Get 20M+ Full-Text Papers For Less Than $1.50/day. Start a 14-Day Trial for You or Your Team.

Learn More →

Genska banka ajde - vir slovenske genetske variabilnosti / Buckwheat Genebank - A Source of Slovenian Genetic Variability

Genska banka ajde - vir slovenske genetske variabilnosti / Buckwheat Genebank - A Source of... BUCKWHEAT GENEBANK - A SOURCE OF SLOVENIAN GENETIC VARIABILITY The primary reason for collecting domestic samples of buckwheat in Slovenia is the abandonment of growing domestic populations and their replacement with foreign, imported species and populations, whose seed is available in sufficient quantity to growers. Another reason is the threat that domestic populations will cross with foreign imported material or with new Slovenian varieties. A third reason is that the collected material provides a lot of variability and the possibility of choice and use as a source of genes for breeding work. Breeding has often been accompanied with the collection of selected plant species that were required and used during the breeding process. More than 30 years ago, therefore, a buckwheat gene fund was created. Based on existing descriptions, the collected material can be roughly divided into two groups. Samples with small gray seeds mainly have white flowers, although individual plants with slightly pink flowers emerge in some populations. They are adapted to lowland and hilly soil and climatic conditions, as well positions without frequent or early autumn hoarfrosts and mist. The second group includes populations with slightly thicker dark - brown seeds; the basic color of the flowers is light to dark pink, although individual plants with slightly red flowers may emerge. They are suitable for higher altitude, mountainous locations with a 7 to 10 days shorter growth period. They are suitable for harvest at the end of September because, with good weather conditions, the leaves have already fallen off by then. In the case of grey populations, the leaves do not fall until the first autumn hoarfrosts. Samples from the gene bank have not only served as starting material for breeding work in the past (Slovenian buckwheat varieties) but also for investigation of the seed viability, of the seed content of polyphenols (tannins) in individual parts of seeds, genetic variability, identification of samples on the level of DNA and regeneration capacity under in vitro conditions. A characteristic of this collection is that it is no longer being supplemented by local populations because these are no longer to be found in the natural environment. Key words: buckwheat, genebank, population, genetic variability izr. prof. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniska fakulteta, Odd. za agronomijo, Jamnikarjeva 101, SI-1111 Ljubljana str. 307 - 316 1 RAZLOGI ZA ZBIRANJE SLOVENSKIH POPULACIJ NAVADNE AJDE IN NALOGE GENSKE BANKE Analiza zmanjsevanja pridelovanja navadne ajde je pokazala, da se je povrsina 31.715 ha posejane z ajdo na obmocju Slovenije pred 2. svetovno vojno od leta 1939 zmanjsala v letu 1997 na 405 ha. Pred 30 in vec leti, ko je bila zbrana in skladiscena vecina vzorcev, se je ajdo pridelovalo na priblizno 1.300 ha (Statisticni letopis RS, vec letnikov). V tem obdobju se niso samo obcutno zmanjsale povrsine avtohtonih populacij, ampak so jih zacele izpodrivati pozlahtnjene domace sorte Siva, Darja in v Slovensko sortno listo vpisana tetraploidna sorta Bednja 4n ter tudi druge uvozene tuje sorte. Opuscanje pridelovanja domacih populacij in nadomestitev s tujimi uvozenimi sortami in populacijami, katerih seme je bilo na razpolago v zadostni kolicini pridelovalcem ter nevarnost, da se domace populacije skrizajo s tujim uvozenim materialom ali z novimi slovenskimi sortami so bili osnovni razlogi za zbiranje domacih populacij ajde po letu 1975. Zbran material je nudil veliko variabilnost in moznost izbire ter uporabe kot vir genov za zlahtnjenje in proucevanje njihovih lastnosti. Naloge oz. delo genske banke je osredotoceno na pravilno dolgorocno hranjenje vzorcev, obnavljanje in razmnozevanje semen. Zbiranje osnovnih (passport) podatkov o vzorcih (vzgojna stopnja semen, vrsta, rod, druzina, izvor, zbiratelj, cas, lokacija in nacin zbiranja ter prostor in cas skladiscenja), opisovanje in vrednotenje zbranih podatkov po mednarodnih deskriptorjih, sodelovanje med genskimi bankami ter dosegljivost zbirke oz. vzorcev. 2 RAZMERE HRANJENJA VZORCEV Semena navadne ajde se hranijo ex situ - izven naravnega okolja v hladilnikih, prostornine 650 in 1450 l, zapakirani v steklenih kozarcih ali v papirnatih in plasticnih vreckah. Vsak vzorec je opremljen s silikagelom indikatorjem vlage. Pri povisani vlagi v vzorcu se barva silikagela spremeni in to je opozorilo, da je potrebno vzorec dosusiti, mu dodati suh silikagel, ga ponovno zapakirati in cimprej vrniti v hladilnik. Vzorci so pred hranjenjem ocisceni, odstranjeni so morebitni skodljivci in dosuseni na 8 % vlage. Hranijo se pri temperaturi 4 ºC in to je srednjerocno hranjenje, obicajno 10 do 20 let. Ajda ohrani v teh razmerah dobro kalivost tudi do 30 in vec let, kar je ze dolgorocno hranjenje. Po tem, priporocljivo je ze prej in tudi potrebno, da se vzorce obnovi oz. razmnozi. V ta namen, da se cim bolj ohrani vzorce in zmanjsa stroske hranjenja, je bil v letu 2011 prenovljen in opremljen hlajen prostor in vzorci bodo v bliznji prihodnosti po potrebi dosuseni, prepakirani v boljso embalazo in preseljeni. 