywały niższy wigor i niższą żywotność po 3 latach przechowywania, a nasiona z przechowalni zachowały żywotność przez cały okres przechowywania. Natomiast wigor mierzony w warunkach stresu suszy miał niższe wartości tylko w niektórych poziomach stresu suszy, gdzie było mniej siewek normalnych, natomiast zwiększył się udział siewek nienormalnych, tylko z częścią korzeniową oraz nasion zdrowych niekiełkujących. 270 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Analiza zmian proteomu i metabolomu jęczmienia (Hordeum vulgare L.) poddanego stresowi niedoboru wody Paweł Rodziewicz, Barbara Swarcewicz, Klaudia Chmielewska, Paweł Bednarek, Maciej Stobiecki Instytut Chemii Bioorganicznej PAN, Noskowskiego 12/14, 61-704 Poznań Obiektem badawczym prowadzonych doświadczeń jest jęczmień jary, który w strukturze zasiewów zajmuje dominującą pozycję wśród uprawianych w Polsce zbóż jarych. W produkcji światowej zajmuje po pszenicy, kukurydzy i ryżu czwarte miejsce wśród najważniejszych zbóż uprawnych. Wykorzystywany jest głównie w przemyśle browarniczym, spożywczym oraz do produkcji paszy. Susza jest jednym z ważniejszych stresów abiotycznych, ograniczających wzrost, rozwój oraz produktywność roślin. Niedobór wody jest poważnym problem gospodarczym, mogącym zmniejszać wydajność upraw nawet o ponad 50%. Podczas wzrostu rośliny w warunkach stresu środowiskowego dochodzi do zmiany w aktywności szeregu genów i ekspresji białek, co ostatecznie prowadzi do zmian w metabolizmie rośliny. Zmiany zachodzące na poziomie ekspresji genów prowadzą do syntezy, akumulowania oraz zwiększonej aktywności specyficznych białek, pełniących funkcje obronne w trakcie działania stresu. Białka będące produktami indukowanych stresem suszy genów można sklasyfikować jako białka bezpośrednio związane z ochroną tkanek przed dehydratacją, białka zaangażowane w regulację ekspresji genów oraz białka ścieżek sygnalnych. Fizjologiczną odpowiedzią roślin na stres suszy jest wzrost stężenia wielu wewnątrzkomórkowych, rozpuszczalnych, niskocząsteczkowych, obojętnych związków organicznych, które wspólnie określane są jako związki kompatybilne, osmoprotektanty lub osmolity. Związki te, obecne nawet w dużych stężeniach, nie są toksyczne i nie zakłócają funkcji komórki. Związki kompatybilne pełnią główną rolę w utrzymaniu turgoru w warunkach stresu osmotycznego, ale mogą też być zaangażowane w stabilizowanie białek i innych struktur komórkowych, a także wychwytywanie reaktywnych form tlenu. Dzięki wykorzystaniu narzędzi proteomicznych, metabolomicznych oraz metod spektrometrii mas możliwa jest precyzyjna charakterystyka zmian zachodzących pod wpływem stresu w obrębie proteomu i metabolomu roślinnego. Poznanie profili białek i metabolitów rośliny, umożliwia wyselekcjonowanie potencjalnych biomarkerów, mogących stanowić ważne narzędzie wykorzystywane do selekcji genotypów odpornych na deficyt wody. Uzyskane biomarkery mogą odgrywać istotną rolę w metodach opracowywania ideotypu rośliny, charakteryzującej się zespołem cech, nadających jej odporność. PLAKATY 271 Celem prowadzonych badań jest określenie różnic w profilach białek i metabolitów form rodzicielskich i linii SSD jęczmienia, wykazujących zróżnicowaną tolerancję na deficyt wody. Doświadczenie prowadzone było na dwóch odmianach rodzicielskich jęczmienia – syryjskiej odmianie Cam/B1/C1 oraz niemieckiej odmianie Maresi. Trzytygodniowe siewki jęczmienia poddawane były stresowi 10-dniowej suszy. Rośliny kontrolne oraz poddawane stresowi zbierane były w dwóch powtórzeniach biologicznych, każde będące pulą szesnastu roślin. Uzyskane z liści i korzeni jęczmienia ekstrakty białkowe poddawane były dwukierunkowym rozdziałom elektroforetycznym na żelach poliakrylamidowych, po czym białka identyfikowane były przy użyciu spektrometru masowego typu MALDI-TOF. Odpowiednio, analiza metabolitów prowadzona była z wykorzystaniem chromatografu gazowego sprzężonego ze spektrometrem mas (GC/EI/TOF/MS). Wykorzystane techniki analizy umożliwiły identyfikację 52 białek w liściach i 44 w korzeniach dla odmiany Maresi. Dla odmiany Cam/B1/C1 zidentyfikowano 32 białka w liściach i 61 w korzeniach. Białka te sklasyfikowano na podstawie pełnionej przez nie funkcji biologicznej w komórce. Dzięki wykorzystaniu komercyjnej bazy danych Wiley Registry of Mass Spectral Data oraz publicznych baz danych The Golm Metabolome Database i MassBank zidentyfikowano 65 metabolitów należących do różnych klas związków: aminokwasów, kwasów organicznych, węglowodanów, alkoholi polihydroksylowych, kwasów tłuszczowych i steroli. 272 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Wpływ chłodu na komórkowo-specyficzną ekspresję genów kodujących białka związane z procesami transportu w liściach kukurydzy Anna Bilska1, Marcin Grzybowski2, Paweł Sowiński2,1 1 Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Radzików 2 Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski Kukurydza – roślina o pochodzeniu tropikalnym, w Polsce, w warunkach klimatu umiarkowanego jest często narażona na działanie niekorzystnych niskich temperatur, w szczególności na początku okresu wegetacyjnego. Jak dotąd zostało stwierdzone, że pod wpływem chłodu dochodzi do zahamowania procesów transportowych w liściach kukurydzy co jest przyczyną inhibicji fotosyntezy (Bilska i Sowiński 2010). Mechanizm fotosyntezy u kukurydzy, rośliny C4, charakteryzuje się rozdziałem przestrzennym poszczególnych etapów – w komórkach mezofilu typu Kranz (KMS) zachodzi pierwotna asymilacja CO2 natomiast w komórkach otaczających wiązkę przewodzącą, w pochwach okołowiązkowych (BS) – dekarboksylacja kwasów organicznych i odtworzenie akceptora. Rozdział przestrzenny faz fotosyntezy pociąga za sobą konieczność sprawnej wymiany fotoasymilatów. Wymiana metabolitów fotosyntetycznych na szlaku mezofil – pochwa okołowiązkowa – parenchyma wiązkowa (VP) odbywa się symplastycznie czyli poprzez kanały cytoplazmatyczne, zwane plazmodesmami (PD) natomiast dalszy transport do kompleksu komórki towarzyszącej (CC) i rurki sitowej (SE), zwany załadowaniem floemu odbywa się apoplastycznie bez udziału plazmodesm ale przy pomocy przenośników cukrów, pompy protonowej a także specjalnych białek transportowych – akwaporyn. Celem pracy była lokalizacja transkryptów metodą hybrydyzacji in situ zaangażowanych w regulację transportu międzykomórkowego i załadowania floemu w liściu kukurydzy w chłodzie. Do badań zostały wybrane dwie linie wsobne kukurydzy zróżnicowane pod względem wrażliwości na niską temperaturę. Do lokalizacji wytypowano kilka genów, wybranych na podstawie wcześniejszych badań z wykorzystaniem techniki mikromacierzy. Obserwacje prowadzono z użyciem transmisyjnego mikroskopu elektronowego (JEM 1400, JEOL Co., Japonia) w Laboratorium Mikroskopii Elektronowej Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie. W liściach obu linii kukurydzy transkrypty przenośników sacharozy oraz akwaporyny lokalizowane były głównie w komórkach towarzyszących i cienkościennych rurkach sitowych. Natomiast pod wpływem chłodu, w liściu linii tolerancyjnej, obserwowano wzrost znakowania w przypadku akwaporyny w błonach cienkościennych rurek sitowych. Otrzymany wynik może wskazywać na PLAKATY 273 rodzaj aklimatyzacji tej linii kukurydzy do warunków niskiej temperatury, co jest elementem dyskusji w niniejszej pracy. Praca sfinansowana z projektu Narodowego Centrum Nauki nr: 5496/B/ P01/2010/39. Bilska, A., Sowiński, P. (2010). „Closure of plasmodesmata in maize (Zea mays) at low temperature: a new mechanism for inhibition of photosynthesis.” Annals of Botany 106(5): 675-686. 274 SESJA 3 ODPORNOŚĆ ROŚLIN NA STRESY BIOTYCZNE ORAZ JEJ GENETYCZNE UWARUNKOWANIE Wpływ środowiska na zawartość karotenoidów i potencjał antyoksydacyjny bulw ziemniaka Beata Tatarowska, Dorota Milczarek Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Oddział w Młochowie Społeczeństwo XXI wieku coraz częściej zwraca uwagę na prowadzenie tzw. zdrowego stylu życia, którego jednym z kluczowych elementów jest spożywana żywność. Prowadzenie aktywnego trybu życia wiąże się z polepszeniem zdrowia fizycznego, jak również psychicznego. To właśnie żywienie, oparte na zaleceniach nauki XXI wieku, ma nam zapewnić dobre samopoczucie, zdrowie, jednocześnie zmniejszając ryzyko wystąpienia chorób, poprzez położenie nacisku na zrównoważoną dietę i tzw. zoptymalizowane żywienie. Przykładem żywności, wykazującej specyficzne, pożądane efekty fizjologiczne organizmu człowieka jest tzw. „żywność funkcjonalna”. Ziemniak jest rośliną która stanowi bogate źródło wielu cennych składników pokarmowych jak wysokiej jakości białko, potas, a także łatwo przyswajalne przez ludzki organizm karotenoidy i z powodzeniem może być zaliczany do „żywności funkcjonalnej”. Jednym ze składników korzystnie wpływających na organizm człowieka a znajdujących się w ziemniaku są karotenoidy. Są one ważnym elementem zdrowej diety, gdyż posiadając właściwości antyoksydacyjne chronią struktury komórkowe przed uszkodzeniami spowodowanymi przez reaktywne formy tlenu. Ziemniaki zasługują na uwagę przede wszystkim jako cenne źródło luteiny i zeaksantyny, które zapobiegają oksydacyjnym uszkodzeniom struktur siatkówki oka. Związki te nie są syntetyzowane przez ludzki organizm i muszą być dostarczone w pożywieniu. W przeciwieństwie do innych antyoksydantów (np. witamina C) procesy przetwórcze, którym poddawane są bulwy, nie powodują dużych strat karotenoidów oraz obniżenia ich aktywności przeciwutleniającej, a rozkład ścian komórkowych pod wpływem temperatury dodatkowo zwiększa ich biodostępność. Ogólna zawartość karotenoidów w bulwach rodów hodowlanych otrzymanych w IHAR-PIB mieści się w granicach od 36 do 554 g/100 g świeżej masy. Oceniane materiały wykazują dużą zmienność w poziomie zawartości karotenoidów w zależności od systemu uprawy. W przeprowadzone doświadczenia wskazują na duży wpływ interakcji genotypowo-środowiskowej na ocenianą cechę. Również właściwości oksydacyjne badanych form ziemniaka są zależne zarówno od genotypu jak i od środowiska. PLAKATY 275 Wpływ uszkodzeń okrywy nasiennej na zdolność kiełkowania nasion bobiku Piotr Stopyra, Piotr Stefański Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR W nasiennictwie bobiku główną przyczyną dyskwalifikacji elitarnego i kwalifikowanego materiału siewnego jest niedostateczna zdolność kiełkowania. Szczególnie trudno jest wyprodukować dobry materiał siewny bobiku niskotaninowego. Taniny stanowiły naturalny mechanizm ochronny. Odmiany niskotaninowe w większym stopniu są porażane przez choroby, częściej uszkadzane przez szkodniki, a ponadto w nasionach występuje uwarunkowane genetycznie pękanie okrywy nasiennej. Celem pracy było ustalenie zależności miedzy rodzajem uszkodzeń okrywy nasiennej, a energią i zdolnością kiełkowania nasion bobiku samokończącego wysokotaninowego oraz bobiku niesamokończącego niskotaninowego. Materiał do badań stanowiły nasiona z odmian Amulet, Leo i Granit zebrane w 2012 roku. Nasiona z każdej odmiany podzielono na grupy w zależności od rodzaju uszkodzeń: pęknięte okrywy nasienne warunkowane genetycznie, nasiona uszkodzone mechanicznie, uszkodzone przez strąkowca bobowego Bruchus rufimanus, porażone przez Ascochyta fabae oraz nasiona z innymi przebarwieniami okrywy nasiennej, m.in. związane z zaciekami wodnymi. Kontrolę stanowiły nasiona zdrowe i nie uszkodzone. Uzyskane wyniki wskazują, że największy wpływ na zmniejszenie zdolności kiełkowania mają uszkodzenia mechaniczne, a następnie pęknięte okrywy nasienne warunkowane genetycznie. Uszkodzenia spowodowane przez strąkowca i inne przebarwienia okrywy nasiennej miały najmniejszy wpływ na zdolność kiełkowania nasion bobiku. SESJA TEMATYCZNA 4 Ekonomiczne i glebowo-klimatyczne uwarunkowania produkcji nasiennej i obrotu materiałem siewnym kwalifikowanym PLAKATY 279 Wpływ zróżnicowanego nawożenia fosforem i potasem na zawartość i pobranie makroskładników przez pszenicę ozimą Renata Gaj1, Dariusz Górski2, Katarzyna Rębarz3 Katedra Chemii Rolnej i Biogeochemii Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu email: [email protected] 2 Instytut Ochrony Roślin – PIB, Terenowa Stacja Doświadczalna w Toruniu 3 Katedra Agronomii, UP Poznań 1 Realizacja podstawowego celu nawożenia, jakim są wysokie i stabilne plony o dobrej jakości wymaga, aby w każdej fazie rozwoju roślin zaopatrzenie w makro- i mikroskładniki nie było czynnikiem ograniczającym wzrost i rozwój roślin. Zawartość składników w roślinie jest kształtowana głównie przez wzajemne relacje pomiędzy pierwiastkami w glebie i w roślinie. Brak zbilansowania składników mineralnych względem potrzeb pokarmowych roślin jest przyczyną zaburzeń funkcjonowania poszczególnych składników oraz niskiego ich wykorzystania przez roślinę. Celem przeprowadzonych badań polowych była ocena stanu odżywienia pszenicy ozimej w fazach krytycznych przepadających na początek strzelania w źdźbło i kłoszenie oraz określenie wpływu zróżnicowanego poziomu nawożenia fosforem i potasem na zawartość i akumulację makroskładników (azot, fosfor, potas, magnez, wapń) w ziarnie i w słomie pszenicy ozimej. Badania przeprowadzono w latach 2007-2010 w gospodarstwie rolnym w okolicach Śremu k. Poznania. Nawożenie mineralne istotnie zwiększyło biomasę pszenicy we wszystkich analizowanych terminach. Określenie biomasy obok oceny zawartości składników, jest również dobrym narzędziem diagnostycznym prognozowania plonu. W przeprowadzonych badaniach zależność uwzględniająca plon ziarna od biomasy całych roślin, jak również analizowanych organów wykazała, że wartości współczynników korelacji były najwyższe w przypadku suchej masy liści w fazie kwitnienia (r = 0,57; p = 0,001; n = 32). Analiza korelacji pomiędzy plonem ziarna a zawartością składników w liściach w fazie początku strzelania w źdźbło (BBCH 31) wykazała istotne zależności dla magnezu (r = 0,36; p = 0,041; n = 32). Analiza regresji potwierdziła, że głównym składnikiem decydującym o plonie ziarna pszenicy w fazie pierwszego kolanka była zawartość magnezu i potasu w liściach. W fazie kwitnienia istotne i dodatnie zależności korelacyjne pomiędzy plonem ziarna a zawartością analizowanych składników stwierdzono w przypadku potasu w liściach (r = 0,35; p = 0,048; N = 32) oraz wapnia w kłosach (r = 0,56; p = 0,001; N = 32). Przeprowadzona analiza regresji wykazała, że spośród analizowanych orga- 280 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... nów i składników w fazie kwitnienia największy wpływ na plon ziarna miała wysoka zawartość wapnia w kłosach. Synteza wyników z lat wykazała, że poziom nawożenia P i K niezależnie od wariantu i roku badań nie wpłynął istotnie na różnice w zawartości azotu w ziarnie i w słomie oraz na całkowitą akumulację tego składnika. Zawartość fosforu, potasu, wapnia i magnezu w ziarnie oraz fosforu i wapnia w słomie w fazie dojrzałości pełnej uwarunkowana była głównie warunkami pogodowymi w latach badań. Poziom nawożenia P i K nie miał istotnego wpływu na całkowite pobranie fosforu, wapnia i magnezu, natomiast istotnie różnicował akumulację potasu. Analiza regresji wykazała, że plon ziarna w największym stopniu determinowany był przez akumulację potasu w roślinie w fazie BBCH31 i BBCH92. PLAKATY 281 Zbiory kolekcyjne pszenicy twardej w polskim banku genów jako źródło materiałów wyjściowych w pracach hodowlano-badawczych Wanda Kociuba, Marcin Wieremczuk Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie W 1976 roku rozpoczęto w Instytucie Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin obecnie Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie prace mające na celu gromadzenie i ocenę kolekcji pszenicy twardej. Ocena obiektów jest prowadzona w 3 letnim cyklu doświadczeń, które po wieloletniej waloryzacji przekazywane są do klimatyzowanej przechowalni IHAR – w Radzikowie w celu zabezpieczenia ich żywotności. Badania dotyczą testowania światowych genotypów w warunkach glebowo-klimatycznych naszego kraju. Dotychczas zgromadzono 2072 obiektów jarej pszenicy twardej, które obejmują odmiany, populacje miejscowe oraz wartościowe materiały hodowlane. Zgromadzone materiały kolekcyjne pochodzą z ponad 40 krajów z różnych regionów świata. Dość znaczną grupę stanowią formy pochodzące z Meksyku, Egiptu, Włoch jak i również krajów byłego Związku Radzieckiego. Zgromadzone obiekty reprezentują ok 50 różnych form botanicznych największą grupę stanowią takie formy botaniczne jak: var. leucurum (546 obiektów), var. leucomelan (335 obiektów) oraz var. hordeiforme (233 obiektów), które łącznie stanowią ponad 50% zgromadzonej kolekcji pszenicy twardej. W obrębie w/w form botanicznych wytworzono jak widać najwięcej odmian o korzystnych cechach użytkowych. Między innymi ważną cechą jest bursztynowa barwa ziarna związana z produkcją makaronu jak i poziom cech plonotwórczych kłosa. Przedstawione wyniki dotyczą średnich wieloletnich ważniejszych cech użytkowych obejmujących cechy plonotwórcze kłosa oraz ocenę polową odporności na choroby grzybowe i wyleganie. Wartość badanych cech kształtowała się następująco: długość osadki kłosowej [5,2-5,8cm], liczba kłosków w kłosie [14,9-15,2szt], zbitość kłosa [25,1-27,3], liczba ziarn – w kłosie [31,2-32,1szt], masa ziarn z kłosa [1,3-1,4g], masa 1000 ziarn [41,6-43,3g], zawartość białka ogólnego w ziarnie [15,3-15,7%], natomiast średnia płodność kłoska kształtowała się na jednakowym poziomie dla opisywanych 3 form botanicznych i wyniosła 2,1.Pod względem odporności na choroby średnie wartości badanych obiektów dla w/w form botanicznych były zbliżone. Pomiędzy poszczególnymi cechami plonotwórczymi zachodzą różnego rodzaju korelacje. Genotypy o wysokiej masie ziarn z kłosa mają na ogół wysoką masę 1000 ziarn co potwierdzają wysokie współczynniki korelacji, natomiast genotypy charakteryzujące się wysoką masą 1000 ziarn wykazują niższą zawartość białka ogólnego w ziarnie gdyż korelacja między tymi cechami jest 282 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... ujemna. Zgromadzone genotypy charakteryzowały się dużym spektrum zmienności, dlatego w każdej z populacji można spotkać obiekty – o przekraczających wartościach w porównaniu do średnich. Przykładem może być francuska odmiana Aramon i argentyńska odmiana Buck Cristal, które charakteryzują się wysokim poziomem białka w ziarnie (18,8% i 18,4%) przy jednocześnie wysokich wartościach MTZ (57,0g i 68,4g). Takie materiały mogą być wykorzystane w praktycznej hodowli do otrzymania odmian przystosowanych do warunków glebowo-klimatycznych Polski. PLAKATY 283 Wartość cech plonotwórczych wybranych linii pszenicy twardej Zbigniew Segit, Wanda Kociuba Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Materiał badawczy stanowiło 6 linii pszenicy twardej. Doświadczenie prowadzono w latach 2007-2010 w GD Czesławice k/Nałęczowa, na glebie brunatnej o podłożu lessowym, metodą bloków losowanych w trzech powtórzeniach, na poletkach o pow. 30m2. Nawożenie NPK – 100/50/50 kg/ha-1. Wzorcem była pszenica zwyczajna: odmiana Parabola. Analizie statystycznej poddano takie cechy jak: wysokość roślin, plon, gęstość ziarna w stanie zsypnym, długość osadki kłosowej, liczba kłosków w kłosie, liczba i masa ziarn z kłosa, MTZ oraz zawartość białka w ziarnie. Stwierdzono istotne zróżnicowanie badanych linii pod względem większości analizowanych cech. Najwyższy plon uzyskała linia LGR 520/99/4 (81% wzorca). Pozostałe linie plonowały na poziomie 71,6-77,0% wzorca. Masa ziarn z kłosa wahała się od 1,38g do 1,66g, zaś MTZ od 41,8g do 48,6g. W oparciu o trzy letnie wyniki (2007-09) wybrano 3 najlepiej plonujące linie i w latach 2010-2012 założono trzy powtórzeniowe doświadczenie z zastosowaniem biopreparatu EM (Efektywne Mikroorganizmy). Celem tych badań była ocena oddziaływania biopreparatu na plon i niektóre elementy struktury plonu pszenicy twardej. Oprysk EM stosowano dwukrotnie: w fazie krzewienia oraz w fazie kłoszenia z dodatkiem EM 5 (działanie grzybobójcze). Dawka: 20l EMa/ha w 300l wody oraz 3l EMa 5/ha. Zaobserwowano różna reakcję badanych linii na działanie biopreparatu EM. W przypadku dwóch linii stwierdzono wzrost plonów, zaś linia LGR 520/99/4 zareagowała obniżką plonu ziarna. Podobne zależności wystąpiły również przy ocenie elementów struktury plonu, a w szczególności w liczbie i masie ziarn z kłosa. 284 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Wpływ sposobu odchwaszczania i ilości wysiewu na plonowanie rodów orkiszu ozimego Sławomir Stankowski, Stanisław Pużyński, Magdalena Sobolewska, Marlena Kaźmierczak Katedra Agronomii, ul. Pawła VI 3, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Orkisz (Triticum aestivum ssp.spelta ) jest jednym z najstarszych podgatunków pszenicy zwyczajnej. W Europie orkisz przez wieki był dominującym zbożem uprawianym głównie w rejonach o chłodnym klimacie a więc w Skandynawii, Niemczech, Szwajcarii i Polsce. Później został wyparty przez nowoczesne odmiany pszenicy zwyczajnej. Zainteresowanie tym gatunkiem zboża wróciło w związku rozwojem rolnictwa alternatywnego i dążeniem do zachowania bioróżnorodności, również w żywieniu człowieka (Tyburski, Żuk-Gołaszewska 2005). Ziarno orkiszu zawiera duże ilości niezbędnych składników odżywczych tj. białka, błonnika, nienasyconych kwasów tłuszczowych i witamin (Grela 1996). Może stanowić wartościowy surowiec do produkcji chleba. Celem pracy była ocena wpływu sposobu odchwaszczania i ilości wysiewu na plonowanie rodów orkiszu w porównaniu do pszenicy zwyczajnej. Badania przeprowadzono w RSD Lipnik k. Stargardu na glebie kompleksu żytniego dobrego w latach 2010/2011 i 2011/2012 glebie lekkiej, klasy IVa, kompleksu żytniego dobrego. Porównano: 2 sposoby odchwaszczania (bronowanie, oprysk herbicydem), 3 ilości wysiewu (300, 400, 500 ziaren na m2) oraz sześć rodów orkiszu i jedną odmianę pszenicy zwyczajnej. Siew wykonano w III dekadzie września, na stanowisku po mieszance owsa + wyki siewnej uprawianej na nasiona. Zastosowane nawożenie mineralne wynosiło: przedsiewnie 18 kg N, 60 kg P2O5 oraz 90 kg K2O w formie Polifoski 6 oraz pogłównie przed ruszeniem wegetacji 40 kg N w formie saletry amonowej 34% N. Regulacja zachwaszczenia obejmowała mechaniczne usuwanie chwastów broną chwastownik wiosną oraz posiewne stosowanie herbicydu Legato Plus 600 SC (1,5 dm3.ha-1). Stwierdzono istotny wpływ sposobu odchwaszczania na plon orkiszu (tab.1). W 2011 roku korzystniejszy okazał się wariant z odchwaszczaniem mechanicznym, natomiast w roku następnym – chemicznym. Reakcja badanych rodów na różny sposób odchwaszczania w 2011 była podobna. W 2012 roku większość rodów i pszenica reagowała znaczną zwyżką plonu pod wpływem stosowania herbicydu. Jedynie Oberkulmer Rotkorn charakteryzował się podobnym plonem przy obu stosowanych sposobach. Zwiększenie ilości wysiewu z 300 do 500 ziaren na m2 nie miało wpływu na wysokość plonu rodów (rok 2011) lub przyczyniło się do jego wzrostu średnio o 2,5 dt ha1 (2012). Rody nie różniły się istnie w reakcji na zwiększoną gęstość siewu, aczkolwiek można było zauważyć tendencje do większej zwyżki plonu w przypadku rodów STH 28-4614 i STH 8 PLAKATY 285 Praca wykonana w ramach projektu badawczego własnego N N310 436938 Pszenica Tonacja w obu latach badań wykazywała się silniejsza dodatnią reakcją na zwiększony wysiew. Z porównania badanych rodów i odmian (tab. 1) wynika, że w obu latach najwyżej plonowała pszenica Tonacja, drugą grupę stanowiły rody hodowlane, a trzecią Oberkulmer Rotkorn. Jego średni plon z 2 lat badań kształtował się na poziomie około 20 dt/ha i ustępował rodom hodowlanym o około 7 i pszenicy Tonacja o około 15 dt ha-1. Tab. 1. Wpływ sposobu zwalczania zachwaszczenia (Z) i ilości wysiewu W) na plonowanie (dt ha -1 ) rodów orkiszu ozimego (R) Czynnik Rok 2011 Zwalczanie zachwaszczenia Ilość wysiewu ziaren /m2 Średnia NIR 0,05 dla: Rok 2012 Zwalczanie zachwaszczenia Ilość wysiewu ziaren /m2 Średnia NIR 0,05 dla: Wariant *A B Ród/Odmiana C D E F G Średnia mechaniczne chemiczne 300 400 500 26,6 29,8 32,6 29,2 27,0 19,6 39,5 25,7 26,3 27,5 26,3 23,3 17,7 34,5 26,7 27,6 30,0 28,2 26,0 18,1 34,8 26,6 27,0 29,4 27,3 24,2 19,8 35,0 25,2 29,6 30,8 27,7 25,3 18,1 41,1 26,2 28,1 30,1 27,8 25,2 18,7 37,0 Z-1,78; R-5,00; W- r.n.; ZxR-r.n.; WxR-r.n. 29,2 25,9 27,3 27,0 28,3 27,6 mechaniczne chemiczne 300 400 500 22,2 21,6 22,4 25,0 22,4 22,0 28,9 23,5 30,5 27,9 28,2 31,7 27,9 23,7 38,7 29,8 25,0 23,5 24,0 26,0 24,4 22,4 32,5 25,4 25,5 25,9 26,5 28,0 25,6 22,1 33,3 26,7 28,5 24,8 25,4 31,0 25,5 24,1 35,6 27,9 26,3 24,7 25,3 28,3 25,2 22,9 33,8 26,6 Z-5,42; R-1,71; W- 1,15; ZxR-2,42; WxR-r.n. *Rody orkiszu: A-STH 8, B-STH 11, C-STH 28-4609, D-STH 28-4614, E-STH 28-4619, F – Oberkulmer Rothkorn, G – pszenica zwyczajna Tonacja LITERATURA Grela E.R. 1996. Nutrient composition and content of antinutrional factors in spelt (Triticum spelta L.) cultivars. J. Sci. Food Agric., 71, 399-404. Tyburski J., Żuk-Gołaszewska K.2005. Orkisz–zboże naszych przodków. Post. Nauk. Roln. 4, 4-11. 286 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Zmienność plonowania odmian pszenicy ozimej na terenie Dolnego Śląska Ryszard Weber1, Henryk Bujak2, Dariusz Zalewski2, Ewa Śmiałek3 Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach 2 Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu 3 COBORU Stacja Doświadczalna Oceny Odmian w Zybiszowie 1 Znaczne zróżnicowanie warunków agroklimatycznych w poszczególnych województwach Polski sprawia, ze obecnie poszukuje się odmian odznaczających się szeroką adaptacją. Ogólną zdolnością adaptacyjną lub szeroką adaptacją określamy zdolność odmiany do relatywnie wysokich plonów w zmiennych warunkach środowiskowych rejonu, lat lub systemów uprawy. Natomiast wąską adaptacją odmiany nazywamy jej zdolność do plonowania na wysokim poziomie w specyficznych warunkach środowiskowych – podregionach lub określonych systemach uprawy. Odmiany wykazujące szeroką adaptację odznaczają się wysokim i stabilnym plonowaniem w stosunku do pozostałych odmian. Celem niniejszej pracy było podział punktów doświadczalnych Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego na Dolnym Śląsku na grupy, w których stwierdzono znaczne podobieństwo zmienności plonowania odmian pszenicy ozimej. Analizowano plony pszenicy ozimej uzyskane w 7 doświadczeniach PDO w latach 2009-2011 na poziomie intensywnym uprawy obejmującym pełną ochronę chemiczną przed szkodnikami i chorobami grzybowymi, stosowanie antywylegacza i dodatkowe nawożenie dolistne. Do badań wykorzystano wyniki plonów ziarna 11 odmian pszenicy ozimej. Doświadczenia PDO zakładano w dwuczynnikowym układzie pasów prostopadłych. