Zadanie 3.5. (Prof. dr hab. G. Żurek)
Wyodrębnienie form roślin uprawnych o podwyższonej odporności na okresowe niedobory wody.
Osoba odpowiedzialna (w instytucie badawczym): Prof. dr hab. G. Żurek
CEL:
wsparcie krajowej hodowli twórczej pszenicy, kukurydzy oraz traw wieloletnich w podnoszeniu odporności na suszę materiałów hodowlanych. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez przekazanie hodowli twórczej: materiałów hodowlanych pszenicy, kukurydzy oraz życicy wielokwiatowej efektywniej plonujących w warunkach suszy oraz opracowanych i zweryfikowanych metod wysokoprzepustowej selekcji materiałów hodowlanych o podwyższonej odporności na suszę.
UZASADNIENIE:
Zagrożenie dla efektywności produkcji roślinnej ze strony coraz częstszych susz jest obecnie zagadnieniem pierwszoplanowym. Równocześnie niezbędne jest utrzymanie konkurencyjności krajowej hodowli roślin. Rozwiązaniem dla obydwu tych problemów jest m.in. wprowadzanie do uprawy genotypów o podwyższonej tolerancji na okresowe niedobory wody. W ramach realizacji niniejszego zadania zostaną opracowane i zweryfikowane metody selekcji materiałów hodowlanych o podwyższonej odporności na suszę.
Niniejsze zadanie proponuje opracowanie prostej, wysokoprzepustowej metody selekcji materiałów hodowlanych pszenicy, kukurydzy oraz traw wieloletnich (życice). Działania te w efekcie mają podwyższyć odporność tych form na suszę.
Modelowanie matematyczne fenotypów roślin uprawnych wskazuje, że rozbudowany system korzeniowy będzie czynnikiem determinującym plonowanie w warunkach rosnących niedoborów wody w naszej strefie klimatycznej. Rozbudowany system korzeniowy jest również warunkiem lepszego wykorzystania substancji mineralnych. Wielkość systemu korzeniowego będzie oceniana przy użyciu pomiaru pojemności elektrycznej (ang. electrical capacitance). W ostatnich latach metoda ta była szeroko wykorzystywana jako kryterium wyboru genotypów odpornych na suszę, na przykład jęczmienia jarego, pszenicy, kukurydzy i traw. Dla udokumentowania stanu fizjologicznego roślin mierzona będzie fluorescencja chlorofilu przy użyciu fluorymetru PocketPea oraz względna zawartość chlorofilu za pomocą chlorofilomierza CCM-200+.
Dla umożliwienia identyfikacji asocjacji markerów molekularnych z wielkością systemu korzeniowego oraz wskazaniami fluorymetru, pobrane i zabezpieczone zostaną próby liści badanych obiektów. Z prób tych zostanie wyizolowane DNA, dla potrzeb analiz na dalszych etapach realizacji projektu.
Zostanie również wykonana analiza korelacji pomiędzy wielkością systemu korzeniowego i wydajnością fotosyntetyczną, a w dalszej perspektywie z plonem ziarna.
W celu weryfikacji uzyskanych za pomocą pomiaru pojemności elektrycznej wyników dotyczących wielkości systemu korzeniowego i przełożenia ich na parametry takie jak np. długość korzeni, ich objętość itp. zostanie zlecone wykonanie analiz referencyjnych na reprezentatywnych próbach badanych obiektów w cylindrach wegetacyjnych w warunkach kontrolowanych.
Zadanie będzie realizowane w 3 jednostkach organizacyjnych IHAR-PIB: Zakładzie Traw, Roślin Motylkowatych i Energetycznych (trawy), Zakładzie Biochemii i Fizjologii Roślin (pszenica) oraz w Zakładzie Genetyki i Hodowli Roślin (kukurydza). Zaangażowani w realizację tego zadania pracownicy posiadają długoletnią praktykę, potwierdzoną licznymi publikacjami naukowymi w zakresie przedmiotowych gatunków roślin i ich reakcji na suszę.
W efekcie realizowanych badań, oprócz charakterystyki wielkości systemów korzeniowych badanych form (odmian, rodów, linii) pszenicy, kukurydzy i życic: trwałej i wielokwiatowej, wyodrębnione zostaną formy o zespole cech wskazujących na zwiększoną odporność na okresowe niedobory wody w oparciu o parametry systemu korzeniowego oraz fluorescencję chlorofilu. Formy te, o potwierdzonej podwyższonej odporności na suszę, zostaną następnie przekazane hodowcom do włączenia w cykle hodowlane lub do wzbogacenia informacji o danych odmianach, zwiększając tym samym ich pozycję na rynku. wzmacniając tym samym pozycję firm na rynku.
Kolejnym efektem realizacji zadania będzie opracowanie i zweryfikowanie metod selekcji materiałów hodowlanych o podwyższonej odporności na suszę z wykorzystaniem badania wielkości systemu korzeniowego. Dzięki temu rozszerzony zostanie zakres narzędzi selekcyjnych dla hodowców przedmiotowych gatunków roślin.
HARMONOGRAM:
- dobór materiałów do badań z uwzględnieniem genotypów o skrajnej odpowiedzi na suszę dla pszenicy, kukurydzy, trawy;
- założenie 2 doświadczeń polowych w Radzikowie (trawy ok. 60 form, kukurydza ok. 40 genotypów) oraz 1 doświadczenia polowego w Strzelcach (pszenica ok. 150 genotypów);
- realizacja zaplanowanych pomiarów: wielkości systemu korzeniowego (pomiar pojemności elektrycznej), fluorescencji oraz zawartości chlorofilu dla pszenicy, kukurydzy, trawy;
- analizy referencyjne systemów korzeniowych dla 30 genotypów badanych w cylindrach wzrostowych (usługa badawcza);
- zbiór materiału do analiz molekularnych oraz izolacja DNA;
- analiza porównawcza uzyskanych wyników, przekazanie informacji oraz wyodrębnionych materiałów do zainteresowanych firm hodowlanych dla wszystkich gatunków.
Planowane na 2021 r. mierniki:
- liczba założonych doświadczeń polowych – 3
- liczba badanych form pszenicy – 150
- liczba badanych form kukurydzy – 40
- liczba badanych form traw – 60
- liczba genotypów badanych w cylindrach wzrostowych – 30