ocena zasobów genowych konopi zgromadzonych w instytucie

ocena zasobów genowych konopi zgromadzonych w instytucie

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: 853-860
OCENA ZASOBÓW GENOWYCH KONOPI
ZGROMADZONYCH W INSTYTUCIE WŁÓKIEN
NATURALNYCH W POZNANIU Z UWZGLĘDNIENIEM
NOWYCH KIERUNKÓW WYKORZYSTANIA
GraŜyna Mańkowska, Małgorzata Menesiak, Lidia Grabowska
Instytut Włókien Naturalnych w Poznaniu
Wstęp
Instytut Włókien Naturalnych (IWN) w Poznaniu w oparciu o współpracę
i wymianę z innymi jednostkami naukowo-badawczymi systematycznie
poszerza zgromadzone zasoby genowe konopi. Aktualnie IWN posiada kolekcję
składającą się ze 130 genotypów pochodzących z róŜnych rejonów świata.
Obejmuje ona konopie jednopienne i dwupienne, rody hodowlane o
ustabilizowanym genotypie, wyróŜniające się cechą szczególną, np. plonem,
9
jakością włókna, składem kwasów tłuszczowych, zawartością ∆ THC, a takŜe
ekotypy miejscowe. Dla danych obiektów, poza cechami paszportowymi,
określa się cechy morfologiczne i biologiczne oraz wartość uŜytkową. Są to
cenne informacje dla hodowców przy wyborze wartościowych komponentów
rodzicielskich, albowiem nowe kierunki wykorzystania konopi zmieniły
oczekiwania odbiorców surowca. Do niedawna uprawa konopi włóknistych
kojarzyła się z wykorzystaniem typowo włókienniczym, głównie do produkcji
tkanin technicznych, lin, powrozów itp. [JAGMIN 1946]. JednakŜe w ostatnich
latach notujemy marginalne znaczenie włókna konopnego w branŜy włókienniczej [GRABOWSKA, MENESIAK 2006]. Powodem tej sytuacji jest napływ tańszych wyrobów syntetycznych, konkurencyjnych dla nieco droŜszych, ale
zdrowszych i ekologicznych włókien naturalnych. Notujemy natomiast wzrost
zainteresowania konopiami jako surowcem dla przemysłu papierniczego,
motoryzacyjnego, energetycznego, materiałów budowlanych, chemicznego i
kosmetycznego [GRABOWSKA, BURCZYK 2005]. Włókno konopne znajduje
zastosowanie głównie w kompozytach. Istotną zaletą konopi jest wysoka
zawartość celulozy w tej roślinie, którą moŜna zastosować do produkcji masy
celulozowo-papierniczej. Udział jednorocznych roślin włóknistych w produkcji
celulozy w świecie szybko wzrasta. Zakłada się w prognozach FAO, Ŝe w 2010
roku wyniesie około 15% [KOZŁOWSKI i in. 2003]. W Polsce alternatywą dla
celulozy drzewnej mogą być konopie, z których uzyskiwana corocznie duŜa
biomasa moŜe zaspokoić potrzeby przemysłu papierniczego i nie tylko. Olej
konopny w 70% składa się z nienasyconych kwasów tłuszczowych. Dzięki tak
854
G. Mańkowska, M. Menesiak, L. Grabowska
wysokiemu wskaźnikowi oraz urozmaiconej kompozycji NNKT konkuruje z
olejami, znajdującymi się w ścisłej czołówce najlepszych olejów roślinnych.
Materiał i metody
RozmnaŜanie i odnowienie wartości siewnej
W związku z obcopylnością i wiatropylnością konopi, prace związane z
odnowieniem wartości siewnej i oceną wartości uŜytkowej kolekcji prowadzone
są z zachowaniem izolacji przestrzennej. Małe ilości nasion rozmnaŜane są w
wazonach znajdujących się w hali wegetacyjnej, a większe partie w
izolowanych komorach szklarni lub warunkach polowych. W przypadku
rozmnaŜania form jednopiennych konieczne jest usuwanie osobników męskich
(płaskoni).
Określenie wartości gospodarczej
W celu określenia wartości gospodarczej zgromadzonych w kolekcji IWN
genotypów co roku w warunkach polowych, zgodnie z zaleceniami
agrotechnicznymi, zakładane są doświadczenia porównawcze, w których
wzorcem jest odmiana Białobrzeskie. W czasie wegetacji prowadzone są
obserwacje faz rozwojowych konopi, stanu roślin na jednostce powierzchni,
wylegania oraz występowania chorób i szkodników. W okresie kwitnienia
pobierane są próbki kwiatostanów w celu oznaczenia zawartości substancji
halucynogennych. Po zbiorze roślin dokonuje się pomiarów cech
morfologicznych, oznacza się MTN oraz wartość siewną, określa wysokość
plonu słomy, nasion i włókna oraz zawartość celulozy i skład kwasów
tłuszczowych w oleju. Zawartość celulozy w łodygach określa się wg PN-92/pn9
50092. Zawartość ∆ THC oznacza się za pomocą spektrofotometru gazowego,
zgodnie z EU Council Regulation (EC) nr 1251/1999, zał. 5, art. 7b, aneks 1.