3 NACIN RAZMNOZEVANJA VZORCEV Navadna ajda (Fagopyrum esculentum Moench.) je tujeprasna rastlina, ki jo opasujejo zuzelke, predvsem cebele. Za preprecitev nezeljenega oprasevanja med vzorci in zagotovitvi identicnosti obnovljenega semena z originalnim vzorcem je potrebno razmnozevati akcesije v izolaciji. To lahko 308 zagotovimo s prostorsko izolacijo s primerno razdaljo 1 km in vec, odvisno od razgibanosti terena in naravnih pregrad, lahko pa znotraj vecjega posevka tetraploidne (4n) ajde razmnozujemo v primerni razdalji vec manjsih diploidnih (2n) vzorcev. Zadnji nacin razmnozevanja uporabljamo za obnavljanje hranjenih vzorcev od leta 1997. Diploidne vzorce navadne ajde v velikosti parcel do 4 m2 se razmnozuje znotraj vecjega posevka tetraploidne ajde. Diploidna ajda s 16 kromosomi in tetraploidna ajda z 32 kromosomi se med saboj ne krizata. Razdalja med posameznimi parcelami naj bi bila 12 in vec metrov (Adhikari in Campbell, 1998). To je razdalja oz. pas tetraploidne izolacije, da insekti, med njimi so glavni oprasevalci cebele, naj ne bi prenasali pelod med diploidnimi vzorci. Pri ajdi je, zaradi relativno visokega koeficienta razmnozitve, velikost parcel priblizno 4 m2 zelo primerna. Za to povrsino se porabi zelo malo osnovnega oz. originalnega semena in manj casa, saj se v ugodnih klimatskih razmerah lahko pridela zadostno kolicino semena za obnovo bazicne kolekcije in do 10 manjsih vzorcev po 50 semen, za izmenjavo uporabnikom. Semena se poseje v pet vrst v razdalji 40 cm. Ta razdalja je nekoliko vecja kot jo zahteva optimalna agrotehnika. Za vecjo medvrstno razdaljo je vec razlogov: rastline imajo vec prostora za rast in razvoj, zagotovljena je vecja preglednost pri opisih in vzorcenju, ki se jih opravlja na polju in manj se poskoduje rastline. Za tako velike parcele potrebujemo minimalno razdaljo 10­12 m, zeljeno je tudi vec. To metodo so uvedli ruski raziskovalci, in ce dodamo znano dejstvo racionalnega obnasanja cebel, je ta metoda zelo primerna za razmnozevanje vecjega stevila razlicnih vzorcev istocasno na isti lokaciji. S tem si olajsamo in pocenimo delo ter prihranimo na casu, kot ce bi imeli vec raztresenih izolacij v razdalji 1 km in vec. Ugotovitve Adhikari in Campbell (1998) potrjujejo primernost te metode in navajajo 4,8 % nezeljene (tuje) oprasitve pri razdalji 12 m. Da bi ugotovili primernost metode v nasih razmerah z razdaljo 12 m in nekoliko vec, smo v letih 1997 in 1998, ko smo zaceli z nacrtnim razmnozevanjem vzorcev iz genske banke, izvedli poskus medsebojnega krizanja. Znotraj 1 ha 4n posevka smo posejali 40 parcel velikosti 4 m2 z diploidnimi vzorci. Na 37 parcelah so bili posejani vzorci iz genske banke, na eni standardna sorta Darja in na dveh determinantna sorta Darina, ki je bila uporabljena za testiranje morebitne tujeprasnosti med rastlinami posameznih parcel. Na izrazanje determinantne oblike rasti vpliva recesivni gen oz. alel (d). Pri 2n rastlinah sta za determinantno obliko rasti oz. habitus potrebna dva recesivna gena oz. alela (dd). Vzorci iz genske banke, ki so bili vkljuceni v poskus, so pretezno nedeterminantne oblike rasti. Vcasih se med populacijami ajde s sivimi semeni, ki so bile tudi vkljucene v poskus, pojavljajo posamezne rastline z determinantno rastjo in ker se ta lastnost deduje dominantno/recesivno v razmerju 3:1 je takih rastlin zelo malo. Genotip nedeterminantnih rastlin je lahko homozigoten (DD) oz. heterozigoten (Dd), v razmerju 1:2. Fenotip enih in drugih je enak ­ nedeterminantna oblika rasti. V primeru, ce se determinantna rastlina skriza z nedeterminantno, se to ze naslednje leto odraza na fenotipu potomcev obliki rasti. Potomci skrizanih rastlin ne bodo vec determinantni, ampak nedeterminantni. Del semena pridelanega v letu 1997 smo v letu 1998 nakljucno posejali na dve parceli znotraj 4n posevka. Po prestetju fenotipov znotraj vsake parcele smo ugotovili, da je odstotek nedeterminantnih rastlin oz. takih, ki so nastale po krizanju z nedeterminantnimi rastlinami s parcel, kjer so se razmnozevali vzorci iz genske banke zelo majhen, v povprecju 3,5%. Tudi, ce vzameno v obzir moznost pojavljanja majhnega odstotka determinantnih rastlin na parcelah, kjer so se razmnozevali vzorci, pri katerih se obcasno pojavlja recesivni gen - d (v letu 1997 so bili 4 taki vzorci) in moznost krizanja teh determinantnih rastlin z Darino, bi nastanek determinantnih rastlin, ki so rezultat tega krizanja lahko zmanjsal dobljen odstotek. Vendar so ta nakljucja zanemarljivo majhna, mozna pa so. Ker je 3,5 % tujeprasnosti zelo malo, smo se na podlagi tega poskusa odlocili za tak nacin razmnozevanja semena, ker ohranja zadovoljivo identicnost z osnovnim, hranjenim vzorcem. Istocasno pa omogoca razmnozevanje vecjega stevila vzorcev v istem letu z manj stroski v primerjavi z razmnozevanjem na razlicnih lokacijah. Tatarska ajda (Fagopyrum esculentum (L.) Gaertner) je samoprasna rastlina in ne potrebuje izolacije. Razmnozevanje je tehnicno manj zahtevno ima pa nekoliko daljso rastno dobo kot navadna ajda oz. semena dozorevajo zelo neenakomerno, se bolj kot pri navadni ajdi. Za razmnozevanje teh vzorcev so dobrodosla leta brez zgodnjih jesenskih slan in v casu zorenja obdobje s cim manj dezja oz. vlage. 4 OPISOVANJE HRANJENIH VZORCEV Med rastno dobo se vzorce opisuje po 43 priporocenih mednarodnih deskriptorjih (Engels in Arora, 1994). Obdobje spremljanja oz. opisovanja se zacne s fazo kalitve oz. vznika in se zakljuci s polno zrelostjo oz. zetvijo rastlin. To obdobje je tudi pokazatelj ranosti. Med tem se opisuje vegetativni del rastline - steblo in liste ter generativni del cvet in seme, ki je v bistvu zaprt plod (oresek) in se v agronomiji imenuje seme. Steblo se opisuje oz. spremlja z desetimi deskriptorji: nacin rasti - habitus, determinantnost, visina rastlin, razrast rastlin, stevilo internodijev, dolzina, barva in premer glavnega poganjka, debelina steblovega tkiva in obcutljivost na poleganje. Liste se opisuje z enajstimi deskriptorji: barva lista, listnega roba, listnih zil in listnega peclja, stevilo listov na glavnem poganjku, dolzina listnega peclja, dolzina, sirina in oblika listne ploskve, teza svezih listov in zracno suhih listov. Cvet oz. socvetje se opisuje z desetimi deskriptorji: stevilo dni od vznika do cvetenja, stevilo socvetij, kompaktnost oz. zbitost socvetja, dolzina socvetja, razrast socvetja, barva socvetnega peclja, stevilo cvetov v grozdu in vrsnem pakobulu, barva cvetov, morfologija oz. oblika cveta in zakrnelost cvetov. Seme (plod oresek) se opisuje z desetimi deskriptorji: stevilo semen v grozdu in vrsnem pakobulu, barva semen, teste in luske, oblika semen, povrsina oz. videz semen, dolzina in sirina semen, povprecni pridelek na rastlino in teza 1000 semen. 