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyodrębnienie z analizowanych stacji doświadczalnych trzech grup miejscowości różniących się istotną zmiennością plonowania badanych odmian pszenicy. Do pierwszej grupy należy zaliczyć Tomaszów i Naroczyce. Drugą jednoelementową grupę tworzy stacja doświadczalna Pawłowice odznaczająca się brakiem korelacji z pozostałymi miejscowościami. Do trzeciej grupy należy zaliczyć Zybiszów, Kobierzyce, Kondratowice i Tarnów. Znaczące zmiany środowiska glebowo-klimatycznego wskazują, że mikrorejonizacja odmian pszenicy ozimej w zróżnicowanych warunkach niektórych obszarów województw Polski południowej może przyczynić się do zwiększenia plonów pszenicy ozimej. Praca wykonana w ramach Krajowego Programu Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego koordynowanego przez COBORU PLAKATY 287 Porównanie cech jakościowych chlebów z mąki pszenżytniej wypiekanych w skali małej technologii Joanna Kaszuba, Adam Paweł Kuczyński Katedra Technologii i Oceny Jakości Produktów Roślinnych, Uniwersytet Rzeszowski Pszenica ozima w roku 2012 stanowiła w Polsce połowę zebranych zbóż ozimych – ok. 6 mln ton, żyto 2,9 mln ton, natomiast pszenżyto ozime ponad 2,8mln ton. Zbiory pszenicy jarej wyniosły niemal 2,7 mln ton, a pszenżyta jarego ponad 500 tys. ton. To zestawienie ilustruje ogromną przydatność w uprawie polskiego pszenżyta w tym specyficznym roku. Jednak powszechnie pszenżyto rozpoznawane jest jako pasza dla trzody chlewnej. Natomiast od 1960 r. panuje wśród naukowców powszechne przekonanie, że pszenżyto ma większą moc produkcji skrobiowej niż pszenice chlebowe. Od tego czasu trwają intensywne prace hodowlane i testy technologiczne nad jego wypiekowością w tradycyjnym procesie technologicznym. Także stosuje się w wypiekach dodatek mąki z pszenżyta do mąki pszennej. Będąca w badaniach COBORU linia BOH 1512, która jest podwojonym haploidem w ostatnim sezonie wegetacyjnym wyróżniła się bardzo wysoką liczbą opadania, wysoką zimotrwałością oraz wysokim plonem. Ta linia najbardziej jest przystosowana do warunków uprawowych i klimatycznych Polski. Pilotażowe, nasze badania wskazują, że wypieki z mąki linii BOH 1512 są na poziomie dobrych wypieków z pszenic chlebowych. Powszechne jest przekonanie wśród młynarzy i piekarzy, że każde ziarno dość dokładnie można ocenić metodami pośrednimi i zastosować np. odpowiednie mieszanie ziarna o różnej wartości wypiekowej. Stwierdzenie jest słuszne w przypadku pszenicy, ale nie dotyczy ono ziarna pszenżyta. Ponadto bardzo liczne testy analityczne i reologiczne dostosowano do oceny pszenicy i zwłaszcza, gdy wykorzystuje się ją do produkcji chleba metodą bezpośrednią, bez fermentacji wielofazowej. Natomiast stwierdza się dużą zmienność w jakości ciasta u dotychczas zbadanych form pszenżyta. Po wprowadzeniu do upraw wartościowych form wypiekowych pszenżyta, konieczne będzie zapewnienie po pierwsze: szybkich technik identyfikacji dostaw ziarna tych form dla odróżniania ich od pastewnych, a po drugie opracowanie optymalnych standardów dla produkcji mąki wypiekowej, wg. których możliwe byłoby coroczne przygotowanie mąki i łatwe jej wykorzystanie do celów piekarskich. Chodzi tu o ustawienie niektórych parametrów mąki np. dla maksymalnej tolerancji na fermentację końcową jak i rozrost w pierwszych fazach wypieku. Umożliwi to uzyskanie pieczywa z pszenżyta metodą pszenną, aby nie trzeba było szukać oddzielnie dobrej mąki pszennej i oddzielnie żytniej, a potem je w odpowiedniej proporcji mieszać. Ponadto wiadomo, że technologia pszenna jest bardziej 288 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... efektywna niż żytnia. W tym miejscu istotne jest również sprawdzenie, jakie wyciągi mąki uzyskuje się przy takim samym schemacie przemiałowym jak dla pszenicy. Natomiast w dalszej kolejności będzie możliwe wykorzystanie mąki dla pieczywa na zakwasach jak również cało-ziarnowego, tak bardzo uzasadnionych w żywieniu. Dlatego celem pracy jest poszukiwanie i poznanie wielu specyficznych cech ziarna, mąki, ciasta i wypieków z pszenżyta wypiekowego, a zwłaszcza tych odróżniających je od zarejestrowanych odmian tradycyjnie pastewnych. Materiałem badawczym było ziarno odmian wzorcowych pszenżyta ozimego Borwo, Fredro i linie BOH 1512-L2, BOH 1512-L3 wyróżniające się wysoką liczbą opadania, a także pszenica chlebowa Tonacja. Ziarno pszenżyta pochodziło z Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR O/Borowo z doświadczenia wstępnego, a pszenicy z doświadczenia rosnącego obok doświadczenia wstępnego. Wykonano podstawowe analizy ziarna, mąki i wypieków przewidziane normami. Zachowano jednolite warunki dla przemiału i wypieku. Przemiały wykonano młynem Junior Brabendera i wykorzystano odsiewacz otręb Brabendera. Liczbę opadania zmierzono aparatem Pertena, dane reologiczne ciasta i wodochłonność do wypieków określono farinografem Brabendera w odniesieniu do 500 j.B. Przeprowadzono kontrolowane miesienie ciasta, a garowania i wypiek metodą pszenną jednofazową w piecu SvebaDahlen. Barwę mąki i miękiszu chleba zmierzono wg własnych ustaleń metodycznych, kolorymetrem ColorQuest XE Hunterlab, a porowatość oceniono na skanach kromek chleba. W wynikach zwracają uwagę różnice w ocenie mąki po przemiale młynem Junior i z odsiewacza otrąb. Uzyskano wydajność mąki z pszenżyta BOH 1512 (chlebowego) 70% w stosunku do pszenicy Tonacja 74% i pszenżyta paszowego 66%. Rozkład granulometryczny mąki po przemiale jednopasażowym, z pszenżyta chlebowego i paszowego Fredro, w odróżnieniu od mąki pszennej, charakteryzował się znacznym skupieniem (sita 180 i 132μm) wokół granulacji najbogatszej na sicie 150μm. Liczba opadania mąki pszenżyta BOH 1512-L2, BOH 1512-L3 była znacznie wyższa, odpowiednio 182 s i 187 s, niż dla mąki pszenżyta paszowego Borwo (62 s) i Fredro (63 s) i zbliżona do uzyskanej dla mąki pszennej Tonacja (195 s). Spośród ocen reologicznych, krzywe farinograficzne ciasta z pszenżyta mają zupełnie inny charakter niż pszenicy i podobne są do żytnich. Pszenżyta charakteryzuje krótki czas rozwoju ciasta w zakresie 1,8-2,8 minuty, znikoma stabilność ciasta – maksymalnie 2 minuty i wytrzymałość (konsystencja) ciasta po 10 minutach w zakresie 250-350 jednostek Brabendera. Jednak pszenżyta chlebowe wyróżnia wyższa wytrzymałość ciasta po 10 minutach i nie niższa od 300j.B. Stwierdzono dużą, 75% wodochłonność mąki pszenżyta chlebowego (oceniono ją w wypiekach), która jest większa o 4% od mąki z pszenicy chlebowej Tonacja i zdecydowanie wyższa niż dla mąki z pszenżyta Fredro i Borwo (69%). Zmierzone parametry barwy wskazują na znaczny udział barwników żółtych, a jednocześnie wysoką jasność mąki z pszenżyta chlebowego i taka oce- PLAKATY 289 na – barwa żółta o dużej czystości, dokładnie charakteryzuje miękisz chleba z pszenżyta chlebowego. Zróżnicowany czas garowania ostatecznego w nieznacznym stopniu wpływał na opadanie ciasta podczas wypieku bochenków z pszenżyta chlebowego, natomiast wyraźnie reagowało ciasto z pszenżyta Fredro, a bochenki z pszenżyta Borwo zapadały się. Największą objętość bochenków uzyskano z mąki pszennej i nieznacznie tylko niższą z pszenżyta chlebowego. Bochenki z BOH 1512-L2, BOH 1512-L3 charakteryzowały się mniejszą porowatością miąższu i większą gęstością właściwą chleba niż chleb z pszenicy Tonacja. Swoim charakterem odpowiadały wypiekom z mąki żytniej. PODSUMOWANIE. Na podstawie przeprowadzonych testów w naszym laboratorium (mikro-piekarnia) wynika, że z pszenżyta ozimego BOH 1512 wypieczono bardzo dobry chleb. Natomiast ziarno odmian tradycyjnych Borwo i Fredro (wzorcowych) ze zbioru 2012 roku z Borowa nie nadawało się do wypieku chleba metodą tradycyjną. Właściwa interpretacja parametrów fizycznych mąki otrzymanej z młyna jednopasażowego lub parametrów reologicznych ciasta umożliwia rozróżnienie pszenżyta chlebowego od paszowego. 290 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Wartość użytkowa mieszańców pszenżyta z pszenicą w badaniach wieloletnich Wanda Kociuba, Aneta Kramek Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Celem pracy była ocena plonowania, wartości cech plonotwórczych kłosa, odporności na choroby grzybowe oraz zawartości białka w ziarnie mieszańców pszenżyta ozimego z pszenicą. Wyniki badań obejmują 2-letni cykl 2-powtórzeniowych doświadczeń porównawczych z wzorcem (odmiana pszenżyta ozimego Borwo), które założono metodą bloków losowych w Gospodarstwie Doświadczalnym UP w Czesławicach koło Nałęczowa. Materiał badawczy stanowiło 27 mieszańców 18 kombinacji krzyżówkowych, z czego 19 form mieszańcowych otrzymano w wyniku krzyżowania odmian pszenżyta ozimego (formy mateczne) z odmianami pszenicy ozimej (formy ojcowskie), a 8 pochodziło z krzyżowania wstecznego, w którym formą ojcowską było pszenżyto lub pszenica. Do krzyżowania wybrano odmiany zarejestrowane w ostatnich latach. Uzyskane wyniki wskazują, że zdecydowana większość mieszańców (23) charakteryzowała się wyższym w porównaniu do wzorca średnim plonem z jednostki powierzchni, z czego średni plon 17 form mieszańcowych przekraczał 8 t/ha, przy średnim plonie wzorca 7,41 t/ha. Wartość liczby i masy ziarn z kłosa oraz MTZ dla większości ocenianych form mieszańcowych również przewyższała średni poziom w/w cech dla wzorca. Większość badanych form mieszańcowych (14) przewyższała wzorzec pod względem odporności na mączniaka właściwego. 4 formy były w mniejszym stopniu niż wzorzec porażane przez choroby liści, zaś 9 przez choroby kłosa, co czyni z nich wartościowy materiał w hodowli odpornościowej. Na uwagę zasługują mieszańce Moderato × Markiza, Moderato × Anthus, (Hortenso × Batuta) × Hortenso, które charakteryzują się wysokim plonem z jednostki powierzchni (powyżej 8 t/ha), wysoką liczbą (powyżej 60 szt.) i masą ziarn z kłosa (powyżej 2,8 g), a także wysoką MTZ (powyżej 48 g) oraz dobrym poziomem odporności na choroby grzybowe. PLAKATY 291 Plonowanie i wartość technologiczna ziarna pszenżyta ozimego „Gniewko” Wiesław Koziara, Hanna Sulewska, Katarzyna Panasiewicz, Karolina Śmiatacz, Rafał Sobieszczański Katedra Agronomii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu [email protected] Wstęp Wysoki potencjał produkcyjny oraz znaczna konkurencyjność pszenżyta w stosunku do pozostałych zbóż powodują, iż gatunek ten cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Jak dotąd uprawa pszenżyta w Polsce w przeważającej części przeznaczana była na cele paszowe, jednak wprowadzanie nowych odmian o zwiększonej zawartości glutenu daje nadzieję, iż w przyszłości zboże to zostanie wykorzystane również w celach konsumpcyjnych. Celem badań było określenie reakcji pszenżyta ozimego odmiany Gniewko na deszczowanie, ochronę fungicydową oraz nawożenie azotem. Materiał i metody Doświadczenia polowe z pszenżytem ozimym odmiany Gniewko, przeprowadzono przez Katedrę Agronomii, Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu w latach 2008-2010 w Zakładzie Doświadczalno-Dydaktycznym Złotniki koło Poznania. Pszenżyto uprawiano na glebach płowych, wytworzonych z piasków gliniastych lekkich, zakwalifikowanych do klasy bonitacyjnej IV a i IV b, kompleksu żytniego bardzo dobrego i dobrego. Doświadczenie wykonano jako trzyczynnikowe, w układzie split –split–plot w czterech powtórzeniach. Badanymi czynnikami były: wariant wodny (niedeszczowany i deszczowany), ochrona fungicydowa (zaprawa nasienna – Baytan Universal 094 FS; zaprawa nasienna – Baytan Universal 094 FS + 1 zabieg (Alert 375 SC w dawce 1,0 l·ha-1) w fazie 1 kolanka oraz zaprawa nasienna – Baytan Universal 094 FS + 2 zabiegi (Input 460 EC w dawce 1,0 l·ha-1w fazie 1 kolanka + Prosaro 250 EC w dawce 0,6 l·ha-1 w fazie początek kłoszenia) oraz nawożenie azotem w dawkach: 0, 60,120,180 kg·ha-1. Nawożenie azotem w formie saletry amonowej stosowano w dawce 60 kg N·ha-1 przed siewem oraz na odpowiednich obiektach 60 kg N·ha-1 w fazie krzewienia i 60 kg N·ha-1 w fazie kłoszenia. Nawożenie fosforowo-potasowe zastosowano przedsiewnie w dawkach 80 kg·ha-1 – P2O5 – w formie 46% superfosfatu oraz 100 kg·ha-1 K2O – w formie 60% soli potasowej. Ponadto regulację zachwaszczenia przeprowadzono stosując jesienią oprysk preparatami Dicuran 80 WP w dawce 1,0 kg·ha-1 oraz Gold 450 EC w dawce 1,2 l·ha-1. Pozostałe zabiegi agrotechniczne wykonywano zgodnie z zasadami poprawnej agrotechniki tego gatunku. 292 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Uzyskane wyniki poddano ocenie statystycznej metodą analizy wariancji dla doświadczeń czynnikowych ortogonalnych i analizy wariancji w układzie split-split-plot. Test szczegółowy wykonano wg Tukey’a na poziomie ufności P = 0,95. Podsumowanie Warunki pogodowe w latach badań wpływały na wielkość uzyskiwanych plonów ziarna pszenżyta ozimego odmiany Gniewko. Uzyskane wyniki wskazują, iż w latach badań stosowanie deszczowania nie powodowało istotnego wzrostu plonu ziarna pszenżyta ozimego odmiany Gniewko. Również nie odnotowano istotnego wpływu tego czynnika na komponenty plonowania. Z kolei plon ziarna omawianego gatunku istotnie modyfikowała zarówno intensywność ochrony roślin jak i nawożenie azotem. Wykonana analiza chemiczna ziarna pszenżyta wykazała nieznaczne zróżnicowanie jego składu chemicznego w zależności od czynników doświadczenia. PLAKATY 293 Wheat breeding program in SELGEN Inc., Plant breeding station Uhretice Martin Hromadko1, Irena Bizova2 1 SELGEN Inc., Plant breeding station Uhretice SELTON Ltd. Plant breeding station Uhretice 2 Abstract: SELGEN Inc. continue the tradition of breeding activities by its predecessor breeding companies, inaugurated at the beginning of last century (19031905) under the guidance of prominent agricultural specialists. Hundreds of varieties which have helped in advancing plant production have been developed and registered in Czechoslovakia (later the Czech and Slovak Republics) and in many other countries for almost a hundred years. Selgen is from one hundred % Czech company. SELGEN´S primary focus is the breeding of new varieties of field crops. The main program is the wheat breeding program in Stupice and Uhretice stations. The breeding program started in 1921 in Stupice and in 1956 in Uhretice. Fifty four cultivars of winter wheat and twenty one spring wheat and were registered by 2011 in both stations. Cultivars of SELGEN Inc. winter wheat are planted on 24,5 % of multiplication area and spring wheat is planted on 36,5% of multiplication area in 2010. The most used method is the pedigree method with ears selection in Uhretice plant breeding station, testing offspring in yield, abiotic and biotic stress resistance, bucking or feed quality, agronomical properties. In some special programs as selection of rht-gens we use plant selection. New cultivars and advanced lines are plant in different agronomical conditions, different preceding crops (maize, cereals), sowing rate and sowing time. These field trials give information for farmers how to lead the plants to the best results. The breeding process and its results, which are new cultivars of wheat, help to improve yield and quality agriculture production. Breeding and creating cultivars in each country specific conditions give a stability of the production. But it is a long process and it should be its concern of each government to support this work and save national breeding. SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 294 Porównanie plonowania odmian mieszańcowych i populacyjnych żyta pochodzących z różnych źródeł Henryk Bujak1, Paweł Dopierała2, Bartosz Rudzki2 1 Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu 2 KWS Lochow Polska Sp. z o.o. Stosowanie do siewu kwalifikowanego materiału siewnego pozwala na osiągnięcie szeregu korzyści wynikających z jego, jakości i zdrowotności, co pozwala na wykorzystanie potencjału plonotwórczego wnoszonego przez odmiany. Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego pozwala ponadto na rotację odmian uprawianego gatunku i wybór najbardziej przystosowanych do lokalnych warunków glebowo-klimatycznych. Ważnym czynnikiem przemawiającym za wymianą materiału siewnego obok wzrostu produktywności jest także wnoszona przez odmiany jakość produkcji. Coraz częściej wskazuję się na istotną rolę postępu biologicznego wnoszonego do produkcji roślinnej przez stosowanie nowych odmian. Niestety wymiana materiału siewnego w Polsce jest niska i szacowana jest obecnie na około 10%, co stawia nas na ostatnim miejscu w Europie i nie pozostaje bez wpływu na jakość polskiej produkcji. Celem było porównanie plonowania mieszańcowych i populacyjnych odmian żyta ozimego o różnych stopniach kwalifikacji oraz form pochodzących od rolników uzyskanych w wyniku wielokrotnego ich samorozmnażania. Materiał badawczy stanowiło 10 obiektów, w tym odmiany mieszańcowe (Visello, Brasetto, Balistic, Palazzo), odmiany populacyjne (Dańkowskie Diament – materiał kwalifikowany C1 i C2, Kier- C1), roamnożenie odmiany Balistic do pokolenia F2 oraz dwie formy żyta pochodzące od rolników z wieloletnich własnych rozmnożeń. Z badanymi formami przeprowadzono trzyletnie doświadczenia polowe w trzech miejscowościach (Kondratowice, Swarzynice, Walewice). Doświadczenia zakładano metodą losowanych bloków w czterech powtórzeniach. Wykazano, że najwyżej plonowały odmiany mieszańcowe, a zwłaszcza Brasetto (94,7 dt/ha) i Palazzo (93,4).Użycie do siewu nasion pokolenia F2 mieszańca Balistic spowodowało obniżenie plonowania tej odmiany o około 20% w stosunku do użytych nasion handlowych. Odmiany populacyjne plonują także o około 20% niżej niż mieszańcowe Nie stwierdzono natomiast istotnej różnicy w plonowaniu odmiany Dańkowskie Diament w zależności od użytego do siewu materiału kwalifikowanego C1 i C2. Formy żyta z wieloletniej własnej reprodukcji plonowały o 20% słabiej niż odmiany populacyjne uzyskane z kwalifikowanego materiału siewnego i aż do 40% słabiej niż odmiany mieszańcowe. PLAKATY 295 Ponadto zanotowano u nich znacznie silniejsze wyleganie niż u pozostałych odmian. Doświadczenie było prowadzone w 3 miejscowościach przez 3 lata. Obiekty: od nr 1 do 4 – odmiany mieszańcowe Nr 5 – F2 z odmiany Balistic Od nr 6 do 8 – odmiany populacyjne, ale nr 7 C2, czyli wysiany był niekwalifikowany materiał z ubiegłorocznego C1 Nr 9 i 10 – żyto od rolników z wieloletnich (10?-20? lat) własnych rozmnożeń. Nr 9 z Wielkopolski, nr 10 z Łódzkiego. Doświadczenie w 4 powtórzeniach, ale prowadzone tylko na 1 poziomie agrotechniki – zbliżonym do a2 w PDO. Wyniki ze wszystkich lat były zbliżone do tych tegorocznych. Będą jeszcze jakieś wyniki analizy ziarna po zbiorze (nie poamiętam teraz dokładnie jakie – mtz, l. opad.?) Wnioski na szybko: Najwyżej plonują mieszańce, z których najlepiej Brasetto i Palazzo. F2 mieszańca plonuje ok. 20% słabiej od F1, ale jeśli dobrze pamiętam w inne lata lepiej lub na poziomie odmian populacyjnych. Odmiany pop. plonują także ok. 20% słabiej od mieszańcowych, a C2 tylko nieistotnie słabiej od C1. Żyto z wieloletniej własnej reprodukcji plonuje nawet do 40% słabiej niż odmiany mieszańcowe, przy czym w poprzednich latach Dziadkowe było wyraźnie słabsze niż Tatowe. Wylegają one (zwłaszcza Dziadkowe) znacznie silniej niż pozostałe odmiany. 296 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Zawartość polisacharydów w kolekcji europejskich zasobów genowych owsa Anna Fraś1, Kinga Myszka1, Danuta Boros1, Christoph U. Germeier2, Rita Redaelli3 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Samodzielna Pracownia Oceny Jakości Produktów Roślinnych 2 Julius Kühn-Institut, Federal Research Centre for Cultivated Plants, Institute for Breeding Research on Agricultural Crops, Quedlinburg, Germany 3 CRA – MAC, ex Istituto Sperimentale Cerealicoltura, Bergamo, Italy Owies jest rośliną znaną od tysięcy lat. Współcześnie, obok jęczmienia, uznany jest za roślinę zbożową XXI w. i zaliczany do surowców o właściwościach funkcjonalnych. Wartość prozdrowotna żywności funkcjonalnej wynika z obecności w jej składzie związków bioaktywnych tj. błonnika pokarmowego, oligosacharydów, białka i peptydów, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, składników mineralnych, witamin, związków o właściwościach przeciwutleniających. Owies i jego przetwory są pod tym względem szczególnymi produktami, bogatymi w w/w związki. Błonnik owsa, w porównaniu do zbóż chlebowych cechuje się większą zawartością nieskrobiowych polisacharydów (NSP). Głównym składnikiem tej frakcji są rozpuszczalne β-glukany, które korzystnie oddziałują na gospodarkę lipidową, działanie hipocholesterolemiczne, regulują metabolizm węglowodanów, obniżają indeks glikemiczny (1g β-glukanów owsianych w posiłku średnio o 1%). Wysoka zawartość błonnika w produktach owsianych zmniejsza ryzyko występowania chorób układu pokarmowego. Stosowanie diety owsianej zalecane jest również w przypadku zaawansowanej cukrzycy, w profilaktyce miażdżycy i choroby wieńcowej serca oraz jako czynnik wspomagający leczenie chorób nowotworowych. Skład chemiczny poszczególnych odmian owsa różni się w zależności od warunków uprawy, dlatego celem badań było określnie zwartości i składu polisacharydów w odmianach owsa pochodzących z uprawy w różnych regionach Europy. Prezentowane wyniki uzyskano w ramach projektu unijnego „AVEQ” (AGRI-2006-0397), realizowanego w SPOJPR w latach 2008-2011. Materiałem badawczym było ziarno owsa uprawiane w roku 2008 w Bułgarii, Estonii i Polsce oraz w roku 2009 we Francji, Rumunii i Szwecji. W analizowanym materiale została oznaczona zawartość polisacharydów nieskrobiowych na chromatografie gazowym, zgodnie z metodyką opisaną przez Englysta i Cummingsa (1984), a także zawartość skrobi według metodyki Megazyme. Odmiany uprawiane w roku 2008 wykazywały się wyższą średnią zwartością skrobi (57%) niż odmiany uprawiane w roku 2009 (54%). Najwyższą zawartością skrobi, 58,5% (Cv 6,4%) odznaczały się próby uprawiane w warun- PLAKATY 297 kach glebowo-klimatycznych Estonii (2008), a najniższą, 51,% (Cv 14%) ziarno uprawiane w Rumunii (2009). W odniesieniu do zawartości nieskrobiowych polisacharydów, podobnie jak w przypadku skrobi, odmiany z roku 2008 charakteryzowały się większą ilością tych związków. Cecha ta charakteryzowała się dużym zróżnicowaniem, a wartość współczynnika zmienności mieściła się w zakresie od 10,6% do 17,1%. Średnia zawartość NSP w roku 2008 wynosiła 8,5%, a w roku 2009 7,6%. Najwyższą ilość NSP wykazano dla prób uprawianych w Polsce (2008) 8,9%, a najniższą 7,4% dla odmian ze Szwecji (2009). Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że zróżnicowane warunki glebowo-klimatyczne występujące w poszczególnych krajach Europy, a także warunki pogodowe związane z latami uprawy mają wpływ za zawartość polisacharydów istotnych w żywieniu ludzi. 298 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Mieszańce A. sativa x A. macrostachya jako źródło zmienności do poprawy fizycznych cech jakościowych ziarna owsa jarego Maciej Kała, Bogusław Łapiński Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy W latach 2011/12 prowadzono badania mieszańców owsa uprawnego z dzikim spokrewnionym gatunkiem Avena macrostachya Bal. et Durieu. Jest to roślina wieloletnia, obcopylna, odporna na mróz i choroby. Celem pracy było wyodrębnienie wartościowych rolniczo linii introgresywnych o poprawionej jakości ziarna. Prowadzono dwustopniowy system oceny w czterech miejscowościach. Materiał rozmnażano i oceniano wstępnie w szkółkach w warunkach siewu rozrzedzonego a w następnym roku wybrane linie badano w doświadczeniu ścisłym na poletkach 5 m2 wraz z wzorcami ‘Bingo’ dla owsów oplewionych i ‘Siwek’ dla owsów nagich. Obiekty selekcjonowano pod względem plonu, masy tysiąca ziaren (MTZ), procentu łuski i ciężaru objętościowego. Zmienność była zależna zarówno od miejscowości jak i genotypów. Najwyższe średnie plony dla owsów nagoziarnistych i oplewionych odnotowano w Kopaszewie. W tej samej miejscowości mieszańce nagoziarniste miały najniższy procent ziaren z łuską, natomiast oplewione najniższy udział łuski. W Radzikowie odnotowano najwyższą wartość średniej MTZ u owsów nagich wynoszącą 137% wzorca natomiast w Polanowicach stwierdzono najwyższe wartości tej cechy dla linii oplewionych (95% wzorca). W Radzikowie najwyższy ciężar objętościowy u oplewionych był równy poziomowi wzorca ‘Bingo’, z kolei nagonasienne przewyższyły wzorcową odmianę ‘Siwek’ o 12%. Zmienność między obiektami wywołała znaczne zróżnicowanie wyników. U mieszańców oplewionych linia 5Q5/04.1001 dała najwyższy średni plon (113% wzorca) i średni ciężar objętościowy (110% wzorca). Mieszańca S8H8.E9 wyróżniała wysoka MTZ, która przy średniej wartości 47,5g była lepsza od ‘Bingo’ o 5g. Najniższy udział łuski miały Ax346 i 5P8.b (92% wzorca). Wśród nagonasiennych obiekt 5M9.2.1.29.100 plonował najlepiej (79% SIWKA). Linie 5T8.33011 i 5T8.33018 wykazały najwyższą MTZ ponad 34g przewyższając wzorzec o ponad 10g. Linie te charakteryzowały się również bardzo niskim udziałem ziaren z łuską, który wahał się między 1-2,8%, w zależności od miejscowości, (‘Siwek’ – 8-18%) i wysokim ciężarem objętościowym ponad 63kg/hl (112% wzorca). Podobnie wysoki ciężar objętościowy miała linia 5M9.2.1 (70 kg/hl). W grupie obiektów wzbogaconych o geny A. macrostachya zauważono polepszenie, lub przynajmniej utrzymanie poziomu badanych cech. Jednak podobne lub nawet lepsze wyniki (MTZ= 48,3g w lini Ax253.20.) uzyskano niejednokrotnie w kontrolnych liniach mieszańców otrzymanych z udziałem owsa ozimego w obrębie gatunku A. sativa. Nie można więc na obecnym etapie prac udowodnić wpływu A. macrostachya na poprawę PLAKATY 299 badanych parametrów. Ogólnie, wyniki w materiale owsa nagonasiennego są bardziej interesujące ze względu na linie 5T8.33018, 5T8.33011 wykazujące jednoczesną poprawę wszystkich parametrów jakościowych plonu. Natomiast wysokością plonu, wraz z wysokim ciężarem objętościowym, wyróżniła się oplewiona linia 5Q5/04.1001. 300 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Owies w badaniach odrębności, wyrównania i trwałości Katarzyna Kędzierska, Joanna Waszak Centralny Ośrodek Badania Oceny Odmian Stacja Doświadczalna Oceny Odmian 63-022 Słupia Wielka Znaczenie gospodarcze owsa, od wielu lat, utrzymuje się na stałym poziomie ze wzglądu na walory odżywcze dla człowieka i właściwości fitosanitarne. W roku 2012 w krajowym rejestrze znajdowało się 26 odmian owsa zwyczajnego i 5 odmian owsa nagiego. Warunkiem wpisania odmiany do krajowego rejestru i przyznania hodowcy wyłącznego prawa do odmiany są pozytywne wyniki badań odrębności , wyrównania i trwałości / OWT /. Badania OWT prowadzone są według metodyk opracowanych przez Centralny Ośrodek Badania Oceny Odmian na podstawie metodyk CPVO /Wspólnotowy Urząd Odmian Roślin/ oraz wytycznych UPOV/Międzynarodowy Związek Ochrony Nowych Odmian Roślin/obowiązujących dla poszczególnych gatunków roślin. Stanowią one podstawę prowadzenia obserwacji i oceny przejawów badanych cech oraz sporządzenia opisu odmiany w ujednoliconej dla całej Unii Europejskiej formie. Doświadczenia i testy polowe dotyczące badań OWT owsa zakładane są w dwóch punktach /SłupiaWielka, Zybiszów/ w sezonie wegetacyjnym, w którym przyjęto odmiany do badań. Trwają one zwykle dwa-trzy lata. W roku 2012 na tle szerokiej kolekcji /ok 60/ odmian badano 12 nowo zgłoszonych form owsa w tym 4 odmiany owsa nagiego i 8 odmian zwyczajnego. Większość z nich, po skończonym cyklu badań, otrzymuje pozytywne świadectwo OWT, będące podstawą do sporządzenia urzędowego opisu odmiany. Autorzy posteru przedstawiają cechy morfologiczne obserwowane, w różnych stadiach rozwojowych, na różnych częściach roślin owsa, od fazy krzewienia do ziarniaka w spoczynku. Wszystkie te cechy służą do ustalenia odrębności odmiany i są brane pod uwagę przy ocenie jej wyrównania. Niektóre z tych cech, ściśle zdeterminowane genetycznie, są podstawą grupowania odmian w badaniach OWT, w celu zidentyfikowania odmian najbardziej podobnych i ustalenia cech je różniących. Obserwacje cech morfologicznych owsa sprawiają niekiedy wiele trudności. W związku z tym dokonano przeglądu ważniejszych cech, ilustrując je zdjęciami i rysunkami w celu ułatwienia oceny ich przejawów na etapie hodowli i badań OWT. Wskazujemy także te cechy owsa, w których wady wyrównania zdarzają się najczęściej i przedstawiamy obowiązujące normy wyrównania dla odmian. PLAKATY 301 Plonowanie i wartość siewna ziarna wybranych form owsa Katarzyna Panasiewicz1, Wiesław Koziara1, Hanna Sulewska1, Karolina Śmiatacz1, Rafał Sobieszczański1, Zygmunt Nita2 1 Katedra Agronomii, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, 2 Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o. – Grupa IHAR [email protected] Wstęp Areał uprawy owsa na świecie wynosi ok. 17,9 mln. ha, w tym ok. 3% uprawia się w Polsce na powierzchni 0,546 tys. ha. 80% produkcji krajowej przeznaczane jest na paszę, a pozostała część służy jako surowiec dla przemysłu spożywczego do produkcji płatków, kasz i otrębów. Cenny skład chemiczny tego zboża powoduje, że coraz częściej znajduje ono swoje wykorzystanie również w przemyśle kosmetycznym, a nawet farmaceutycznym. Plonowanie zbóż przede wszystkim wynika z ich uwarunkowań genetycznych, jednak duże znaczenie mają również warunki pogodowe i agrotechniczne. Uzyskanie optymalnego plonu wiąże się także z wysoką jakością materiału siewnego. Stąd w przeprowadzonych badaniach podjęto ocenę plonu ziarna, ale i także jakości siewnej nowych odmian owsa. Materiał i metody Doświadczenia polowe wykonano w latach 2010-2011 na polach ZDD Gorzyń filia Złotniki należących do Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Wykonano je w układzie bloków losowanych kompletnych w 4 powtórzeniach. Czynnikiem I rzędu był wariant wodny (niedeszczowany, deszczowany). Czynnikiem II rzędu była forma owsa (STH 7105 – owies oplewiony, karłowy; STH 8007- owies oplewiony, wysoki; POLAR – owies nagi), pochodzące ze Stacji Hodowli Roślin w Strzelcach. Deszczowanie wykonywano przy spadku wilgotności gleby poniżej 70% PPW wykorzystując deszczownię półstałą, ze zraszaczami typu NAAN 233/91 o średnicy dysz 7 mm i wydajności wody 5 mm∙h-1. Dawki wody z deszczowania w latach badań wynosiły 180 i 165 mm. Powierzchnia poletka w wariancie niedeszczowanym wyniosła 24 m2, deszczowanym 48 m2, natomiast do zbioru w obu przypadkach 11,32 m2. Ocenę wartości siewnej ziarna określano na próbie 400 ziaren czystych (4 x 100) z każdego poletka i poddano kiełkowaniu przez zapewnienie optymalnych warunków wilgotnościowych i temperatury. Parametry wartości siewnej i wigoru oznaczono zgodnie z wytycznymi ISTA 2009. 