czytaj całość

pieczątka
SPRAWOZDANIE O STANIE REALIZACJI ZADANIA
z wykonania badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej
w 2011 roku
1.
Nr decyzji MRiRW: HOR hn 078-801-24/11 zadanie nr 59
2.
Nazwa tematu: Analiza sposobu dziedziczenia cech u otrzymanych mutantów
rzepaku ozimego (Brassica napus L.) oraz ocena ich przydatności do hodowli
3.
Podmiot realizujący temat: Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego
28, 60-637 Poznań.
4.
Wydział/Pracownia/ Pracownie: Wydział Rolnictwa i Bioinżynierii, Katedra Genetyki i
Hodowli Roślin
5.
Kierownik tematu (zgodnie z kartą tematu): prof. dr hab. Tadeusz Łuczkiewicz .
Wykonawcy: dr hab. Jerzy Nawracała, pracownicy techniczni
6.
Informacja o realizacji prac w roku 2011
a) Materiały i metody:
6.1. Materiał roślinny
Materiał roślinny w doświadczeniu stanowiło (jak w latach ubiegłych) 144 linie
mutacyjnych rzepaku ozimego. Zostały one otrzymane w Katedrze Genetyki i Hodowli Roślin w
rezultacie wieloletnich prac prowadzonych od połowy lat siedemdziesiątych nad indukowaniem
mutacji u rzepaku ozimego. W ramach tych prac od 1979 roku poddawano wielokrotnemu
działaniu czynnika mutagennego nasiona tej samej populacji z trzech odmian jednozerowych: Jet
Neuf, Brink i Janpol. Zastosowano następujące dawki 0,0 Gy, 500,0 Gy i 1000 Gy. Dawka 100,0
Gy jest dawką krytyczną dla tego gatunku. Począwszy od pokolenia M1 z każdej rośliny zbierano
1 – 2 łuszczyny i powtórnie poddano działaniu promieniowania jonizującego (3 dawki, 3
odmiany). Podobną procedurę zastosowano w kolejnych 22 latach doświadczenia. Od pokolenia
M2 w każdym roku selekcjonowano rośliny odbiegające fenotypowo od wzorca. Rośliny te
izolowano a potomstwo oceniano na jedno rządkowych poletkach w roku następnym. W ten
sposób wyselekcjonowano w różnych pokoleniach szereg linii różniących się od wzorca pod
względem wielu cech jakościowych i ilościowych.
1
6.2a Analiza biometryczna linii mutacyjnych
Doświadczenie
ze
144
liniami mutacyjnymi założono
w Rolniczym Gospodarstwie
Doświadczalnym Dłoń w sierpniu 2010 r. Odmianą kontrolną była odmiana Californium. Każda
linia została wysiana na poletku jedno - lub dwurzędowym o długości 6 m. Rozstawa rzędów
wynosiła 50 cm. Liczba roślin na m2 około 50.
Zabiegi uprawowe, nawożenie, oprysk herbicydem oraz przeciwko słodyszkowi
rzepakowemu wykonano zgodnie z zaleceniami dla uprawy rzepaku. W okresie wegetacji
przeprowadzono obserwacje cech zmienionych i wykonano dokumentację fotograficzną. Na
każdym poletku zakładano dwa izolatory w celu zachowania linii. Do opracowania
biometrycznego wybierano losowo 10 pojedynków z poletka. Opracowanie biometryczne
dotyczyło 9 cech fenotypowych roślin (wysokość roślin, wysokość do I rozgałęzienia, liczba
rozgałęzień, liczba łuszczyn, długość łuszczyn, liczba nasion z rośliny, liczba nasion w łuszczynie,
masa nasion z rośliny, masa 1000 nasion) jak i 12 cech związanych ze składem chemicznym
nasion. Łącznie przeanalizowano w ten sposób ponad 1000 roślin.
W sezonie wegetacyjnym 2010/2011 szczególną uwagę poświęcono doświadczeniu z
genotypami nieosypującymi się.
6.2.b. Doświadczenie z liniami mutacyjnymi wykazującymi mniejszy stopień osypywania.