Wyniki i dyskusja
Plon słomy i włókna
Plon słomy z dwóch lat, dla odmiany Białobrzeskie (wzorzec) wynosi śred-1
nio 13,2 t⋅ha . Wyniki w przypadku plonu słomy dla odmian francuskich wahały
-1
się 14-16 t⋅ha i były wyŜsze w porównaniu z odmianą Białobrzeskie, niewiele
ustępując plonowi konopi południowych, co przestawia rys. 1.
Konopie węgierskie Kompolti i Tibolaj wyróŜniają się znacznie dłuŜszym
okresem wegetacji, wyŜszą i grubszą łodygą, wyŜszym plonem słomy i włókna
w porównaniu do odmian krajowych. Jednak plon nasion tych konopi jest u nas
zawodny, dlatego konopie te nadają się jedynie na jednostronną uprawę na
włókno. Odmiana Novosadska (Jugosławia) ma długi okres wegetacji, wyŜszy
plon słomy i włókna niŜ konopie polskie (rys. 1), natomiast odmiana chińska He
Bei wyróŜnia się bardzo duŜym plonem słomy i najniŜszym plonem włókna, w
naszych warunkach klimatycznych późno zawiązuje nasiona. Odmiany ukraińskie Juso11 i Juso31 pod względem plonu słomy i włókna zdecydowanie
wyprzedzają odmianę Białobrzeskie i stanowią cenny materiał do krzyŜówek.
OCENA ZASOBÓW GENOWYCH KONOPI ZGROMADZONYCH W INSTYTUCIE ...
855
G. Mańkowska, M. Menesiak, L. Grabowska
856
W badaniach jakościowych materiału siewnego dla wybranych gatunków
wykonuje się równieŜ tzw. badania specjalne. Wskaźnikiem dorodności nasion
jest znajomość masy tysiąca nasion (MTN), którą określa się zgodnie z
przyjętymi zasadami wg ISTA [DUCZMAL, TUCHOLSKA 2000]. Biorąc pod uwagę
cechy uŜytkowe oraz róŜnice morfologiczno-biologiczne konopie włókniste
moŜna podzielić na trzy grupy, północne, południowe i środkowoeuropejskie.
Masa tysiąca nasion dla konopi z poszczególnych grup jest zróŜnicowana.
Przeciętnie masa 1000 nasion wynosi dla konopi południowych 18-26 g, konopi
pośrednich 12-18 g, konopi dzikich 8-12 g [BYTNEROWICZ 1968]. Zgromadzone w
kolekcji odmiany charakteryzują się zróŜnicowaną masą, począwszy od 43 g
(odmiana He Bei) aŜ do 12,5 g (odmiana Dziki Polski), rys. 2.
Zawartość celulozy
Włókno konopi stanowi doskonały surowiec do produkcji wysokowłóknistej
celulozy, wykorzystywanej m.in. do produkcji papierów wartościowych, bibułki
papierosowej, filtrów itp. [MENESIAK, BURCZYK 2006]. W Instytucie rozpoczęliśmy
badania, które pozwolą nam stwierdzić, czy zawartość celulozy w konopiach
jest uwarunkowana genetycznie. W tym celu oznaczamy zawartość celulozy w
posiadanych genotypach. Analiza prowadzona jest wg Polskiej Normy PN-92-P50092. Rezultaty dotychczasowych badań przedstawiono na rys. 3.
badane odmiany; tested cultivars
1. Wir 408, 2. Jus 12, 3. Carmagnola, 4. LKCSD, 5. Jus 8, 6. Romtra 03-11, 7. Białobrzeskie, 8.
Kush, 9. K-210, 10. Krasnodarska, 11. K-463
Rys. 3.
Fig. 3.
Zawartość celulozy (%)
Cellulose content (%)
Zawartość substancji halucynogennych THC
Zawartość substancji narkotycznych (THC) w konopiach jest wynikiem
współdziałania zarówno czynników dziedzicznych, jak i środowiskowych.
Niewątpliwie decydującą rolę odgrywają czynniki genetyczne. Predyspozycje
OCENA ZASOBÓW GENOWYCH KONOPI ZGROMADZONYCH W INSTYTUCIE ...