302 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Wyniki poddano ocenie statystycznej metodą analizy wariancji dla doświadczeń czynnikowych ortogonalnych. Test szczegółowy wykonano wg Tukey’a na poziomie ufności P = 0,95. Podsumowanie Stwierdzono, że plon ziarna owsa zależał od warunków pogodowych w latach badań. Zastosowane deszczowanie działało modyfikująco na plon ziarna, jak i jego komponenty. Wykonana ocena jakości rozmnożeniowej ziarna owsa wykazała istotne zróżnicowanie pomiędzy ocenianymi formami tego gatunku. Spośród rozpatrywanych odmian najwyższą energią kiełkowania, zdolnością kiełkowania oraz wigorem ziarna charakteryzowała się odmiana Bingo, a najniższą odmiana Polar. PLAKATY 303 Hodowla owsa na Litwie Vida Danytė Instytut Rolniczy, Litewskie Centrum Nauk Agrarnych i Leśnych, Dotnuva, Litwa Hodowlę owsa na Litwie rozpoczął w roku 1922 prof. Dionizas Rudzinskas. W okresie pierwszych 10 lat prac główną metodą hodowlaną była selekcja pojedyncza. Później, w większości przypadków, materiał początkowy był rozwijany metodą hybrydyzacji między odmianowej. Od początku prowadzonych prac hodowlanych owsa na Litwie zarejestrowano następujące odmiany: „Stipruolės” (1936), Gyrūnės (1949), „Skaistūnės” (1963), „Sidabrės” (1974), „Jaugila” (1995), „Migla DS” (2001) i „Mina DS” (2010). Obecnie celem hodowli owsa na Litwie jest odporność na choroby oraz skład chemiczny nasion, ale najważniejszym parametrem pozostaje plon. W roku 2012 badaniom podlegało 20 nowych oplewionych i nagoziarnistych linii hodowlanych owsa. Litewskie odmiany Migla DS i Mina DS były użyte jako odmiany standardowe. Odmiana Migla DS wyróżnia się wysoką zawartością białka i tłuszczu. Nagoziarnista odmiana Mina DS jest raczej wysoka ale odporna na wyleganie. Odmiana ta daje, na ogół, wysoki plon. Średni plon odmiany Migla DS wynosi 4,3 t ha-1 a odmiany Mina DS 4,0 t ha-1. Większość oplewionych liniej hodowlanych wykazują większy poziom plonowania w porównaniu do odmian standardowych, ale między linii nagoziarnistych najwyżej plonują odmiana standardowa. Plon linii hodowlanej DS 1650-51 (Rasputin / Belinda) był około 25% wyższy w porównaniu do standardowej odmiany Migla DS i wynosił 5,4 t ha-1. Wysoki plon nasion miały także genotypy DS 1639-11 i DS 1639-37 (Flamingstern /Flamindsprofi), DS 1526-9 (1373-24 /Edit), DS 164447 i DS 1644-68 (Triton /LPSH 00503), DS 1638-9 (Cwal /1491-11). Rok 2012 był bardzo dobry dla oceny odporności zbóż na wyleganie. Standardowa odmiana Migla DS była wysoka i okazała się nie odporna na wyleganie. W efekcie została oceniona na 3,8 punktu (1 - całkowite wyleganie, 9 - brak wylegania). Rośliny owsa nagoziarnistego były wysokie ale większość z nich wykazało dużą odporność na wyleganie. Nagoziarniste linie hodowlane owsa w porównaniu do linii oplewionych były bardziej odporne na wyleganie i niektóre choroby grzybowe a także miały dłuższy okres wegetacji. Ich ziarno miało wyższą masę hektolitra, wyższą zawartość białka, tłuszczu i skrobi oraz więcej fosforu i β-glukanów. Zawartość białka w oplewionych liniach hodowlanych owsa DS 1638-9 (Cwal /1491-11) i DS 1644-68 (Triton /LPSH 00503) była podobna do zawartości w odmianach owsa nagoziarnistego i może być oceniona jako bardzo wysoka ponieważ nagoziarniste odmiany owsa, ze względu na brak plewek, mają zwykle wyższą zawartość białka. Praca finansowana ze środków Litewskiego Ministerstwa Rolnictwa jako projekt badawczy MT/11-33 „Selekcja odmian zbóż dla produktów z całego ziarna z wyższą wartości żywieniowej”. SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 304 Wpływ zmienności genetycznej i środowiskowej na cechy determinujące wartość browarną jęczmienia ze zbioru w roku 2012 Damian Gołębiewski1, Kinga Myszka1, Anna Fraś1, Wojciech Wodzyński1, Danuta Boros1, Janusz Burek2 1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy Samodzielna Pracownia Oceny Jakości Produktów Roślinnych 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy Zakład Roślin Zbożowych, Kraków W hodowli jęczmienia przeznaczonego do celów browarnianych niezwykle ważna jest znajomość cech determinujących przydatność ziarna do produkcji słodu, jak również wiedza na temat oddziaływania na nie czynników genetycznych i środowiskowych. Z tego względu niezbędny jest ciągły monitoring zmienności genetycznej cech jakościowych ziarna nowowprowadzanych odmian i zaawansowanych materiałów hodowlanych jęczmienia browarnego jak również jej interakcji ze środowiskiem. Materiałem badawczym było ziarno 25 rodów jęczmienia jarego oraz 3 odmian wzorcowych: Blask, Conchita, Suweren, zebrane w Bąkowie, Strzelcach i Radzikowie ze zbioru w roku 2012 z doświadczeń wstępnych. Badania obejmowały oznaczenie w ziarnie masy 1000 ziarniaków oraz celności, w słodzie zawartości białka ogółem i białka rozpuszczalnego, liczby Kolbacha, kruchości i siły diastatycznej oraz w brzeczce ekstraktywności, lepkości, zawartości βglukanu i stopnia ostatecznego odfermentowania. Spośród nich największe znaczenie dla oceny browarności jęczmienia mają: liczba Kolbacha, siła diastatyczna, ekstraktywność mąki, lepkość i stopień ostatecznego odfermentowania. Te pięć cech jakościowych służy następnie do obliczenia wskaźnika jakości Q, przyjmującego wartości z przedziału <0-9>. Ocenę wartości browarnej wykonano metodami standardowymi zgodnie z PN oraz metodyką EBC. Wyniki przedstawiono jako wartości średnie z 3 miejscowości uprawy. Słód otrzymany z ziarna wyprodukowanego w 2012 roku charakteryzował się ogólnie niedostateczną kruchością. Średnia wartość tej cechy była na poziomie 65.7%, w zakresie od 39 do 76%. Niedostateczna kruchość słodu wpłynęła niekorzystnie na ekstraktywność, której średnia wartość wyniosła 81%, w zakresie od 78.6 do 82.3%. Podobnie jak w przypadku kruchości stwierdzono wysokie współczynniki korelacji tej cechy między poszczególnymi miejscami uprawy ziarna. Miejsce uprawy miało także wpływ na ekstraktywność słodu. Dla słodu wyprodukowanego z ziarna pochodzącego z Radzikowa i Strzelec średnia wartość ekstraktywności była zbliżona (81.4 i 81.6%), podczas gdy z Bąkowa o 1.5 jednostki procentowe niższa (79.9%). Zawartość białka słodu w materiale PLAKATY 305 analizowanym w bieżącym roku był na poziomie średnio 10.3%, w zakresie od 9.4 do 11.5%, a więc odpowiednim dla jęczmienia browarnego. Słód otrzymany z ziarna uprawianego w warunkach Bąkowa i Strzelec charakteryzował się taką samą średnią zawartością białka (10.8%), podczas gdy z warunków Radzikowa o 1.4 jednostki procentowe niższą (9.4%). Z zawartością białka w słodzie wiąże się bezpośrednio liczba Kolbacha. Średnia wartość tej cechy wyniosła dla badanych rodów 47.3%, w zakresie od 42.6 do 53.9%. Najniższą liczbę Kolbacha miało ziarno jęczmienia wyprodukowane w warunkach Bąkowa (43.8%), następnie Strzelec (48.7%), podczas gdy z Radzikowa najwyższą (49.5%). Słód uzyskany z tegorocznego ziarna charakteryzował się odpowiednią siła diastatyczną o wartości średniej 295 jdn. W-K , w zakresie od 217 do 403 jdn. W-K. Nie obserwowano dużych różnic w wartości tej cechy w zależności od miejsca uprawy ziarna, dla słodu z Radzikowa 270 jdn. W-K, Bąkowa 303 jdn. W-K, oraz Strzelec 310 jdn.W-K. Stwierdzono wysokie współczynniki korelacji tej cechy między poszczególnymi miejscami uprawy ziarna, co wskazuje na jej wysokie uwarunkowanie genetyczne. Zawartość β-glukanu była na poziomie średnio 67 mg/l, w zakresie od 20 do 144 mg/l i była cechą o najwyższej zmienności (44%). Stwierdzono także wysokie zróżnicowanie zawartości β-glukanu w zależności od miejsca uprawy. Zbliżone zawartości β-glukanu były w słodzie z Bąkowa i Radzikowa (55 i 50 mg/l), a prawie dwukrotnie wyższe ze Strzelec (96 mg/l). Lepkość brzeczki kongresowej układała się podobnie jak w odniesieniu do βglukanu, chociaż zmienność tej cechy była wielokrotnie niższa (2%). W odniesieniu do klas jakości obliczonych w stosunku do odmiany Blask 8 rodów jęczmienia cechowało się dobrą do bardzo dobrej kategorii browarnej o wartości współczynnika Q w zakresie od 6.75 do 7.85. Spośród tych rodów siedem reprezentowało hodowlę Strzelce, a jeden był wytworzony w ZDHAR Radzików. Były to rody o najwyższej przydatności do słodowania. *Badania wykonano na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej w ramach dotacji MRiRW, zadanie 43. SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 306 Jakość towaroznawcza ziarna zbóż z gospodarstw ekologicznych Grażyna Cacak-Pietrzak1, Krzysztof Jończyk2 Katedra Technologii Żywności, SGGW Warszawa Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, PIB w Puławach 1 2 W ostatnich latach w Polsce obserwuje się wzrost zainteresowania produkcją ekologiczną. Pod koniec 2010 roku w naszym kraju funkcjonowało 20 626 gospodarstw prowadzących produkcję metodami ekologicznymi. Powierzchnia wykorzystywana pod uprawę roślin w systemie ekologicznym wynosiła 524,1 tys. ha, z tego 102,2 tys. ha zajmowała uprawa zbóż. Największy obszar przeznaczony był pod uprawę żyta (26,6 tys. ha), następnie owsa (20,8 tys. ha), pszenżyta (11,9 tys. ha) i pszenicy (10,5 tys. ha). Jakość ziarna zbóż zależy od czynników genetycznych (gatunek, odmiana) oraz warunków siedliskowych (kompleks przydatności rolniczej gleb, warunki klimatyczne, zabiegi agrotechniczne). W systemie ekologicznym zabiegi agrotechniczne są bardzo ograniczone, co może wpływać niekorzystnie na cechy jakościowe ziarna. W Polsce, podobnie jak w innych krajach UE, nie określono odrębnych wymagań jakościowych dla ziarna zbóż z uprawy ekologicznej, powinno ono zatem odpowiadać ogólnym wymaganiom jakościowym określonym w unijnych i krajowych regulacjach prawnych. Celem pracy była ocena towaroznawcza ziarna różnych gatunków zbóż z uprawy ekologicznej. Materiał doświadczalny stanowiło ziarno: pszenicy zwyczajnej (2 próby), pszenicy orkisz (6 prób), pszenicy płaskurki (1 próba), żyta (8 prób) oraz owsa (1 próba) ze zbioru z 2010 roku. Ziarno pochodziło z certyfikowanych gospodarstwach ekologicznych położonych na terenie województwa lubelskiego, mazowieckiego i dolnośląskiego. W ramach oceny laboratoryjnej ziarna oznaczono: masę 1000 ziaren, gęstość w stanie usypowym, wyrównanie, zawartość popiołu całkowitego, zawartość białka ogółem metodą Kjeldahla, liczbę opadania. W ziarnie pszenicy oznaczono również ilość i jakość glutenu w systemie Glutomatic oraz wskaźnik sedymentacyjny Zeleny’ego. Badane próby wykazywały duże zróżnicowanie pod względem cech fizycznych oraz składu chemicznego ziarna. Największą masą 1000 ziaren cechowało się ziarno orkiszu, najmniejszą owies. Najmniej popiołu zawierało ziarno żyta. Ziarno orkiszu wyróżniało się wysoką ogólną zawartością białka, w tym białek glutenowych, ale jednocześnie zawierało najwięcej popiołu. Bardzo duże zróżnicowanie stwierdzono w aktywności enzymów amylolitycznych. PLAKATY 307 Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego a plonowanie zbóż Tadeusz Oleksiak Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin w Radzikowie, Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa. Zastosowanie dobrego materiału siewnego stanowi pierwszy z niezbędnych warunków uzyskania dobrych zbiorów. Kwalifikowany materiał siewny o sprawdzonych parametrach jakościowych pozwala na doskonalenie technologii uprawy i umożliwia pełniejsze wykorzystanie warunków środowiska bez jego degradacji. Temat efektywności stosowania kwalifikowanego materiału siewnego, mimo wagi tego zagadnienia był i jest rzadko podejmowany, a opinie o korzyściach wynikających z jego stosowania słabo udokumentowane. W miarę wyczerpywania się możliwości wzrostu plonowania w wyniku intensyfikacji agrotechniki, będzie zwiększało się znaczenie jakości i wartości biologicznej nasion. Tym bardziej wzrastać ono będzie w warunkach ograniczania ilości zabiegów agrotechnicznych i środków produkcji. Celem pracy jest wykazanie praktycznych efektów stosowania kwalifikowanego materiału siewnego zbóż. Materiał źródłowy stanowią, prowadzone w latach 2008-2011, wyniki badań ankietowych gospodarstw rolnych. Badano corocznie około 500 gospodarstw. Dane dotyczące uprawy zbóż zebrano łącznie z 7827 pól o łącznej powierzchni blisko 40 tys. hektarów. Analizy prowadzono na danych rzeczywistych, bez uwzględniania różnic w agrotechnice i poprawionych, czyli uwzględniających różnice wynikające z warunków uprawy. W tym celu wykorzystano wartości cząstkowych współczynników regresji wielokrotnej wyliczonych dla głównych czynników plonotwórczych. Wpływ lat zniwelowano przekształcając plony rzeczywiste na relatywne w relacji do średniego plonu w roku (Oleksiak 2009). Porównywano efekty uprawy przy zastosowaniu materiału siewnego C1 i nasion niekwalifikowanych (ze zbioru). Uwzględniono różnice w zależności od liczby lat korzystania z własnych rozmnożeń (do 2 i powyżej 2 lat). Wykazano różnice w kosztach uprawy i wzrost plonów poszczególnych gatunków zbóż w zależności od rodzaju nasion użytych do siewu. Osiągane efekty były zróżnicowane w zależności od roku uprawy jak i gatunku jednak wielkości zwyżki plonów rekompensowały dodatkowe nakłady ponoszone na zakup kwalifikowanego materiału siewnego i zwiększały dochody z uprawy. 308 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Tabela 1 Koszty wysiewu i efekty uprawy w zależności od użytych nasion pszenica ozima. Wyszczególnienie Ilość wysiewu Cena *) Koszt KwalifikowaDopłata do kwalifiny materiał kowanego materiału siewny siewnego Koszt po uwzględnieniu dopłaty Ilość wysiewu Nasiona nieCena *) kwalifikowane Koszt nasion własnych Różnica w kosztach wysiewu Plony w zakwalifikowane leżności od za- niekwalifikowane stosowanych nasion Różnica w plonach Efekt netto Jednostki 2008 kg·ha-1 214,3 zł.dt-1 152,3 zł.ha-1 326,3 2009 209,6 153,7 322,1 2010 201,3 121,8 245,1 2011 195,3 167,2 326,6 Średnio 205,1 148,7 305,0 zł.ha-1 50,0 100,0 100,0 100,0 100,0 zł.ha-1 276,3 222,1 145,1 226,6 217,5 kg·ha-1 zł.dt-1 243,2 83,2 240,7 49,2 230,5 45,9 232,0 69,0 236,6 61,8 zł.ha-1 202,2 118,5 105,9 160,0 146,6 zł.ha-1 dt.ha-1 dt.ha-1 74,1 0,89 59,77 103,6 2,11 57,26 39,2 0,85 56,03 66,6 0,97 54,18 70,9 1,20 56,8 dt.ha-1 52,91 50,03 45,11 48,85 49,2 dt.ha-1 dt.ha-1 6,86 5,97 7,23 5,13 10,93 10,07 5,33 4,36 7,59 6,38 *) – średnie ceny z września i października, wg GUS. Rys. 1 Przyrost plonów na polach na których wysiewano kwalifikowany materiał siewny – średnie z lat 2008-2011. Literatura Oleksiak T. 2009 Plony pszenicy ozimej w zależności, od jakości stosowanego materiału siewnego. Biuletyn IHAR. 251: 83-93. PLAKATY 309 Reakcja nowych typów rzepaku ozimego (HO, LL i HOLL) na różne warunki środowiska Stanisław Spasibionek, Krystyna Krótka Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział w Poznaniu Nasiona aktualnie uprawianych odmian rzepaku charakteryzują się typowym dla rzepaku podwójnie ulepszonego składem kwasów tłuszczowych (palmitynowy i stearynowy – (4-6%), oleinowy – (56-68%), linolowy – (18-22%), linolenowy – (10-12%), erukowy – (0-2%), który spełnia wszystkie standardy przewidziane dla oleju na cele spożywcze i techniczne. Podwyższenie zawartości kwasu oleinowego do ponad 75% i obniżenie zawartości kwasu linolenowego poniżej 4% umożliwia uzyskanie oleju naturalnie stabilnego, nie podlegającego szybkim procesom oksydacyjnym. Ma to duże znaczenie przy długotrwałym składowaniu oleju i zdecydowanie poprawia wartość oleju rzepakowego jako surowca do przerobu w różnych technologiach (na cele spożywcze do głębokiego smażenia, przerobu oleju na margarynę, produkcji biopaliw). Celem pracy było przeprowadzenie analizy wpływu środowiska na przebieg desaturacji kwasów tłuszczowych w nasionach mutantów oraz mieszańców typu HO – (ang. high oleic) o wysokiej zawartości kwasu oleinowego, typu LL – (ang. low linolenic) o ekstremalnie niskiej zawartości kwasu linolenowego oraz typu HOLL – (ang. high oleic and low linolenic) o podwyższonej zawartości kwasu oleinowego i obniżonej zawartości kwasu linolenowego. Do badań wykorzystano pięć linii rodzicielskich oraz dwadzieścia mieszańców F1 i F2 otrzymanych w wyniku krzyżowań w układzie diallelicznym kompletnym. Do badań użyto linii zróżnicowanych pod względem zawartości kwasów tłuszczowych w nasionach (oleinowego, linolowego i linolenowego). Dwie linie mutantów M10453 i M10464 typu HO charakteryzowały się wysoką zawartością kwasu oleinowego w zakresie od 77,2% do 78,4% i obniżoną zawartością kwasu linolowego od 7,7% do 8,1%. Dwie linie (mutant M681 i linia DH A2-17/2) typu LL posiadały podwyższoną zawartość kwasu linolowego, odpowiednio do 24,9% i 23,1% oraz obniżoną zwartość kwasu linolenowego, odpowiednio do 2,8% i 1,8%. Piąta linia użyta do badań (DH W78) miała typowy dla rzepaku ozimego podwójnie ulepszonego skład kwasów tłuszczowych (kwas oleinowy – 64,1%, kwas linolowy – 18,2% i kwas linolenowy – 10,4%). Uzyskane mieszańce pokoleń F1 i F2 badano wraz z liniami rodzicielskimi w doświadczeniach polowych w trzech miejscowościach (Łagiewniki, Karżniczka, Poznań) w układzie losowanych bloków kompletnych w dwóch kolejnych sezonach wegetacyjnych 2007/2008 i 2008/2009. Synteza wyników z przeprowadzonych doświadczeń umożliwiła uzyskanie charakterystyki badanych genotypów i pozwoliła uzyskać informacje o prze- 310 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... ciętnej zawartości kwasów tłuszczowych C:18 w nasionach każdego z nich oraz o ich reakcji na zmienność warunków w różnych środowiskach. W analizowanych doświadczeniach wykazano istotne różnice w zawartości kwasów tłuszczowych badanych genotypów oraz ich interakcję z latami i miejscowościami. Przeprowadzone badania potwierdziły wpływ warunków glebowo-pogodowych na przebieg desaturacji kwasów tłuszczowych w oleju nasion. Największej presji siedliska podlegała zawartość kwasu linolenowego, potwierdziła to istotna regresyjna zależność zawartości tego kwasu od środowiska. PLAKATY 311 Postęp w hodowli genotypów rzepaku ozimego o zmniejszonej tendencji do osypywania Tadeusz Łuczkiewicz, Jerzy Nawracała Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Zwiększenie zmienności genetycznej u tego allopoliploidalnego gatunku może być uzyskane poprzez resyntezę Brassica napus L., zastosowanie metod inżynierii genetycznej lub indukowanie mutacji. W Katedrze Genetyki i Hodowli Roślin UP w Poznaniu od połowy lat siedemdziesiątych XX w. prowadzone są prace nad indukowaniem mutacji u rzepaku ozimego. W ramach tych prac poddawano wielokrotnemu działaniu czynnika mutagennego (promieniowanie γ – źródło 60Co – 3 dawki) nasiona trzech odmian jednozerowych: Jet Neuf, Brink i Janpol. Począwszy od pokolenia M1 z każdej rośliny zbierano 1-2 łuszczyny i powtórnie w kolejnych 22 latach poddawano działaniu promieniowania jonizującego. Począwszy od pokolenia M2 selekcjonowano rośliny odbiegające fenotypowo od wzorca otrzymując szereg mutacji fenotypowych cech jakościowych i ilościowych w tym m. in. mutant „krótkosłupkowy” oraz mutanty charakteryzujące się większa odpornością łuszczyn na osypywanie. W chwili obecnej nie ma na świecie odmian rzepaku ozimego o dobrej odporności łuszczyn na osypywanie, chociaż osypywanie nasion rzepaku może spowodować, w niektórych latach, straty plonu wynoszące około 15%. Celem pracy było porównanie stopnia osypywania łuszczyn linii mutacyjnych i odmiany Californium. W roku 2011 założono doświadczenie jednoczynnikowe, w którym obiektami było 5 obiektów: odmiana wzorcowa Californium i 4 linie mutacyjne (mutant krótkosłupkowy, linie 306/6, 306/6A, 306/6K).W doświadczeniu wykorzystano trzy metody oceny osypywania: 1. Liczenie osypanych i nieosypanych łuszczyn na roślinach w dwu terminach zbioru -do analiz wybierano z poletka losowo 50 roślin (razem 150 z genotypu) w momencie dojrzałości technicznej roślin i taką samą liczbę roślin w 22 dni po dojrzałości technicznej. 2. Ocena czasu potrzebnego do pęknięcia łuszczyny w wytrząsarce - analizę stopnia osypywania łuszczyn przeprowadzono na wytrząsarce laboratoryjnej typu 358 S, w której umieszczono plastikowy pojemnik wraz z dwiema metalowymi kulkami (o średnicy 1,8cm) i masie jednej kulki 35,82g. W plastikowym pojemniku umieszczono 5 łuszczyn. Łącznie z każdego genotypu analizowano 400 łuszczyn (80 wytrząsań po 5 łuszczyn). Liczono pęknięte i otwarte łuszczyny po upływie 20, 40 i 60 sekund. 3. Ocena siły (wyrażonej w Newtonach) potrzebnej do pęknięcia łuszczyn w aparacie skonstruowanym w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie -aparat ten mierzy siłę potrzebną do pęknięcia łuszczyny po naciśnięciu nasady 312 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... łuszczyny na przyrząd pomiarowy. Pomiarów dokonano na 100 łuszczynach każdego genotypu w dwu terminach zbioru roślin (łuszczyn) Ocenę podatności na osypywanie w drugiej i trzeciej metodzie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych na partii łuszczyn przechowywanych przez dwa miesiące w temperaturze pokojowej około 200C. Przeprowadzona ocena stopnia osypywania badanych genotypów wykazała dużą zgodność obserwacji wykonanych trzema różnymi metodami; W ocenie stopnia osypywania metodą pierwszą (liczenie łuszczyn osypanych i nieosypanych w dwu terminach zbioru) procent łuszczyn osypanych wynosił u mutanta „krótkosłupkowego” i linii 306/6/A odpowiednio 23,2% i 24,1%. Rośliny odmiany Californium osypały się w 32,9%. Podobne różnice obserwowano w trzy tygodnie po osiągnięciu przez rośliny dojrzałości technicznej („krótkosłupkowe – 24,6%, linia 306/6/A – 25,45, Californium 36,4%) W wyniku testu przeprowadzonego na wytrząsarce zdecydowanie najwięcej łuszczyn pękało u odmiany Californium. Po 20 sekundach wytrząsania osypało się 58% łuszczyn odmiany Californium i 17% łuszczyn linii 306/6/A. Procent nieosypanych łuszczyn po 60 sekundach wytrząsania wyniósł dla odmiany Californium 5,8% a dla linii 306/6/A – 43,5%. Ocena siły (w N) potrzebnej do pęknięcia łuszczczyn. Siła potrzebna do pęknięcia łuszczyny odmiany kontrolnej Californium wynosiła średnio 1,50 N podczas, gdy mutanta „krótkosłupkowego“ i linii 306/6/A odpowiednio 2,82 N i 2,59 N. Duża zgodność wyników uzyskanych trzema metodami (a także wynikami uzyskanymi w latach ubiegłych) pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków: 1. Linie mutacyjne 306/6A oraz „krótkosłupkowe” wykazały wyraźnie niższy procent osypanych łuszczyn w stosunku do odmiany wzorcowej Californium 2. Otrzymane linie mutacyjne powinny być wykorzystane w programach hodowlanych mających na celu poprawienie tej cechy PLAKATY 313 Analizy cech jakościowych nasion w liniach rzepaku ozimego otrzymanych z krzyżowań oddalonych w rodzaju Brassica Janetta Niemann, Andrzej Wojciechowski, Jowita Janowicz Katedra Genetyki i Hodowli Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu Krzyżowanie oddalone pozwala na przenoszenie korzystnych cech pomiędzy poszczególnymi gatunkami oraz na otrzymanie syntetycznych amfidiploidów i z tego względu jest powszechnie wykorzystywane dla ulepszania gatunków z rodzaju Brassica. Celem prezentowanych badań było określenie, na ile krzyżowanie oddalone może przyczynić się do zwiększenia zakresu zmienności cech świadczących o wyższej wartości nasion rzepaku takich jak: zawartość tłuszczu i glukozynolanów oraz skład kwasów tłuszczowych w nasionach. Badaniom poddano nasiona mieszańców z 23 linii powstałych w wyniku krzyżowania męsko sterylnej linii MS-8 z żółtonasiennym rzepikiem jarym (B. campestris ssp. sarson, Yellow Sarson) kapustą pekińską (B. campestris ssp. pekinensis), gorczycą etiopską (B. carinata) i gorczycą sarepską (B. juncea), które zebrano z roślin rosnących w dwóch różnych lokalizacjach tj. w Dłoni koło Rawicza (100 km od Poznania) i na Sołaczu w Poznaniu. Zawartość tłuszczu i glukozynolanów oznaczono metodą spektrometrii odbiciowej w bliskiej podczerwieni (NIRS), natomiast kwasy tłuszczowe oznaczono metodą chromatografii. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że wszystkie badane linie mieszańcowe wykazały szeroką zmienność w zakresie testowanych cech w porównaniu z liniami rodzicielskimi. Zawartość tłuszczu w nasionach form rodzicielskich wyniosła od 39,09 (B. campestris ssp. pekinensis) – 41,23% (B. campestris ssp. trilocularis). Natomiast wśród linii mieszańcowych odnotowano linie, które wykazywały wyraźnie wyższą zawartość tłuszczu w nasionach, w porównaniu z formami rodzicielskimi w obu lokalizacjach (najwyższe w kombinacji B. napus, linia MS-8 x B. campestris ssp. trilocularis, 43,75 i 43,80%). Większy był zakres zmienności w zawartości analizowanych kwasów w obrębie linii należących do jednej kombinacji mieszańcowej i przykładowo w przypadku kwasu oleinowego wahał się w zakresie od 11,2 do 61,36%. Nasiona badanych linii mieszańcowych wszystkich czterech kombinacji krzyżowań wykazywały w większości przypadków zawartości glukozynolanów pośrednie pomiędzy formami rodzicielskimi. Należy jednak zauważyć, że wśród analizowanych linii wystąpiły pojedynki o wyraźnie niższych i wyższych zawartościach. Najniższy poziom odnotowano tak w Dłoni jaki i na Sołaczu wśród mieszańców MS8 x B. campestris ssp. trilocularis (12,06 i 11,88 odpowiednio). 314 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Polowa metoda oceny osypywania nasion rzepaku Tadeusz Rudko1, Andrzej Domachowski2, Jerzy Tys1 1 Instytut Agrofizyki Polskiej Akademii Nauk w Lublinie 2 Monsanto Polska Sp. z o.o. w Warszawie Metoda dotyczy oceny podatności rzepaku ozimego na osypywanie nasion. Pękanie łuszczyn i osypywanie nasion występuje w końcowej fazie dojrzewania rzepaku. Ta niekorzystna cecha przynosi straty nasion wynoszące od kilku do kilkunastu procent plonu. Osypane do gleby nasiona są również przyczyną występowania samosiewów rzepaku, przynoszących niebezpieczeństwo przekrzyżowań, co stanowi narastający problem, obserwowany w ostatnich latach. Trwają poszukiwania odmian rzepaku mało podatnych na osypywanie nasion. Metodę wykorzystano do oceny osypywania nasion 31 odmian (rodów) rzepaku ozimego w dwóch grupach A i B w doświadczeniu Monsanto Polska 2012 prowadzonym w Rogowie. Polowa metoda oceny podatności rzepaku ozimego na osypywanie nasion polegała na symulacji działania wiatru z gradem, powodującego częściowy omłot roślin. W symulacji wiatru wykorzystano powietrze wyrzucane ze stałą prędkością (80 m/s) z dmuchawy turbiny powietrznej. W symulacji gradu wykorzystano nasiona wyki polnej, które niesione w uzyskanym w dmuchawie strumieniu powietrza uderzały w łuszczyny rzepaku. Na łuszczyny każdej z odmian kierowano tę samą masę nasion wyki 100 g (około 2000 szt.). Czas nadmuchu wynosił kilka sekund. W czasie eksperymentu osypywały się nasiona rzepaku z pękających łuszczyn razem z nasionami wyki do podstawionych na glebie w rzędy roślin prostokątnych pojemników o znanej powierzchni. Po rozdzieleniu na sicie, nasion obu gatunków roślin, określono masę osypanych nasion rzepaku na każdym obiekcie (poletku) doświadczenia. Ocenę osypywania przeprowadzono w fazie dojrzałości pełnej. 2 1 3 4 5 Rys. 1. Schemat metody „wiatru z gradem”: 1 – turbina wiatrowa, 2 – zbiornik nasion wyki „gradu”, 3 – strumień powietrza „wiatru”, 4 – rośliny rzepaku, 5 – pojemnik z osypanymi nasionami PLAKATY 315 Łuszczyny rzepaku ozimego, pod wpływem działania wytworzonego wiatru z gradem, pękały i osypywały nasiona. Masa osypanych nasion zawierała się w przedziale od 1,12 g do 9,81 g w zależności od odmiany (rodu ) rzepaku ozimego. Stwierdzono mniejszą podatność na osypywanie nasion rzepaku odmian (rodów) grupy oznaczonej literą A, w porównaniu z grupą B, gdzie średnia masa osypanych nasion grupy A wynosiła 2,90 g, a grupy B 5,11 g. Najbardziej podatny na osypywanie był rzepak B-5 i B-6 (9,8 g), a najmniej podatny na osypywanie A-16, A-17, A-20 (1,1-1,5 g). Przeprowadzono porównawcze badania łuszczyn pobranych z tych samych obiektów metoda laboratoryjną. Oceniono podatności łuszczyn na pękanie w teście zginania szypułki (ogonka) przez wyznaczenie wartości siły powodującej jej pęknięcie (otwarcie). Najniższą wartość siły powodującej pęknięcie łuszczyny (0,46 N) miały łuszczyny odmiany B-6, która w ocenie polowej okazała się najbardziej podatna na osypywanie nasion. 