Postęp w hodowli buraka cukrowego

Postęp w hodowli buraka cukrowego
Dr Wacław Wiśniewski
KWS Agroservice
Dobór odmiany jest bardzo ważnym, ale ostatnim elementem decydującym o
sukcesie w uprawie buraka. Nawet najlepsza i najbardziej wyrafinowana odmiana nie
zniweluje niedociągnięć i błędów w agrotechnice. Jest to ostatnie ogniwo
optymalizacji plonu. Odmiana pokaże swoje zalety i odpłaci sowicie wysokiej jakości
plonem tylko wtedy, gdy zastosuje się prawidłową uprawę, precyzyjne dostosowane
do potrzeb nawożenie i staranną ochronę przed chwastami i szkodnikami. Dobra
odmiana nigdy nie będzie lekarstwem na niedociągnięcia agrotechniczne i
niestaranną uprawę. Plantatorzy i przemysł cukrowniczy oczekuje od odmian
dodatkowych cech, które ułatwią i uproszczą uprawę buraków a zwłaszcza zmniejszą
nakłady ponoszone na ich produkcję. Postęp w hodowli, mimo że bardzo kosztowny
stanowi dla producenta buraków najprostszy i najtańszy sposób na opłacalną uprawę
buraków.
Do końca ubiegłego wieku najważniejszym kryterium decydującym o atrakcyjności
odmiany był plon korzeni, zawartość cukru i wysoka jakość przetwórcza
surowca. Odmiany konkurowały zwłaszcza plonem korzeni który decydował w tych
czasach o opłacalności uprawy. Ten kierunek hodowli osiągnął praktycznie swój
kres. Plonowanie odmian zbliża się w dobrych warunkach do 100 ton z ha, zawartość
cukru znalazła swe ograniczenie w biologicznych możliwościach rośliny. W ostatnim
roku zdarzały sie plantacje buraków dające plon powyżej 18 ton cukru z 1 ha.
Nowe odmiany oprócz dobrego plonowania musiały mieć coś więcej. Tak narodziła
się hodowla odmian odpornych i tolerancyjnych.
Jej szybki rozwój rozpocżyna się prawie 100 lat temu w Kalifornii, kiedy na
plantacjach buraka pojawiła się niezmiernie groźna choroba – kędzierzawka
wierzchołkowa, nazywana także kalifornijską. Tamtejszy przemysł cukrowniczy został
uratowany dzięki wyhodowaniu odpornej odmiany US 1. Podobna sytuacja w latach
siedemdziesiątych zaistniała w południowej Europie na skutek epidemicznego
rozprzestrzenienia się rizomanii, choroby wirusowej przenoszonej za
pośrednictwem zasiedlającego glebę grzyba Polymyxa betae. W wyniku
intensywnych prac hodowlanych udało się uzyskać odmiany, które z powodzeniem
można uprawiać na zainfekowanych polach, podczas gdy nie odporne ulegają w
takich warunkach zupełnemu zniszczeniu przez chorobę. Początkowo odmiany
tolerancyjne nie były doskonałe. W warunkach braku infekcji plonowały o 15-20%
gorzej niż odmiany standardowe. Wymagało to dokładnego rozeznania stopnia i
lokalizacji choroby i tylko na takich polach stosowano takie odmiany. Hodowcy
szybko uporali się z tym problemem i już w 2003 roku COBORU zarejestrowało pięć
odmian tolerancyjnych, które również przy braku infekcji plonowały na wysokim
poziomie tak jak zwykłe odmiany. Był to wielki postęp, który umożliwił profilaktyczne
ich stosowanie, bez konieczności dokładnego rozpoznania rozmiarów infekcji. W
następnych latach liczba odmian tolerancyjnych oddawanych do dyspozycji
plantatorów szybko wzrastała. Od kilku lat wszystkie rejestrowane w Polsce odmiany
są tolerancyjne na rizomanię. Przed hodowcami jednak nowe wyzwanie w zakresie
tej horoby. W Europie rozprzestrzenia sie nowy typ rizomanii (Patotyp P) na który nie
są odporne dotychczasowe odmiany tolerancyjne. Trzeba wiec szybko uzyskać
formy odporne na ten patotyp zanim zagrozi nam miebezpieczeństwo.
Nie mniej ważne były prace hodowlane związane z uzyskaniem odmian
tolerancyjnych na chwościka burakowego czy choroby grzybowe takie jak
Aphanomyces, Fusarium i Rhizoctonię - niebezpieczne dla buraków zarówno w
fazie siewki jak i wywołujące zgnilizny korzeni. W przypadku tych patogenów
uzyskano już sukcesy w wymiarze odmian komercyjnych. Problemem pozostaje
Parch pasowy (Actinomyces sp.), Phoma betae, i Rhizoctonia violacea w przypadku
których trudności dotyczą ustalenia i pozyskania źródła tolerancji. Zarejestrowanych
jest już wiele odmian o podwójnej tolerancji, zwłaszcza na rizomanię i chwościk
burakowy, którego nasilenie w ostatnich latach zdecydowanie wzrasta.