857
genetyczne, warunki środowiskowe, róŜne fazy rozwojowe i części roślin mogą
sprawiać, Ŝe wahania substancji THC są znaczne. Wynoszą bowiem od 0,001
do ponad 20% [KURHAŃSKI, CHROSTOWSKA-KURHAŃSKA 1995]. Kolekcja Instytutu
obejmuje odmiany typowo narkotyczne (Kush, Mighty Mite) oraz odmiany, które
nie stanowią zagroŜenia narkotycznego, tzn. zawierające poniŜej 0,2%
substancji halucynogennej (Juso, Beniko, Diana). Na rys. 4 przedstawiono
wyniki oznaczenia poziomu THC, wykonanego według metodyki unijnej
zawartej w załączniku nr XIII do Rozporządzenia Komisji (WE) nr 2860/2000.
badane odmiany konopi (prosta przedstawia dopuszczalną zawartość THC)
tested hemp cultivars (straight line presents acceptable THC content)
1. K 573, 2. Juso 15, 3. Juso 31, 4. Juso 14, 5. Juso 1, 6. Jus 8, 7. Diana, 8. K 195, 9. Kush, 10.
Krasnodarska, 11. Dziki Polski, 12. Silistrenskie, 13. Mighty Mite, 14. Rastislavickie, 15.
Zołotonoska 11, 16. Zołotonoska 26, 17. Chińskie 001 W
Rys. 4.
Zawartość THC (%) w wybranych odmianach konopi zgromadzonych w
banku genów w IWN
Fig. 4.
THC content (%) in hemp cultivars collected in INF Gene Bank
Zawartość kwasów tłuszczowych
Olej konopny od wielu lat postrzegany jest w medycynie ludowej i starych
przypowieściach jako niezastąpiony środek leczniczy. Bardzo dobrze poznana
w ostatnich latach wartość odŜywcza i lecznicza nasion i oleju konopnego zobowiązuje do poszukiwania genotypów charakteryzujących się duŜą wydajnością
oleju.
Olej konopny to w ponad w 80% nienasycone kwasy tłuszczowe. NNKT
nasz organizm nie wytwarza, zatem muszą być dostarczane z zewnątrz [W EIL
1993]. NaleŜy podkreślić, Ŝe w kolekcji posiadamy odmiany konopi, których olej
zawiera optymalny z punktu widzenia dietetyki stosunek kwasów tłuszczowych
omega 6 do omega 3 (3 : 1). Skład najwaŜniejszych kwasów tłuszczowych w
niektórych odmianach zestawiono w tabeli 1.
G. Mańkowska, M. Menesiak, L. Grabowska
858
Tabela 1; Table 1
Profil kwasów tłuszczowych w wybranych odmianach konopi (%)
Profile of fatty acids in selected hemp cultivars (%)
Odmiana
Cultivar
Stearydynowy
α linolenowy
γ linolenowy
Stearydonic acid α linolenic acid γ linolenic acid
Linolowy
Linolic acid
Oleinowy
Oleic acid
C18 : 4
C18 : 3n3
C18 : 3n6
C18 : 2
C18 : 1
Ermakowska
2,13
18,02
6,29
53,02
10,88
Białobrzeski
e
0,85
19,68
2,07
56,91
10,45
Juso16
0,88
16,18
2,94
55,45
14,38
Beniko
0,95
20,04
2,54
57,54
9,75
Fedora 17
0,94
17,08
2,78
56,75
12,62
Dolnośląskie
1,16
22,36
2,27
56,60
8,91
Fedrina 74
0,86
16,92
2,37
58,10
11,85
Felina 34
0,86
16,65
2,65
58,38
11,64
Unico B
0,53
20,01
1,31
56,25
11,91
Kompolti
0,47
19,85
1,13
56,51
11,91
LKCSD
1,20
18,64
3,05
57,27
9,82
Wniosek
Znajdujące się w kolekcji Instytutu Włókien Naturalnych genotypy konopi
pochodzą z róŜnych rejonów geograficzno-klimatycznych (Azja, Australia, Europa), charakteryzują się zróŜnicowaną wartością gospodarczą i stanowią cenne
źródło materiałów genetycznych do prac hodowlanych.
Literatura
BYTNEROWICZ H. 1968. Konopie. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne: 8-9.
DUCZMAL K.W., TUCHOLSKA H. 2000. Nasiennictwo. PWN, Tom 1. PWRiL: 316-319.
GRABOWSKA L., BURCZYK H. 2005. Wybrane zagadnienia z uprawy konopi
włóknistych w Polsce. Zagadnienia Doradztwa Rolniczego NR 4/2005: 121-123.