316 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Charakterystyka cech morfologicznych i użytkowych wybranych materiałów kolekcyjnych buraka Kamilla Kużdowicz Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin –Państwowy Instytut Badawczy Oddział w Bydgoszczy, Zakład Genetyki i Hodowli Roślin Korzeniowych [email protected] Oprócz zachowania bioróżnorodności, kolekcje roślin są jednym z ważniejszych źródeł materiałów do hodowli nowych odmian. Umiejętne wykorzystanie obiektów – o zróżnicowanych cechach genetycznych jest podstawą późniejszych sukcesów hodowlanych. W tym celu niezbędne jest scharakteryzowanie istniejących zasobów genowych oraz ocena ich przydatności dla wyżywienia i rolnictwa. Ewaluacja zgromadzonych materiałów sprzyja ich wykorzystaniu, przede wszystkim jednak skraca cenny dla hodowcy czas poszukiwania genotypów o pożądanych cechach morfologicznych i użytkowych. Ma to szczególne znaczenie w przypadku buraka, gdzie proces hodowli nowych odmian jest skomplikowany – i długotrwały, a dostępne materiały wyjściowe mają już mocno zubożoną pulę genetyczną. Celem prezentowanej pracy jest wstępna charakterystyka cech morfologicznych – i użytkowych wybranych materiałów kolekcyjnych form uprawnych buraka zgromadzonych w Banku Genów Krajowego Centrum Roślinnych Zasobów Genowych w Radzikowie. Badania prowadzone były w latach 2006-2012, w Zakładzie Doświadczalnym – w Kończewicach (kujawsko-pomorskie), na glebach o prawidłowej agrotechnice. Doświadczenia zakładano metodą losowanych bloków, na poletkach o powierzchni 10 m2 – w dwóch lub czterech powtórzeniach. Nasiona wysiewano w II dekadzie kwietnia, – a waloryzację rolniczą obiektów wykonywano najczęściej w połowie października, zaraz po ręcznym zbiorze buraków. Analizy biochemiczne korzeni przeprowadzano na standardowej, automatycznej linii Venema, która pozwala na dokładną ocenę wartości technologicznej surowca. Oznaczano procentową zawartość suchej masy i cukru oraz melasotworów (jonów K, Na i azotu α – aminowego; w mval/100g miazgi) w świeżej masie korzenia. Określano plon korzeni i liści (t/ha) oraz plon suchej masy (t/ha). Ocenę najważniejszych cech morfologicznych przeprowadzano na 30-40 roślinach – z każdego obiektu w Oddziale Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB w Bydgoszczy zgodnie z przyjętymi procedurami i aktualnymi potrzebami hodowców. W celu pokazania bardzo dużego zróżnicowania badanych materiałów w niniejszej pracy przedstawiono analizę następujących cech: – masa liści (g) – masa korzenia (g) PLAKATY 317 – długość i szerokość korzenia (cm) – zagłębienie korzenia w glebie (%) – wielkość główki (cm) – barwa skórki korzenia – obecność wybarwionych pierścieni na przekroju poprzecznym korzenia. Na podstawie uzyskanych danych obliczono współczynnik kształtu korzenia oraz współczynnik ulistnienia oraz określono odchylenie standardowe wybranych cech. Przeprowadzone badania wybranych materiałów kolekcyjnych buraka zgromadzonych w KCRZG w Radzikowie wskazują na znaczne zróżnicowanie obiektów pod względem wielu cech morfologicznych i użytkowych, co świadczy o ich dużym potencjale badawczym – i hodowlanym. Większość ocenianych genotypów to buraki o bardzo zróżnicowanej barwie skórki (białej, różowej, pomarańczowej, żółtej, czerwonej z odcieniami) i kształcie korzeni (palowe, kuliste, cylindryczne, stożkowate, eliptyczne), bardziej lub mniej zagłębione – w glebie, mocno różniące się między sobą masą liści i wielkością korzeni. Szerokie spektrum zróżnicowania morfologicznego i genetycznego jest szczególnie widoczne w kolekcji buraka pastewnego, gdzie zaobserwowano kilka populacji pochodzących z ekspedycji o dużej wewnątrzobiektowej zmienności genetycznej. Ma to istotne znaczenie, ponieważ w ostatnich latach erozja genów dotknęła także tę grupę roślin, która do tej pory skutecznie się jej opierała. Stwierdzono, że oceniane genotypy różnią się stopniem ploidalności, kształtem – i barwą skórki korzenia, fizjologią jego wzrostu, cechami użytkowymi oraz tolerancją na patogeny i warunki środowiska. Stanowią zatem wartościowe źródło bioróżnorodności. Z tego też względu są one chętnie wykorzystywane przez hodowców w hodowli twórczej. Poznanie charakterystyki istniejących zasobów genowych buraka oraz ich rzetelna ocena umożliwia lepszy dobór materiałów kolekcyjnych do dalszych prac badawczych oraz zwiększa szansę ich wykorzystania. Pozwala też, już na wstępnym etapie hodowli, odrzucić genotypy o niepożądanych cechach bądź poszukiwać wśród zgromadzonych obiektów takich, które będą od razu spełniać założone przez badacza kryteria. 318 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Efektywność różnych źródeł nawożenia potasem i magnezem na plon bulw ziemniaka i jego jakość Edward Bernat Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie, 76-009 Bonin 3 Niedobór w glebie jednego składnika pokarmowego wpływa na obniżenie plonów, pomimo, że inne pierwiastki są w pełni dostępne dla roślin. Zrównoważone nawożenie – czyli uwzględniające potrzeby względem nie tylko podstawowych makroelementów (N, P, K), ale także Mg, S i Ca oraz mikroelementów – jest nie tylko teoretycznym zaleceniem, ale także przemawia za tym wiele czynników praktycznych. Po pierwsze, rośliny lepiej wykorzystają składniki dostępne w nadmiarze. Po drugie, plon i jego jakość są wyższe. Po trzecie, rolnik oszczędza pieniądze, gdyż dostarczone nawozy są w pełni wykorzystane. Po czwarte, zrównoważone nawożenie pozwala chronić środowisko naturalne. Równie ważne jest pochodzenie składnika pokarmowego dla roślin ziemniaka, szczególnie tyczy się to jednego z głównych makroelementów: potasu (K). Ziemniak jest rośliną, która reaguje negatywnie na nawożenie chlorem (Cl), zaś korzystnie na nawożenie siarką (S). Celem doświadczeń przeprowadzonych w latach 2011-2012 było sprawdzenie efektywności różnych źródeł nawożenia potasem i magnezem na plon bulw ziemniaka i jego jakość. Badania wykonano w Mierzymiu (woj. zachodniopomorskie) na glebie lekkiej (piasek gliniasty), na średnio wczesnej odmianie jadalnej Irga. Zastosowano przed sadzeniem stałe nawożenie azotem (105 kg N•ha-1 w postaci mocznika – 46% N) i fosforem (105 kg P2O5•ha-1 w postaci superfosfatu podwójnego – 40% P2O5). Badano następujące warianty nawożenia K i Mg: I – Kontrola (bez nawożenia NPKMgS); II – NP + 160 kg K2O•ha-1 w postaci 60% soli potasowej – K w formie KCl; III – NP + 160 kg K2O•ha-1 w postaci 50% KaliSOP – K w formie K2SO4; IV – NP + 160 kg K2O•ha-1 w postaci 60% soli potasowej – K w formie KCl oraz 50 kg MgO•ha-1 w postaci 25% ESTA Kieserit. Nawozy KaliSOP i ESTA Kieserit zawierają też siarkę, odpowiednio 45% i 50% SO3. Nawożenie NPKMgS (wariant doświadczenia II, III i IV) bardzo korzystnie wpłynęło na wzrost plonu bulw potomnych odmiany Irga – wzrost ten dla plonu handlowego (bulwy > 35 mm) wynosił w zakresie 39-62,5%. Nawożenie KaliSOP i ESTA Kieserit spowodowało wzrost plonu handlowego (14,2-14,5%) oraz plonu bulw dużych (11,8-16%) w porównaniu do wariantu II. Nie stwierdzono wpływu nawożenia NPKMgS na porażenie bulw zgniliznami (zaraza ziemniaka, mokra i sucha zgnilizna) i ciemnienie bulw surowych po 4 godzinach. PLAKATY 319 Ocena selektywności i chwastobójczej skuteczności herbicydu Reactor 360 CS w ziemniaku Janusz Urbanowicz Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie Podstawowym celem producentów ziemniaka jadalnego jest uzyskanie dobrej jakości plonu. Od kilku lat obserwuje się wzrost produkcji przetworów spożywczych z ziemniaków, głównie frytek i chipsów, które również muszą spełniać najwyższe normy jakościowe. Stworzenie optymalnych warunków do wzrostu i rozwoju ziemniaka poprzez właściwą agrotechnikę i racjonalne stosowanie środków ochrony roślin pozwala na pełne wykorzystanie jego potencjału plonotwórczego. Ziemniak jest rośliną, która słabo konkuruje z chwastami o czynniki siedliska, a stosowanie herbicydów – ogranicza zachwaszczenie i jednocześnie wpływa na zwiększenie plonowania. W zależności od stopnia zachwaszczenia plantacji i zastosowanych herbicydów wzrost plonu może wynosić nawet 40% w porównaniu z metodą mechaniczną, co najczęściej jest determinowane współdziałaniem herbicydu z warunkami pogodowymi. Celem badań była ocena wpływu herbicydu Reactor 360 CS na rośliny ziemniaka, zachwaszczenie, oraz na wielkość plonu bulw. W latach 2010-2012 przeprowadzono badania polowe na średnio późnej jadalnej odmianie Jelly, na której zastosowano herbicyd Reactor 360 CS w dawce 0,25 l/ha i porównywano go ze standardem, który stanowił Sencor 70 WG w dawce 1,0 kg/ha oraz obiektem kontrolnym – bez herbicydu. Herbicydy aplikowano w terminie przedwschodowym. Badane herbicydy nie wpłynęły ujemnie na morfologię roślin odmiany Jelli, objawy fitotoksycznej reakcji miały charakter krótkotrwały i nie wpłynęły na wielkość plonu. W latach badań stwierdzono bardzo wysoką skuteczność zwalczania dominujących na plantacji gatunków chwastów z klasy dwuliściennych i nieco niższą – z klasy jednoliściennych. Skuteczność ta różniła się w latach badań, co miało ścisły związek z warunkami pogodowymi w poszczególnych sezonach wegetacyjnych. Znalazło to również odzwierciedlenie w plonie, który był zróżnicowany w latach, ale zawsze był większy w porównaniu z obiektem kontrolnym. Różnice te potwierdzono statystycznie. SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 320 Nasiennictwo ziemniaka w Polsce w latach 2007-2011 Sławomir Wróbel1, Adam Wąsik2 Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR-PIB w Boninie Główny Inspektorat Ochrony Roślin i Nasiennictwa w Warszawie 1 2 Nasiennictwo ziemniaka pod koniec lat 70’ XX wieku zajmowało w Polsce ponad 150 tys. ha. Zmiany ustrojowe, w tym również gospodarcze oraz zmiana sposobu zagospodarowania ziemniaków wpłynęły na spadek ogólnej powierzchni upraw ziemniaka, w tym również nasiennych. W ostatnich 10 latach powierzchnia nasienna ustabilizowała się na poziomie 5-6 tys. ha. Nie wystarcza to na odpowiednio częstą wymianę sadzeniaków, jednakże zaspakaja obecne potrzeby rynku w Polsce. Celem badań była analiza struktury produkcji nasiennej w Polsce oraz jakości produkowanych sadzeniaków. Badania oparto na szczegółowych danych z urzędowej oceny zdrowotności poszczególnych partii sadzeniaków (badania laboratoryjne) pochodzących z Wojewódzkich Laboratoriów Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa z lat 2007-2011. Analizowane dane obejmują około 99,5% wszystkich rozmnożeń nasiennych ziemniaka w Polsce. Z przyczyn niezależnych nie uwzględniono partii pochodzących z województwa podkarpackiego i świętokrzyskiego, gdzie udział powierzchni nasiennych ziemniaka w całym nasiennictwie tej rośliny stanowi około 0,5%. W oparciu o uzyskane dane stworzono bardzo szczegółową mapę lokalizacji plantacji nasiennych w Polsce na poziomie gmin (rys.1). Największą koncentrację w latach 2007-2011 notowano w północnych rejonach województwa pomorskiego (gminy: Choczewo, Damnica, Nowa Wieś Lęborska i Potęgowo) oraz w gminie Chojnice, w której uprawiano najwięcej sadzeniaków w Polsce. Duże skupienie plantacji nasiennych było również na północy województwa zachodniopomorskiego w rejonach Koszalina (gmina Świeszyno i Biesiekierz) oraz Kołobrzegu (gmina Siemyśl), a także w województwie warmińsko-mazurskim w gminie Ostróda. Ogółem w województwie pomorskim zlokalizowanych było w latach badań ponad 2400 plantacji, które zajmowały łącznie ponad 9 tys. ha powierzchni. Następne co do wielkości było województwo zachodniopomorskie z nieco ponad 4,3 tys. ha upraw sadzeniaków. W obu województwach na prawie połowie areału uprawiano odmiany bardzo podatne na PVY. PLAKATY 321 Gdańsk Olsztyn Szczecin Bydgoszcz Toruń Gorzów Poznań Warszawa Łódź Zielona Góra Lublin Wrocław Kielce Opole Katowice Powierzchnia w ha Rzeszów Kraków (suma 2007-2011) 1 000 do 2 000 500 do 1 000 100 do 500 50 do 100 10 do 50 1 do 10 0 160,0 kilometry Skala: 1:4 000 000 Rys. 1. Powierzchnia upraw nasiennych ziemniaka w poszczególnych gminach w Polsce (suma za lata 2007-2011) W nasiennictwie ziemniaka w Polsce coraz bardziej dominują odmiany zagraniczne, w szczególności hodowli holenderskich i niemieckich. Produkcja nasienna odmian holenderskich skupia się głównie w województwie pomorskim i w zachodniopomorskim, natomiast odmian niemieckich oprócz wyżej wymienionych również w wielkopolskim i kujawsko-pomorskim. W przypadku odmian polskich największą koncentrację upraw nasiennych notowano w 4 województwach (pomorskie, kujawsko-pomorskie, wielkopolskie i zachodniopomorskie). Po części związane jest to z lokalizacją dwóch największych polskich hodowli – Hodowla Ziemniaka w Zamartem oraz Pomorsko-Mazurska Hodowla Ziemniaka w Strzekęcinie. W analizowanym okresie widać wyraźny wzrost produkcji materiałów elitarnych przy jednoczesnym spadku kwalifikatów w najniższym stopniu – C/B. Jakość oferowanego materiału sadzeniakowego była najgorsza po zbiorach z roku 2008. Ogólnie w Polsce zdyskwalifikowano w tamtym czasie 30% plantacji (28,5% powierzchni nasiennych). W pozostałych latach poziom dyskwalifikacji średnio dla kraju nie przekraczał 10%. Stwierdzono bardzo sporadyczne występowanie wirusa liściozwoju (PLRV) w badanych próbach sadzeniaków. O ile wirus ten praktycznie nie odgrywa już roli gospodarczej (bardzo małe szerzenie się w ostatnich latach), o tyle PVY jest coraz bardziej powszechny. Dodatkowo zwiększający się w uprawie udział odmian podatnych na niego oraz zwiększająca się rola w jego przenoszeniu mszyc niezwiązanych żywicielsko z ziemniakiem wpływa dodatkowo na coraz powszechniejsze jego występowanie. 322 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Efektywność połączenia różnych źródeł odporności na wirus Y ziemniaka w liniach hodowlanych tytoniu Anna Czubacka, Teresa Doroszewska Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy. Zakład Hodowli i Biotechnologii Roślin, ul. Czartoryskich 8, 24-100 Puławy Brunatna nekroza nerwów liści tytoniu wywoływana przez nekrotyczne szczepy wirusa Y ziemniaka (PVY) ma duże znaczenie ekonomiczne. Wirus stanowi aktualne zagrożenie dla plantacji, ponieważ wciąż pojawiają się izolaty zdolne do przełamywania odporności odmian w obrębie N. tabacum. Najczęściej wykorzystywanym w hodowli źródłem odporności na PVY jest odmiana Virgin A Mutant (VAM) uzyskana w wyniku mutacji przy użyciu promieni X polegającej na delecji w genie podatności. Podobny typ odporności występuje także w polskiej odmianie Wiślica. Odmiany te wykazują odporność na wiele szczepów PVY, jednak nowo pojawiające się izolaty nekrotyczne są zdolne do przełamywania tej odporności. Inne źródło odporności stanowią dzikie gatunki w rodzaju Nicotiana. Najlepszym z nich jest gatunek Nicotiana africana, odporny na wszystkie testowane izolaty PVY. W badaniach wykorzystano uzyskane wcześniej linie hodowlane BPA pochodzące z krzyżowania N. tabacum cv. BP-210 x N. africana oraz otrzymane z ich udziałem linie WA. Linie te wykazują odporność typu tolerancji wobec różnych izolatów PVY. W IUNG – PIB uzyskano także linię transgeniczną tytoniu zawierającą gen białka płaszcza wirusa mozaiki sałaty – LMV CP (linia MN 944 LMV). Podjęto próbę podniesienia poziomu odporności na PVY i jej rozszerzenie wobec większej liczby izolatów przez połączenie różnych źródeł odporności w jednym genomie. W tym celu wykonano krzyżowanie odmian VAM i Wiślica z liniami BPA i WA oraz z linią MN 944 LMV. Uzyskano formy mieszańcowe w których obrębie wyselekcjonowano genotypy charakteryzujące się wysoką odpornością na PVY. Dalszą selekcję roślin odpornych prowadzono w kolejnych pokoleniach F2, F3 i F4 otrzymywanych na drodze samozapylenia. Formy mieszańcowe poddawano testom odpornościowym w warunkach szklarniowych przy użyciu izolatów o różnym poziomie agresywności, należących do grupy PVYNW jak i PVYNTN. Obecność wirusa potwierdzano testami ELISA. Za odporne uznano rośliny bez objawów chorobowych, wykazujące negatywne wyniki testu. Jako tolerancyjne określono rośliny bez objawów lub z łagodnymi symptomami chorobowymi, ale wykazujące pozytywne wyniki testu. Rośliny z objawami nekrotycznymi zostały uznane za podatne. W liniach transgenicznych potwierdzano obecność transgenów za pomocą rekcji PCR przy użyciu specyficznych starterów, a detekcję uzyskanych produktów prowadzono w żelu agarozowym. PLAKATY 323 Połączenie czynnika odporności z N. africana i czynnika va okazało się mało skuteczne. Większość mieszańców wykazywała objawy chorobowe – przejaśnienia i nekrozy nerwów liści, szczególnie w wyniku inokulacji silniejszymi izolatami PVY zdolnymi do przełamywania odporności typu va. Podatne były wszystkie rośliny należące do form VAM x BPA i BPA x Wiślica, niezależnie od użytego izolatu wirusa. Obecność roślin tolerancyjnych zaobserwowano wśród uzyskanych przez krzyżowanie BPA x VAM. Jedynie rośliny mieszańcowe, których komponent stanowiła linia WA po inokulacji nekrotycznym izolatem PVYNW(+) nie wykazały objawów chorobowych. Mimo, że linia WA jak też odmiany VAM i Wiślica, użyte jako komponenty, cechują się dość dobrą odpornością, a linia BPA pozostaje tolerancyjna, to blisko 90% roślin mieszańcowych okazało się podatnych. A zatem połączenie czynników odporności zawartych w formach rodzicielskich przyczyniło się do obniżenia ich skuteczności. Niemniej jednak z roślin tolerancyjnych pochodzących z krzyżowania BPA x VAM otrzymano kolejne pokolenie mieszańców w celu analizy dziedziczenia czynników odporności. W kolejnych pokoleniach obserwowano spadek udziału roślin podatnych (z 86,4% w pokoleniu F1 do 47,4% w pokoleniu F4) przy jednoczesnym wzroście liczby roślin odpornych i tolerancyjnych. W pokoleniu F4 uzyskano taki sam odsetek roślin odpornych i tolerancyjnych. Niestety udział roślin podatnych we wszystkich dotąd przebadanych pokoleniach mieszańców BPA x VAM pozostaje wysoki. Natomiast w wyniku połączenia odporności typu va z transgenem LMV CP uzyskano wysoki procent roślin odpornych – ponad 80%. Szczególnie duży poziom odporności otrzymano w przypadku mieszańców linii transgenicznej MN 944 LMV z odmianą Wiślica. Wszystkie z badanych roślin wykazały odporność na PVY, nawet po inokulacji silnymi izolatami, które przełamują odporność Wiślicy. W pokoleniu F2 i F3 obserwowano segregację osobników odpornych i podatnych, przy czym udział roślin odpornych pozostawał wysoki – 79,3% w pokoleniu F2 i 86,7% w pokoleniu F3. Natomiast w pokoleniu F4 odnotowano obecność wyłącznie odpornych roślin. Z kolei mieszańce otrzymane przez krzyżowanie linii transgenicznej MN 944 LMV i odmiany VAM również wykazały wysoki stopień odporności. Większość roślin była odporna i tylko pojedyncze okazały się podatne na silne izolaty wirusa. W kolejnych pokoleniach obserwowano wzrost udziału roślin odpornych – z 82,3% w pokoleniu F1, poprzez 88% w F2 do 90,7% w F3. W wyniku przeprowadzonych prac uzyskano zawierające różne źródła odporności formy mieszańcowe, z których niektóre przewyższają odpornością formy rodzicielskie. Jednocześnie wykazują odporność w stosunku do większej liczby izolatów wirusa Y ziemniaka. 324 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Wpływ nawożenia potasem na plonowanie czterech odmian cykorii korzeniowej Mirosław Nowakowski, Paweł Skonieczek Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Oddział w Bydgoszczy Zakład Technologii Produkcji Roślin Okopowych Cykorię korzeniową uprawia się w Polsce na Kujawach i w województwie lubuskim na powierzchni około 2000 ha. Susz z korzeni cykorii służy do produkcji kawy zbożowej, domieszek do kawy naturalnej, a także do wytwarzania przypraw i niektórych koncentratów spożywczych oraz preparatów węglowodanowych i farmaceutyków. Z korzeni pozyskuje się także wielocukier inulinę, który zalicza się do prebiotyków. Kontraktowana uprawa cykorii umożliwia uzyskanie znacznego i pewnego dochodu. Cykoria łatwiej znosi okresowe posuchy oraz jest w mniejszym stopniu atakowana przez choroby i szkodniki niż burak lub ziemniak. Jest ona bardzo pożądanym przedplonem, gdyż ogranicza w sposób biologiczny zagęszczenie pasożytniczych nicieni w glebie oraz sprzyja utrzymaniu stanowiska w dobrej kulturze. Celem podjętych badań była ocena plonowania i jakości technologicznej trzech nowych odmian cykorii korzeniowej w porównaniu do odmiany kontrolnej – Polanowicka. Nawożenie potasem wprowadzono do badań, aby określić jego modyfikujący wpływ na parametry plonu cykorii oraz jej tolerancyjność na suszę. W doświadczeniu polowym przeprowadzonym w latach 2010 i 2011 badano oddziaływanie nawożenia potasem na plon i jakość technologiczną korzeni cykorii korzeniowej. Badania wykonano na polu Oddziału IHAR-PIB w Bydgoszczy. Doświadczenie założono na czarnej ziemi metodą losowanych podbloków, w 4 powtórzeniach. Na poletkach o powierzchni 1 m2 wysiano w połowie kwietnia, w trzech rzędach cztery odmiany cykorii korzeniowej: Belcanto, Maurane, Melci i Polanowicka. Drugim czynnikiem doświadczalnym było nawożenie potasem: 100 i 150 kg K2O/ha (Korn-Kali: 40% K2O, 6% MgO i 3% Na). W pierwszym tygodniu czerwca wykonano korektę obsady, pozostawiając po 15 roślin na 1m2 (150 tyś. roślin na ha). Zbiór przeprowadzono ręcznie na początku października. Wyniki opracowano statystycznie metodą analizy wariancji podając najmniejsze istotne różnice (NIR) dla poziomu ufności p=0,05. Analizując średnie wyniki z dwóch lat badań stwierdzono istotny wpływ odmiany cykorii korzeniowej na badane parametry: plon korzeni, inuliny i liści oraz zawartość inuliny i suchej masy w korzeniach. Najwyższym średnim plonem korzeni i inuliny charakteryzowała się odmiana Maurane (odpowiednio: 27,6 i 4,77 t/ha). W przypadku cykorii Melci i Polanowicka średni plon korzeni był istotnie niższy od dwu pozostałych odmian (tab.1). Największy plon liści PLAKATY 325 wystąpił u odmiany Polanowicka (30,1 t/ha). Wśród badanych odmian, Melci odznaczała się największą średnią w badanych latach zawartością inuliny (17,9%) oraz suchej masy (26,7%). 29 2 28 3 25,4 28,3 Plon korzeni - Yield of roots t/ha 2010-2011 28,6 27,2 26,4 26,9 2010 28 3 28,3 30 2011 26 5 26,5 23 4 23,4 24 2 24,2 28 7 28,7 27 3 27,3 24 3 24,3 27 6 27,6 25 7 25,7 24 4 24,4 25 6 25,6 20 10 1,3 11 22 2,2 15 1,5 13 1,3 0 I Dawka potasu Dose of potassium I – 100 kg K2O/ha II – 150 kg K2O/ha II NIR LSD (0,05) 16 1,6 A B C D NIR LSD (0,05) Odmiany cykorii korzeniowej Cultivars of chicory A – Belcanto C – Melci B – Maurane D – Polanowicka Rys. 1. Plon korzeni cykorii korzeniowej, w zależności od odmiany i nawożenia potasem Fig. 1. Roots crop of industrial chicory, depending on cultivars and potassium fertilization Zwiększenie nawożenia potasem ze 100 do 150 kg K2O/ha przyczyniło się do udowodnionego statystycznie wzrostu plonów korzeni, inuliny i liści. Z uwagi na korzystną dochodowość oraz podobne technologie produkcji, uprawa cykorii korzeniowej może być interesującą alternatywą dla niektórych byłych plantatorów buraka cukrowego, którzy zrezygnowali z jego uprawy w następstwie unijnej reformy rynku cukru. SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 326 Trawy wieloletnie w procesach rekultywacji gruntów zanieczyszczonych metalami ciężkimi Grzegorz Żurek1, Krystyna Rybka2, Marta Pogrzeba3, Kamil Prokopiuk1 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, PIB, Zakład Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych, Radzików 2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, PIB, Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin, Radzików 3 Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, Katowice 1 Metale ciężkie (m.c.) to pierwiastki o gęstości powyżej 4,5 g·cm-3, występujące naturalnie w skorupie ziemskiej [np. cynk (Zn), mangan (Mn), ołów (Pb), rtęć (Hg), miedź (Cu), nikiel (Ni), kadm (Cd), kobalt (Co), molibden (Mo)]. Niektóre z tych pierwiastków są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów żywych (np. Cu, Zn), inne zaś – jak np. Cd, Pb – są przyczyną wielu chorób. W glebach m.c. występują powszechnie np. na skutek uwalniania ze skał macierzystych w procesach glebotwórczych a ich naturalny poziom nie stanowi zagrożenia dla ekosystemów. Większe zagrożenie dla produkcji roślinnej występuje na terenach uprzemysłowionych oraz w pobliżu dróg, gdzie wraz ze ściekami lub pyłami przemysłowymi pobierane są przez rośliny i włączane do łańcucha pokarmowego. Szczególnie wysoką zawartość m.c. w glebie notuje się w rejonach sąsiadujących z hutami i kopalniami. Istnieje wiele metod oczyszczania środowiska zanieczyszczonego m.c.. Najbardziej efektywna jest metoda pozyskiwania tych substancji z gleby lub wody za pomocą roślin, które są w stanie rosnąć w warunkach wysokiego stężenia toksycznych substancji i akumulować je w swoich organizmach. Efektywność tego procesu zależy od wyboru rośliny a do najbardziej wydajnych należą: gorczyca, tobołki, wiele gatunków traw i roślin motylkowatych. Celem realizowanych badań była ocena przydatności traw wieloletnich do bioakumulacji m.c. z gleby. Doświadczenie założono na polu w pobliżu zespołu hut metali nieżelaznych w Bytomiu. Gleba zawierała 464 ppm Pb, 18,4 ppm Cd oraz 2079 ppm Zn. W stosunku do dopuszczalnych wartości stężeń w gruntach zaliczonych do użytków rolnych średnia zawartość ołowiu jest na tym terenie przekroczona o 379 ppm, kadmu o 13,5 ppm oraz cynku o 1753 ppm. Bezpośrednio przed założeniem doświadczenia pole podzielono na 2 części. Jedną część pozostawiono bez zmian, na pozostałej zastosowano tzw. stabilizator doglebowy, którego funkcją jest wiązanie metali ciężkich zawartych w glebie w formę nierozpuszczalnych i nie dostępnych dla roślin połączeń. Część pola z glebą wzbogaconą stabilizatorem potraktowano jako kontrolę w stosunku do powierzchni nie wzbogaconej. Następnie, wysiano nasiona 6 odmian traw wieloletnich: ‘Wiwena’ rajgrasu wyniosłego, ‘Brudzyński’ stokłosy bezostnej, ‘Bro- PLAKATY 327 ma’ i ród 3 stokłosy obiedkowatej, ‘Rahela’ kostrzewy trzcinowej oraz ‘Bamar’ wydmuchrzycy wydłużonej. Mierzono i oceniano: wysokości roślin, generatywność (stopień wykształcania kwiatostanów), plon biomasy oraz parametry fluorescencji chlorofilu. Uzyskane wyniki wskazują na negatywny wpływ dostępności m.c. na wysokość roślin oraz ich plonowanie, jak również na niektóre parametry fluorescencji chlorofilu. Rośliny rosnące w warunkach pełnej dostępności m.c. w podłożu były średnio 17.2 cm niższe od roślin rosnących na podłożu ze stabilizatorem. Największą redukcję wysokości (o 53 cm) stwierdzono dla odmiany stokłosy bezostnej. Z redukcją wysokości było również związane ograniczone plonowanie biomasy, najsilniej zaznaczone dla wymienionej wyżej odmiany stokłosy bezostnej (50% redukcji plonu), rodu stokłosy obiedkowatej (35%) oraz odmiany owsika wyniosłego (23%). Średnia redukcja plonu biomasy w warunkach pełnej dostępności m.c. w glebie dla badanych odmian wynosiła 26%. Wyniki analizy pomiarów fluorescencji chlorofilu wykazały obniżenie wartości fluorescencji początkowej (Fo), maksymalnej (Fm) i zmiennej (Fv) jako efekt dostępności m.c. w glebie. Najsilniejszą ekspresję tego zjawiska zauważono w roślinach stokłosy obiedkowatej (spadek Fo, Fm, Fv Fv/Fm, oraz PI, wzrost TFm). U pozostałych odmian różnice te nie były tak wyraźnie zaznaczone. Powyższe wyniki świadczą o zróżnicowanej rekcji badanych odmian na dostępność m.c. w glebie. Obniżenie wydajności fotosystemu II jest jedną z przyczyn zaburzeń we wzroście i rozwoju roślin jako efekcie dostępności m.c. zawartych w glebie. Wyniki analiz chemicznych biomasy zebranej z doświadczenia wykazały istotne zróżnicowanie zdolności badanych gatunków do gromadzenia m.c.. Odmiana kostrzewy trzcinowej okazała się najefektywniejszym bioakumulatorem ołowiu oraz cynku. Odmiana ta była w stanie zakumulować od 47 do 64% kadmu zawartego w glebie oraz od 17 do 26% cynku. Dla wszystkich badanych odmian stwierdzono istotnie dodatnią wartość współczynnika korelacji (r=0.66**) pomiędzy zdolnością do bioakumulacji cynku oraz kadmu. Zastosowanie stabilizatora glebowego ograniczyło bioakumulację ołowiu średnio o 20% jednocześnie podwyższając zdolność do akumulacji cynku o 49%. Uzyskane wyniki wskazują na znaczną przydatność badanych odmian traw wieloletnich do fitoremediacji gleb zanieczyszczonych m.c. aczkolwiek dalsza utylizacja takiej biomasy wymaga zastosowania specjalnych urządzeń i procedur dla uniknięcia ponownego skażenia środowiska. 