Ocena osypywania
 Do analiz biometrycznych (1) z poletka wybierano losowo 50 roślin (razem 100 z
genotypu) w momencie dojrzałości technicznej roślin. Przeprowadzono analizę
biometryczną. Określono liczbę osypanych i nie osypanych łuszczyn na roślinach
 Analizom biometrycznym (2) poddano około 40 roślin z każdego poletka miesiąc po
osiągnięciu dojrzałości technicznej. Policzenie osypanych i nie osypanych łuszczyn na
analizowanych roślinach
Ocena bonitacyjna
osypywania nasion została przeprowadzona w obu w/w terminach przez 3 osoby (w drugim
terminie):
- pierwszy raz 16 sierpnia 2011 roku tj. po osiągnięciu dojrzałości technicznej roślin,
- drugi raz po 5 tygodniach od dojrzałości technicznej.
Analizę zawartość kwasów tłuszczowych i glukozynolanów w nasionach odmiany Californium i 4
rodów mutacyjnych rzepaku ozimego wykonano w laboratorium należącym do Hodowli Roślin
Strzelce Sp. Z o.o. w Oddziale Małyszynie. Analizy biochemiczne wykonano przy użyciu
2
spektrometru (NIRS, model 6500 NIR Inc., Silverspring, MD, USA). Spektra odbiciowe (log
1/R) w zakresie od 400-500 nm mierzono przy interwale 2 nm. Każda próba zawierała około 2 g
nasion.
6.2c. Analiza dziedziczenia 4 zmutowanych cech roślin rzepaku ozimego.
W roku 2011 przeprowadzono analizę pokolenie F2 krzyżówek wykonanych w 2009 r.
Uwzględniono potomstwa 4 krzyżówek linii mutacyjnych rzepaku z odmianą Californium, a
mianowicie:
 Mutacja o krótkosłupkowych kwiatach i zmienionej morfologii kwiatów (jednakowa
długość pręcików, brak miodników itp)
 Mutacja o pomarszczonych płatkach korony
 Mutacja o wąskich płatkach korony
 Mutacja o jasno - żółtych płatkach korony
6.2d. Doświadczenie z roślinami pokolenia F1 i F2.
W końcu sierpnia 2010 r w RGD Dłoń założono doświadczenie z liniami mutacyjnymi,
mieszańcami F1 i mieszańcami F2 krzyżówek wykonanych w 2008 i 2009 i 2010r. Linie oraz
mieszańce wysiano na poletkach o długości 6m w rozstawie 50 cm. Liczba roślin na poletkach z
mieszańcami F1 wahała się od kilkudziesięciu do kilkuset. Liczba roślin F2 wynosiła w końcu
wegetacji jesiennej powyżej 500. Zabiegi uprawowe i ochrony roślin przeprowadzono podobnie
jak w pozostałych doświadczeniach. Obserwacje cech zmutowanych przeprowadzono na
wszystkich roślinach pokolenia F2.
W 2011 roku analizy zawartości białka, tłuszczu i glukozynolanów wykonano na
nasionach zebranych z około 400 roślin linii rodzicielskich, pokolenia F1 i F2 pochodzących z
wybranych kombinacji krzyżowania. Analizy przeprowadzono w laboratorium należącym do
Hodowli Roślin Strzelce Sp. Z o.o. w Oddziale Małyszynie.
6.2e Prace wykonane w Hodowli Roślin Strzelce - Oddział Borowo

Wykonanie krzyżowania pomiędzy liniami mutacyjnymi a liniami hodowlanymi rzepaku w
25 kombinacjach krzyżowania

Przeprowadzenie krzyżowania wstecznego (back cross) mieszańców F1 otrzymanych w
roku ubiegłym z odmianami uprawnymi
b) Szczegółowe omówienie wykonanych prac i uzyskanych wyników (łącznie dla
wszystkich Pracowni realizujących temat).
7. Wyniki
3
Obserwacje wszystkich 144 linii mutacyjnych przeprowadzono w 2011 roku podobnie jak w
latach poprzednich. Wykonano obserwacje cech morfologicznych i cech struktury plonu. Z uwagi
na olbrzymią liczbę pojedynków rzepaku zebranych we wszystkich doświadczeniach opracowanie
wyników tego doświadczenia jest jeszcze aktualnie kontynuowane.
Dokładną charakterystykę wszystkich linii przedstawiono trzykrotnie w 2008, 2009 i 2010 roku.