5 VREDNOTENJE ZBRANIH PODATKOV O VZORCIH Na primeru 10 obnovljenih in opisanih vzorcih in standardni sorti Darja z agronomsko pomembnimi deskriptorji, ki vplivajo na visino pridelka semen, so prikazane razlike in podobnosti med vzorci (preglednica 1). V grobem izhaja prvih 5 vzorcev iz skupine s svetlimi semeni - svetlo siva brez priz in temnejse siva s temnimi prizami. Ostalih 5 vzorcev je iz skupine z rjavimi semeni - svetlo in temno rjava s temnejsimi prizami. Statisticno znacilne razlike in enakosti znotraj in med obema skupinama so bile izracunane 310 ter testirane z analizo variance in Duncanovim testom pri tveganju (p = 0,05) in so prikazane s crkami, ki sledijo povprecjem in odstotkom za vsak vzorec. Vrednosti oznacene z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo, z enakimi pa se statisticno znacilno ne razlikujejo (preglednica 1). Navadna ajda se lahko mocno ali slabo razrasca in obicajno vsak stranski poganjek oblikuje socvetje in v ugodnih razmerah tudi seme. Intezivnost razrasti je odvisna od genotipa in gostote posevka. Celotno socvetje enega poganjka se imenuje sestavljeno mesano socvetje, katerega osnova je grozdasta in koncuje se pakobulasto. Znotraj sestavljenega grozda je pri nedeterminantnih ajdah vec socvetnih vejic. Pri determinantnih ajdah pa je eden oz. sta najvec dva grozda, ki se koncujeta s koncnim pakobulom. Preglednica 1: Povprecne vrednosti in odstotki za lastnosti, ki vplivajo na velikost pridelka pri 10 vzorcih ajde in sorti Darja. Povprecja in odstotki oznaceni z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo med vzorci, testirano z Duncanovim testom pri tveganju (p = 0,05). St. cvetov v % semen v % lusk v grozdu in grozdu in grozdu in vrsnem vrsnem vrsnem pakobulu pakobulu pakobulu Svetla semena ­ svetlo in temno siva s prizami 114 21,7 abcd 24,6 a 23,3 ab 119 23,5 abcd 7,5 d 21,4 ab 134 24,7 ab 7,3 d 29,4 a 149 23,3 abcd 18,5 ab 19,5 ab 152 19,5 bcd 14,5 bcd 27,2 a Temna semena ­ svetlo in temno rjava s prizami 113 25,3 a 9,5 bcd 15,9 b 135 24,4 ab 15,2 bcd 23,0 ab 150 18,6 d 17,6 abc 20,5 ab 151 18,8 cd 14,0 bcd 23,1 ab 157 23,5 abcd 8,6 cd 18,8 ab Kontrola Darja 26,1 a 10,4 bcd 23,5 ab Oznaka vzorca Dolzina semen (mm) Sirina semen (mm) Teza semen na rastlino (g) Teza 1000 semen (g) 5,7 d 6,0 abc 5,4 ef 5,3 f 5,6 de 5,9 bc 6,1 ab 5,2 f 5,8 cd 6,2 a 5,8 cd 3,3 c 3,6 b 3,0 d 3,3 c 3,2 cd 3,5 b 3,8 a 3,1 cd 3,8 a 3,9 a 3,8 a 0,6 c 0,1 f 0,1 f 0,3 d 0,2 e 0,9 b 0,7 bc 0,5 cd 0,6 c 0,6 c 1,6 a 20,7 gh 21,7 efg 21,2 fgh 22,3 def 20,3 h 21,4 efgh 23,9 c 22,6 cde 25,6 b 23,1 cd 27,2 a Iz preglednice 1 je razvidno, da so vkljuceni vzorci v obnovo nastavili sorazmerno veliko stevilo cvetov. V povprecju je bilo v vsaki socvetni vejici oz. grozdu s pripadajocim vrsnim pakobulom od 19­26 cvetov, odvisno v katerem poganjku se je nahajal (na glavnem ali stranskih prvega ali vec redov). To je kar veliko, ce vzamemo v obzir, da je bila dolzina grozda v povprecju 0,5­2,5 cm, odvisno od razrascenosti socvetja in kje na rastlini se je nahajal. Samo 7,3­24,6 % cvetov je po cvetenju oblikovalo semena. V povprecju je bilo 15,9­29,4 % praznih lusk oz. gluhih semen. Vsaj polovica oz. vec kot polovica cvetov (46­77 %) je abortirala oz. propadla v prvih dneh po oploditvi oz. v prvi fazi oblikovanja semen. Vzroki so lahko v slabi oprasitvi oz. oploditvi, vecji problem je verjetno v nepravilnem oblikovanju zasnove semen in dotoku asimilatov v formirajoca semena, saj veliko teh neznih form propade, ne da bi opazili. Proucevani vzorci se glede stevila cvetov bistveno niso razlikovali, razen vzorcev z oznako 113, 134 in 135, ki so izstopali v povprecju s 24,8 cvetovi v grozdu s pripadajocim pakobulom. Ajde z rjavimi semeni (plodovi - oreski) so imele nekoliko vecje ze zasnove - luske semen, kar se pri pravilnem dotoku asimilatov pozna tudi na koncni tezi semen. Pri teh je verjetno dotok in napolnjevanje semen z asimilati boljse in intenzivnejse (preglednica 1). Kljub temu, da vzorci z rjavimi semeni za polno seme potrebujejo vec asimilatov, pa ti vzorci niso oblikovali vec praznih semen, glede na sive populacije. V odstotku praznih semen med skupinami sivih in rjavih vzorcev ni bilo bistvenih razlik. Izoblikovale so se tri skupine. Najvec 29,4 % praznih semen v grozdu s pripadajocim pakobulom je bilo pri vzorcu z oznako 134 in v isti skupini s 27,2 % praznih semen je bil vzorec 152, oba iz skupine s sivimi semeni. Vse ostale vrednosti se prekrivajo, oz. med njimi ni znacilnih razlik, razen vzorca z oznako 113 iz skupine temnih rjavih semen, ki je imel najmanj 15,9 % praznih semen. Teza semen na rastlino je bila vecja pri vzorcih z rjavimi semeni, nihala je od 0,5­0,9 g, medtem ko so imeli vzorci s sivimi semeni manjso povprecno tezo, od 0,1­0,6 g na rastlino. Sorta Darja je imela najvecjo povprecno tezo semen 1,6 g na rastlino. Stirje od 5 vzorcev z rjavimi semeni so imeli tezo 1000 semen vecjo od 22,6 g, medtem ko je imel samo 1 vzorec iz skupine s sivimi semeni 22,3 g, ostali 4 so imeli manjso tezo. Napolnjena rjava semena so bila tudi vecja kot siva. Trije vzorci z oznako 135, 151, 157 in Darja so imeli najsirsa in najdaljsa, trikotna semena. Pri vzorcih 113, 135 in 150 so se pojavljala trikotna in jajcasta semena. Vzorci s sivimi semeni so imeli nekoliko krajsa semena, 3 vzorci od 5 so imeli najkrajsa in najozja in prevladovala je jajcasta oblika. Pri vzorcih 114 in 149 pa sta se pojavljali jajcasti in stozcasti obliki. Nasplosno imajo vzorci s sivimi semeni krajsa in ozja, stozcasta oz. ovalna semena, vzorci z rjavimi semeni pa imajo daljsa in sirsa, trikotna semena. Sorta Darja, ki je bila vkljucena v opise kot kontrola, se je v nekaterih lastnostih, in to predvsem v tistih, ki vplivajo na velikost pridelka, bistveno razlikovala od testiranih populacij. Zlahtniteljsko delo pri Darji se, razen drugih izboljsanih lastnosti, odraza predvsem na tezi semen, ki je bila statisticno znacilno vecja (27,2 g teza 1000 semen) od teze semen ostalih vzorcev. Prav tako je bila teza semen pridelana na rastlino 1,6 g znacilno vecja od ostalih vzorcev. Po stevilu cvetov je bila v skupini z najbujnejsim cvetenjem, napolnila je 10,4 % semen, praznih semen je bilo 23,5 %, kar jo je uvrstilo v srednji razred. Kljub tem pomanjkljivostim, ki v casu zlahtnjenja niso bile odpravljene, je pridelek stabilnejsi in zadovoljivejsi kot pri vzorcih. V povprecju doseze 0,8 t/ha, v ugodnih rastnih razmerah tudi 1,0 do 1,2 t/ha. Opisovanje vzorcev iz genske banke je pomembno, saj samo na tak nacin dobimo temeljite informacije, kaj se hrani in katere vzorci oz. njihove lastnosti so zanimive za zlahtnjenje boljsih genotipov ­ sort. 6 RAZNOLIKOST HRANJENEGA MATERIALA IN UPORABNOST Zbrani material lahko razdelimo v dve skupini: navadna ajda (Fagopyrum esculentum Monch) in tatarska ajda (Fagopyrum tataricum Gerth.). Navadna ajda je tujeprasna (zuzkocvetka) heterostilna rastlina z dvema oblikama cvetov pin (ss) in thrum (Ss). Cvetovi se navzkrizno oprasujejo. Tatarska ajda je samoprasna rastlina. Velika vecina vzorcev navadne ajde je diploidnih (2n), nekaj jih je tetraploidnih (4n). Populacije tetraploidnih se locijo od diploidnih po tem, da imajo vecje liste z valovitim listnim robom, nekoliko vecje cvetove z vecjimi zaobljenimi cvetnimi listi in vecja temna semena. Ena populacija ima siva semena. 