328 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Wykorzystanie nowych energetycznych form hodowlanych traw wieloletnich na gleby nie przydatne do produkcji żywności Danuta Martyniak Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Pracownia Traw Pozapazowych i Roślin Energetycznych w Radzikowie, 05-870 Błonie e-mail: [email protected] Podstawowym celem badań było poznanie właściwości ważnych cech morfologicznych i biologicznych, charakteryzujących poszczególne genotypy i formy wybranych do badań traw wieloletnich oraz ustalenie parametrów jakościowych biomasy do spalania i produkcji biogazu (uzysku metanu). Wcześniejsze, wstępne rozpoznania autorskie wykazały iż przydatnymi na gleby słabe i suche do produkcji biomasy w kraju mogą być: perz wydłużony (Agropyron elongatum), stokłosa uniolowata (Bromus unioloides), kostrzewa trzcinowata (Festuca arundinacea), rajgras wyniosły (Arrhenatherum elatius). Wymienione, włączone do badań gatunki są plenne, wieloletnie i łatwo rozmnażają się przez nasiona, dlatego mogą stanowić względnie tanie źródło biomasy lignocelulozowej do spalania i produkcji biogazu. Badania dotyczyły głównie określenia właściwości morfologicznych i biologicznych roślin oraz związanej z nimi biomasy. Natomiast w badaniach laboratoryjnych, określano podstawowe parametry jakościowe słomy i brykietu do spalania, a w tym procent wilgotności biomasy, suchą masę, wartość kaloryczną i opałową oraz popiół, a także plon zielonej masy do produkcji biogazu (zawartość metanu). Analizowany materiał roślinny badanych gatunków i populacji traw energetycznych wykazał się dużą zmiennością większości cech. Dotyczyło to zwłaszcza cech morfologicznych u perzu wydłużonego w zakresie liczby pędów generatywnych, wysokości roślin, długości kłosów i liści. Populacje o dużej liczbie pędów generatywnych charakteryzowały się przeważnie mniejszą wysokością roślin i długością kłosa. Natomiast formy o małej liczbie kwiatostanów miały korzystne inne parametry biomasy: wysokie rośliny, długi i szeroki liść. Korzystnie w większości cech wyróżniały się dwie populacje o nr 34 i 32. Znaczną zmienność stwierdzono także, w zakresie cech nasiennych i to nie tylko u perzu, lecz także w pozostałych gatunkach. Określano również zróżnicowanie materiału pod względem masy tysiąca nasion (MTN), które wystąpiło szczególnie w przypadku perzu wydłużonego i stokłosy uniolowatej. Jakość nasion w większości badanych materiałów była dobra lub zadawalająca. Nieco niższą zdolność kiełkowania miały genotypy mozgi trzcinowatej i rajgrasu wyniosłego. Dotyczyło to również energii kiełkowania, a zwłaszcza ich żywotności (niższy wskaźnik witalności nasion – WWN). Generalnie badania wykazały iż wyty- PLAKATY 329 powany do celów energetycznych materiał roślinny posiada dużą zmienność większości korzystnych cech biologicznych związanych z użytkową wartością energetyczną biomasy. Dowiodły tego prowadzone równolegle badania laboratoryjne ocenianego w polu materiału pod względem energetycznym. Dostarczyły one cennych informacji o jego wartości opałowej i przydatności do produkcji biogazu. Zlecone badania jakościowe biomasy w Centralnym Laboratorium Zakładów Pomiarowo-Badawczych Energetyki „Energopomiar” w Gliwicach i w Oddziale Poznańskim Instytutu Technologiczno-Przyrodniczego, pozwoliły dokładnie ocenić przydatność poszczególnych gatunków populacji traw wieloletnich i populacji do spalania i produkcji biogazu. Większość z nich w badanych parametrach dorównywała lub nawet przewyższała węgiel brunatny, a zwłaszcza ciepło spalania i wartość opałowa u stokłosy uniolowatej i mozgi trzcinowej oraz niektórych form perzu wydłużonego. Jednocześnie w materiale roślinnym stwierdzono znacznie, wielokrotnie mniejszą zawartość popiołu i siarki niż w węglu brunatnym. Dodatkowo stwierdzono również ujemną zależność ciepła spalania od wilgotności biomasy – im wyższa wilgotność tym gorsza wartość opałowa. Dodatkowo dokonano analizy przydatności użytkowej perzu wydłużonego do produkcji biogazu w postaci zielonki lub kiszonki. Zawartość uzyskanego metanu w biogazie z kiszonki w porównaniu z innymi roślinami (trawy w uprawie polowej czy kukurydza) była zadowalająca 53%. Reasumując można stwierdzić, że wiele cech biologicznych i parametrów technologicznych wyraźnie predysponują badane gatunki wieloletnie traw do ich uprawy i wykorzystania na cele bioenergetyczne, zwłaszcza na drodze wyzwalania energii cieplnej w procesie spalania. Łatwa reprodukcja nasion oraz tania technologia uprawy traw wieloletnich energetycznych (zwłaszcza perzu wydłużonego), stwarzają potencjalne możliwości zagospodarowania gleb nie przydatnych do produkcji żywności i pasz. 330 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Hodowla twórcza bobiku samokończącego niskotaninowego Piotr Stopyra, Piotr Stefański Hodowla Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR Nasiona bobiku są wartościowym komponentem pasz z powodu wysokiej zawartości białka (22-36% w s.m.), które jest dobrze zbalansowane poza niską zawartością aminokwasów siarkowych. Jednakże czynniki antyżywieniowe limitują ich wykorzystanie. W szczególności skondensowane taniny w okrywie nasiennej odmian kolorowo kwitnących wiążą się z białkiem i obniżają jego strawność (Bjerg 1989). Wyhodowanie odmian bobiku istotnie wolnych od skondensowanych tanin podniosłoby ich wartość żywieniową i stąd ich konkurencyjność z innymi źródłami białka (1). Biały kolor kwiatów jest skorelowany z niską zawartością tanin w okrywie nasiennej ponieważ obie cechy są kontrolowane przez ten sam gen (Picard 1976, Bond 1977, Champan 1981). W bobiku biało kwitnącym często występowały słabe wschody, większa wrażliwość na choroby i szkodniki oraz niski plon nasion. W Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR wyhodowano odmiany biało kwitnące o niskiej zawartości tanin m.in. Albus i Amulet, które plonują na poziomie zbliżonym do odmian tradycyjnych. Jednak z uwagi na tradycyjny typ wzrostu te odmiany wykazują skłonność do wylegania. Lepsze pod tym względem są samokończące odmiany bobiku, które charakteryzują się niewielką wysokością roślin i dużą odpornością na wyleganie. Rośliny są zakończone kwiatem, a następnie strąkiem i równomiernie dojrzewają. Plantację bobiku samokończacego łatwiej jest opryskać i wymłócić. Aktualnie zarejestrowane odmiany Granit i Optimal również dobrze plonują, ale są to odmiany o wysokiej zawartości tanin w okrywie nasiennej, a tym samym mniej przydatne do produkcji pasz. W Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR rozpoczęto prace nad wyhodowaniem białokwitnących odmian bobiku samokończącego o niskiej zawartości tanin w nasionach. LITERATURA: 1. M.J.PASCUAL VILLALOBOS and G.J.JELLIS (1990). Factors influencing establishment in Vicia faba. Journal of Agricultural Science, Cambridge 115, 57-62. PLAKATY 331 Wewnątrzgatunkowa zmienność roślin strączkowych dla wybranych cech składu chemicznego nasion i ich odporności na obciążenia mechaniczne Wojciech Rybiński1, Robert Rusinek2, Bogusław Szot2, Jan Bocianowski3, Michał Starzycki4 Instytut Genetyki Roślin PAN, Strzeszyńska 34, 60-479 Poznań 2 Instytut Agrofizyki PAN, Doświadczalna 4, 20-290 Lublin 3 Katedra Metod Matematycznych i Statystycznych, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań 4 Instytut Hodowli I aklimatyzacji Roślin, Oddział Roślin Oleistych, Strzeszyńska 36, 60-479 Poznań 1 W procesie uzyskiwania odmian uprawnych hodowca prowadzi selekcję i testowanie najbardziej wartościowych genotypów ukierunkowując hodowlę pod względem cech które powinna reprezentować nowa odmiana, uwzględniając kierunek jej użytkowania komercyjnego. W trakcie hodowli materiał jest oceniany pod względem licznych cech (w zależności od gatunku i celu hodowli) pośród których marginalne miejsce zajmują cechy fizyczne nasion, mające jednak istotne znaczenie w procesie ich zbioru, transportu, suszenia, czyszczenia i finalnie w przemyśle przetwórczym. Z reguły hodowca nie dysponuje warsztatem pozwalającym mu ocenić laboratoryjnie na wczesnych etapach hodowli i produkcie finalnym (odmianie) właściwości fizycznych nasion jak np. ich odporność na uszkodzenia mechaniczne. Stąd w opisie nowo wyprowadzanych odmian ich użytkownik bardzo rzadko znajduje informacje na ten temat. Pomocne w tym względzie są prace z dziedziny agrofizyki, gdzie naukowcy dysponując odpowiednią aparaturą pomiarową są w stanie precyzyjnie określić właściwości fizyczne nasion z uwzględnieniem ich właściwości w różnych warunkach prowokacyjnych jak np. przy różnych gradientach ich wilgotności czy przy różnych terminach przechowywania nasion. Wyniki te stojąc do dyspozycji hodowcy pozwalają na ich wykorzystanie w procesie selekcji i ich uwzględnienie przy uzyskiwaniu nowych odmian. Wykorzystując zróżnicowana paletę gatunków grubonasiennych roślin strączkowych reprezentowanych zarówno przez odmiany komercyjne jak i młodsze materiały hodowlane, oceniano odporność nasion na obciążenia statyczne w kontekście ich parametrów geometrycznych. Badania uzupełniono o skład chemiczny nasion. Uzyskane wyniki opracowano w oparciu o wielocechową analizę statystyczną. Pozwoliła ona wykazać nie tylko znaczne zróżnicowanie międzygatunkowe pod względem analizowanych parametrów ale 332 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... również różnice między obiektami w obrębie każdego z analizowanych gatunków. O ile bardziej oczywiste są różnice międzygatunkowe w aspekcie grubości nasion i ich odporności na uszkodzenia mechaniczne, to interesującym okazała się zróżnicowana reakcja odmian i rodów w obrębie poszczególnych gatunków. Może to mieć związek z genetycznym uwarunkowaniem grubości okrywy nasiennej i struktury wewnętrznej nasion wnoszonym przez formy rodzicielskie wykorzystywane w hodowli nowych odmian. Dla oceny podobieństwa między obiektami pod względem analizowanych parametrów obciążeń mechanicznych wyliczono odległości Mahalanobisa. Wyróżniono odmiany o największym podobieństwie (najkrótsze odległości) jak również najmniej podobne (najdłuższe odległości) w odporności na obciążenia statyczne. Mimo bardzo szerokiego spektrum zmienności wewnątrz- i międzygatunkowej dla składu chemicznego nasion nie stwierdzono jego jednoznacznego związku z odpornością nasion na uszkodzenia mechaniczne. Niewątpliwie analiza mikrostruktury nasion w znacznym stopniu pozwoliłaby bliżej wyjaśnić zróżnicowaną reakcję między odmianami w aspekcie ich odporności na obciążenia mechaniczne. PLAKATY 333 Efekty transgresywne w składzie chemicznym pokolenia F2 odmian mieszańcowych kukurydzy Hanna Sulewska, Grażyna Szymańska, Karolina Śmiatacz, Monika Bukowska, Rafał Sobieszczański, Artur Sitek, Roman Roszkiewicz Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra Agronomii, ul. Dojazd 11 Hodowla mieszańców kukurydzy, najpierw odmianowych, potem dwuliniowych, a jeszcze później czteroliniowych [Jones 1918], stała się możliwa po sformułowaniu przez Shulla (1908 r.), Easta, Jonesa i innych badaczy pojęcia heterozji i opracowaniu naukowej koncepcji tego zjawiska [Adamczyk 2005]. „Wybujałość mieszańców”, powszechnie znana jako heterozja dotyczy pierwszego pokolenia mieszańca uzyskanego ze skrzyżowania celowo dobranych form rodzicielskich, zwykle linii wsobnych. Powszechnie wiadomo, że mieszańce, zwłaszcza dwuliniowe plonują wyżej niż odmiany populacyjne. Wprowadzenie odmian mieszańcowych w USA w latach 1930-60 spowodowało średni roczny przyrost plonu ziarna w wysokości 0,065 t·ha-1 [Adamczyk 2004]. Jednak nie zawsze przekonuje to rolników, którzy chcąc zaoszczędzić na materiale siewnym, wysiewają ziarno pokolenia F2 wyprodukowane we własnym gospodarstwie. Wcześniejsze badania (Sulewska i in. 2008) wykazały, że uprawiając pokolenie F2 mieszańców kukurydzy traci się od 1,59 t/ha ziarna, co stanowiło 20,8% plonu uzyskanego przy uprawie pokolenia F1 odmiany Bzura (TC) do 4,28 t/ha, co stanowiło 42,2% plonu pokolenia F1 odmiany San (TC). Również inne publikacje wskazują, że spadki plonu ziarna mogą wynosić 30-40% (Warzecha 2004). Rozszczepienie cech ilościowych w pokoleniu F2 dotyczy również uprawy kukurydzy uprawianej na kiszonkę (Sulewska i in. 2008), gdzie spadki plonu suchej masy surowca do zakiszania wynosiły w zależności od odmiany od 1,89 t/ha, co stanowiło 14,6% plonu pokolenia F1 odmiany Bzura do 4,45 t/ha, co stanowiło 28,2% plonu pokolenia F1 odmiany San. Segregacja cech w pokoleniu F2 mieszańców kukurydzy z pewnością dotyczy również cech jakościowych ziarna i surowca do zakiszania. W związku z czym przeprowadzono analizy zawartości składników pokarmowych w ziarnie i surowcu do zakiszania zebranym z doświadczeń prowadzonych w Swadzimiu w latach 2005 i 2007. Celem przeprowadzonych badań było wykazanie poziomu strat w plonach białka i energii wynikających z uprawy pokolenia F2 wybranych mieszańców kukurydzy. 334 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Ponadto zamierzano określić zmiany w zawartości składników pokarmowych w ziarnie i surowcu do zakiszania jako skutek wysiewu pokolenia F2 tych mieszańców. Badania prowadzono w latach 2005 i 2007 w Zakładzie Doświadczalno-Dydaktycznym w Gorzyniu, filia Swadzim (52o29’ N; 16o46’E), należącym do Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Cel realizowano na podstawie dwóch 2-czynnikowych doświadczeń polowych – jedno z przeznaczeniem na zbiór ziarna, a drugie na zbiór kiszonki. Doświadczenia prowadzono w układzie split-plot, w czterech powtórzeniach. Czynnikiem I rzędu była odmiana: Clarica (mieszaniec dwuliniowy – SC), San (mieszaniec trójliniowy – TC), Bzura (mieszaniec trójliniowy – TC), natomiast czynnikiem II rzędu – pokolenie mieszańców: F1 i F2. Analizy zawartości składników pokarmowych przeprowadzono w laboratorium Katedry Agronomii UP w Poznaniu. Zawartość azot ogólnego oznaczono metodą Kjeldaha i przeliczono na zawartość białka ogólnego, tłuszczu surowego metodą Soxhleta, włókna surowego metodą zhydrolizowania pozostałych składników materiału roślinnego, popiołu surowego metodą spalania na sucho, a związków bezazotowych wyciągowych przez odjęcie od 100% pozostałych składników. Gleba pól doświadczalnych według klasyfikacji PTG (Marcinek, Komisarek 2011) zaliczana jest do gleb płowoziemnych. Zgodnie z klasyfikacją bonitacyjną należy do klasy IVa, natomiast według przydatności rolniczej do kompleksu 5 (żytniego dobrego). Wszystkie zabiegi uprawowe wykonano zgodnie z zasadami poprawnej agrotechniki kukurydzy w uprawie na ziarno i kiszonkę. Wykazano, że uprawa pokolenia F2, niezależnie od mieszańca kukurydzy, łączy się z istotnym spadkiem plonu białka i plonu energii, co wynikało zasadniczo ze spadków plonu ziarna i surowca do zakiszania. Ponadto wykazano, że ziarno zebrane po wysiewie pokolenia F2 badanych mieszańców charakteryzowało się większą zawartością białka i BNW, z kolei mniejszą zawartością włókna i popiołu. Zawartość tłuszczu była zmienna i zależała od odmiany. PLAKATY 335 Wpływ sposobu uprawy nasiennych roślin warzywnych i przyprawowych na plon i jakość nasion oraz zawartość związków bioaktywnych Regina Janas1, Zenon Węglarz2, Katarzyna Bączek2, Olga Kosakowska2 Instytut Ogrodnictwa, Pracownia Nasiennictwa Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Roślin Warzywnych i Leczniczych 1 2 W ostatnich latach obserwuje się wzrost zainteresowania konsumentów związkami biologicznie aktywnymi występującymi w roślinach ze względu na ich potencjalnie korzystny wpływ na zdrowie człowieka. Liczną grupę wśród tych związków stanowią substancje o działaniu przeciwutleniającym. Żywność bogata w przeciwutleniacze odgrywa istotną rolę w profilaktyce wielu chorób (głównie serca i nowotworowych). Dlatego też ważne staje się popularyzowanie produktów naturalnie bogatych w przeciwutleniacze, jakimi są m.in. nasiona roślin przyprawowych. Celem pracy była ocena wpływu metody uprawy i środków biologicznych stosowanych w uprawach wybranych gatunków roślin warzywnych i przyprawowych na skład i zawartość związków biologicznie aktywnych w nasionach. Przedmiotem badań były rośliny przyprawowe należące do rodziny Apiaceae: koper ogrodowy (Anethum graveolens L.) odmiany Szmaragd, koper włoski (fenkuł) (Foeniculum capillaceum Mill.) odmiany Fino i kolendra siewna (Coriandrum sativum L.) oraz Brassicaceae – rokietta siewna (Eruca sativa Mill.). W uprawach wymienionych gatunków roślin stosowano donasienne i dolistne dokarmianie preparatami: Tytanit – ekologiczny komplekson tytanu, zawierający 0,8% aktywnego pierwiastka, Biojodis – biostymulator zawierający biohumus, ulepszony biologicznie aktywnym jodem i innymi mikroelementami, Goemar Goteo - nawóz organiczno-mineralny, oparty na koncentracie z alg morskich z dodatkiem fosforu i potasu oraz Physpe – stymulator odporności roślin zawierający 4,5% laminarny. Doświadczenia prowadzono na polu doświadczalnym Instytutu Ogrodnictwa w Skierniewicach i w laboratorium Pracowni Nasiennictwa oraz w Laboratorium Nowych Technologii Wytwarzania Produktów Zielarskich i Oceny ich Jakości Katedry Roślin Warzywnych i Leczniczych SGGW w Warszawie. Wyniki uzyskane w badaniach wskazują, że wybrane do badań biopreparaty wykazują się wysoką efektywnością i kompleksowo oddziałują zarówno na jakość nasion, ich skład biochemiczny, zasiedlenie mikroflorą oraz pozytywnie oddziałują na metabolizm roślin, ich wzrost i rozwój. W konsekwencji po ich aplikacji otrzymano wyższe i lepszej jakości plony nasion. Analizy biochemiczne nasion otrzymanych z upraw ekologicznych wykazały, iż testowane biopreparaty wpływają na procentową zawartość i skład związków biologicznie czynnych. Ich skuteczność w tym zakresie jest uzależniona przede wszystkim od indywidualnej reakcji poszczególnych gatunków i budowy nasion. 336 SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... Ocena przydatności różnych form wierzby (Salix spp.) do rekultywacji terenów poeksploatacyjnych kopalni siarki Krzysztof Klimont1, Zofia Bulińska-Radomska1, Józef Górka2 Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-PIB w Radzikowie Kopalnia Siarki „Machów” S.A. W ostatnich latach zanotowano zwiększenie się w Polsce powierzchni gruntów zdewastowanych przez przemysł i gospodarkę komunalną. Grunty te wymagają koniecznie rekultywacji poprzez inicjację życia biologicznego w podłożu i odtworzenia szaty roślinnej poprzez dobór odpowiednich gatunków roślin użytkowych. Muszą spełniać określone warunki umożliwiające uprawę na podłożach o zróżnicowanej zawartości składników pokarmowych i materii organicznej, wilgotności i kwasowości. Do takich gruntów należy zaliczyć tereny poeksploatacyjne Kopalni Siarki „Jeziorko”, gdzie siarkę wydobywano metodą otworową, a ich rekultywacja polegała na neutralizacji zakwaszenia poprzez nawiezienie na powierzchnię wapna poflotacyjnego, a następnie użyźnienie osadami ścieków i wprowadzenie wybranych gatunków roślin, w tym różnych form wierzby (Salix spp.). Celem badań była ocena przydatności wybranych gatunków i mieszańców wierzby do rekultywacji biologicznej terenów poeksploatacyjnych kopalni siarki. Badania prowadzono z gatunkami i mieszańcami wierzby na terenie Kopalni Siarki „Jeziorko” koło Tarnobrzega, pokrytym wapnem poflotacyjnym, które wiosną 2002 roku użyźniono osadem ściekowym w ilości 500 m3·h-1. Na tak przygotowanym podłożu posadzono 11 gatunków i mieszańców wierzby (Salix spp.), i corocznie wiosną wnoszono nawożenie mineralne. W pracy przedstawiono wyniki 3-letnich badań za lata 2009-2011, oceniając procent przyjętych roślin w stosunku do posadzonych – procent przyjęć, wysokość roślin i ich glebotwórcze oddziaływanie na bezglebowe podłoże. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że, w stosunku do posadzonych, najwięcej przetrwało osobników roślin wierzby wiciowej (84,2%) i wierzby IBL-3 (62,2%), mniej przetrwało roślin wierzby trójpręcikowej, IBL-8 i wierzby Smitha – odpowiednio 44,4, 42,3 i 40,9%, zaś najmniej wierzby IBL-7, wierzby wawrzynkowej, wierzby sadłowickiej, wierzby Lipińskiego i wierzby ostrolistnej, których rośnie odpowiednio tylko 23,8, 22,9, 21,1, 18,9 i 13,3%. Najbujniejszym wzrostem charakteryzowały się wierzba wawrzynkowa (473,4 cm), wierzba Lipińskiego (468,3 cm), wierzba IBL-8 (466,8 cm) i wierzba trójpręcikowa (437,7 cm), co może wskazywać, że podane formy wierzby najlepiej wykorzystują wniesione w osadach ściekowych składniki pokarmowe do swojego wzrostu i rozwoju oraz dobrze znoszą twarde i zlewne podłoże. Uprawa wierzb korzystnie wpływała na właściwości chemiczne podłoża wapna poflotacyjnego wzbogaconego osadami ściekowymi, zwiększając istotnie zawartość materii organicznej w podłożu, a poprzez to przyswajalnych składników pokarmowych w kompleksie sorpcyjnym. PLAKATY 337 Akumulacja składników pokarmowych w plonie nowych rodów gorczycy białej Mirosław Nowakowski, Paweł Skonieczek Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB, Oddział w Bydgoszczy Zakład Technologii Produkcji Roślin Okopowych Deficyt nawozów naturalnych oraz ujemny bilans substancji organicznej w glebie powodują poważne problemy w płodozmianach ze znacznym udziałem roślin okopowych. Uprawa buraka cukrowego, bądź też ziemniaka ogranicza silnie ilość masy organicznej zawartej w glebie i może doprowadzić do regresu w plonowaniu roślin następczych. Alternatywnym rozwiązaniem w stosunku nawożenia obornikiem może być nawozowe zastosowanie słomy lub międzyplonów. Słomę wykorzystuje się jednak w ostatnim okresie coraz częściej jako materiał opałowy. W praktyce rolniczej sprawdziły się bardzo dobrze międzyplony z gorczycy białej, rzodkwi oleistej i facelii błękitnej, jako nawozy zielone. Wymienione międzyplony poprawiają strukturę gleby, jej zasobność w masę organiczną i makroskładniki, a także przeciwdziałają erozji i ograniczają zagęszczenie pasożytniczych nicieni w glebie. Badania wykonano w ramach realizacji zadania w Programie Wieloletnim: „Ulepszanie Roślin dla Zrównoważonych AgroEkoSystemów, Wysokiej Jakości Żywności i Produkcji Roślinnej na cele Nieżywnościowe”. Celem pracy było zbadanie przydatności plonu wybranych rodów gorczycy białej podwójnie ulepszonej (bezerukowej i niskoglukozynolanowej) jako nawozu zielonego zastępującego obornik. Do badań wytypowano 15 rodów gorczycy białej oraz odmiany kontrolne – Nakielską, Metex i Bamberkę. Gorczyce wysiano w międzyplonie ścierniskowym, w specjalnych kesonach (1m2) wypełnionych do głębokości 40 cm czarną ziemią kujawską. Analiza gleby użytej w doświadczeniu wykazała obojętny odczyn, wysoką zasobność w fosfor, średnią w magnez, wapń i sód oraz niską w potas i N-NO3. W kesonach zastosowano dawki odpowiadające 50 kg N ha-1 (saletra amonowa) oraz 80 kg K2O ha-1(sól potasowa). Największe plony świeżej i suchej masy części nadziemnej uzyskano z rodów: PN-12/07 (odpowiednio: 38,3 i 5,21 t ha-1), PN-13/07 (34,8 i 4,63 t ha-1), PN5/07 (33,8 i 4,49 t ha-1), PN-4/07 (33,0 i 4,65 t ha-1) i PN-11/07 (33 i 4,45 t ha-1). Wymienione rody wyróżniały się jednocześnie znaczną wysokością roślin (85,089,8 cm). Z kolei najwyższe plony świeżej i suchej masy korzeni zebrano po uprawie z rodów: PN-13/07 (odpowiednio: 2,38 i 0,59 t ha-1), PN-5/07 (2,33 i 0,58 t ha-1) i PN-12/07 (2,30 i 0,57 t ha-1). Analizy chemiczne plonu ogólnego gorczyc ujawniły, że największe ilości makroskładników (N, P, K, Ca, Mg i Na) zostały nagromadzone w plonie ro- SESJA 4 OEKONOMICZNE I GLEBOWO-KLIMATYCZNE UWARUNKOWANIA PRODUKCJI NASIENNEJ I OBROTU... 338 dów, które wykazały się najwyższym plonowaniem: PN-12/07 (odpowiednio: 153, 37, 181, 60, 9 i 8 kg/ha), PN-4/07 (151, 39,179, 52,7 i 7 kg/ha), PN-13/07 (143, 35, 180, 54, 9 i 7 kg/ha) oraz PN-5/07 (140, 37, 173, 53, 9 i 8 kg/ha)(rys.1). W biomasie nowych rodów gorczycy białej oraz odmian kontrolnych (Nakielska, Metex i Bamberka) zawarte były zbliżone ilości makroskładników. kg /h a 178,9 131,7 145,1 176,1 179,5 181,2 168,8 153,3 142,7 126,7 139,9 157,2 159,5 160,5 135,3 130,6 122,7 139,7 136,3 152,4 155,6 173,2 169,9 150,7 141,1 126,2 100 132,3 156 151,2 124,5 120 144,8 148,3 140 137,8 160 167 171,6 180 179 200 80 60 9,4 4,5 9,8 31 32,6 34,6 36,8 30 26 28,3 31,3 30,6 28,5 36,9 38,6 31,1 30,5 31,1 30,2 35,6 20 35,3 40 0 N M B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 K N P NIR LSD 0,05 Odmiany i rody gorczycy białej – Cultivars and breeding lines of white mustard: N – Nakielska M – Metex B – Bamberka 1 – PN-1/07 2 – PN-2/07 3 – PN-3/07 4 – PN-4/07 5 – PN-5/07 6 – PN-6/07 7 – PN-7/07 8 – PN-8/07 9 – PN-9/07 10 – PN-10/07 11 – PN-11/07 12 – PN-12/07 13 – PN-13/07 14 – PN-14/07 15 – PN-15/07 Rys. 1 Nagromadzenie makroskładników: N, P i K w plonie ogólnym gorczycy białej uprawianej w międzyplonie ścierniskowym. Fig. 1. Accumulation of macronutrients: N, P and K in the total crop of white mustard cultivated in stubble catch crop Uzyskane plony z rodów gorczyc podwójnie ulepszonych odpowiadają ilością masie organicznej wprowadzanej do gleby ze średnią dawką obornika bydlęcego pod okopowe, a uwzględniając ich skład chemiczny stanowią około 2/3 dawki obornika. PLAKATY 339 Analiza zmienności i sposobu dziedziczenia komponentów struktury plonu lnu włóknistego Marcin Praczyk, Grażyna Silska Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu Celem pracy była ocena zmienności i dziedziczenia cech wpływających na plon słomy i nasion włóknistych form lnu uprawnego (Linum usitatissimum L.). Obecnie, w hodowli nowych odmian tego gatunku, obserwuje się tendencję łączenia wysokiego plonu słomy, włókna i nasion w jednym genotypie, co umożliwia zwiększenie opłacalności uprawy lnu. Tak zwane odmiany „dwucelowe” (ang. dual purpose varieties) charakteryzują się zawartością włókna jednopostaciowego, które wykorzystywane jest głównie w przemyśle motoryzacyjnym i budowlanym, natomiast jego pozyskiwanie jest procesem łatwiejszym i tańszym w porównaniu do włókna przeznaczonego na cele stricte tekstylne. Uprawa takich odmian pozwala ponadto na dostosowanie terminu sprzętu roślin do odpowiedniej dojrzałości włókna i nasion. W prezentowanych badaniach przeprowadzono analizę genetyczną sześciu cech ilościowych dla dziesięciu genotypów lnu włóknistego. Analizowano: plon nasion, masę 1000 nasion, liczbę torebek nasiennych, plon słomy, długość techniczną roślin oraz ogólną zawartość włókna w łodydze. Badane obiekty lnu stanowiły cztery odmiany rodzicielskie oraz sześć mieszańców pokoleń F1 i F2, otrzymane w wyniku krzyżowania form rodzicielskich w układzie diallelicznym, wg drugiego modelu Griffinga. Analizę zmienności badanych cech przeprowadzono za pomocą jednowymiarowych metod statystycznych (średnia, rozstęp, współczynnik zmienności). Analiza genetyczna obejmowała wybrane parametry genetyczne Mather’a (ocena addytywnego bądź nieaddytywnego działania genów, średni stopień dominacji) oraz ocenę odziedziczalności cech w szerokim i wąskim sensie. Obserwowano małą zmienność wszystkich analizowanych cech ilościowych, zarówno w pokoleniu F1, jak i F2. Silnie zróżnicowana była natomiast odziedziczalność badanych cech, tak w sensie szerokim, jak i wąskim. Dla zdecydowanej większości cech odnotowano również addytywny sposób dziedziczenia. Przewagę nieaddytywnego działania genów obserwowano tylko dla ogólnej masy nasion. Świadczy to o możliwości prowadzenia efektywnej selekcji pod kątem większości cech użytkowych lnu włóknistego, w segregującym pokoleniu mieszańców F2. SESJA TEMATYCZNA 5 Wykorzystanie biometrii, statystyki i bioinformatyki w pracach genetycznych i hodowlanych PLAKATY 343 Zmienność i współzależność wybranych wskaźników jakości technologicznej pszenicy ozimej Maria Stachowicz, Tadeusz Śmiałowski, Przemysław Szymon Szecówka Zakład Roślin Zbożowych IHAR-PIB w Krakowie Cel pracy Celem pracy było poznanie zmienności i współzależności ważnych wskaźników cech jakości technologicznej opisujących jakość technologiczną wartościowych odmian i rodów pszenicy ozimej pochodzących z najlepszych polskich hodowli. Metoda i materiał Materiałem badawczym było 139 obiektów pszenicy ozimej będących efektem długotrwałych prac selekcyjnych w 4 firmach hodowlanych; Hodowla Roślin DANKO (Choryń, Szelejewo, Laski), Małopolska Hodowla Roślin (Polanowice, Kobierzyce), Poznańska Hodowla Roślin (Nagradowice) i Hodowla Roślin Smolice (Smolice, Baków, Strzelce). Materiał badawczy otrzymano z doświadczeń wielozakładowych założonych w zróżnicowanych warunkach