GRABOWSKA L., MENESIAK M. 2006. Wybrane aspekty uprawy konopi w Polsce.
Biuletyn Informacyjny Polskiej Izby Lnu i Konopi 6, Poznań: 29-32.
JAGMIN J. 1946. Uprawa lnu i konopi. Warszawa: 3-9.
KOZŁOWSKI R., RAWLUK M., BARRIGA J., MACKIEWICZ-TALARCZYK M. 2003. Future pros-
pects in the use of natural renewable raw materials. Agroindustria, Bologna,
Italy, Vol. 2/ Num. 2/3: 103-106.
KURHAŃSKI M., CHROSTOWSKA-KURHAŃSKA G. 1995. The factors influencing the con-
tent of cannabinoids in hemp. Natural Fibres - Włókna Naturalne R. XXXIX,
Poznań: 87-90.
MENESIAK M., BURCZYK H. 2006. Industrial hemp as a source of cellulose for paper
production. 7-th International Symposium „Alternative cellulose - manufacturing,
OCENA ZASOBÓW GENOWYCH KONOPI ZGROMADZONYCH W INSTYTUCIE ...
859
forming and production”. Rudolstadt, Germany, 6-7 IX 2006 (poster).
WEIL A. 1993. Therapeutic hemp oil. Natural Heath, III/IV: 10-12.
Słowa kluczowe: konopie, celuloza, THC, biokompozyty, kwasy tłuszczowe
Streszczenie
Program Ochrony Zasobów Genowych roślin oprócz nadrzędnego
zadania zachowania róŜnorodności biologicznej spełnia takŜe inne funkcje.
Dostarcza bowiem cennego materiału wyjściowego do dalszych prac
hodowlanych. W ramach tego programu Instytut Włókien Naturalnych w
Poznaniu gromadzi i ocenia kolekcję przekraczającą 130 odmian i genotypów
konopi. Do niedawna w wielu krajach uprawa tej rośliny, z uwagi na zagroŜenie
narkomanią, była zabroniona. Zniszczono wówczas cenne materiały hodowlane
oraz populacje miejscowe. WaŜna jest zatem ochrona odmian i ekotypów
konopi wykorzystywanych w dalszych pracach genetyczno-hodowlanych.
Zebrana kolekcja jest przedmiotem szczegółowych doświadczeń i analiz
cech uŜytkowych zarówno w warunkach polowych, szklarniowych, jak i
laboratoryjnych.
Obecnie, tradycyjne włókiennicze wykorzystanie konopi w Europie ma
znaczenie marginalne. Surowiec konopny wykorzystuje się w branŜach pozawłókienniczych, głównie w przemyśle celulozowym, samochodowym i materiałów budowlanych.
Program Ochrony Zasobów Genowych gwarantuje niezbędną i stała
ocenę zgromadzonych genotypów pod względem róŜnych cech uŜytkowych i
kierunków wykorzystania pozyskiwanych surowców, dlatego Ochrona Zasobów
Genowych stanowi nadrzędny element strategii hodowlanej uprawianych roślin.
EVALUATION OF HEMP GENETIC RESOURCES COLLECTED
AT THE INSTITUTE OF NATURAL FIBRES IN POZNAŃ
WITH REGARD TO NEW DIRECTIONS OF UTILIZATION
GraŜyna Mańkowska, Małgorzata Menesiak, Lidia Grabowska
Institute of Natural Fibres, Poznań
Key words:
hemp, pulp, cellulose, THC biocomposites, fatty acids
Summary
The Programme of Plant Genetic Resources Protection alongside the
main task of preserving biodiversity plays also other roles. As a part of this
programme, the collection holding over 130 hemp cultivars and genotypes is
evaluated and being enlarged at the INF.
Hemp was a prohibited crop in many European countries until recently
due to the problem of drug abuse. Many valuable breeding materials and local
populations were destroyed. Therefore, it is very important to preserve the cultivars and ecotypes of hemp for genetic and breeding research.
860
G. Mańkowska, M. Menesiak, L. Grabowska
The INF collection is thoroughly studied and the analyses of different parameters of accessions are conducted under both, greenhouse and field conditions as well as in the laboratory.
Currently, the traditional use of hemp in Europe is marginal. The hemp
raw material is mainly used in non-garment textile area, such as pulp and
paper, automotive and construction materials industries.
The Programme of Genetic Resources Protection ensures necessary and
consequent evaluation of collected genotypes according to different parameters
and direction of use. Therefore, the protection of genetic resources is a main
element of breeding strategy for cultivated plants.
Mgr inŜ. GraŜyna Mańkowska
Instytut Włókien Naturalnych
ul. Wojska Polskiego 71b
60-630 POZNAŃ
e-mail: [email protected]