Innym ważny patogen, z którum uporała się hodowla odpornościowa jest mątwik
burakowy. To groźny nicień żerujący na korzeniach buraka którego nie sposób
skutecznie zwalczyć na drodze chemicznej. Obecność mątwika można rozpoznać po
charakterystycznych objawach (korzenie są małe, selerowate, o dużej ilości korzeni,
tzw.broda korzeniowa. Można również podczas okresu wegetacyjnego gołym okiem
zaobserwować na korzeniach buraków białe ciała samic przypominające kształtem
cytrynę lub ich brązowe cysty. Najczęstszym obrazem jego obecności jest również
placowe więdnięcie roślin, mimo że warunki wodne nie uzasadniają takich
symptomów. Obecnie zarejestrowane są w Polsce dwie odmiany o podwójnej
tolerancji na rizomanię i mątwika burakowego - Julietta i Sława KWS.
Są one z powodzeniem stosowane szczególnie w rejonie Wielkopolski i Kujaw gdzie
zagrożenie jest szczególnie duże.
Zalety stosowania odmian tolerancyjnych
Zastosowania odmian tolerancyjnych ma wiele zalet. Ochrona przed patogenem jest
stała, prowadzona od początku wegetacji buraków co powoduje unikanie strat w
sytuacji gdzie zwalczanie chemiczne jest jeszcze nieopłacalne. Zapobiega
wprowadzaniu pestycydów do środowiska i chroni pożyteczne mikroorganizmy
glebowe. Upraszcza zabiegi i nie powoduje niszczenia struktury gleby w trakcie
przejazdów, a w końcu jest najtańszą i najbardziej efektywną metodą zwalczania
patogenów. W przypadku niektórych chorób i szkodników zastosowanie odmian
tolerancyjnych jest jedynym sposobem ochrony plantacji.
Obniżenie kosztów uprawy, ochrona środowiska a wręcz zakaz stosowania
niektórych substancji czynnych, które zawierają preparaty ochrony roślin to
przyczyny, dla których proces hodowli nowych odmian buraka cukrowego musi
przyspieszać.
Poznanie struktury DNA, gwałtowny rozwój biotechnologii, postęp w dziedzinie
technologii molekularnej oraz nowe odkrycia w zakresie badania genomu i stwarzają
szersze możliwości wspomagając klasyczne metody hodowli buraka cukrowego.
Dotyczy to zwłaszcza szybkiej produkcji czystych linii i komponentów do tworzenia
odmian, stosowania markerów molekularnych, a więc przyspieszenia procesu
identyfikacji cech całej rośliny bez konieczności jej uprawy. Oceny wartości rośliny
dokonuje się na podstawie analizy nasion lub kiełków buraka. Przyspiesza to
zdecydowanie proces powstawania nowych odmian.
Hodowla roślin transgenicznych (GMO)
Hodowla roślin transgenicznych to najnowszy kierunek hodowli wykorzystujący
zdobycze biotechnologii i inżynierii genetycznej. Polega on na uzyskaniu nowych
pożądanych cech użytkowych roślin na drodze wykorzystania fragmentów DNA z
innych gatunków (najczęściej bakterii) i wbudowania ich do genomu rośliny uprawnej.
W ten sposób uzyskuje się rośliny o takich cechach użytkowych, które nie daje się
osiągnąć tradycyjnymi metodami hodowli. Chodzi tu głównie o odporność na
najgroźniejsze dla roślin choroby i szkodniki oraz tolerancję na herbicydy
nieselektywne.
Najbardziej widoczny postęp uzyskano w dziedzinie hodowli odpornościowej opartej
na GMO w zakresie takich gatunków jak soja, kukurydza, bawełna rzepak i warzywa.
Całkowity obszar ich uprawy sięgnął w 2010 roku 148 mln ha. W ciągu najbliższych 5
lat prognozuje się, że uprawy takie osiągną areał 200 mln ha. Rośliny transgeniczne
uprawiane są w 29 krajach na wszystkich kontynentach. Największe obszary uprawy
znajdują się w USA, Ameryce Południowej, Australii, Chinach i Indiach. Prawie 80%
roślin GMO uprawianych jest w związku z ich tolerancją na herbicydy totalne
(Roundup). Reszta dotyczy tolerancji na szkodniki, lub są to rośliny wykazujące obie
te tolerancje jednocześnie.