polowych w 3 seriach; 1S – (POB, KOC, NAD), 2S – (CHD, SZD, LAD), 3S - (SMH, BKH, STH). Analizy laboratoryjne ziarna i mąki pszenicy ozimej wykonano dla 8 cech; liczby sedymentacji (LS), liczby opadania (LO), zawartości białka (%BLK), wydajności mąki (WMA), zawartości glutenu (GL), zawartości skrobi (SKR), twardości ziarna (TWZ) i energii ciasta (ENC). Na podstawie oceny laboratoryjnej wykonano analizę statystyczno-genetyczną obejmującą średnie arytmetyczne, współczynniki zmienności wg. (m1 ) / k x relacji CVp 100 gdzie m1 – oznacza średni kwadrat dla genotypów, x – średnia wartość cechy, k – liczba obiektów oraz współczynniki korelacji fenotypowej, rp, dla cech τ i τ’ (τ, τ’ = 1, 2, ..., 8) wyznaczono jako współczynniki korelacji prostej średnich cech dla rozpatrywanych genotypów, obliczonych z obserwacji w roku. Wg wzoru; rp ˆ p ( ') ˆ 2p ( ) ˆ 2p ( ') ˆ e ( ') ˆ g ( ') (ˆ e2( ) ˆ g2 ( ) ) (ˆ e2( ') ˆ g2 ( ') ) gdzie ˆ g2 , ˆ e2 i ˆ p2 są ocenami komponentów wariancyjnych odpowiednio efektów genotypowych, reszt i wariancji fenotypowej dla średnich z b środowisk dla (b=1, 2, 3) dla badanych obiektów, współczynniki korelacji geno- typowej rg, dla cech τ i τ’, które są miarami korelacji prostej pomiędzy nieobserwowalnymi efektami genotypowymi obu cech wyznaczono według wzoru: 344 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... rg ˆ g ' ˆ g2 ˆ g2 ' Uzyskane wyniki stanowiły podstawę do weryfikacji hipotezy założonej w celu zadania. Wyniki badań W tabeli 1 przedstawiono niektóre charakterystyki prowadzonych badań. Tabela 1. Charakterystyki prowadzonych badań Lp. Doświadczenie l. miejscowości 1 SERIA 1 3M 2 SERIA 2 3M 3 SERIA 3 3M RAZEM 9M Wykaz miejscowości SZD l. obiektów LAD CHA 68 POB KOC NAD 52 SMH BKH STH 19 139 Zatem liczba miejscowości i obiektów pszenicy ozimej stanowiła reprezentatywną próbę, która umożliwiła ocenę podstawowych parametrów jakości technologicznej ziarna i mąki. Tabela 2. Ocena średnich wartości badanych cech LS LO %BLK WMA GL SKR TWZ ENC NAD 54,8 274,3 11,9 72,4 23,0 70,4 44,0 210,4 KOC 44,9 277,1 10,9 71,6 21,6 70,7 50,5 182,7 POB 44.0 117,9 11,2 70,5 20,9 70,7 41,8 171,2 CHD 59,4 263,4 13,7 72,0 30,0 69,3 85,9 264,8 SZD 47,5 278,2 11,5 71,5 23,3 71,5 86,1 187,5 LAD 68,7 276,9 13,8 70,7 30,4 69,2 81,6 259,0 SMH 39,1 285,3 10,9 70,6 21,1 70,4 41,3 157,6 BKH 49,1 278,4 12,4 70,6 25,1 68,0 53,2 214,6 STH 41,4 291,5 11,4 69,6 22,2 70,1 45,2 180,1 LOKALIZACJA Porównanie średnich wartości wskaźników jakości technologicznej pszenicy ozimej w 9 miejscowościach ujawniło zróżnicowanie wartości wskaźników jakości technologicznej badanych odmian pszenicy ozimej w poszczególnych lokalizacjach doświadczeń. Wysokie wartość LS stwierdzono w LAD i CHD. Najwyższe wartości LO ujawniły się w STH, SMH i BKH. Zawartość białka na ogół była niskiej warto- PLAKATY 345 ści z wyjątkiem LAD i CHD. Wyrównanym poziomem wyróżniała się wymiałowość mąki i zawartość skrobi. Większym zróżnicowaniem charakteryzowała się zawartość glutenu od 30.0% w CHD do 21,1% w SMH, twardość ziarna od 86,1% w SZD do 41,3% w SMH. Wysoką energią ciasta charakteryzowały się rody pszenicy badane w CHD i LAD. Wyniki te wskazują na silny wpływ środowisk na poziom cech technologicznych pszenicy ozimej. Korelacje fenotypowo-genotypowe rP i rG ujawniły na ogół podobne kierunki zależności w każdej badanej serii doświadczeń. Jeżeli wystąpiły różnice pomiędzy seriami to dotyczyły poziomu wartości. Na uwagę zasługuje wysoka korelacja zawartość białka w ziarnie z liczbą sedymentacji, zawartością glutenu, twardością ziarna. Szczególnie wysokie wartości rP i rG (>0,90) stwierdzono pomiędzy BLK a GL w każdej serii. Inna ceniona cecha; wydajność mąki silnie korelowała z LS, % BLK i GL. Odnotowano nieliczne ujemne niskiej wartości rP, i tylko jedną istotnie ujemną rG pomiędzy %BLK a TWZ w 1 serii. Badania własne finansowane z tematu DS. IHAR nr 1-1-01-7-02 346 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Potencjał plonowania pszenicy, pszenżyta i żyta w aspekcie wykorzystania kwalifikowanego materiału siewnego Zbigniew Laudański, Dariusz R. Mańkowski Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut badawczy w Radzikowie, Zakład Nasiennictwa i Nasionoznawstwa Zastosowanie wysokiej jakości materiału siewnego stanowi pierwszy z niezbędnych warunków uzyskania dobrych zbiorów. Kwalifikowany materiał siewny, o potwierdzonej czystości i tożsamości odmianowej oraz o sprawdzonych parametrach jakościowych, pozwala na wprowadzanie nowych technologii uprawy, umożliwia pełniejsze wykorzystanie warunków środowiska bez jego degradacji (Arseniuk i in., 2012). Materiał siewny uważany jest za ogniwo transmisji postępu odmianowego do produkcji polowej (Krzymuski, 1991, 1993, 1998; Oleksiak, 1998, 2000). Często jedną z barier w powszechnym wykorzystaniu kwalifikowanego materiału siewnego jest jego cena. Dzieje się tak, mimo że na podstawie wcześniejszych analiz (Oleksiak, 1998) podobnie jak i badań Instytutu Ekonomiki Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej, można stwierdzić, że koszt materiału siewnego zbóż stanowiący około 10-12% bezpośrednich kosztów produkcji jest względnie stałą i niewielką pozycją w relacji do kosztów nawozów czy paliwa (Oleksiak, 1998, Skarżyńska i in., 1996). Kwalifikowany materiał siewny łatwo jednak zastąpić własnym ziarnem. Między innymi, dlatego rolnicy często wykorzystują do siewu materiał własny o zdecydowanie gorszej jakości, lecz tańszy, bądź też kupują materiał niekwalifikowany (Mańkowski i Oleksiak, 2007). Temat efektywności stosowania KMS, mimo wagi tego zagadnienia był i jest rzadko podejmowany, a opinie o korzyściach wynikających z jego stosowania słabo udokumentowane (Arseniuk i in., 2012). Przeprowadzone dotychczas badania (Mańkowski i Oleksiak, 2007) wykazały, że kwestia wykorzystania kwalifikowanego materiału siewnego najsilniej wiąże się z poziomem agrotechniki stosowanej w gospodarstwach. Tak więc, by podjąć próbę obiektywnej oceny potencjału plonotwórczego wnoszonego przez kwalifikowany materiał siewny, należy uwzględnić również wpływ zmian stosowanej agrotechniki oraz wpływ zmieniającej się koniunktury i warunków w otoczeniu rolnictwa. Materiałem do badań były wyniki badań ankietowych indywidualnych gospodarstw produkcyjnych. Dane do analiz dotyczyły trzech głównych gatunków zbóż ozimych uprawianych w Polsce, to jest pszenicy, pszenżyta oraz żyta. Dane ankietowe poddano szczegółowej analizie statystycznej w hierarchicznym układzie dwuczynnikowym w obrębie każdego gatunku oraz po wyznaczeniu wartości plonów relatywnych w układzie trójczynnikowym pozwalającym PLAKATY 347 porównać bezpośrednio efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego pomiędzy badanymi gatunkami. Analizy zostały przeprowadzone zarówno na oryginalnych „surowych” danych o plonowaniu, jak i na tzw. plonach poprawionych, z wyeliminowanym efektem wynikającym z różnic w stosowanej agrotechnice. Literatura Arseniuk E., Grzesik M., Żurawicz E., Oleksiak T., Rembeza J., Żurek G., Boros L., Wałkowski T., Janas R., Górnik K., Rozpara E., Cieślińska M. 2012. Analiza Wpływu Stosowania Kwalifikowanego Materiału Siewnego na Konkurencyjność Produkcji Roślinnej – Rośliny Rolnicze, Warzywnicze i Sadownicze. IHAR-PIB – materiały niepublikowane. Krzymuski J. 1991. Postęp odmianowy w produkcji zbóż w Polsce. Cz. III. Introdukcja z hodowli do produkcji. Biul. IHAR 177: 17-24. Krzymuski J. 1993. Ekonomiczne aspekty nasiennictwa. Biul. IHAR 188: 187193. Krzymuski J. 1998. Postęp biologiczny w rolnictwie. W: Woś A. (red.). Encyklopedia agrobiznesu. Warszawa, Fundacja Innowacja – Wyższa Szkoła Społeczno-Ekonomiczna. Mańkowski D. R., Oleksiak T. 2007. Czynniki determinujące stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego w gospodarstwach rolnych. Biuletyn IHAR, Nr 244: 5-19. Oleksiak T. 1998. Wpływ kwalifikowanego materiału siewnego na plonowanie zbóż. Biul. IHAR 208: 3-9. Oleksiak T. 2000. Pszenżyto w produkcji – wykorzystanie efektów hodowli. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Szczecinie, 206 Agriculturae 82: 199-204. Skarżyńska A., Sadowska J., Reinstein J. 1996. Koszty jednostkowe i dochodowość produkcji rolniczej w gospodarstwach indywidualnych w 1995 roku. Zagadnienia Ekonomiki Rolnej 4/5: 80-123. 348 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Analiza genetyczna odmian populacyjnych żyta ozimego Tadeusz Śmiałowski, Janusz Burek Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, Zakład Roślin Zbożowych – PIB w [email protected] Wstęp Poznanie sposobów dziedziczenia ważnych cech rolniczych żyta ozimego ma istotne znaczenie dla hodowli plenniejszych populacji. Jednym z ważnych sposobów działania genów wpływających na dziedziczenie cech jest epistatyczny sposób ich przekazywania na potomstwo. Wpływa on na pojawianie się w potomstwie nieprzewidywalnych rozszczepień stwarzających niespotykaną różnorodność, często jednak przeszkadza w podjęciu prawidłowej selekcji. Charakter tej zmienności jest w znacznej części niedziedziczny ponieważ wynika ze współdziałania loci homozygotycznych z heterozygotycznymi i heterozygotycznych z heterozygotycznymi czyli tzw. epistazy typu „jl’, a tylko natomiast niewielka część epistazy tzw. typu „i” (addytywna), wynikająca ze współdziałania loci homozygotycznych z homozygotycznymi ma charakter dziedziczny. Metoda i materiał Do przeprowadzenia eksperymentu zastosowano metodę opisaną przez Comstocka i Robinsona (1968,1969), zmodyfikowaną przez Kearsya i Jinksa (1970, 1972) polegającą na krzyżowaniu wybranych populacji z 3 testerami T1,T2,T3,. Testerami były częściowo zinbredowane populacje (L1 -SMH-49) i (L2-SMH-75) różniące się pomiędzy sobą wieloma cechami min. wysokością, kolorem ziarniaków, masą 1000 ziaren a testerem T3 mieszaniec F1 powstałym z krzyżowania L1xL2. Mieszańce F1wysiewano w doświadczeniach polowych w 3 powtórzeniach w 1 miejscowości w celu oznaczenia przezimowania, terminu kłoszenia, podatności na wyleganie, odporności na choroby (mączniaka, rdzę brunatną), liczby kłosów na poletku, wysokości roślin a po zbiorze liczby ziaren w kłosie, długości kłosa, masy ziarna z kłosa, masy 1000 ziaren i masę hektolitra. W laboratorium wykonano analizę zawartości białka w ziarnie i liczby opadania. Na podstawie otrzymanych wyników wykonywano analizy statystyczno-genetyczne. Obejmowały one analizę wariancji dla epistazy, analizę wariancji dla modelu addytywno-dominującego oraz inne parametry genetyczne takie jak: stopień dominacji, kierunki dominacji, odziedziczalność w szerokimi i wąskim zakresie. W analizie wariancji epistazy z całkowitej sumy kwadratów wydzielono sumy kwadraty efektów epistazy dla typu „j” , „j,l” oraz błędu. Istotność obliczonych średnich kwadratów oceniono testem „F”. Następnie oszacowano efekty badanych populacji, a istotność ich odchyleń od średniej oceniono testem „t”. Materiałem badawczym było 5 populacji żyta ozimego: Dankowskie Złote, Dankowskie Diament, Słowiańskie, Skat, Bosmo. 5 1 14 24 Epistaza typu „i” typu „j,l” Błąd 1 14 24 typu „i” typu „j,l” Błąd 126,8 166,0** 22,76 469,6** WYS 0,69 0,72* 0,2 2,07* WYR 1,56 2,14** 0,06 6,01* DKL 2150 1216 226,7 3445 LKP 5,92 6,18* 28,80* 23,07** LDK 47,82 36,04 18,18 104,5 LZK 0,20 0,20* 0,03 0,58* MZK 22,56 9,08 2,01 25,82 MTZ Średnie kwadraty dla badanych cech 8,87 5,62 22,19 20,18 CH 1,42 2,37** 0,09 6,67** LO 1,24 2,24** 2,69 6,82** BLK WYS WYL DKL 1,69 5,30** 24,20** 282,6 380,79** 1502,22* 2,48 3,57** 5,0 616,1 2329 LKP 0,87 1550 1,61** 787,9 1,09 19,67** 1366,67** 11,00** 4,73** ZIM 1,28 1,90** 0,09 5,33** LDK MZK MTZ CH 21,63 76,92** 289,05** 0,12 0,17** 0,60* 9,04 4,29 1,25 3,44 8,96** 15,79* 273,20** 0,60** 12,25 28,24** LZK Średnie kwadraty dla badanych cech 3663 2164 211,3 6101 LO 6648 9716,89** 14176 30042,57** PLON Tab. 2. Analiza wariancji epistazy dla populacji żyta ozimego badanych w 2010/11 r. 6,4 4,28 0,8 12,13 ZIM *,** – istotne dla poziomu P = 0,05 lub P = 0,01 5 Epistaza Źródło zm. LSW Lss. Źródło zm. Tab. 1. Analiza wariancji epistazy dla populacji żyta ozimego badanych w 2009/10 r. Wyniki badań Wyniki analizy wariancji przedstawiono w tabeli 1 i 2. 0,59 1,95** 0,43 5,55** BLK 4786 5964,8* 441,2 16789,7* PLON PLAKATY 349 350 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Analiza wariancji ujawniła istotne średnie kwadraty epistazy dla większości badanych cech (tab.1.2). Wystąpiła głównie epistazy typu „i,l” , która jest wynikiem współdziałania loci heterozygotycznych z heterozygotycznymi i loci heterozygotycznymi z homozygotycznymi. W oby latach badań istotna okazała się epistaza dla wysokości roślin, długości kłosa, liczby dni do kłoszenia, masy ziaren z kłosa, liczby opadania i plonu. Dla liczby dni do kłoszenia w 2010 roku oraz przezimowania, wysokości roślin, liczby ziaren z kłosa, masy 1000 ziaren, masy hektolitra wystąpiła również epistaza typu „i”, tj. wynikająca ze współdziałania loci homozygotycznych z homozygotycznymi. Przeprowadzone doświadczenia pozwoliły oszacować również efekty epistazy dla badanych odmian. Stwierdzono, że siła i kierunek i epistaza zależy od wpływu środowiska. U jednych populacji epistaza podwyższała a innych obniżała istotnie wartość cech. Zjawisko to ujawiło się u badanych odmian ale w każdym roku wystąpiło w różnym nasileniu a dla poszczególnych populacji przybierało odmienne kierunki. Np. dla populacji Dankowskie Złote epistaza w 2010 roku istotnie podwyższyła plon z poletka a w 2011 roku obniżyła. Dla populacji Skat epistaza podwyższała wysokość w 2010 roku a w 2011 obniżała. Podobne zjawisko odnotowano dla pozostałych cech u badanych populacji żyta ozimego. Literatura Comstock, Robinson (1968,1969), Kearsy, Jinks (1970, 1972). Węgrzyn S., Śmiałowski T. (1989, 2003, 2007). Badania własne finansowane z tematu DS. IHAR nr 1-1-02-1-03. PLAKATY 351 Ocena plonowania rodów i ich stabilności na podstawie wyników dwóch serii doświadczeń wstępnych z jęczmieniem jarym Zygmunt Kaczmarek1, Elżbieta Adamska1 , Andrzej Bichoński2, Zdzisław Biliński3, Barbara Nowak3, Dorota Jasińska4, Wanda Orłowska-Job5, Tadeusz Adamski1 , Maria Surma1, Anna Sybilska6, Teresa Sikora7, Aleksandra Szołkowska7 Instytut Genetyki Roślin PAN, Poznań, 2 Małopolska Hodowla Roślin 3 Hodowla Roślin Smolice Grupa IHAR, Bąków 4 Poznańska Hodowla Roślin 5 Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR 6 Zakład Doświadczalny IHAR-PIB Radzików 7 Dodowla Roślin DANKO 1 W pracy podjęto próbę oceny rodów jęczmienia jarego na podstawie dwóch serii doświadczeń wstępnych. Dla jej przeprowadzenia wykorzystano wielowymiarowe podejście analizowania serii doświadczeń ze szczególnym uwzględnieniem badania interakcji genotypowo-środowiskowej (Caliński i in., 1997). Analizowane w pracy serie, obejmujące różne zestawy rodów, prowadzone były w 5 środowiskach, przy czym seria z roku 2011 obejmowała 22 rody i 3 wzorce a seria z roku 2012, 25 rodów i te same 3 wzorce stanowiące jedyny pomost łączący obie serie. Podstawową część analizy statystycznej stanowią oceny i wyniki testowania kontrastów rodów ze średnią wzorców danej serii, oceny odchyleń środowiskowych oraz badanie interakcji rody x środowisko. Przeprowadzono także badanie struktury tej interakcji poprzez wektorową prezentację środowisk i rodów w układzie dwóch pierwszych składowych głównych. Niezależnie od badania interakcji G x E wyliczono współczynniki korelacji rang między plonowaniem rodów w poszczególnych środowiskach a rankingiem utworzonym dla serii wszystkich doświadczeń. 352 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Ocena postępu biologicznego w hodowli rzepaku Maria Ogrodowczyk, Iwona Bartkowiak-Broda Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin PIB, Oddział w Poznaniu W ciągu ostatnich dziesięciu lat nastąpił w Polsce bardzo istotny wzrost powierzchni uprawy i poziomu plonowania rzepaku, co spowodowało że produkcja rzepaku w kraju została podwojona. Polska jest obecnie czwartym (po Francji, Niemczech i Wielkiej Brytanii) producentem nasion rzepaku w Unii Europejskiej. Intensywny wzrost produkcji rzepaku jest skutkiem wyhodowania odmian podwójnie ulepszonych: – o bardzo dobrym składzie kwasów tłuszczowych w oleju – olej rzepakowy przydatny zarówno do celów żywieniowych, jak i do produkcji estrów metylowych kwasów tłuszczowych, wykorzystywanych jako biokomponenty biopaliw; – o znacznie zmniejszonej zawartości w nasionach związków siarkowych (glukozynolanów) – pozostający po wydobyciu oleju wytłok i śruta poekstrakcyjna są dobrymi komponentami pasz wysokobiałkowych dla zwierząt hodowlanych; oraz stałego wzrostu poziomu plonowania. Celem pracy jest przedstawienie postępu biologicznego w hodowli odmian populacyjnych i mieszańcowych rzepaku w Polsce w okresie ostatnich dziesięciu lat. Materiałem do badań były wyniki doświadczeń porejestrowych (PDO) opublikowane przez COBORU. W kolejnych latach analizowano plonowanie polskich i zagranicznych odmian populacyjnych i mieszańcowych zarejestrowanych po 2000 roku. Znaczący postęp hodowlany stwierdzono zarówno w odniesieniu do odmian populacyjnych, jak i mieszańcowych. Doświadczenia porejestrowe (PDO) wykazują znacznie większe możliwości plonotwórcze odmian mieszańcowych niż populacyjnych. Przykładowo zakres plonowania odmian populacyjnych badanych w doświadczeniach PDO w 2002 roku wynosił od 98 do 99% plonu odmian wzorcowych, a w 2011 roku od 102 do 112% plonu odmian wzorcowych. Natomiast plonowanie odmian mieszańcowych badanych również w doświadczeniach PDO w 2002 roku wahało się od 98 do 99% plonu odmian wzorcowych, a w 2011 roku od 113 do 121% plonu odmian wzorcowych. PLAKATY 353 Tworzenie Międzynarodowej Bazy Danych Lnu Grażyna Silska, Marcin Praczyk Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu Tworzenia Międzynarodowej Bazy Danych Lnu (International Flax Data Base – IFDB), w oparciu o nowe kryteria , pozwoli na łatwiejszą i szybszą analizę cech morfologicznych, biologicznych i rolniczych obiektów należących do gatunku Linum. Będzie to szczególnie istotne dla hodowców, ponieważ pozwoli na wybór materiałów genetycznych dla hodowli, najkorzystniejszych pod względem założonego przez hodowcę celu, jednocześnie umożliwiając sprawdzenie innych ważnych cech np. biologicznych, jak odporność na wyleganie i fuzarium czy morfologicznych, jak masę 1000 nasion czy długość łodygi. Będzie to możliwe, ponieważ dane o genotypach lnu mają być zaszyfrowane za pomocą jednej cyfry: od 0 do 9, co spowoduje, że duża liczba danych dla kilku tysięcy obiektów lnu będzie możliwa do zweryfikowania w krótkim czasie przez zainteresowanych. Powstanie, z kolei części paszportowej IFDB pozwoli z kolei na wyeliminowanie przechowywania długoterminowego tych samych obiektów przez kilka kraje jednocześnie, co pozwoli na obniżenie kosztów z tym związanych. Od 1982 r. IWN prowadził temat: „Gromadzenie, ocena kolekcji lnu”, który dziś brzmi: „Gromadzenie, ochrona, ocena i utrzymanie w stanie żywym oraz udostępnianie dla potrzeb gospodarki narodowej zasobów genowych roślin użytkowych i ich patogenów w zakresie odmian i ekotypów lnu, konopi oraz materiałów nasiennych chronionych roślin leczniczych”. Metody oceny kolekcji lnu ulegały zmianom, zarówno wybierane do oceny deskryptory jak i sposób wyrażania wyników oceny. Celem pracy jest przedstawienie i porównanie metod waloryzacji lnu, które stosowano dotychczas z metodą oceny kolekcji według metodyki tworzenia IFDB. Autorzy przedstawią opis botaniczny, charakterystykę biologiczną i oceną cech użytkowych kilkunastu, wybranych obiektów lnu a także waloryzację cech morfologicznych, biologicznych i rolniczych, która powstała w wyniku prac European Cooperative Programme For Crop Genetic Resources Networks (ECP/GR). Powstanie IFDB wiążę się z zamianą już istniejących wyników waloryzacji lnu, co jest bardzo czasochłonne oraz ze zdobyciem środków finansowych na ocenę takich cech, których do tej pory nie oceniano np. plon oleju czy zawartość kwasu linolenowego. SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... 354 Wpływ genomu ojcowskiego odmiany Mirable (Triticum durum Desf.) na wartość użytkową cech kłosa i ziarna pszenicy ozimej Triticum aestivum L. 1 Józef Pilch1, Dariusz Zalewski2 Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin-PIB, Zakład Roślin Zbożowych w Krakowie 2 Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Od wielu lat programy hodowlane pszenicy na świecie zwracają uwagę na wykorzystanie gatunków obcych w ulepszaniu cech użytkowych. Spośród gatunków Poaceae (Triticeae) szczególną przydatność w hodowli pszenicy zwyczajnej wykazały tylko niektóre z nich, głównie pochodzące z rodzajów (2x, 4x, 6x) Triticum L., (2x) Secale L., (2x, 4x) Hordeum L., (2x, 4x, 6x) Aegilops L., (2x, 4x, 6x) Agropyron Geartn., (2x) Lolium L., (2x) Elymus L., (2x) Haynaldia L. Z samych tylko gatunków pszenic tetraploidalnych wprowadzono do odmian T. aestivum L. 55. Introgresje te doprowadziły głównie do ulepszenia odporności na patogeny zbożowe. Pszenica tetraploidalna T. durum Desf. znana jest z wysokiej zawartości białka ogólnego w ziarnie a przede wszystkim innego niż w pszenicy zwyczajnej glutenu. Z tych względów gatunek T. durum Desf. może być źródłem nowej zmienności genetycznej dla cech technologicznych ale również dla innych cech użytkowych. Jest to możliwe, ponieważ pszenica twarda należy do gatunków I-szej puli genowej obejmującej gatunki spokrewnione, które były filogenetycznymi dawcami gnomów A, B, i D dla pszenicy heksaploidalnej (AABBDD). Transfer genów z tej grupy do T. aestivum L. należy do najłatwiejszych gdyż odbywa się przez homologiczną rekombinację w efekcie krzyżowań prostych, wstecznych i selekcji. Od szeregu lat w Instytucie Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – PIB prowadzone są prace nad introgresją obcych genów do odmian i materiałów hodowlanych ozimych i jarych pszenic T. aestivum L. Celem tych działań było poprawienie cech, jakich nie można uzyskać konwencjonalnymi metodami hodowli lub też postęp w ich osiągnięciu jest trudny i powolny. W wyniku przeprowadzonych prac otrzymano wiele linii wyprowadzonych z mieszańców pszenicy zwyczajnej z pszenicą twardą. Zwykle dla oceny wpływu formy ojcowskiej i zróżnicowania uzyskanych linii przeprowadza się jednocechową analizę wariancji, co pozwala ocenić badane genotypy pod względem każdej cechy oddzielnie. Takie podejście nie uwzględnia zależności występujących pomiędzy badanymi cechami. W celu zbadania wielocechowego zróżnicowania badanych genotypów zastosowano analizę składowych głównych (PCA). Metoda ta umożliwia określenie związków pomiędzy PLAKATY 355 analizowanymi cechami a także pozwala na ustalenie, które cechy najsilniej różnicują badane genotypy. W celu wyróżnienia grup podobnych obiektów zastosowano hierarchiczną analizę skupień co pozwoli również na wykazać wielocechowe podobieństwo wyprowadzonych linii z formą ojcowską. Materiał do badań stanowiły 24 linie ozime uzyskane z krzyżowania pszenicy ozimej T. aestivum L. mono-5B Favorit z tetraploidalną odmianą ozimą Mirable jako podwójnym dawcą pyłku (BC1). Otrzymane mieszańce F1 ponownie zapylano pyłkiem odmiany Mirable. Następne generacje tworzone przez samozapylenie. Materiały rozmnażano na polu doświadczalnym Zakładu Roślin Zbożowych IHAR-PIB w Krakowie w trzech kolejnych latach 2008-2010 wraz z wzorcami T. aestivum L. vs Tonacja, Begra, Korweta, Favorit i T. durum Desf. v. Mirable. Nasiona wysiewano na poletkach o pow. 1 m2. Na podstawie 30 losowo wybranych roślin z środkowych rzędów każdego poletka określano: wysokość roślin, długość kłosa, liczbę kłosków w kłosie, liczbę ziaren w kłosie i w kłosku, masę ziaren z kłosa, masę 1000 ziaren, zbitość kłosa i termin kłoszenia. Ocena technologiczna obejmowała: zawartość białka ogólnego (%), wskaźnik sedymentacji SDS (cm3) i liczbę opadania (s). Analizy przeprowadzono na poddanych standaryzacji wartościach średnich z 3-lecia. Jednoczynnikowa analiza wariancji wykazała istotność różnic w przypadku wszystkich cech. Większość linii wykazywała wyższe wartości cech w stosunku do odmian wzorcowych. Stwierdzono też znaczne zróżnicowanie wyprowadzonych linii. Na podstawie analizy składowych głównych stwierdzono, że 12 analizowanych cech było wysoko skorelowanych z trzema czynnikami. Pierwsza składowa główna wyjaśniał 27,2%, druga 21,8% a trzecia 19,3% zróżnicowania wielocechowego badanych genotypów. Łącznie trzy pierwsze składowe główne wyjaśniały 68,3% zmienności. Możliwe było wyróżnienie zależności określonej przez cechy związane z poszczególnymi składowymi głównymi. Z pierwszą składową główną najsilniej związana była dodatnio zbitość kłosa i ujemnie wysokość. Te dwie cechy najsilniej różnicowały analizowane genotypy. Odwrotne znaki współczynników korelacji składowej głównej z cechami wskazują na przeciwstawny kierunek działania cechy. Formy wysokie charakteryzowały się jednocześnie niższą zbitością kłosa. Z drugą składową główną skorelowana ujemnie była liczba kłosków a z składową trzecią ujemnie liczba i masa ziaren z kłosa a dodatnio zawartość białka ogólnego. Przeciwne znaki wskazują na to, że genotypy o niskiej zawartości białka w ziarnie charakteryzowały się równocześnie wyższymi wartościami liczby i masy ziaren z kłosa. Na diagramie rozrzutu badanych linii i odmian względem pierwszych trzech czynników nie wyróżniono wyraźnie oddzielnych grup. Analiza skupień potwierdziła silne zróżnicowanie badanych genotypów pod względem wszystkich badanych cech. Tylko nieliczne linie tworzą skupienia lecz w żadnym z niech nie znalazła się odmiana wzorcowa. 