312 Zbrane diploidne vzorce bi lahko glede na dosedanje opise v grobem razdelili v dve skupini. Vzorce s sivimi semeni, ki imajo drobna siva semena, od svetlo- do temno sivih, pri katerih so pogoste temnejse prize in beli cvetovi, le pri nekaterih populacijah se pojavljajo posamicne rastline z rahlo roza cvetovi. Pri nekaterih rastlinah znotraj teh populacij se pojavlja recesivni gen d za determinantno obliko rasti. Prilagojene so nizinskim in gricevnatim talnim in podnebnim razmeram Dolenjske in okolice, Primorske ter legam brez pogostih zgodnjih jesenskih slan in megla. V drugi skupini so populacije z nekoliko debelejsimi temnimi semeni od svetlo - do temno rjavih, pogosto so v osnovni barvi semen prisotne temne prize, osnovna barva cvetov je svetlo do temno roza, lahko se pojavijo posamicne rastline z rahlo rdecimi cvetovi. Primerne so za visinske, hribovite lege Gorenjske in Koroske s 7 do 10 dni krajso rastno dobo. Konec septembra so primerne za zetev, saj jim v ugodnih klimatskih razmerah do takrat ze odpade listje. Pri sivih populacijah pa listje odpade sele po prvih jesenskih slanah. Kombajniranje lahko olajsamo in pridobimo na cistosti pridelka, ce takoj po slani, se preden sonce omehca rastline, kombajniramo zmrznjene rastline (Luthar, 1998). Vzorci iz genske banke v preteklosti niso sluzili samo kot izhodiscni material za zlahtnjenje (slovenske sorte ajde Siva, Darja, Rana 60 in Darina), ampak se je proucevala vitalnost semena, vsebnost polifenolov (tanina) v posameznih delih semen, genetska variabilnost in identifikacija vzorcev na nivoju DNA ter regeneracijska sposobnost v in vitro razmerah. 6.1 Vsebnost in razporeditev tanina ter vitalnost semen Vsebnost tanina v semenih nakljucno izbranih vzorcev ajde iz genske banke je bila od 0,5 do 4,5 %. Pri tetraploidnih vzorcih so bile dobljene manjse vrednosti (preglednica 2). Preglednica 2: Vsebnost tanina v semenih ajde hranjenih v genski banki Ajda Diploidna 2n = 16 Tetraploidna 4n = 32 Tatarska 2n = 16 % tanina maksimalna vrednost 4,50 3,18 3,12 St. vzorcev 63 4 12 minimalna vrednost 0,50 1,06 0,71 povprecje 2,46 2,08 1,86 To je lahko posledica manjsega stevila analiziranih vzorcev, s katero nismo zajeli celotne variabilnosti, na razpolago smo imeli samo 4 vzorce. Tetraploidne populacije oz. sorte so redke in manj razsirjene kot diploidne. Pri tatarski ajdi so bile dolocene manjse vsebnosti tanina, kot pri navadni ajdi. Ugotovili smo tudi, da so imeli starejsi vzorci stari 10 in vec let, manj tanina kot novo razmnozeni. Isti vzorci razmnozeni na razlicnih lokacijah so vsebovali razlicno kolicino tanina. Sinteza in nalaganje tanina kot sekundarnega metabolita, je mocno odvisno od okolja, predvsem od temperature. Preglednica 3: Odstotek tanina v suhi masi luske in teste pri 4 vzorcih ajde hranjenih v genski banki % tanina v luski 2,82 2,94 2,35 2,93 testi 8,35 9,06 7,06 6,35 Ajda Siva 2n Darja 2n Petra 4n Bednja 4n V katerih delih semena (plod - oresek) se nalaga tanin, smo proucevali pri dveh diploidnih sortah Siva in Darja ter pri tetraploidnem vzorcu Petra in sorti Bednja 4n. Ugotovljeno je bilo, da se tanin nahaja samo v plodni ovojnici - luski in semenski ovojnici testi. V luski je od 2,35 do 2,94 % tanina, v testi pa od 6,35 do 9,06 % (preglednica 3). Najvec ga je v testi in to od 68,35 do 75,50 % vsega tanina v semenu ajde. Delez teste, glede na celotno seme, je najmanjsi in znasa 3,44 do 3,67 % odvisno od vzorca. V luski je od 24,50 do 31,65 % vsega tanina. Delez luske je od 21,67 do 25,19 %. Osrednji deli semena: endosperm in kalcek s kotiledoni ne vsebujejo tanin. S kalilnimi poskusi smo ugotovili, da ajda pri trenutnih razmerah hranjenja, priblizno 6­8 % vlagi v semenih in pri 4 ºC, relativno dolgo ohrani visok odstotek kalivosti. To lahko pripisemo tudi taninu in njegovim lastnostim. To, da je sestavina zunanjih delov semena (luska v povprecju vsebuje 27,1 % tanina in testa 72,9 %), je zelo pozitivno, glede na njegovo antioksidativno dejavnost, saj preprecuje vstop kisiku v osrednje dele semena. Kot naravni konzervans ima tako pomembno vlogo pri procesih staranja, obstojnosti in kvarjenja semena. Pri starejsih vzorcih, starih 10 in vec let, smo ugotovili visok odstotek kalivih semen in manjse vsebnosti tanina kot v novo razmnozenih vzorcih. To je verjetno posledica tega, da oksidiranega tanina, ki nima vec pravih lastnosti tanina, je pa prisoten, ne moremo dokazati z metodami za kvantitativno dolocanje (Luthar, 1992). Vsebnost tanina v zunanjih delih semen je verjetno eden od razlogov za dobro ohranjanje kalivosti. 6.2 Genetska variabilnost globulinov beljakovin ­ Populacije s sivimi in rjavimi semeni so bile vkljucene v krizanja z namenom ugotoviti genetsko variabilnost globulinov. Med njimi je bilo 22 heterozigotnih in 6 homozigotnih starsev. Na podlagi SDS-PAGE elektroforetske analize vkljucenih starsev v krizanja in njihovih potomcev je bil dolocen beljakovinski multipli Glob-1 lokus z 12 aleli, ki se kodominantno izrazajo oz. dedujejo (Luthar in sod., 2008). 