Prace nad uzyskaniem transgenicznych buraków cukrowych tolerancyjnych na
herbicydy totalne prowadzono już 20 lat temu. W 1995 roku udało się uzyskać
odmianę H-7. Posiada ona wprowadzony genetycznie enzym pozyskany z pospolitej
w glebie bakterii Agrobacterium sp. Sekwencja DNA kodująca ten enzym znajdująca
się w genomie buraka umożliwia produkcję tolerancyjnego na glifosat białka, co
gwarantuje niezakłócony wzrost rośliny przy zastosowaniu bardzo wysokich dawek
preparatu. Buraki odmiany tolerancyjnej bez żadnej reakcji znoszą jednorazową
dawkę 12 l Roundup na ha.
Ochrona przed chwastami sprowadza się w tym przypadku do dwukrotnego
zastosowania preparatów nieselektywnych (Roundup) niezależnie od fazy
rozwojowej buraków.
Pozwala to skutecznie zniszczyć całą populację chwastów niezależnie od gatunków
występujących na polu. Technologia ta daje możliwość elastycznego wyboru terminu
zastosowanej ochrony, gdyż wrażliwość chwastów wzrasta wraz z przyrostem ich
zielonej masy.
W 2005 roku wprowadzono możliwość uprawy buraków cukrowych H7-1 w USA i
Kanadzie a w 2007 roku w Japonii. W 2006 roku zasiano pierwszą plantację 110 ha
buraków tej odmiany w USA (Idaho). W 2007 roku obsiano burakiem tolerancyjnym
na Roundup komercyjną plantację 1000 ha. Obecnie już 95% upraw buraka
cukrowego w USA obsiewa się tego typu odmianą.
W Polsce do chwili obecnej nie ma prawnej możliwości stosowania tego typu odmian
i ocenia się, że przed 2017 rokiem nie znajdą się one w dyspozycji plantatorów.
Związane jest to również z procesem rejestracji nowych odmian a procedura taka
trwa 3-4 lata. W tej materii obowiązują nas spójne przepisy stosowane na terenie
całej Unii Europejskiej.
Odmiany takie mogą znaleźć się w palecie oferowanej plantatorom po usunięciu
wszystkich wątpliwości związanych z ich użytkowaniem i wprowadzeniu ustaw
dopuszczających je do obrotu.
Zasady, na których opierają się badania naukowe dotyczące hodowli roślin z
zastosowaniem technik molekularnych muszą opierać się na wnikliwej ocenie
potencjalnych korzyści oraz ewentualnego ryzyka (produktywność, środowisko,
zdrowie). Ważna też jest publiczna dyskusja, a zwłaszcza pełna informacja o celach,
zaletach i wątpliwościach związanych z rozwojem biotechnologii, zwłaszcza
projektów użytkowych z obszaru GMO.
Ozima forma buraka cukrowego – to nowy ciekawy kierunek i możliwość
elastycznego pozyskania surowca do produkcji cukru. Buraki takie wysiewa się na
przełomie lipca i sierpnia. Zimują one na polu tak jak wszystkie formy ozime roślin
uprawnych. Wiosną, gdy rusza wegetacja ich korzenie maja już masę ok 200 g.
Wydłużony okres wegetacji umożliwia zbiór takich buraków pod koniec kwietnia. Ich
plonowanie jest zadowalające i w doświadczeniach osiąga 60t z ha. Po zbiorze pole
może być wykorzystane do zasiewu normalnej rośliny jarej, np kukurydzy. Istnieje
również możliwość pozostawienie buraków ozimych do zbioru w późniejszym
terminie (wrzesiesień – październik) i uzyskania w ten sposów znacznie wyższych
plonów. Do praktyki jednak jeszcze dość długa droga. Uzyskanie takich form wiąże
się z wprowadzeniem do buraków genu tolerancji na mróz oraz mechanizmu
zapobiegającego wytwarzaniu pędów nasiennych na wiosnę, Ta druga cecha nie
może byc jednak stała, gdyż aby uzyskać nasiona z takich odmian trzeba zmusić je
do wytworzenia nasienników (on/of). Takie cechy uzyskać można w praktyce tylko na
drodze transgenicznej, a więc ta sama historia co z burakami tolerancyjnymi na
herbicydy totalne.
Tolerancja na suszę – to wyzwanie dla hodowców nie tylko buraka cukrowego.
Ocieplenie klimatu, stepowienie pól uprawnych i długie okresy suszy w okresie
wegetacji to niestety codzienna praktyka rolników. Kurczace się zasoby wody do
nawadniania przy wzmożonym zapotrzebowaniu na żywność stwarzaja konieczność
intensywnej uprawy i osiąganie pewnych plonów. Hodowcy pracują nad odmianami
które maja szybki początkowy wzrost i głębokie ukorzenianie się. Zmiany dotyczą
rownież wzrostu intensywności fotosyntezy i lepszego wykorzystania powierzchni
liści. Na odmiany komercyjne tego typu musimy jednak poczekać.