356 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Charakterystyka kolekcji łubinu andyjskiego pod względem grubości okrywy nasiennej i wybranych cech struktury plon* Renata Galek, Dariusz Zalewski, Ewa Sawicka-Sienkiewicz, Bartosz Kozak Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa Łubin andyjski (Lupinu mutabilis Sweet.), jedyny uprawny gatunek z rejonu Nowego Świata, został udomowiony ponad 3000 lat temu. Odznacza się wysoką zawartością białka (do 50%) i tłuszczu (do 20%) w nasionach. Z hodowlanego i rolniczego punktu widzenia posiada też takie walory, jak: miękką okrywą nasienną, nieopadające i niepękające strąki, co jest szczególnie ważne przy zbiorze mechanicznym, a ponadto jest rośliną fotoperiodycznie obojętną. L. mutabilis należy do gatunków mątwikowrogich, przyczyniając się do ograniczenia występowania nicieni glebowych na polach uprawnych. Z tego powodu w Ameryce Południowej od wieków stosuje się go jako element płodozmianu na plantacjach ziemniaków czy też jęczmienia (łubin – ziemniaki – jęczmień – łubin). Do głównych wad łubinu andyjskiego z punktu widzenia uprawy w strefie klimatu umiarkowanego należy zaliczyć zbyt długie i niejednoczesne dojrzewanie strąków, opadanie kwiatów i zawiązków strąków oraz wysoką zawartość alkaloidów do 5%. Pomimo wyselekcjonowania „słodkich” form, z uwagi na obcopylność tego gatunku, trudno jest utrzymać tę cechę podczas uprawy w rejonie Andów. Pierwsze prace genetyczno-hodowlane w Europie nad aklimatyzacją L. mutabilis zostały podjęte w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku we Francji w INRA, w Wielkiej Brytanii, Niemczech oraz w Polsce (Römer i Jahn – Deesbach 1989, Sawicka 1993) i są kontynuowane. Dla praktycznego wykorzystania zmienności i zwiększenia efektywności programów hodowlanych niezbędne jest stworzenie odpowiedniej bazy genetycznej oraz poznanie w konkretnych warunkach klimatycznych poszczególnych właściwości. Celem pracy była charakterystyka zgromadzonych w kolekcji KGHRiN genotypów łubinu andyjskiego pod względem cech plonotwórczych. Doświadczenia polowe zakładano na glebie piaszczysto-gliniastej klasy IV kompleksu żytniego dobrego w trzech kolejnych sezonach wegetacyjnych, metodą losowanych bloków w trzech powtórzeniach. Dla wybranych 12 linii przeprowadzono analizę grubości okrywy nasiennej wg metodyki opracowanej przez Clementsa (Clements i in. 2002). Do najmniej rozgałęziających się form rodzicielskich, wytwarzających średnio od 2,5 do 3 sztuk pędów bocznych pierwszego rzędu, należały linie: Mut-45, Mut-220, XM.5 oraz (XM.5 x KW). Liczne rozgałęzienia tworzyły: (LM.34 x Mut-45), (Mut-220 x KW) i (Mut-160 x KW). U większości obiektów stwierdzo- PLAKATY 357 no ponad 50%-owy udział strąków z pędów bocznych w ogólnej liczbie strąków z rośliny. Najkrótszymi kwiatostanami pędu głównego charakteryzowały się rośliny Mut-45, a jednocześnie zebrano z nich powyżej 11 strąków. Dla większości analizowanych genotypów, długość kwiatostanu przekraczała 25 cm. Średni indeks płodności dla pędu głównego nie przekraczał 30%, a bocznego 22%. Takie genotypy jak Mut-45, LM.34 x Mut-45 zawiązywały po 34 strąki na roślinie. Najniższymi wartościami masy tysiąca nasion – średnio 100g – charakteryzowały się rośliny Mut-45, (LM.34 x Mut-45) oraz (XM.5 x KW). Najwyższymi wartościami tej cechy wyróżniły się (LM.13 x KW) oraz (Mut-160 x KW) – średnio 170g.. Największą zmienność zaobserwowano analizując liczbę zebranych strąków z pędów bocznych od 24 do 63,3%. Najmniejszym udziałem okrywy nasiennej – 10,2% – charakteryzował się Mut-45 a największym (12,6%) LM.34. Uzyskane wyniki dla łubinu andyjskiego pod względem udziału okrywy nasiennej są obiecujące, gdyż u łubinu wąskolistnego udział okrywy nasiennej w nasionach oscyluje na poziomie 24%, a u soi kształtuje się na poziomie 7%, natomiast u grochu 9%. * Badania są prowadzone w ramach umowy NR12-0147-10/2010 finansowanej przez NCBiR 358 SESJA 5 WYKORZYSTANIE BIOMETRII, STATYSTYKI I BIOINFORMATYKI W PRACACH GENETYCZNYCH... Porównanie przywracania płodności w systemach CMS-Pampa i CMS-C przez irańskie oraz południowoamerykańskie populacje żyta (Secale cereale L.) Hanek Monika, Bobrowska Aleksandra, Stojałowski Stefan Katedra Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Od ponad 30 lat do tworzenia odmian mieszańcowych żyta (Secale cerale L.) wykorzystywany jest system cytoplazmatycznej męskiej sterylności (CMS). Tworzenie mieszańców odbywa się w oparciu o dwa odrębne typy cytoplazmy sterylizującej: CMS-Pampa (przeważająca większość zarejestrowanych odmian) oraz CMS-Vavilovii, do którego zaliczana jest cytoplazma CMS-C. Pomimo, że na przełomie ostatnich kilkunastu lat zakres wiedzy na temat genetycznego uwarunkowania męskiej sterylności u żyta istotnie się poszerzył, to poza faktem, że na długim ramieniu chromosomu 4R znajdują się geny efektywnie przywracające płodność w obu źródłach CMS, niewiele wiadomo na temat podobieństw i różnic w mechanizmach determinacji męskiej sterylności w CMS-Pampa i CMS-Vavilovii. Nie wiadomo też, czy obecność na chromosomie 4R silnych genów restorerowych dla źródeł CMS-P i CMS-C, to rezultat sprzężenia genetycznego, czy też jest to efekt istnienia wspólnych mechanizmów genetycznych w obu systemach CMS. Celem pracy jest określenie zdolności przywrócenia płodności w dwóch odrębnych źródłach CMS-Pampa i CMS-C przez populacje pochodzące z Iranu i Ameryki Południowej. Badania prowadzono w latach 2010-2012 na terenie Hali Wegetacyjnej Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Ocenie poddano 3948 roślin F1, otrzymanych po zapyleniu męskosterylnych wersji linii 541 z cytoplazmami Pampa i C, pyłkiem z ośmiu egzotycznych populacji żyta (pięciu z Iranu i trzech z Ameryki Południowej). Każdego z pojedynków poddano ocenie płodności stosując 9-cio stopniową skalę bonitacyjną opracowaną przez Geigera i Morgensterna. Z pośród wszystkich przebadanych roślin najliczniejszą grupę stanowiły osobniki zaliczone do klasy w pełni męskopłodnej. Dość licznie występowały też rośliny ocenione w skali bonitacyjnej na 3, czyli męskosterylne, ale o niezbyt silnych objawach męskiej sterylności. Populacje pochodzące z Ameryki Południowej wykazywały większą zdolność do restoracji w cytoplazmie CMS-C niż w cytoplazmie Pampa, zaś skuteczność przywrócenia płodności przez populacje irańskie była mniej więcej na równym poziomie w obu systemach CMS. Prace wykonane w ramach badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej finansowanych przez Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. SPONSORZY Sponsorzy 360 SPONSORZY Opracowanie: Piotr Ratajczak Zürn Harvesting GmbH & Co. KG Kapellenstraße 1 D – 74214 Schöntal-Westernhausen Mobil: +49 151 55 05 30 67 Tel: +49 7942/947 36-0 Fax: +49 7942/947 36-10 Firma Zürn Zürn jest czołową, niemiecką firmą produkującą od ponad dwudziestu lat zespoły żniwne PREMIUM FLOW dla kombajnów JOHN DEERE, kosiarki PROFI-CUT do zbioru biomasy, stoły do zbioru rzepaku RAPS PROFI dla wszystkich wiodących marek kombajnów oraz wózki do transportu zespołów żniwnych. Ponadto firma Zürn od ponad siedemdziesięciu lat działa w sieci serwisowo-handlowej JOHN DEERE w Niemczech na terenie landów: Badenia – Wirtembergia oraz Bawaria. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu możliwe jest konstruowanie praktycznych urządzeń wspomagających polowe zbiory. Od 2004 roku firma Zürn rozszerzyła swoją produkcję o dział dla hodowli roślin produkującej kombajny do zbioru poletek hodowlanych oraz siewniki. Do konstrukcji i produkcji zatrudnieni zostali pracownicy dawnej firmy HEGE posiadający wieloletnie doświadczenie w produkcji maszyn poletkowych. Dzięki zastosowaniu myśli technicznej i podzespołów z seryjnych maszyn JOHN DEERE budowane są kombajny poletkowe o podwyższonej wydajności i precyzji. Nasza współpraca z siecią serwisowo – handlową JOHN DEERE gwarantuje wsparcie techniczne na całym świecie. Nasz zespół pracowników jest otwarty na Państwa propozycje, sugestie dzięki którym możemy jeszcze bardziej udoskonalać nasze produkty. SPONSORZY 361 Zürn 150 – kombajny poletkowe Kombajny poletkowe Zürn 150 pozwalają na zbiór nasion wszystkich roślin uprawnych spełniając najwyższe wymagania hodowców dotyczące dokładności, czystości i braku zamieszek w zbieranych materiałach hodowlanych. Do budowy maszyn zostało wykorzystane wiele markowych części John Deere a konstrukcja maszyny pozwala na łatwy transport. Kombajny można wyposażyć w automatyczne systemy wagowe z pomiarem wilgotności próby lub analizę NIRS. SPONSORZY 362 Zespół żniwny: Premium Flow W celu maksymalizacji wydajności kombajnu zbudowany został zespół żniwny Premium Flow - uniwersalny heder do zbioru każdego gatunku roślin. Jego cechą charakterystyczną jest zastosowanie aktywnych taśm transportujących. Dzięki temu materiał żniwny podawany jest w postaci stałego strumienia od listwy tnącej do przenośnika ślimakowego. To rozwiązanie zwiększa wydajność pracy maszyny nawet o dużym stopniu polegnięcia. Premium Flow umożliwia w prosty sposób przystosować zespół żniwny do zbioru rzepaku. W tym celu należy zamontować dostarczone w komplecie mechaniczne kosy boczne. Taka instalacja nie zajmuje więcej niż 10 minut i do jej wykonania nie jest potrzebny specjalistyczny sprzęt. Do montażu i demontażu mechanicznych kos bocznych wystarczy jedna osoba – operator kombajnu. Zespół żniwny Premium Flow uhonorowany został srebrnym medalem DLG na targach Agritechnica w Hanowerze w 2005 roku. SPONSORZY 363 Stoły do rzepaku RapsProfi II Stoły do zbioru rzepaku firmy Zürn wyposażone są w mechaniczny napęd kos bocznych i pasują do wszystkich zespołów żniwnych marki John Deere. Przystawki do rzepaku zostały idealnie dopasowane do hederów tworząc razem opływową całość. Ważnym atutem stołów Zürn jest brak ingerencji w elektrykę oraz hydraulikę maszyny. Stół można w szybki i prosty sposób zamontować oraz zdemontować. Produkt rekomendowany przez John Deere na całym świeci. Wózki do transportu zespołów żniwnych Wózki do zespołów żniwnych marki Zürn pozwalają na wygodny transport oraz szybki załadunek i rozładunek. Wytrzymała konstrukcja pozwala na bezpieczny transport wszystkich szerokości zespołów żniwnych. SPONSORZY 364 Profi-Cut Przystawka Profi-Cut to produkt doskonale nadający się do zbioru biomasy pozostawiając równe ściernisko nie zanieczyszczając pokosu. Jest to możliwe dzięki specjalnej konstrukcji przystawki która w płynny sposób dostosowuje się do powierzchni pola. Dzięki Profi-Cut możliwy jest zbiór biomasy z prędkością do 15km/h. Solidny i wytrzymały napęd. Dostępne są dwie szerokości robocze: 4,6m oraz 6,2m. Zalecany produkt przez John Deere. Indeks Autorów A Adamczyk Józef 181 Adamska Elżbieta 351 Adamski Tadeusz 55, 82, 159, 351 Apolinarska Barbara 32 Arseniuk Edward 13, 206, 210, 248 B Baenziger P. Stephen 29 Banaszak Katarzyna 170 Bartkowiak-Broda Iwona 35, 147, 352 Bartoszewski Grzegorz 151 Bączek Katarzyna 335 Bąkowska Iga 208 Bednarek Paweł 188, 270 Bednarek Piotr Tomasz 37, 142, 172 Belter Jolanta 221, 225 Berdzik Marcin 80, 123, 132 Bernat Edward 318 Bichoński Andrzej 351 Bielerzewska Hanna 266 Biesaga-Kościelniak Jolanta 192 Biliński Zdzisław 351 Bilska Anna 272 Bińka Agnieszka 157 Bizova Irena 293 Błaszczyk Lidia 118, 262 Bobrowska Aleksandra 126, 134, 358 Bocianowski Jan 331 Bodzon Zbigniew 191 Bogacka Maria 266 Boguszewska Edyta 217 Bolibok-Brągoszewska Hanna 167 Boros Danuta 296, 304 Broda Zbigniew 128, 145 Brukwiński Waldemar 170 Brzeziński Witold 47 Bujak Henryk 124, 286, 294 Bukowska Monika 333 Bulińska-Radomska Zofia 45, 336 Burek Janusz 304, 348 Buśko Maciej 212, 230 C Cacak-Pietrzak Grażyna 306 Cegiełko Małgorzata 237 Chełkowski Jerzy 262 Chmielarz Marcin 67, 186, 244 Chmielewska Klaudia 270 Cichorz Sandra 149 Ciura Joanna 119 Cyganek Katarzyna 138, 140, 143 Cygert Henryk 181 Czajczyński Józef 181 Czajowski Grzegorz 219, 223, 227 Czarnecka Diana 152 Czembor Elżbieta 235 Czembor Henryk Jerzy 232, 233 Czembor Jerzy Henryk 214, 232 Czembor Paweł Cz. 59, 115, 203, 227 Czubacka Anna 322 Czyczyło-Mysza Ilona 138, 140, 143 D Dabert Mirosława 35 Dębski Konrad 71 Dmochowska-Boguta Mata 75 DobrzyckaAgnieszka 34 Domachowski Andrzej 314 Domeradzka Olga 232, 233 Dopierała Paweł 294 Doroszewska Teresa 322 Doroszewski Andrzej 259 Drzazga Tadeusz 159, 266 Dubert Franciszek 195 INDEKS AUTORÓW 366 Dziurka Kinga 138, 140, 143 Dziurka Michał 192 E Erlichowski Tomasz 239 F Flis Bogdan 73 Franaszek Sławomir 117 Fraś Anna 296, 304 G Gabriela Gołębiowska-Pikania 121 Gacek Edward S. 9 Gaj Renata 279 Galek Renata 356 Gasparis Sebastian 39 Gawłowska Magdalena 205 Germeier Christoph U. 296 Gilon Małgorzata 206 Gogół Aleksandra 168 Gołębiewski Damian 304 Gośka Maria 149, 251 Góral Tomasz 208, 212, 221, 225, 230 Górka Józef 336 Górski Dariusz 279 Górynowicz Barbara 189 Grabczyńska Ewelina 22 Grabiński Jerzy 84 Grądzielewska Agnieszka 168 Grelewska Katarzyna 22 Groszyk Jolanta 62 Grygorowicz Karolina 197 Gryń Grzegorz 246 Gryszczyńska Agnieszka 197 Grzesik Mieczysław 193 Grzybowski Marcin 272 H Hanek Monika 126, 134, 358 Hara-Skrzypiec Agnieszka 241 Havey Michael J. 151 Hromadko Martin 293 J Jagodziński Jacek 170 Jakuczun Henryka 71, 241 Janas Regina 193, 335 Janaszek Monika 107 Janeczko Anna 192 Janowicz Jowita 313 Jarska Weronika 172 Jasińska Dorota 351 Jędrejek Dariusz 217 Jędryczka Małgorzata 176 Jończyk Krzysztof 306 Jóźwicki Tomasz 259 Jurkowski Andrzej 124 Juzoń Katarzyna 138, 140, 143 K Kachlicki Piotr 253, 255, 257 Kaczmarek Joanna 176 Kaczmarek Zygmunt 82, 351 Kała Maciej 298 Karska Katarzyna 219, 223, 227 Kaszuba Joanna 287 Kawka Magdalena 152 Kaźmierczak Marlena 284 Kędzierska Katarzyna 300 Kiecana Irena 229, 237 Kiełkowska Agnieszka 151 Kleszcz Radosław 59, 203 Klimont Krzysztof 336 Kociuba Wanda 24, 281, 283, 290 Koc Kamil 172 Kolasińska Irena 170 Kopeć Przemysław 195 Korbas Marek 205 Kosakowska Olga 335 Kosiada Tomasz 234 Kostiw Michał 95 Kotowska Jadwiga 23 Kozak Bartosz 356 Kozber Barbara 170 Kozdój Janusz 107, 176 INDEKS AUTORÓW Koziara Wiesław 291, 301 Kozioł Magdalena 119 Krajewski Paweł 82 Kramek Agnieszka 229 Kramek Aneta 290 Krótka Krystyna 309 Krystkowiak Karolina 55, 82, 159 Krysztofik Renata 229 Krzysztofik Renata 170 Kuczyńska Anetta 55, 82, 159 Kuczyński Adam Paweł 287 Kułak Karolina 188 Kurasiak-Popowska Danuta 161 Kużdowicz Kamilla 316 Kwiatek Michał 32, 118, 171, 205, 221, 225 L Langner Monika 117 Laudański Zbigniew 346 Linkiewicz Anna 22, 23 Lipiński Daniel 154 Litwiniec Anna 251 Lukaszewski Adam J. 16, 29 Luwańska Aleksandra 154, 197 Ł Łagodzka-Gola Małgorzata 266 Łań Anna 80, 127 Łapiński Bogusław 298 Łuczkiewicz Tadeusz 311 M Makowska Katarzyna 176 Maksymowicz Anna 192 Malicka Małgorzata 149 Małuszyńska Elżbieta 163, 269 Mańkowska Grażyna 197 Mańkowski Dariusz R. 107, 346 Marcińska Izabela 138, 140, 143 Martyniak Danuta 328 Masojć Piotr 80, 123, 127 Materka Michał 170 367 Matusiak Magdalena 235 Matuszczak Marcin 147 Matysik Przemysław 266 Mejza Iwona 105 Mejza Stanisław 105 Metzger Robert J. 29 Mielniczuk Elżbieta 237 Mikołajczak Krzysztof 55, 82, 159 Mikołajczyk Katarzyna 35 Mikołajczyk Sylwia 128, 145 Mikos-Szymańska Marzena 217 Mikucka Marta 157 Milczarek Dorota 73, 274 Milczarski Paweł 130, 168 Mirek Magdalena 192 Molik Katarzyna 130 Monika Langner 118 Mróz Tomasz 151 Muth Dorota 257 Myszka Kinga 296, 304 Myśków Beata 132, 133 N Nachtigall Marion 71 Nadolska-Orczyk Anna 39, 75, 157 Nawracała Jerzy 161, 311 Niedziela Agnieszka 172 Niemann Janetta 313 Nita Zygmunt 269, 301 Nowacki Wojciech 98 Nowak Barbara 351 Nowakowska Agata 138, 140, 143 Nowakowski Mirosław 324, 337 Nowosad Kamila 124 Nowosielski Jarosław 22, 23 O Ochodzki Piotr 208, 221, 225 Ogrodowczyk Maria 198, 352 Ogrodowicz Piotr 55, 82, 159 Olejnik Anna 34 Oleksiak Tadeusz 307 Oleniecki Tymoteusz 62 INDEKS AUTORÓW 368 Oleszczuk Sylwia 29, 176 Orczyk Wacław 39, 62, 75, 157 Orłowska-Job Wanda 351 Osowski Jerzy 243 Ostrowska Agnieszka 192 Ostrowska Anna 212 Otręba Piotr 176 Owsianicki Radosław 80, 127 P Paczos-Grzęda Edyta 142, 168 Panasiewicz Katarzyna 291, 301 Pastucha Alina 237 Pastuszewska Teresa 246 Pecio Alicja 179 Perkowski Juliusz 161, 212, 230 Pietrusińska Aleksandra 214, 232 Pilarczyk Wiesław 189 Pilch Józef 215, 354 Płażek Agnieszka 195 Podolska Grażyna 217 Pogrzeba Marta 326 Pojmaj Mirosław 172 Ponitka Aleksandra 55, 171 Popławska Wiesława 35 Praczyk Marcin 339, 353 Prokopiuk Kamil 326 Przetakiewicz Anna 73 Przetakiewicz Jarosław 241 Pudelska Hanna 171 Pużyński Stanisław 284 R Rabiza-Świder Julita 29 Radecka-Janusik Magdalena 59 Rakoczy-Trojanowska Monika 62 Rapacz Marcin 121 Redaelli Rita 296 Rejek Dariusz 181 Rembeza Jerzy 91 Rębarz Katarzyna 279 Rodziewicz Paweł 270 Rogacki Janusz 181 Romanowska-Duda Zdzisława 193 Roszkiewicz Roman 333 RoszkiewiczRoman 333 Rubrycki Krzysztof 266 Rudko Tadeusz 314 Rudzki Bartosz 294 Rusinek Robert 331 Rybiński Wojciech 250, 331 Rybka Krystyna 326 Rykaczewska Krystyna 184 S Salak-Warzecha Krystyna 174 Salmanowicz Bolesław 117, 118 Sawicka-Sienkiewicz Ewa 356 Segit Zbigniew 283 Sejbuk Katarzyna 59, 115 Sikora Teresa 351 Silska Grażyna 339, 353 Sitek Artur 333 Skibowska Barbara 252 Skoczowski Andrzej 52 Skonieczek Paweł 324, 337 Skrzypek Edyta 138, 140, 143 Słomka Aneta 195 Słomski Ryszard 154 Słowacki Piotr 59, 115 Smolik Miłosz 136 Smolira Dorota 130 Smyda Paulina 71, 241 Sobieszczański Rafał 291, 301, 333 Sobolewska Magdalena 284 Sołtys Dorota 79 Sowa Sławomir 22, 23, 176 Sowiński Paweł 272 Spasibionek Stanisław 35, 147, 309 Stachowicz Maria 52, 164, 343 Stankowski Sławomir 284 Starzycka Elżbieta 249, 250 Starzycki Michał 249, 250, 331 Stefańczyk Emil 67, 186, 244 Stefański Piotr 275, 330 Stępień Łukasz 235, 253, 255 Stobiecki Maciej 257, 270 INDEKS AUTORÓW Stojałowski Stefan 126, 133, 134, 358 Stopyra Piotr 275, 330 Strakowska Judyta 262 Strzembicka Anna 219, 223, 227 Stuper Kinga 212, 230 Stuper-Szablewska Kinga 161 Sulewska Hanna 291, 301, 333 Surawska Małgorzata 7 Surma Maria 55, 82, 159, 351 Swarcewicz Barbara 270 Sybilska Anna 351 Szalata Marlena 154 Szał Beata 47 Szecówka Przemysław Szymon 49, 343 Szklarczyk Marek 134 Szołkowska Aleksandra 269, 351 Szot Bogusław 331 Szydłowska Anna 163 Szymańska Grażyna 333 Ś Śliwka Jadwiga 67, 71, 186, 244 Ślusarkiewicz-Jarzina Aurelia 55, 171 Śmiałek Ewa 286 Śmiałowski Tadeusz 164, 264, 343, 348 Śmiatacz Karolina 291, 301, 333 Świątek Mariusz 67 Święcicki Wojciech 189 Święcka Sandra 132, 133 T Targońska Małgorzata 167 Tatarowska Beata 274 Teper Dariusz 23 Thieme Ramona 71 Tokarczuk Irena 147 Tomczyńska Iga 67, 186, 244 Tomkowiak Agnieszka 128, 145 Trojak-Goluch Anna 152 Tyrka Mirosław 29, 119 Tys Jerzy 314 369 U Urbanowicz Janusz 319 V Vida Danytė 303 W Wach Damian 179 Waga Jacek 52, 164, 264 Walczewski Jakub 210 Walentyn-Góral Dorota 221, 225, 230 Walkowiak Magdalena 198 Warzecha Roman 22, 174, 182 Wasilewicz-Flis Iwona 71, 241 Waszak Joanna 300 Waśkiewicz Agnieszka 235, 253 Wąsek Iwona 121 Wąsik Adam 320 Weber Ryszard 286 Weigt Dorota 128, 145, 161 Werwińska Krystyna 237, 269 Wesołowski Wojciech 134 Wędzony Maria 25, 29, 121 Węgierek Agnieszka 248 Węglarz Zenon 335 Wielgus Karolina 154, 197 Wieremczuk Marcin 281 Wilman Karolina 253, 255 Wiśniewska Halina 32, 118, 171, 205, 221, 225 Witkowska Krystyna 264, 266 Witkowski Edward 264, 266 Wodzyński Wojciech 304 Wojakowska Anna 257 Wojciechowski Andrzej 313 Wolko Joanna 34 Woś Henryk 29, 172 Woźna Pawlak Urszula 266 Wróbel Sławomir 320 Wróblewska Elżbieta 259 Wyzińska Marta 84 INDEKS AUTORÓW 370 Z Zimny Janusz 29, 176 Zalewski Dariusz 286, 354, 356 Zalewski Wojciech 39, 157 Zeyland Joanna 154 Zientarski Jerzy 52, 164 Zimnoch-Guzowska Ewa 71, 73, 241 Zimny Aleksandra 176 Ż Żmijewska Ewelina 23 Żurawska-Zajfert Magdalena 22 Żurek Grzegorz 326 Żurek Monika 182 Spis treści Streszczenia referatów Sesja Plenarna .................................................................................................... 5 Małgorzata Surawska Nowa ustawa o nasiennictwie .................................................................................... 7 Edward S. Gacek Ochrona własności intelektualnej, a prawo do odmiany – czy aktualne rozwiązania prawne wymagają udoskonalenia? ........................................................ 9 Edward Arseniuk Hodowla odpornościowa i odporność roślin na choroby, szkodniki i niesprzyjające czynniki środowiska w systemach zrównoważonego rolnictwa i zrównoważonej ochrony roślin ............................................................... 13 Adam J. Lukaszewski Biotechnologia a hodowla roślin: widok z boku ....................................................... 16 Sławomir Sowa, Katarzyna Grelewska, Magdalena Żurawska-Zajfert, Ewelina Grabczyńska, Jarosław Nowosielski, Anna Linkiewicz, Roman Warzecha Wybrane aspekty koegzystencji upraw genetycznie zmodyfikowanych roślin w świetle wyników badań ......................................................................................... 22 Anna Linkiewicz, Ewelina Żmijewska, Dariusz Teper, Jadwiga Kotowska, Jarosław Nowosielski, Sławomir Sowa Wykrywanie pyłku kukurydzy MON810 w miodzie ................................................ 23 Wanda Kociuba Możliwość wykorzystania roślinnych zasobów genowych zgromadzonych w banku genów na przykładzie kolekcji pszenżyta ................................................. 24 Maria Wędzony Informacja o zadaniach i działaniach Komitetu Badań i Rozwoju Polskiej Izby Nasiennej ........................................................................................................... 25 Sesja referatowa 1 Biotechnologia i techniki innowacyjne w hodowli roślin skracające cykl hodowlany Sylwia Oleszczuk, Mirosław Tyrka, Henryk Woś, Julita Rabiza-Świder, Maria Wędzony, Janusz Zimny, †Robert J. Metzger, P. Stephen Baenziger and Adam J. Lukaszewski Populacje podwojonych haploidów do analiz genomu pszenżyta ozimego ............. 29 SPIS TREŚCI 372 Michał Kwiatek, Halina Wiśniewska, Barbara Apolinarska Analiza cytogenetyczna i molekularna mieszańców Aegilops spp. × triticale ....... 32 Agnieszka Dobrzycka, Anna Olejnik, Joanna Wolko Prosta i szybka metoda izolacji DNA do rutynowych analiz rzepaku ozimego ...... 34 Katarzyna Mikołajczyk, Mirosława Dabert, Stanisław Spasibionek, Wiesława Popławska, Iwona Bartkowiak-Broda Rozwój metod molekularnych detekcji genotypów roślin w programach hodowli rzepaku ........................................................................................................ 35 Piotr Tomasz Bednarek Mapowanie asocjacyjne na przykładzie roślin zbożowych ...................................... 37 Anna Nadolska-Orczyk, Sebastian Gasparis, Wojciech Zalewski, Wacław Orczyk Poznanie funkcji genów użytkowych zbóż za pomocą technologii RNAi oraz wykorzystanie tych badań do genotypowania i selekcji form hodowlanych .......... 39 Sesja referatowa 2 Wykorzystanie bioróżnorodności i osiągnięć nauk podstawowych w doskonaleniu roślin uprawnych Zofia Bulińska-Radomska Konwencja o Różnorodności Biologicznej, Międzynarodowy Traktat o Zasobach Genetycznych Roślin dla Wyżywienia i Rolnictwa oraz Standardowa Umowa o Transferze Materiału – konsekwencje dla hodowców roślin .......................................................................................................................... 45 Witold Brzeziński, Beata Szał Wartość wypiekowa odmian pszenicy Nowy system klasyfikacji .......................................................................................... 47 Przemysław Szymon Szecówka Wybrane zagadnienia z zakresu cyfrowych metod oceny jakościowej roślin uprawnych ................................................................................................................. 49 Jacek Waga, Jerzy Zientarski, Andrzej Skoczowski, Maria Stachowicz Efekty kumulacji null alleli białek gliadynowych u mieszańców pszenicy ozimej w aspekcie cech technologicznych i właściwości zdrowotnych .................... 52 Karolina Krystkowiak, Tadeusz Adamski, Maria Surma, Anetta Kuczyńska, Krzysztof Mikołajczak, Piotr Ogrodowicz, Aleksandra Ponitka, Aurelia Ślusarkiewicz-Jarzina Segregacja alleli Glu-1 w populacjach linii homozygotycznych pszenicy, otrzymanych metodą krzyżowania z kukurydzą, androgenezy oraz SSD .............. 55 SPIS TREŚCI 373 Sesja referatowa 3 Odporność roślin na stresy biotyczne oraz jej genetyczne uwarunkowanie Paweł Cz. Czembor, Magdalena Radecka-Janusik, Katarzyna Sejbuk, Radosław Kleszcz, Piotr Słowacki Wprowadzenie do pszenicy wielogenowej odporności na choroby przy użyciu markerów molekularnych ......................................................................................... 59 Monika Rakoczy-Trojanowska, Jolanta Groszyk, Tymoteusz Oleniecki, Wacław Orczyk Charakterystyka i genetyczne podłoże biosyntezy cyklicznych kwasów hydroksamowych ze szczególnym uwzględnieniem żyta zwyczajnego (Secale cereale L.) ................................................................................................................. 62 Emil Stefańczyk*, Mariusz Świątek, Marcin Chmielarz, Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka Badania wpływu wybranych czynników na ekspresję genu Rpi-phu1 warunkującego odporność ziemniaka na Phytophthora infestans .......................... 67 Paulina Smyda, Henryka Jakuczun, Konrad Dębski, Jadwiga Śliwka, Ramona Thieme, Marion Nachtigall, Iwona Wasilewicz-Flis, Ewa Zimnoch-Guzowska Wprowadzanie odporności na Phytophthora infestans z Solanum x michoacanum (Bitter.) Rydb. do S. tuberosum L. ................................................. 71 Dorota Milczarek, Bogdan Flis, Ewa Zimnoch-Guzowska, Anna Przetakiewicz Wykorzystanie markerów molekularnych w selekcji form ziemniaka odpornych na mątwiki ............................................................................................... 73 Wacław Orczyk, Marta Dmochowska-Boguta, Anna Nadolska-Orczyk Odporność trwała – osiągalny czy nieosiągalny cel hodowli ................................... 75 Dorota Sołtys Potencjał allelopatyczny roślin uprawnych – od nauki do praktyki ....................... 79 Piotr Masojć, Anna Łań, Radosław Owsianicki, Marcin Berdzik Genetyczne uwarunkowanie odporności ziarna żyta na stres wodny,w aspekcie parametrów jakościowych: porastania, liczby opadania i aktywności alfa-amylazy ......................................................................................... 80 Piotr Ogrodowicz, Anetta Kuczyńska, Karolina Krystkowiak, Krzysztof Mikołajczak, Maria Surma, Tadeusz Adamski, Paweł Krajewski, Zygmunt Kaczmarek i Konsorcjum POLAPGEN Fenotypowanie i genotypowanie linii RIL jęczmienia w badaniach odporności na suszę ................................................................................................... 82 Jerzy Grabiński, Marta Wyzińska Stresy biotyczne i abiotyczne w uprawie „przewódkowych” odmian pszenicy jarej ..... 84 SPIS TREŚCI 374 Sesja referatowa 4 Ekonomiczne i glebowo-klimatyczne uwarunkowania produkcji nasiennej i obrotu materiałem siewnym kwalifikowanym Jerzy Rembeza Koegzystencja w świetle teorii ekonomii i opinii producentów ............................... 91 Michał Kostiw Nasiennictwo ziemniaka w Polsce: uwarunkowania rynkowe, przyrodnicze i biologiczne ............................................................................................................... 95 Wojciech Nowacki Nasiennictwo ziemniaka. Ocena funkcjonowania i propozycje na przyszłość ....... 98 Sesja referatowa 5 Wykorzystanie biometrii, statystyki i bioinformatyki w pracach genetycznych i hodowlanych Iwona Mejza, Stanisław Mejza Poletka kontrolne w doświadczeniach genetyczno – hodowlanych ...................... 105 Dariusz R. Mańkowski, Janusz Kozdój, Monika Janaszek Zastosowanie modelu równań strukturalnych SEM do opisu współzależności cech plonotwórczych i plonu ziarna na przykładzie jęczmienia jarego ................ 107 STRESZCZENIA PLAKATÓW Sesja tematyczna 1 Biotechnologia i techniki innowacyjne w hodowli roślin skracające cykl hodowlany ........................................................................................................ 113 Paweł Cz. Czembor, Katarzyna Sejbuk, Piotr Słowacki Wprowadzenie do pszenicy jarej wielogenowej odporności na choroby i genu zwiększającego zawartość białka w ziarnie przy użyciu markerów molekularnych ......................................................................................................... 115 Sławomir Franaszek, Monika Langner, Bolesław Salmanowicz Markery molekularne typu AS-PCR w identyfikacji LMW podjednostek gluteninowych pszenicy zwyczajnej Triticum aestivum L. ........................................................................................... 117 Monika Langner, Bolesław Salmanowicz, Halina Wiśniewska, Michał Kwiatek, Lidia Błaszczyk Wpływ loci Glu-D1 i Glu-A1m na własności reologiczne pszenżyta wtórnego ..... 118 Mirosław Tyrka, Joanna Ciura, Magdalena Kozioł Identyfikacja markerów DArT odporności na choroby grzybowe u pszenicy zwyczajnej ................................................................................................................ 119 SPIS TREŚCI 375 Iwona Wąsek, Marcin Rapacz, Gabriela Gołębiowska-Pikania, Maria Wędzony, QTL związane z zimotrwałością przenżyta (× Triticosecale Wittmack) – wyniki wstępne ........................................................................................................ 121 Marcin Berdzik, Piotr Masojć Nowe markery molekularne związane z pokrojem roślin żyta (Secale cereale L.)................................................................ 123 Henryk Bujak, Andrzej Jurkowski, Kamila Nowosad Poszukiwanie markerów sprzężonych z genami odporności na mączniaka prawdziwego u żyta ................................................................................................. 124 Monika Hanek, Aleksandra Bobrowska, Stefan Stojałowski Poszukiwania markerów molekularnych sprzężonych z genami przywracającymi płodność pręcikowia w odmianach mieszańcowych żyta ......... 126 Anna Łań, Radosław Owsianicki, Piotr Masojć Specyficzne markery związane z porastaniem u żyta (Secale cereale L.) ......... 127 Sylwia Mikołajczyk, Zbigniew Broda, Dorota Weigt, Agnieszka Tomkowiak Zdolność do androgenezy żyta (Secale cereale L.) a podobieństwo genetyczne określone techniką RAPD-PCR ........................................................... 128 Katarzyna Molik, Dorota Smolira, Paweł Milczarski Poszukiwanie nowych genów karłowatości użytecznych w hodowli żyta i pszenżyta ............................................................................................................... 130 Sandra Święcka, Marcin Berdzik, Beata Myśków Poszukiwanie markerów wczesności u żyta na podstawie sekwencji genów innych zbóż .............................................................................................................. 132 Beata Myśków, Sandra Święcka, Stefan Stojałowski Markery wczesności żyta opracowane z wykorzystaniem technologii DArT i metody BSA dla populacji mieszańca C599×620 ................................................. 133 Wojciech Wesołowski, Stefan Stojałowski, Monika Hanek, Aleksandra Bobrowska, Marek Szklarczyk Poszukiwanie białek mitochondrialnych różnicujących cytoplazmy hodowlane żyta (Secale cereale L.) ...................................................................... 