7.1 Doświadczenie z liniami mutacyjnymi wykazującymi mniejszy stopień osypywania.
Przeprowadzone obserwacje osypywania nasion potwierdziły, że cztery wybrane do
doświadczenia linie mutacyjne charakteryzują się istotnie mniejszym osypywaniem sie nasion z
łuszczyn. Po 4 tygodniach od dojrzałości technicznej 44,8% łuszczyn odmiany Californium było
osypanych podczas gdy procent osypanych łuszczyn u linii mutacyjnych wahał się od 8,4
(krótkosłupkowe) do 24,0 (linia 306/6) . Należy podkreślić, że są to wyniki otrzymane z
dokładnego policzenia osypanych łuszczyn z około 50 roślin z każdego poletka tj. 150 roślin z
każdego genotypu. Również ocena bonitacyjna wykonana niezależnie przez trzy osoby wykazała
podobny procent osypanych łuszczyn .
Doświadczenie z liniami mutacyjnymi, które wykazują mniejszy stopień osypywania nasion
założono po raz drugi. Wykazało ono, że linie mutacyjne znacznie różnią się od odmiany
Californium pod względem większości badanych cech.
Z czterech porównywanych linii wszystkie miały istotnie mniejszą liczbę łuszczyn z rośliny od
odmiany Californium . Linie mutacyjne miały również istotnie mniejszą liczbę nasion z rośliny i
liczbę nasion w łuszczynie. Natomiast linie, (prawdopodobnie z powodu znacznie mniejszej liczby
nasion), charakteryzowały się większą MTN w porównaniu z odmianą kontrolną. Ostatecznie
wszystkie linie mutacyjne miały mniejszą (w tym trzy istotnie) masę nasion z rośliny.W
porównaniu do odmiany Californium najbardziej zbliżoną pod względem cech struktury plonu
była linia 306/6 K, a zdecydowanie najmniejsze wartości cech struktury plonu miał mutant
krótkosłupkowy (dwukrotnie mniejszą liczbę nasion w łuszczynie i ponad dwukrotnie mniejszą
masę nasion z rośliny).
Badane linie mutacyjne rzepaku w małym stopniu różniły się pod względem zawartości kwasu
oleinowego, linolowego i linolenowego. Na podkreślenie zasługuje fakt, że zawartość kwasu
erukowego w nasionach linii mutacyjnych pochodzących z odmian tradycyjnych była zbliżona do
zawartości tego kwasu u odmiany Californium. Jedynie pojedyncze rośliny linii 306/6K zawierały
kilka procent kwasu erukowego w nasionach.
4
W roku 2011 nie obserwowano znacznego osypywania się łuszczyn (w porównaniu do 2010).
Wynikało to z korzystnego przebiegu warunków pogodowych (nie wystąpienie burz, gradu,
silnych wiatrów i gwałtownych opadów w 2011) po osiągnięciu dojrzałości technicznej przez
rośliny rzepaku. Po miesiącu od daty zbioru (w optymalnym czasie) procent osypanych łuszczyn
zwiększył się jedynie od kilku do około 12%.(Californium).
Podobnie jak w roku 2010 zarówno w czasie dojrzałości technicznej jak i w miesiąc po
osiągnięciu dojrzałości technicznej linie mutacyjne charakteryzowały się znacznie mniejszą
podatnością na osypywanie.
Najbardziej odporną na osypywanie okazał się mutant „krótkosłupkowy” oraz linia mutacyjna
306/6A. Linia ta, podobnie jak w 2010 charakteryzowała się duża odpornością na osypywanie.
Nasiona linii mutacyjnych nie różniły się pod względem zawartości tłuszczu, białka, ADF i NDF
od odmiany Californium. Duże różnice wystąpiły pomiędzy liniami i odmianą Californium pod
względem zawartością glukozynolanów. Różnice te dotyczyły zarówno sumy glukozynolanów jak
i glukozynolanów alkenowych.
Wartą podkreślenia jest wysoka zawartość tłuszczu w linii mutacyjnej 306/6.
7.2 Analiza dziedziczenia 4 cech jakościowych rzepaku ozimego
W 2011 roku dodatkowo przeprowadzono analizę dziedziczenia zmutowanych cech na
populacjach roślin pokolenia F2 pochodzących z krzyżowania czterech linii mutacyjnych z
odmianą Californium wykonanych w 2009 roku. Segregację pod względem zmutowanych cech
obserwowano na wszystkich poletkach z roślinami pokolenia F2.
 Mutacja o krótkosłupkowych kwiatach i zmienionej morfologii kwiatów (jednakowa
długość pręcików, brak miodników itp).
Krzyżowano rośliny linii mutacyjnej – „krótkosłupkowej „ z odmianą wzorcową Californium
(matka).
W pierwszym pokoleniu mieszańców wszystkie rośliny wykazywały budowę kwiatu taką jak
wzorzec.