6.3 Regeneracijska sposobnost v in vitro razmerah Regeneracija poganjkov iz kotiledonskih izseckov ajde je bila testirana pri 33 diploidnih in 4 tetraploidnih vzorcih. Po 60 dneh inokulacije na gojisce je samo 4 % vzorcev formiralo poganjke. Frekvenca regeneracije je bila zelo majhna in ni presegla 5 %, pogosto se je gibala od 1 do 2 %. Kljub temu smo ugotovili, da sta vitalnost inokuliranih kotiledonskih izseckov in regeneracija poganjkov mocno odvisni od vzorca in njegove vitalnosti, ki smo jo nasli med in znotraj populacij ajde. Zato smo selekcionirali ajdo z namenom izboljsati regeneracijo v primerjavi z osnovnim vzorcem. Regenerante sorte Darina z izhodiscno 1,56 % regeneracijo smo aklimatizirali. Uspesno aklimatizirane rastline smo pustili v medsebojni oprasitvi in pri testiranju regeneracije F1 semen ugotovili, da se je odstotek regeneracije bistveno dvignil. Nihal je v razponu od 5,2 do 24,4 %, odvisno od rastline (genotipa) s katere so bila pobrana semena (preglednica 4) (Luthar in Marchetti, 1994; Luthar, 1996). 314 Preglednica 4: Odstotek regeneracije iz kotiledonskih izseckov po medsebojnem oprasevanju regenerantov sorte Darina. Odstotki oznaceni z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo (p = 0,05), obdelano s hi-kvadrat testom. Oznaka regeneranta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 St. semen uporabljenih za izsecke 18 10 17 13 11 10 8 16 18 10 16 9 % izseckov s poganjki 24,4 a 23,9 a 22,7 a 13,6 b 13,6 b 12,5 b 11,9 bc 9,1 bc 8,5 bc 7,4 c 6,8 c 5,2 c 6.4 Genska erozija rjavih in sivih populacij ajde Genska erozija rjavih ajd oz. populacij na obmocju Koroske in Gorenjske ter sivih ajd na obmocju Dolenjske in Primorske, kjer je bilo med leti 1978 do 1985 zbranih najvec vzorcev ajde je bila potrjena z ogledi in poizvedbami na terenu v letih 1999 in 2000. Rezultati studije na terenu na obmocju Koroske so pokazali, da redki kmetje se gojijo ajdo, ampak na zelo majhnih povrsinah. Vecina kmetov oz. njihovih potomcev, ki so v preteklosti gojili ajdo, se vec ne ukvarja s pridelovanjem ajde oz. so popolnoma opustili kmetovanje. Kljub temu je bil v letu 1999 najden vzorec originalne rjave ajde, na hribu blizu Holmca. Rezultati obiskov na Gorenjskem so pokazali popolnoma razlicno situacijo glede na Korosko. Ajda raste na stevilnih poljih, predvsem v nizinah, kljub temu ni bila najdena tipicna rjava populacija. Kmetje povecini pridelujejo nove sorte ali mesanice s starimi populacijami. Nekaj kmetov je povedalo, da so zmesali kupljene sorte z domacimi in potem cez nekaj let je ta isti kmet prodal drugemu za setev kot domaco. Ce se pogovarjas s slednjim je preprican, da goji domaco ajdo. Po pogovoru s prejsnjim, ki je ajdo prodal, pa se da razvozlati izvor in obicajno se ugotovi, da gre v takih primerih za zmesano oz. skrizano seme. Takih primerov je trenutno najvec na Gorenjskem. V letu 2000 je bila narejena podobna studija genske erozije sivih populacij na obmocju Dolenjske in Primorske. Preliminarne ugotovitve so kazale na to, da stevilni vzorci, ki se hranijo v genski banki, niso vec prisotni in situ na terenu, kjer so bili zbrani. V nekaterih zelo redkih primerih ajdo na isti lokaciji sicer se pridelujejo, predvsem na Vrhtrebnjem in okolici, vendar se je v preteklosti pri nakljucnih obiskih in pogovorih na terenu velikokrat pokazalo, da gre za pridelavo sodobnih pozlahtnjenih domacih oz. tujih sort in ne vec avtohtonih populacij. Pred 30 in vec leti se je na teh obmocjih najvec pridelovalo populacije s sivimi semeni in belimi do rahlo roza cvetovi, ki so bile nekoliko visje od populacij z rjavimi semeni, ki so se pridelovale na Koroskem in Gorenjskem. Rezultati na terenu so pokazali, da na obmocju Primorske pridelujejo zelo malo ajde in da se ne prideluje ajda s starim poreklom, ampak se sive populacije pridelujejo sele priblizno 30 let. Prej so na obmocjih Primorske pridelovali vecinoma rjavo ajdo, ki pa je ni bilo vec ze v casu zbiranja vzorcev za gensko banko. Zato so bile zbrane po Primorskem vecinoma sive populacije. Kljub temu je bil najden vzorec, ki ga ista kmetija prideluje ze 40 let, po pripovedovanju pridelovalca tega vzorca, v tem obdobju niso menjali seme. 7 SKLEP Na podlagi statisticnih raziskav zmanjsevanja pridelave ajde in po mnozicnem pojavljanju na slovenskih njivah pozlahtnjenih domacih in tujih sort ter populacij predvsem po letu 1975 je bila odlocitev, da se zbere obstojece populacije, ki so se pridelovale po Sloveniji, pravilna. Namen tega dela je bil tudi prikazati pomembnost zbiranja in ohranjevanja vzorcev v sklopu aktivnosti genskih bank. Ajda ni samo v Sloveniji, ampak je bila tudi po mnenju IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute), sedaj Bioversity International uvrscena med najbolj ogrozene rastlinske vrste, za katere je IPGRI leta 1993 predlagal da se jo obravnava v skupini rastlin, ki imajo odlocilno prednost pri zbiranju in hranjenju (IPGRI, Annual Report, 1993). 8 ZAHVALA Najlepse se zahvaljujem sodelavcem prof. dr. Ivanu Kreftu, prof. dr. Branki Javornik in prof. dr. Borutu Bohancu, da so pravilno presodili in zbrali slovenske populacije ajde ter Fitosanitarni upravi Ministrstva za kmetijstvo in okolje RS za vecletno kontinuirano financiranje genske banke, ki je prispevalo k ohranitvi tega materiala. 9 LITERATURA Adhikari, K.N., Campbell, C.G. 1998. Natural outcrossing in common buckwheat. Euphytica, 102: 233-237 Engels, J.M.M., Arora, R.K. 1994. Descriptors for buckwheat (Fagopyrum spp.). International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy, 48 s. International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), Annual Report 1993, Rome: 47 Luthar, Z. 1992. Tanin v semenih navadne in tatarske ajde (Fagopyrum esculentum Moench in F. tataricum Gaertn.). Zb. Bioteh. fak. Univ. Ljubl., Kmet., 59: 55-62 Luthar, Z., Marchetti, S. 1994. Plant regeneration from mature cotyledons in a buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) germplasm Fagopyrum (Ljublj.), 14: 65-69 collection. Luthar, Z. 1996. Improvement of regeneration of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) cv. Darina. Zb. Bioteh. fak. Univ. Ljubl., Kmet., 67: 79-84 Luthar, Z. (1998). Genska banka ajde. Sodobno kmetijstvo 31(2): 67-70 Luthar, Z., Rogl, S., Kump, B., Javornik, B. 2008. 38-48 kDa subunits of buckwheat 13S globulins are controlled by a single locus. Plant breeding, 127: 322-324 Statisticni letopis RS, vec letnikov 316 http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Acta Agriculturae Slovenica de Gruyter

Genska banka ajde - vir slovenske genetske variabilnosti / Buckwheat Genebank - A Source of Slovenian Genetic Variability

Acta Agriculturae Slovenica , Volume 99 (3) – Dec 1, 2012

Loading next page...