134 Miłosz Smolik Poszukiwanie markerów molekularnych sprzężonych z cechą tolerancji żyta na niedobory pokarmowe w podłożu i próba przypisania im znaczenia biologicznego w oparciu o informacje zgromadzone w bazach TOGA/TIGR oraz NCBI ................................................................................................................ 136 376 SPIS TREŚCI Ilona Czyczyło-Mysza, Edyta Skrzypek, Izabela Marcińska, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Wpływ temperatury i światła na efektywność uzyskiwania DH owsa (Avena sativa L.) ................................................................................................................. 138 Izabela Marcińska, Edyta Skrzypek, Ilona Czyczyło-Mysza, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Wpływ rodzaju pożywki na efektywność uzyskiwania DH owsa (Avena sativa L.) ................................................................................................................. 140 Edyta Paczos-Grzęda, Piotr Tomasz Bednarek Mapowanie asocjacyjne u owsa zwyczajnego ......................................................... 142 Edyta Skrzypek, Ilona Czyczyło-Mysza, Izabela Marcińska, Agata Nowakowska, Kinga Dziurka, Katarzyna Juzoń, Katarzyna Cyganek Metody otrzymywania podwojonych haploidów owsa (Avena sativa L.) ............ 143 Agnieszka Tomkowiak, Dorota Weigt, Sylwia Mikołajczyk, Zbigniew Broda Poszukiwanie markerów molekularnych związanych z genem R1 – nj odpowiedzialnym za wytwarzanie barwnika antocyjanowego w zarodku i bielmie form haploidalnych kukurydzy ............................................................... 145 Marcin Matuszczak, Irena Tokarczuk, Stanisław Spasibionek, Iwona Bartkowiak-Broda Analiza DNA rzepaku za pomocą markera specyficznego dla mutacji w genie fad2 ............................................................................................................. 147 Sandra Cichorz, Małgorzata Malicka, Maria Gośka Gynogeneza buraka cukrowego (Beta vulgaris L.): charakterystyka podwojonych haploidów ........................................................................................... 149 Tomasz Mróz, Agnieszka Kiełkowska,, Michael J. Havey, Grzegorz Bartoszewski Analiza transkryptomów mutantów mitochondrialnych MSC ogórka (Cucumis sativus L.) uzyskanych w wyniku regeneracji in vitro ...................... 151 Anna Trojak-Goluch, Magdalena Kawka, Diana Czarnecka Indukowana poliploidyzacja chmielu (Humulus lupulus) w kulturach in vitro ............................................................. 152 Aleksandra Luwańska, Karolina Wielgus, Marlena Szalata, Daniel Lipiński, Joanna Zeyland, Ryszard Słomski Optymalizacja warunków regeneracji in vitro szałwii lekarskiej ........................ 154 SPIS TREŚCI 377 Sesja tematyczna 2 Wykorzystanie bioróżnorodności i osiągnięć nauk podstawowych w doskonaleniu roślin uprawnych ................................................................. 155 Agnieszka Bińka, Marta Mikucka, Wojciech Zalewski, Wacław Orczyk, Anna Nadolska-Orczyk Analiza funkcji genów TaCKX u pszenicy ............................................................. 157 Karolina Krystkowiak, Tadeusz Adamski, Tadeusz Drzazga, Anetta Kuczyńska, Maria Surma, Piotr Ogrodowicz, Krzysztof Mikołajczak „Polimorfizm alleli w locus Ppd-D1 u wybranych odmian pszenicy ozimej (Triticum aestivum L.)” ....................................................................................... 159 Jerzy Nawracała, Juliusz Perkowski, Danuta Kurasiak-Popowska, Kinga Stuper-Szablewska, Dorota Weigt Zawartość kwasu ferulowego i ergosterolu w ziarnie pszenicy ozimej o zróżnicowanej odporności na choroby fuzaryjne ................................................. 161 Anna Szydłowska, Elżbieta Małuszyńska Zdolność kiełkowania ziarniaków pszenicy jarej i ozimej traktowanych preparatami zawierającymi efektywne mikroorganizmy ...................................... 163 Jerzy Zientarski, Jacek Waga, Maria Stachowicz, Tadeusz Śmiałowski Zmiany cech technologicznych wybranych genotypów pszenicy ozimej pod wpływem niskocząsteczkowych frakcji białek wykazujących aktywność biologiczną ............................................................................................................... 164 Hanna Bolibok-Brągoszewska, Małgorzata Targońska Ocena zróżnicowania genetycznego w rodzaju Secale (z uwzględnieniem odmian uprawnych) na podstawie genotypowania DArT ..................................... 167 Agnieszka Grądzielewska, Paweł Milczarski, Edyta Paczos-Grzęda, Aleksandra Gogół Reakcja wybranych źródeł żytniej karłowatości na egzogenny kwas giberelinowy ............................................................................................................. 168 Irena Kolasińska, Katarzyna Banaszak, Waldemar Brukwiński, Jacek Jagodziński, Barbara Kozber, Renata Krzysztofik, Michał Materka Identyfikacja wartościowych komponentów rodzicielskich do tworzenia mieszańców żyta ...................................................................................................... 170 Michał Kwiatek, Aleksandra Ponitka, Aurelia Ślusarkiewicz-Jarzina, Halina Wiśniewska, Hanna Pudelska Wykorzystanie kultur pylnikowych do stabilizacji mieszańców pszenżyta uprawnego (×Triticosecale Wittm.) × Aegilops ssp. .......................................... 171 Agnieszka Niedziela, Henryk Woś, Mirosław Pojmaj, Kamil Koc, Weronika Jarska, Piotr Tomasz Bednarek Wykorzystanie analizy skupień w hodowli pszenżyta .......................................... 172 378 SPIS TREŚCI Roman Warzecha, Krystyna Salak-Warzecha Wytwarzanie linii męskosterylnych do hodowli odmian heterozyjnych pszenżyta ................................................................................................................. 174 Janusz Zimny, Piotr Otręba, Janusz Kozdój, Aleksandra Zimny, Małgorzata Jędryczka, Joanna Kaczmarek, Sylwia Oleszczuk, Katarzyna Makowska, Sławomir Sowa. Czy można stworzyć zasady koegzystencji dla pszenżyta? – przelot pyłku ......... 176 Alicja Pecio, Damian Wach Plonowanie jęczmienia jarego w zróżnicowanych warunkach dostępności wody ......179 Dariusz Rejek, Józef Adamczyk, Henryk Cygert, Janusz Rogacki, Józef Czajczyński Ocena żywotności znamion słupków wybranych form matecznych odmian mieszańcowych kukurydzy (Zea mays L.) ............................................................ 181 Monika Żurek, Roman Warzecha Wytwarzanie linii indukujących haploidy mateczne w kukurydzy ...................... 182 Krystyna Rykaczewska Porównanie współczynnika rozmnażania mikrobulw ziemniaka uzyskanego metodą tradycyjną i z wykorzystaniem urządzenia do produkcji aeroponicznej .......184 Marcin Chmielarz, Emil Stefańczyk, Iga Tomczyńska, Jadwiga Śliwka Poszukiwanie homologów genu Rpi-phu1 w dzikich gatunkach ziemniaka ...... 186 Paweł Bednarek, Karolina Kułak Metabolity wtórne, pochodne tryptofanu w odporności gatunków modelowych z rodziny Brassicaceae na infekcje .................................................... 188 Barbara Górynowicz, Wojciech Święcicki, Wiesław Pilarczyk, Wojciech Mikulski Wpływ przebiegu pogody i parametrów fluorescencji chlorofilu w poszczególnych fazach rozwoju roślin na plon i elementy jego struktury u wybranych gatunków roślin strączkowych ......................................................... 189 Zbigniew Bodzon Dziedziczenie cechy wiechowatości kwiatostanów lucerny siewnej (Medicago sativa L.) ............................................................................................. 191 Agnieszka Ostrowska, Jolanta Biesaga-Kościelniak, Michał Dziurka, Magdalena Mirek, Anna Maksymowicz, Anna Janeczko Poprawa wybranych cech ilościowych i jakościowych plonu roślin strączkowych poprzez zastosowanie bioregulatorów ............................................. 192 Mieczysław Grzesik, Zdzisława Romanowska-Duda, Regina Janas Wtórne metabolity Cyanobacteria i Chlorophyta jako stymulatory kiełkowania nasion i wzrostu roślin ....................................................................... 193 SPIS TREŚCI 379 Przemysław Kopeć, Agnieszka Płażek, Franciszek Dubert, Aneta Słomka Indukowanie gynogenezy w kulturach niezapylonych kwiatów u miskanta olbrzymiego .......................................................................................... 195 Grażyna Mańkowska, Aleksandra Luwańska, Karolina Grygorowicz, Agnieszka Gryszczyńska, Karolina Wielgus Inicjacja mikropropagacji ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita R.) dla wielokierunkowych zastosowań .................................... 197 Magdalena Walkowiak, Maria Ogrodowczyk Opracowanie warunków indukowania mutacji dla uzyskania nowej zmienności w maku (Papaver somniferum L.) ....................................................... 198 Sesja tematyczna 3 Odporność roślin na stresy biotyczne oraz jej genetyczne uwarunkowanie .......201 Paweł Cz. Czembor, Radosław Kleszcz Badania wstępne odporności na fuzariozę kłosa rodzin F3BC1 pszenicy ozimej uzyskanych na drodze selekcji molekularnej ............................................. 203 Magdalena Gawłowska, Michał Kwiatek, Marek Korbas, Halina Wiśniewska Analiza wybranych genotypów pszenicy pod względem odporności na łamliwość źdźbła powodowaną przez Cercosporella herpotrichoides .................... 205 Małgorzata Gilon, Edward Arseniuk Występowanie i stopień naturalnego porażenia Stagonospora nodorum na pszenicy i pszenżycie w Polsce ................................................................................ 206 Piotr Ochodzki, Tomasz Góral, Iga Bąkowska Zanieczyszczenie ziarna pszenicy ozimej mikotoksynami fuzaryjnymi w Polsce w roku 2012 .............................................................................................. 208 Jakub Walczewski, Edward Arseniuk Toksyny białkowe S. nodorum ................................................................................ 210 Juliusz Perkowski, Maciej Buśko, Tomasz Góral, Kinga Stuper, Anna Ostrowska Analiza metabolitów lotnych występujących w różnych odmianach pszenicy ..... 212 Aleksandra Pietrusińska, Jerzy Henryk Czembor Piramidowanie genów odporności w odmianach pszenicy ozimej ........................ 214 Józef Pilch Wykorzystanie gatunków obcych w odporności pszenicy Triticum aestivum L. na mączniaka prawdziwego Blumeria graminis (DC.) Speer f.sp. tritici (Em.Marchal) ....................................................................................... 215 380 SPIS TREŚCI Marzena Mikos-Szymańska, Edyta Boguszewska, Dariusz Jędrejek, Grażyna Podolska Wpływ stosowania fungicydów Amistar 250 SC i Tilt Turbo 575 EC na pozostałości substancji aktywnej w ziarnie pszenicy ozimej odmiany Boomer ...... 217 Anna Strzembicka, Grzegorz Czajowski, Katarzyna Karska Charakterystyka materiałów hodowlanych pszenicy ozimej pod względem odporności na rdzę brunatną Puccinia tritici ........................................................ 219 Halina Wiśniewska, Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Jolanta Belter, Michał Kwiatek Badanie podatności pszenicy ozimej na fuzariozę kłosów i kumulację mikotoksyn fuzaryjnych w ziarnie ......................................................................... 221 Grzegorz Czajowski, Anna Strzembicka, Katarzyna Karska Charakterystyka perspektywicznych materiałów hodowlanych pszenżyta ozimego pod względem odporności na rdzę brunatną i mączniaka prawdziwego 223 Tomasz Góral, Halina Wiśniewska, Piotr Ochodzki, Michał Kwiatek, Dorota Walentyn-Góral, Jolanta Belter Reakcja genotypów pszenżyta ozimego (xTriticosecale Wittmack) na inokulację kłosów izolatami Fusarium culmorum (W. G. Smith) Sacc. ............ 225 Katarzyna Karska, Anna Strzembicka, Grzegorz Czajowski, Paweł Czembor Występowanie Puccinia striiformis sprawcy rdzy żółtej na pszenżycie w Polsce w latach 2009-2011 .................................................................................. 227 Irena Kiecana, Agnieszka Kramek, Renata Krysztofik Występowanie Fusarium spp. na życie ozimym (Secale cereale L.) ................ 229 Juliusz Perkowski, Tomasz Góral, Kinga Stuper, Maciej Buśko, Dorota Walentyn-Góral Profile metabolitów występujących w ziarnie owsa, jęczmienia i żyta ................. 230 Henryk J. Czembor, Jerzy H. Czembor, Aleksandra Pietrusińska, Olga Domeradzka Odporność na mączniaka prawdziwego (Blumeria graminis f.sp. hordei) odmian jęczmienia włączonych do badań rejestrowych w Polsce w latach 2010 i 2011 ............................................................................................................... 232 Henryk J. Czembor, Olga Domeradzka Wprowadzenie odporności na izolat Rubinales (Puccinia hordei) do odmian elitarnych jęczmienia jarego o odporności na mączniaka prawdziwego typu Mlo ............................................................................................ 233 Tomasz Kosiada Porażenie jęczmienia przez Cochliobolus sativus (S. Ito & Kurib.) Drechsler ex Dastur ................................................................................................................. 234 SPIS TREŚCI 381 Elżbieta Czembor, Magdalena Matusiak, Łukasz Stępień, Agnieszka Waśkiewicz Badanie odporności elitarnych linii wsobnych kukurydzy na fuzariozę kolb i akumulację mikotoksyn w ziarnie ........................................................................ 235 Irena Kiecana, Elżbieta Mielniczuk, Małgorzata Cegiełko, Alina Pastucha, Krystyna Werwińska Występowanie Fusarium graminearum Schwabe na owsie (Avena sativa L.) i podatność siewek wybranych genotypów na ten gatunek ................. 237 Tomasz Erlichowski Wpływ uszkodzeń powodowanych przez drutowce (Elateridae) na wartość materiałów nasiennych i hodowlanych w uprawie ziemniaka ............................. 239 Henryka Jakuczun, Agnieszka Hara-Skrzypiec, Jarosław Przetakiewicz, Paulina Smyda, Iwona Wasilewicz-Flis, Ewa Zimnoch-Guzowska Ziemniak diploidalny źródłem odporności na raka ziemniaka ............................. 241 Jerzy Osowski Zróżnicowanie skuteczności działania wybranych substancji aktywnych w zwalczaniu alternariozę ziemniaka .................................................................... 243 Iga Tomczyńska, Marcin Chmielarz, Emil Stefańczyk, Jadwiga Śliwka Locus odporności na Phytophthora infestans zmapowany na XI chromosomie odmiany ziemniaka Sárpo Mira ............................................................................. 244 Teresa Pastuszewska, Grzegorz Gryń Aktywność celulolityczna i pektynolityczna a wirulencja Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus .................................................................... 246 Agnieszka Węgierek, Edward Arseniuk Analiza zmienności genetycznej wybranych izolatów bakterii Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus ...................................................................... 248 Elżbieta Starzycka, Michał Starzycki Analiza in vitro izolatów Sclerotinia sclerotiorum występujących na rzepaku ozimym i jarym oraz przy wykorzystaniu technik molekularnych ........ 249 Michał Starzycki, Elżbieta Starzycka, Wojciech Rybiński Występowanie patogenicznych gatunków grzybów na rzepaku po okresie zimy oceniane przy użyciu sekwencjonowania DNA ............................................. 250 Anna Litwiniec, Maria Gośka Molekularna detekcja stopnia porażenia wirusem nekrotycznego żółknięcia nerwów buraka (BNYVV) w odmianach uprawnych buraka cukrowego o różnym stopniu tolerancji na rizomanię .............................................................. 251 382 SPIS TREŚCI Barbara Skibowska Identyfikacja i ocena genotypów tolerancyjnych na Cercospora beticola Sacc. w wielonasiennych diploidalnych materiałach hodowlanych buraka cukrowego ................................................................................................................ 252 Łukasz Stępień, Karolina Wilman, Agnieszka Waśkiewicz, Piotr Kachlicki Genetyczna i biochemiczna charakterystyka grzybów Fusarium infekujących różne odmiany grochu siewnego i łubinu wąskolistnego ................ 253 Karolina Wilman, Łukasz Stępień, Piotr Kachlicki Porównanie stopnia porażenia grochu siewnego i łubinu wąskolistnego przez grzyby patogeniczne ...................................................................................... 255 Anna Wojakowska, Dorota Muth, Maciej Stobiecki, Piotr Kachlicki Analiza zmian profili fenolowych metabolitów wtórnych łubinu wąskolistnego (Lupinus angustifolius) w odpowiedzi na infekcję patogennym grzybem (Colletotrichum lupini) oraz elisytację zawiesiną toksycznych metabolitów C.lupini .......................................................................... 257 Andrzej Doroszewski, Tomasz Jóźwicki, Elżbieta Wróblewska Częstość występowania suszy w Polsce dla zbóż ozimych ..................................... 259 Judyta Strakowska, Lidia Błaszczyk, Jerzy Chełkowski Enzymy lityczne warunkujące zdolność grzybów z rodzaju Trichoderma do nadpasożytnictwa względem grzybowych patogenów roślin ................................. 262 Krystyna Witkowska, Edward Witkowski, Tadeusz Śmiałowski, Jacek Waga Białka zapasowe a zimotrwałość pszenicy ozimej (Triticum aestivum) ............... 264 Edward Witkowski, Krystyna Witkowska, Urszula Woźna Pawlak, Krzysztof Rubrycki, Przemysław Matysik, Maria Bogacka, Hanna Bielerzewska, Małgorzata Łagodzka-Gola, Tadeusz Drzazga, Tadeusz Śmiałowski Mrozoodporność i przezimowanie rodów i odmian pszenicy ozimej badanych w warunkach prowokacyjnych i polowych w roku 2010-2012 .............................. 266 Elżbieta Małuszyńska, Aleksandra Szołkowska, Krystyna Werwińska, Zygmunt Nita Reakcja nasion owsa na stres suszy w zależności od warunków przechowywania ...................................................................................................... 269 Paweł Rodziewicz, Barbara Swarcewicz, Klaudia Chmielewska, Paweł Bednarek, Maciej Stobiecki Analiza zmian proteomu i metabolomu jęczmienia (Hordeum vulgare L.) poddanego stresowi niedoboru wody ...................................................................... 270 Anna Bilska, Marcin Grzybowski, Paweł Sowiński, Wpływ chłodu na komórkowo-specyficzną ekspresję genów kodujących białka związane z procesami transportu w liściach kukurydzy ........................... 272 SPIS TREŚCI 383 Beata Tatarowska, Dorota Milczarek Wpływ środowiska na zawartość karotenoidów i potencjał antyoksydacyjny bulw ziemniaka ....................................................................................................... 274 Piotr Stopyra, Piotr Stefański Wpływ uszkodzeń okrywy nasiennej na zdolność kiełkowania nasion bobiku ..... 275 Sesja tematyczna 4 Ekonomiczne i glebowo-klimatyczne uwarunkowania produkcji nasiennej i obrotu materiałem siewnym kwalifikowanym .............................................. 277 Renata Gaj, Dariusz Górski, Katarzyna Rębarz Wpływ zróżnicowanego nawożenia fosforem i potasem na zawartość i pobranie makroskładników przez pszenicę ozimą ............................................... 279 Wanda Kociuba, Marcin Wieremczuk Zbiory kolekcyjne pszenicy twardej w polskim banku genów jako źródło materiałów wyjściowych w pracach hodowlano-badawczych ................................ 281 Zbigniew Segit, Wanda Kociuba Wartość cech plonotwórczych wybranych linii pszenicy twardej .......................... 283 Sławomir Stankowski, Stanisław Pużyński, Magdalena Sobolewska, Marlena Kaźmierczak Wpływ sposobu odchwaszczania i ilości wysiewu na plonowanie rodów orkiszu ozimego ....................................................................................................... 284 Ryszard Weber, Henryk Bujak, Dariusz Zalewski, Ewa Śmiałek Zmienność plonowania odmian pszenicy ozimej na terenie Dolnego Śląska ....... 286 Joanna Kaszuba, Adam Paweł Kuczyński Porównanie cech jakościowych chlebów z mąki pszenżytniej wypiekanych w skali małej technologii ......................................................................................... 287 Wanda Kociuba, Aneta Kramek Wartość użytkowa mieszańców pszenżyta z pszenicą w badaniach wieloletnich . 290 Wiesław Koziara, Hanna Sulewska, Katarzyna Panasiewicz, Karolina Śmiatacz, Rafał Sobieszczański Plonowanie i wartość technologiczna ziarna pszenżyta ozimego „Gniewko” ....... 291 Martin Hromadko, Irena Bizova Wheat breeding program in SELGEN Inc., Plant breeding station Uhretice ..... 293 Henryk Bujak, Paweł Dopierała, Bartosz Rudzki Porównanie plonowania odmian mieszańcowych i populacyjnych żyta pochodzących z różnych źródeł ............................................................................... 294 Anna Fraś, Kinga Myszka, Danuta Boros, Christoph U. Germeier, Rita Redaelli Zawartość polisacharydów w kolekcji europejskich zasobów genowych owsa ..... 296 384 SPIS TREŚCI Maciej Kała, Bogusław Łapiński Mieszańce A. sativa x A. macrostachya jako źródło zmienności do poprawy fizycznych cech jakościowych ziarna owsa jarego .................................. 298 Katarzyna Kędzierska, Joanna Waszak Owies w badaniach odrębności, wyrównania i trwałości ...................................... 300 Katarzyna Panasiewicz, Wiesław Koziara, Hanna Sulewska, Karolina Śmiatacz, Rafał Sobieszczański, Zygmunt Nita Plonowanie i wartość siewna ziarna wybranych form owsa ................................. 301 Vida Danytė Hodowla owsa na Litwie ......................................................................................... 303 Damian Gołębiewski, Kinga Myszka, Anna Fraś, Wojciech Wodzyński, Danuta Boros, Janusz Burek Wpływ zmienności genetycznej i środowiskowej na cechy determinujące wartość browarną jęczmienia ze zbioru w roku 2012 ............................................ 304 Grażyna Cacak-Pietrzak, Krzysztof Jończyk Jakość towaroznawcza ziarna zbóż z gospodarstw ekologicznych ........................ 306 Tadeusz Oleksiak Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego a plonowanie zbóż ................. 307 Stanisław Spasibionek, Krystyna Krótka Reakcja nowych typów rzepaku ozimego (HO, LL i HOLL) na różne warunki środowiska ............................................................................................................... 309 Tadeusz Łuczkiewicz, Jerzy Nawracała Postęp w hodowli genotypów rzepaku ozimego o zmniejszonej tendencji do osypywania .............................................................................................................. 311 Janetta Niemann, Andrzej Wojciechowski, Jowita Janowicz Analizy cech jakościowych nasion w liniach rzepaku ozimego otrzymanych z krzyżowań oddalonych w rodzaju Brassica ......................................................... 313 Tadeusz Rudko, Andrzej Domachowski, Jerzy Tys Polowa metoda oceny osypywania nasion rzepaku ............................................... 314 Kamilla Kużdowicz Charakterystyka cech morfologicznych i użytkowych wybranych materiałów kolekcyjnych buraka ............................................................................................... 316 Edward Bernat Efektywność różnych źródeł nawożenia potasem i magnezem na plon bulw ziemniaka i jego jakość ............................................................................................ 318 Janusz Urbanowicz Ocena selektywności i chwastobójczej skuteczności herbicydu Reactor 360 CS w ziemniaku .................................................................................. 319 SPIS TREŚCI 385 Sławomir Wróbel, Adam Wąsik Nasiennictwo ziemniaka w Polsce w latach 2007-2011 ........................................ 320 Anna Czubacka, Teresa Doroszewska Efektywność połączenia różnych źródeł odporności na wirus Y ziemniaka w liniach hodowlanych tytoniu ............................................................................... 322 Mirosław Nowakowski, Paweł Skonieczek Wpływ nawożenia potasem na plonowanie czterech odmian cykorii korzeniowej .............................................................................................................. 324 Grzegorz Żurek, Krystyna Rybka, Marta Pogrzeba, Kamil Prokopiuk Trawy wieloletnie w procesach rekultywacji gruntów zanieczyszczonych metalami ciężkimi ................................................................................................... 326 Danuta Martyniak Wykorzystanie nowych energetycznych form hodowlanych traw wieloletnich na gleby nie przydatne do produkcji żywności ....................................................... 328 Piotr Stopyra, Piotr Stefański Hodowla twórcza bobiku samokończącego niskotaninowego ................................ 330 Wojciech Rybiński, Robert Rusinek, Bogusław Szot, Jan Bocianowski, Michał Starzycki Wewnątrzgatunkowa zmienność roślin strączkowych dla wybranych cech składu chemicznego nasion i ich odporności na obciążenia mechaniczne ............ 331 Hanna Sulewska, Grażyna Szymańska, Karolina Śmiatacz, Monika Bukowska, Rafał Sobieszczański, Artur Sitek, Roman Roszkiewicz Efekty transgresywne w składzie chemicznym pokolenia F2 odmian mieszańcowych kukurydzy ..................................................................................... 333 Regina Janas, Zenon Węglarz, Katarzyna Bączek, Olga Kosakowska Wpływ sposobu uprawy nasiennych roślin warzywnych i przyprawowych na plon i jakość nasion oraz zawartość związków bioaktywnych .............................. 335 Krzysztof Klimont, Zofia Bulińska-Radomska, Józef Górka Ocena przydatności różnych form wierzby (Salix spp.) do rekultywacji terenów poeksploatacyjnych kopalni siarki ........................................................... 336 Mirosław Nowakowski, Paweł Skonieczek Akumulacja składników pokarmowych w plonie nowych rodów gorczycy białej ........337 Marcin Praczyk, Grażyna Silska Analiza zmienności i sposobu dziedziczenia komponentów struktury plonu lnu włóknistego ........................................................................................................ 339 386 SPIS TREŚCI Sesja tematyczna 5 Wykorzystanie biometrii, statystyki i bioinformatyki w pracach genetycznych i hodowlanych .......................................................................... 341 Maria Stachowicz, Tadeusz Śmiałowski, Przemysław Szymon Szecówka Zmienność i współzależność wybranych wskaźników jakości technologicznej pszenicy ozimej ........................................................................................................ 343 Zbigniew Laudański, Dariusz R. Mańkowski Potencjał plonowania pszenicy, pszenżyta i żyta w aspekcie wykorzystania kwalifikowanego materiału siewnego .................................................................... 346 Tadeusz Śmiałowski, Janusz Burek Analiza genetyczna odmian populacyjnych żyta ozimego ..................................... 348 Zygmunt Kaczmarek, Elżbieta Adamska , Andrzej Bichoński, Zdzisław Biliński, Barbara Nowak, Dorota Jasińska, Wanda Orłowska-Job, Tadeusz Adamski , Maria Surma, Anna Sybilska, Teresa Sikora, Aleksandra Szołkowska Ocena plonowania rodów i ich stabilności na podstawie wyników dwóch serii doświadczeń wstępnych z jęczmieniem jarym ...................................................... 351 Maria Ogrodowczyk, Iwona Bartkowiak-Broda Ocena postępu biologicznego w hodowli rzepaku ................................................................................................... 352 Grażyna Silska, Marcin Praczyk Tworzenie Międzynarodowej Bazy Danych Lnu .................................................... 353 Józef Pilch, Dariusz Zalewski Wpływ genomu ojcowskiego odmiany Mirable (Triticum durum Desf.) na wartość użytkową cech kłosa i ziarna pszenicy ozimej Triticum aestivum L. ........354 Renata Galek, Dariusz Zalewski, Ewa Sawicka-Sienkiewicz, Bartosz Kozak Charakterystyka kolekcji łubinu andyjskiego pod względem grubości okrywy nasiennej i wybranych cech struktury plon .............................................. 356 Hanek Monika, Bobrowska Aleksandra, Stojałowski Stefan Porównanie przywracania płodności w systemach CMS-Pampa i CMS-C przez irańskie oraz południowoamerykańskie populacje żyta (Secale cereale L.) ... 358 Sponsorzy ...................................................................................................359 Indeks Autorów ..........................................................................................365