Obserwacja 163 roślin pokolenia F2 otrzymanego ze skrzyżowania linii mutacyjnej
„krótkosłupkowej” z odmianą Californium wykazała, że 153 rośliny miały normalne płatki korony
a 10 roślin miało kwiaty charakterystyczne dla linii mutacyjnej. Obliczona wartość chi kwadrat χ²
= 0, dla przyjętego modelu dziedziczenia tj. segregacji fenotypowej 15 : 1 jest istotna na poziomie
p = 0,99. Segregacja taka jest charakterystyczna dla allotetraploidów i pełnej dominacji allelu A
5
nad a1 i a2. Rośliny krótkosłupkowe mają genotyp a₁a₁a₂a₂. Pozostałe genotypy mają „normalną"
budowę płatków korony.

Mutacja - pomarszczone płatki korony rzepaku ozimego.
Kwiaty o takiej budowie sprzyjają zwiększeniu się stopnia obcopylności u tego gatunku. Mutacja
ta stwarza także możliwość krzyżowania bez kastracji
W pierwszym pokoleniu mieszańców wszystkie rośliny wykazywały budowę kwiatu taką jak
wzorzec.
Analiza segregacji fenotypowej 106 roślin pokolenia F2 otrzymanego ze skrzyżowania linii
mutacyjnej o pomarszczonych płatkach korony z odmianą Californium wykazała, że 97 roślin
miało normalne płatki korony a 9 roślin miało kwiaty o pomarszczonych płatkach. Obliczona
wartość chi kwadrat χ² = 0, co pozwoliło na przyjecie modelu segregacji fenotypowej 15 : 1 na
poziomie p = 0,99. Segregacja taka jest charakterystyczna dla allotetraploidów i pełnej dominacji
allelu A nad a1 i a2. Rośliny o pomarszczonych płatkach korony mają genotyp a₁a₁a₂a₂. Pozostałe
genotypy mają „normalną" budowę płatków korony.

Mutacja – wąskie (rozpierzchnięte ) płatki korony .
Przeprowadzono krzyżowanie pomiędzy roślinami linii mutacyjnej o wąskich, rozpierzchniętych
płatkach korony i odmianą wzorcową Californium (matka) o normalnuch, szerokich płatkach
korony.
W pierwszym pokoleniu mieszańców wszystkie rośliny wykazywały budowę kwiatu taką jak
wzorzec.
Obserwacja 88 roślin pokolenia F2 otrzymanego ze skrzyżowania linii mutacyjnej o
rozpierzchniętych płatkach korony z odmianą Californium wykazała, że 80 roślin miało normalne
płatki korony a 8 roślin miało kwiaty o wąskich płatkach korony.
Obliczona wartość chi-kwadrat χ² = 0,531 pozwoliła na przyjęcie modelu segregacji fenotypowej
15 : 1 na poziomie p = 0,95. Segregacja taka jest charakterystyczna dla allotetraploidów i pełnej
dominacji allelu A. Rośliny o wąskich płatkach korony mają genotyp a₁a₁a₂a₂. Pozostałe
genotypy mają „normalną" budowę płatków korony.

Jasno-żółte płatki korony.
Płatki korony linii mutacyjnej maj ą cytrynowo- żółtą barwę płatków korony. Cecha ta może być
dobrym markerem fenotypowym.
W roku 2009 wykonano krzyżówkę pomiędzy roślinami linii mutacyjnej o jasno - żółtej barwie
płatków korony i odmianą Californium o żółtej barwie płatków korony. (matka).
6
W pierwszym pokoleniu mieszańców wszystkie rośliny wykazywały budowę kwiatu taką jak
wzorzec.
W drugim pokoleniu obserwowano segregację fenotypową na rośliny o żółtej barwie płatków
korony (42) i jasno – żółtej barwie płatków korony (3). Przyjęty model dziedziczenia tej cechy
(15:1) został zweryfikowany testem chi - kwadrat (chi – kwadrat 0,017) na poziomie p = 0,99.
- Rośliny form rodzicielskich, pokolenia F1, F2 opracowano pod względem analizowanych 11 cech
biometrycznych oraz 12 dotyczących składu chemicznego nasion.
Otrzymane wyniki posłużą do analizy dziedziczenia rozpatrywanych cech ilościowych
7.3 Prace wykonane w Hodowli Roślin Strzelce Sp. z o.o.
Syntetyczna informacja o realizacji prac w 2011r.:
W ramach wyżej wymienionej usługi badawczej w HR Strzelce Sp. z o.o. Grupa IHAR Oddział
Borowo wykonał następujące prace:
- W polu, w szkółkach rzepaku ozimego rosło 42 mieszańce F1 pochodzące ze skrzyżowania form
odpornych na pękanie łuszczyn z najlepszymi odmianami rzepaku oraz 7 mieszańców F2.