 
/lp/de-gruyter/genska-banka-ajde-vir-slovenske-genetske-variabilnosti-buckwheat-PxYlN0pWEO

References

References for this paper are not available at this time. We will be adding them shortly, thank you for your patience.

Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2012 by the
ISSN
1581-9175
eISSN
1854-1941
DOI
10.2478/v10014-012-0019-y
Publisher site
See Article on Publisher Site

Abstract

BUCKWHEAT GENEBANK - A SOURCE OF SLOVENIAN GENETIC VARIABILITY The primary reason for collecting domestic samples of buckwheat in Slovenia is the abandonment of growing domestic populations and their replacement with foreign, imported species and populations, whose seed is available in sufficient quantity to growers. Another reason is the threat that domestic populations will cross with foreign imported material or with new Slovenian varieties. A third reason is that the collected material provides a lot of variability and the possibility of choice and use as a source of genes for breeding work. Breeding has often been accompanied with the collection of selected plant species that were required and used during the breeding process. More than 30 years ago, therefore, a buckwheat gene fund was created. Based on existing descriptions, the collected material can be roughly divided into two groups. Samples with small gray seeds mainly have white flowers, although individual plants with slightly pink flowers emerge in some populations. They are adapted to lowland and hilly soil and climatic conditions, as well positions without frequent or early autumn hoarfrosts and mist. The second group includes populations with slightly thicker dark - brown seeds; the basic color of the flowers is light to dark pink, although individual plants with slightly red flowers may emerge. They are suitable for higher altitude, mountainous locations with a 7 to 10 days shorter growth period. They are suitable for harvest at the end of September because, with good weather conditions, the leaves have already fallen off by then. In the case of grey populations, the leaves do not fall until the first autumn hoarfrosts. Samples from the gene bank have not only served as starting material for breeding work in the past (Slovenian buckwheat varieties) but also for investigation of the seed viability, of the seed content of polyphenols (tannins) in individual parts of seeds, genetic variability, identification of samples on the level of DNA and regeneration capacity under in vitro conditions. A characteristic of this collection is that it is no longer being supplemented by local populations because these are no longer to be found in the natural environment. Key words: buckwheat, genebank, population, genetic variability izr. prof. dr., Univerza v Ljubljani, Biotehniska fakulteta, Odd. za agronomijo, Jamnikarjeva 101, SI-1111 Ljubljana str. 307 - 316 1 RAZLOGI ZA ZBIRANJE SLOVENSKIH POPULACIJ NAVADNE AJDE IN NALOGE GENSKE BANKE Analiza zmanjsevanja pridelovanja navadne ajde je pokazala, da se je povrsina 31.715 ha posejane z ajdo na obmocju Slovenije pred 2. svetovno vojno od leta 1939 zmanjsala v letu 1997 na 405 ha. Pred 30 in vec leti, ko je bila zbrana in skladiscena vecina vzorcev, se je ajdo pridelovalo na priblizno 1.300 ha (Statisticni letopis RS, vec letnikov). V tem obdobju se niso samo obcutno zmanjsale povrsine avtohtonih populacij, ampak so jih zacele izpodrivati pozlahtnjene domace sorte Siva, Darja in v Slovensko sortno listo vpisana tetraploidna sorta Bednja 4n ter tudi druge uvozene tuje sorte. Opuscanje pridelovanja domacih populacij in nadomestitev s tujimi uvozenimi sortami in populacijami, katerih seme je bilo na razpolago v zadostni kolicini pridelovalcem ter nevarnost, da se domace populacije skrizajo s tujim uvozenim materialom ali z novimi slovenskimi sortami so bili osnovni razlogi za zbiranje domacih populacij ajde po letu 1975. Zbran material je nudil veliko variabilnost in moznost izbire ter uporabe kot vir genov za zlahtnjenje in proucevanje njihovih lastnosti. Naloge oz. delo genske banke je osredotoceno na pravilno dolgorocno hranjenje vzorcev, obnavljanje in razmnozevanje semen. Zbiranje osnovnih (passport) podatkov o vzorcih (vzgojna stopnja semen, vrsta, rod, druzina, izvor, zbiratelj, cas, lokacija in nacin zbiranja ter prostor in cas skladiscenja), opisovanje in vrednotenje zbranih podatkov po mednarodnih deskriptorjih, sodelovanje med genskimi bankami ter dosegljivost zbirke oz. vzorcev. 2 RAZMERE HRANJENJA VZORCEV Semena navadne ajde se hranijo ex situ - izven naravnega okolja v hladilnikih, prostornine 650 in 1450 l, zapakirani v steklenih kozarcih ali v papirnatih in plasticnih vreckah. Vsak vzorec je opremljen s silikagelom indikatorjem vlage. Pri povisani vlagi v vzorcu se barva silikagela spremeni in to je opozorilo, da je potrebno vzorec dosusiti, mu dodati suh silikagel, ga ponovno zapakirati in cimprej vrniti v hladilnik. Vzorci so pred hranjenjem ocisceni, odstranjeni so morebitni skodljivci in dosuseni na 8 % vlage. Hranijo se pri temperaturi 4 ºC in to je srednjerocno hranjenje, obicajno 10 do 20 let. Ajda ohrani v teh razmerah dobro kalivost tudi do 30 in vec let, kar je ze dolgorocno hranjenje. Po tem, priporocljivo je ze prej in tudi potrebno, da se vzorce obnovi oz. razmnozi. V ta namen, da se cim bolj ohrani vzorce in zmanjsa stroske hranjenja, je bil v letu 2011 prenovljen in opremljen hlajen prostor in vzorci bodo v bliznji prihodnosti po potrebi dosuseni, prepakirani v boljso embalazo in preseljeni. 3 NACIN RAZMNOZEVANJA VZORCEV Navadna ajda (Fagopyrum esculentum Moench.) je tujeprasna rastlina, ki jo opasujejo zuzelke, predvsem cebele. Za preprecitev nezeljenega oprasevanja med vzorci in zagotovitvi identicnosti obnovljenega semena z originalnim vzorcem je potrebno razmnozevati akcesije v izolaciji. To lahko 308 zagotovimo s prostorsko izolacijo s primerno razdaljo 1 km in vec, odvisno od razgibanosti terena in naravnih pregrad, lahko pa znotraj vecjega posevka tetraploidne (4n) ajde razmnozujemo v primerni razdalji vec manjsih diploidnih (2n) vzorcev. Zadnji nacin razmnozevanja uporabljamo za obnavljanje hranjenih vzorcev od leta 1997. Diploidne vzorce navadne ajde v velikosti parcel do 4 m2 se razmnozuje znotraj vecjega posevka tetraploidne ajde. Diploidna ajda s 16 kromosomi in tetraploidna ajda z 32 kromosomi se med saboj ne krizata. Razdalja med posameznimi parcelami naj bi bila 12 in vec metrov (Adhikari in Campbell, 1998). To je razdalja oz. pas tetraploidne izolacije, da insekti, med njimi so glavni oprasevalci cebele, naj ne bi prenasali pelod med diploidnimi vzorci. Pri ajdi je, zaradi relativno visokega koeficienta razmnozitve, velikost parcel priblizno 4 m2 zelo primerna. Za to povrsino se porabi zelo malo osnovnega oz. originalnega semena in manj casa, saj se v ugodnih klimatskih razmerah lahko pridela zadostno kolicino semena za obnovo bazicne kolekcije in do 10 manjsih vzorcev po 50 semen, za izmenjavo uporabnikom. Semena se poseje v pet vrst v razdalji 40 cm. Ta razdalja je nekoliko vecja kot jo zahteva optimalna agrotehnika. Za vecjo medvrstno razdaljo je vec razlogov: rastline imajo vec prostora za rast in razvoj, zagotovljena je vecja preglednost pri opisih in vzorcenju, ki se jih opravlja na polju in manj se poskoduje rastline. Za tako velike parcele potrebujemo minimalno razdaljo 10­12 m, zeljeno je tudi vec. To metodo so uvedli ruski raziskovalci, in ce dodamo znano dejstvo racionalnega obnasanja cebel, je ta metoda zelo primerna za razmnozevanje vecjega stevila razlicnih vzorcev istocasno na isti lokaciji. S tem si olajsamo in pocenimo delo ter prihranimo na casu, kot ce bi imeli vec raztresenih izolacij v razdalji 1 km in vec. Ugotovitve Adhikari in Campbell (1998) potrjujejo primernost te metode in navajajo 4,8 % nezeljene (tuje) oprasitve pri razdalji 12 m. Da bi ugotovili primernost metode v nasih razmerah z razdaljo 12 m in nekoliko vec, smo v letih 1997 in 1998, ko smo zaceli z nacrtnim razmnozevanjem vzorcev iz genske banke, izvedli poskus medsebojnega krizanja. Znotraj 1 ha 4n posevka smo posejali 40 parcel velikosti 4 m2 z diploidnimi vzorci. Na 37 parcelah so bili posejani vzorci iz genske banke, na eni standardna sorta Darja in na dveh determinantna sorta Darina, ki je bila uporabljena za testiranje morebitne tujeprasnosti med rastlinami posameznih parcel. Na izrazanje determinantne oblike rasti vpliva recesivni gen oz. alel (d). Pri 2n rastlinah sta za determinantno obliko rasti oz. habitus potrebna dva recesivna gena oz. alela (dd). Vzorci iz genske banke, ki so bili vkljuceni v poskus, so pretezno nedeterminantne oblike rasti. Vcasih se med populacijami ajde s sivimi semeni, ki so bile tudi vkljucene v poskus, pojavljajo posamezne rastline z determinantno rastjo in ker se ta lastnost deduje dominantno/recesivno v razmerju 3:1 je takih rastlin zelo malo. Genotip nedeterminantnih rastlin je lahko homozigoten (DD) oz. heterozigoten (Dd), v razmerju 1:2. Fenotip enih in drugih je enak ­ nedeterminantna oblika rasti. V primeru, ce se determinantna rastlina skriza z nedeterminantno, se to ze naslednje leto odraza na fenotipu potomcev obliki rasti. Potomci skrizanih rastlin ne bodo vec determinantni, ampak nedeterminantni. Del semena pridelanega v letu 1997 smo v letu 1998 nakljucno posejali na dve parceli znotraj 4n posevka. Po prestetju fenotipov znotraj vsake parcele smo ugotovili, da je odstotek nedeterminantnih rastlin oz. takih, ki so nastale po krizanju z nedeterminantnimi rastlinami s parcel, kjer so se razmnozevali vzorci iz genske banke zelo majhen, v povprecju 3,5%. Tudi, ce vzameno v obzir moznost pojavljanja majhnega odstotka determinantnih rastlin na parcelah, kjer so se razmnozevali vzorci, pri katerih se obcasno pojavlja recesivni gen - d (v letu 1997 so bili 4 taki vzorci) in moznost krizanja teh determinantnih rastlin z Darino, bi nastanek determinantnih rastlin, ki so rezultat tega krizanja lahko zmanjsal dobljen odstotek. Vendar so ta nakljucja zanemarljivo majhna, mozna pa so. Ker je 3,5 % tujeprasnosti zelo malo, smo se na podlagi tega poskusa odlocili za tak nacin razmnozevanja semena, ker ohranja zadovoljivo identicnost z osnovnim, hranjenim vzorcem. Istocasno pa omogoca razmnozevanje vecjega stevila vzorcev v istem letu z manj stroski v primerjavi z razmnozevanjem na razlicnih lokacijah. Tatarska ajda (Fagopyrum esculentum (L.) Gaertner) je samoprasna rastlina in ne potrebuje izolacije. Razmnozevanje je tehnicno manj zahtevno ima pa nekoliko daljso rastno dobo kot navadna ajda oz. semena dozorevajo zelo neenakomerno, se bolj kot pri navadni ajdi. Za razmnozevanje teh vzorcev so dobrodosla leta brez zgodnjih jesenskih slan in v casu zorenja obdobje s cim manj dezja oz. vlage. 4 OPISOVANJE HRANJENIH VZORCEV Med rastno dobo se vzorce opisuje po 43 priporocenih mednarodnih deskriptorjih (Engels in Arora, 1994). Obdobje spremljanja oz. opisovanja se zacne s fazo kalitve oz. vznika in se zakljuci s polno zrelostjo oz. zetvijo rastlin. To obdobje je tudi pokazatelj ranosti. Med tem se opisuje vegetativni del rastline - steblo in liste ter generativni del cvet in seme, ki je v bistvu zaprt plod (oresek) in se v agronomiji imenuje seme. Steblo se opisuje oz. spremlja z desetimi deskriptorji: nacin rasti - habitus, determinantnost, visina rastlin, razrast rastlin, stevilo internodijev, dolzina, barva in premer glavnega poganjka, debelina steblovega tkiva in obcutljivost na poleganje. Liste se opisuje z enajstimi deskriptorji: barva lista, listnega roba, listnih zil in listnega peclja, stevilo listov na glavnem poganjku, dolzina listnega peclja, dolzina, sirina in oblika listne ploskve, teza svezih listov in zracno suhih listov. Cvet oz. socvetje se opisuje z desetimi deskriptorji: stevilo dni od vznika do cvetenja, stevilo socvetij, kompaktnost oz. zbitost socvetja, dolzina socvetja, razrast socvetja, barva socvetnega peclja, stevilo cvetov v grozdu in vrsnem pakobulu, barva cvetov, morfologija oz. oblika cveta in zakrnelost cvetov. Seme (plod oresek) se opisuje z desetimi deskriptorji: stevilo semen v grozdu in vrsnem pakobulu, barva semen, teste in luske, oblika semen, povrsina oz. videz semen, dolzina in sirina semen, povprecni pridelek na rastlino in teza 1000 semen. 