- Z wyżej wymienionych materiałów wybrano 300 pojedynków, które przeanalizowano na NIRsie na zawartość glukozynolanów.
-
Formy o najniższych zawartości glukozynolanów wysiano w szkółce w celu obserwacji
wartości gospodarczej i cechy niepękania łuszczyn
Na wysianym materiale odnotowano początek kwitnienia, koniec kwitnienia, wysokość oraz
zimotrwałość.
W 2011 roku wykonano również 5 kombinacji krzyżówkowych z formą odporną na pękanie
łuszczyn 306/6/09 Łuczk. z plennymi odmianami.
Ponadto w polu rosło 8 mieszańców F1 wyprowadzonych z krzyżowań pomiędzy restorerami ogu
i niepękającymi formami 306/6/09 i 15/09 oraz 2 mieszańce F2 typu restorer x forma niepękająca.
Otrzymane z Katedry Genetyki i Hodowli Roślin 33 formy rzepaku ozimego, z których 4 o
podwyższonej odporności na pękanie łuszczyn wysiano w szklarni do krzyżowań.
W Oddziale Małyszyn przeprowadzono analizy zawartości białka, tłuszczu, frakcji włókna i
glukozynolanów wykonano na nasionach zebranych z 2000 roślin linii rodzicielskich, pokolenia F1
i F2 pochodzących z wybranych kombinacji krzyżowania. Analizy przeprowadzono przy użyciu
spektrometru (NIRS)
7
Celem badań jest określenie sposobu dziedziczenia zmutowanych cech rzepaku ozimego i ocena
przydatności niektórych zmutowanych cech w hodowli
Harmonogram prac w bieżącym roku sprawozdawczym był realizowany zgodnie z planem: tak
W jakim stopniu cel badania został osiągnięty: w stopniu dobrym. Bardzo niekorzystny przebieg
warunków pogodowych w okresie wiosenno – zimowym spowodował znaczne straty w obsadzie
roślin i zamieranie kwiatów w okresie kwitnienia (mróz)
7.
Najważniejsze osiągnięcia.
Wieloletnie prace nad uzyskaniem genotypów rzepaku o znacznie zmniejszonej tendencji do
osypywania łuszczyn rzepaku ozimego
8.
Forma upowszechnienia wyników:
Wyniki będą dostępne na specjalnej stronie internetowej Uniwersytetu Przyrodniczego w
Poznaniu. Katedra Genetyki i Hodowli Roślin. Linie mutacyjne charakteryzujące się znacznie
zwiększoną odpornością na osypywanie łuszczyn zostały przekazane do Hodowli Roślin Strzelce
Oddział Borowo i Oddział Małyszyn.
9.
Wykaz prac opublikowanych w roku sprawozdawczym dot. danego tematu:
10.
Wykaz prac złożonych do druku.
1/ Łuczkiewicz T., Bocianowski J., Nawracała J.: Efekt heterozji cech ilościowych
rzepaku ozimego (Brassica napus L.) u mieszańców jednozerowych linii wsobnych
krzyżowanych z odmianą Californium. IX Międzynarodowe Sympozjum „Genetyka Ilościowa
Roślin Uprawnych”. 14-16 czerwca 2011 roku Kudowa Zdrój
2/ Łuczkiewicz T., Nawracała J., Bocianowski J.: Dziedziczenie kilku mutacji kwiatu
rzepaku ozimego.Nauka dla hodowli i nasiennictwa roślin uprawnych. Zakopane, 07.02.2011 do
11.02.2011r
11.
Przyczyny ewentualnych odstępstw od harmonogramu zapisanego w karcie realizacji
tematu. -
12.
Informacja o wynikach współpracy naukowo-technicznej krajowej i z zagranicą (przy
współpracy z za granicą podać kraj, firmę, temat).
13.
W przypadku udziału w konferencjach, sympozjach, szkoleniach i warsztatach itp, w
szczególności zagranicznych:
a/ cel i korzyści oraz stopień wykorzystania do realizacji zadania;
b/ w jaki sposób wyjazd podniósł wartość merytoryczną realizowanego zadania.
Data: Poznań 10.01.2012
Podpis kierownika tematu
8