5 VREDNOTENJE ZBRANIH PODATKOV O VZORCIH Na primeru 10 obnovljenih in opisanih vzorcih in standardni sorti Darja z agronomsko pomembnimi deskriptorji, ki vplivajo na visino pridelka semen, so prikazane razlike in podobnosti med vzorci (preglednica 1). V grobem izhaja prvih 5 vzorcev iz skupine s svetlimi semeni - svetlo siva brez priz in temnejse siva s temnimi prizami. Ostalih 5 vzorcev je iz skupine z rjavimi semeni - svetlo in temno rjava s temnejsimi prizami. Statisticno znacilne razlike in enakosti znotraj in med obema skupinama so bile izracunane 310 ter testirane z analizo variance in Duncanovim testom pri tveganju (p = 0,05) in so prikazane s crkami, ki sledijo povprecjem in odstotkom za vsak vzorec. Vrednosti oznacene z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo, z enakimi pa se statisticno znacilno ne razlikujejo (preglednica 1). Navadna ajda se lahko mocno ali slabo razrasca in obicajno vsak stranski poganjek oblikuje socvetje in v ugodnih razmerah tudi seme. Intezivnost razrasti je odvisna od genotipa in gostote posevka. Celotno socvetje enega poganjka se imenuje sestavljeno mesano socvetje, katerega osnova je grozdasta in koncuje se pakobulasto. Znotraj sestavljenega grozda je pri nedeterminantnih ajdah vec socvetnih vejic. Pri determinantnih ajdah pa je eden oz. sta najvec dva grozda, ki se koncujeta s koncnim pakobulom. Preglednica 1: Povprecne vrednosti in odstotki za lastnosti, ki vplivajo na velikost pridelka pri 10 vzorcih ajde in sorti Darja. Povprecja in odstotki oznaceni z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo med vzorci, testirano z Duncanovim testom pri tveganju (p = 0,05). St. cvetov v % semen v % lusk v grozdu in grozdu in grozdu in vrsnem vrsnem vrsnem pakobulu pakobulu pakobulu Svetla semena ­ svetlo in temno siva s prizami 114 21,7 abcd 24,6 a 23,3 ab 119 23,5 abcd 7,5 d 21,4 ab 134 24,7 ab 7,3 d 29,4 a 149 23,3 abcd 18,5 ab 19,5 ab 152 19,5 bcd 14,5 bcd 27,2 a Temna semena ­ svetlo in temno rjava s prizami 113 25,3 a 9,5 bcd 15,9 b 135 24,4 ab 15,2 bcd 23,0 ab 150 18,6 d 17,6 abc 20,5 ab 151 18,8 cd 14,0 bcd 23,1 ab 157 23,5 abcd 8,6 cd 18,8 ab Kontrola Darja 26,1 a 10,4 bcd 23,5 ab Oznaka vzorca Dolzina semen (mm) Sirina semen (mm) Teza semen na rastlino (g) Teza 1000 semen (g) 5,7 d 6,0 abc 5,4 ef 5,3 f 5,6 de 5,9 bc 6,1 ab 5,2 f 5,8 cd 6,2 a 5,8 cd 3,3 c 3,6 b 3,0 d 3,3 c 3,2 cd 3,5 b 3,8 a 3,1 cd 3,8 a 3,9 a 3,8 a 0,6 c 0,1 f 0,1 f 0,3 d 0,2 e 0,9 b 0,7 bc 0,5 cd 0,6 c 0,6 c 1,6 a 20,7 gh 21,7 efg 21,2 fgh 22,3 def 20,3 h 21,4 efgh 23,9 c 22,6 cde 25,6 b 23,1 cd 27,2 a Iz preglednice 1 je razvidno, da so vkljuceni vzorci v obnovo nastavili sorazmerno veliko stevilo cvetov. V povprecju je bilo v vsaki socvetni vejici oz. grozdu s pripadajocim vrsnim pakobulom od 19­26 cvetov, odvisno v katerem poganjku se je nahajal (na glavnem ali stranskih prvega ali vec redov). To je kar veliko, ce vzamemo v obzir, da je bila dolzina grozda v povprecju 0,5­2,5 cm, odvisno od razrascenosti socvetja in kje na rastlini se je nahajal. Samo 7,3­24,6 % cvetov je po cvetenju oblikovalo semena. V povprecju je bilo 15,9­29,4 % praznih lusk oz. gluhih semen. Vsaj polovica oz. vec kot polovica cvetov (46­77 %) je abortirala oz. propadla v prvih dneh po oploditvi oz. v prvi fazi oblikovanja semen. Vzroki so lahko v slabi oprasitvi oz. oploditvi, vecji problem je verjetno v nepravilnem oblikovanju zasnove semen in dotoku asimilatov v formirajoca semena, saj veliko teh neznih form propade, ne da bi opazili. Proucevani vzorci se glede stevila cvetov bistveno niso razlikovali, razen vzorcev z oznako 113, 134 in 135, ki so izstopali v povprecju s 24,8 cvetovi v grozdu s pripadajocim pakobulom. Ajde z rjavimi semeni (plodovi - oreski) so imele nekoliko vecje ze zasnove - luske semen, kar se pri pravilnem dotoku asimilatov pozna tudi na koncni tezi semen. Pri teh je verjetno dotok in napolnjevanje semen z asimilati boljse in intenzivnejse (preglednica 1). Kljub temu, da vzorci z rjavimi semeni za polno seme potrebujejo vec asimilatov, pa ti vzorci niso oblikovali vec praznih semen, glede na sive populacije. V odstotku praznih semen med skupinami sivih in rjavih vzorcev ni bilo bistvenih razlik. Izoblikovale so se tri skupine. Najvec 29,4 % praznih semen v grozdu s pripadajocim pakobulom je bilo pri vzorcu z oznako 134 in v isti skupini s 27,2 % praznih semen je bil vzorec 152, oba iz skupine s sivimi semeni. Vse ostale vrednosti se prekrivajo, oz. med njimi ni znacilnih razlik, razen vzorca z oznako 113 iz skupine temnih rjavih semen, ki je imel najmanj 15,9 % praznih semen. Teza semen na rastlino je bila vecja pri vzorcih z rjavimi semeni, nihala je od 0,5­0,9 g, medtem ko so imeli vzorci s sivimi semeni manjso povprecno tezo, od 0,1­0,6 g na rastlino. Sorta Darja je imela najvecjo povprecno tezo semen 1,6 g na rastlino. Stirje od 5 vzorcev z rjavimi semeni so imeli tezo 1000 semen vecjo od 22,6 g, medtem ko je imel samo 1 vzorec iz skupine s sivimi semeni 22,3 g, ostali 4 so imeli manjso tezo. Napolnjena rjava semena so bila tudi vecja kot siva. Trije vzorci z oznako 135, 151, 157 in Darja so imeli najsirsa in najdaljsa, trikotna semena. Pri vzorcih 113, 135 in 150 so se pojavljala trikotna in jajcasta semena. Vzorci s sivimi semeni so imeli nekoliko krajsa semena, 3 vzorci od 5 so imeli najkrajsa in najozja in prevladovala je jajcasta oblika. Pri vzorcih 114 in 149 pa sta se pojavljali jajcasti in stozcasti obliki. Nasplosno imajo vzorci s sivimi semeni krajsa in ozja, stozcasta oz. ovalna semena, vzorci z rjavimi semeni pa imajo daljsa in sirsa, trikotna semena. Sorta Darja, ki je bila vkljucena v opise kot kontrola, se je v nekaterih lastnostih, in to predvsem v tistih, ki vplivajo na velikost pridelka, bistveno razlikovala od testiranih populacij. Zlahtniteljsko delo pri Darji se, razen drugih izboljsanih lastnosti, odraza predvsem na tezi semen, ki je bila statisticno znacilno vecja (27,2 g teza 1000 semen) od teze semen ostalih vzorcev. Prav tako je bila teza semen pridelana na rastlino 1,6 g znacilno vecja od ostalih vzorcev. Po stevilu cvetov je bila v skupini z najbujnejsim cvetenjem, napolnila je 10,4 % semen, praznih semen je bilo 23,5 %, kar jo je uvrstilo v srednji razred. Kljub tem pomanjkljivostim, ki v casu zlahtnjenja niso bile odpravljene, je pridelek stabilnejsi in zadovoljivejsi kot pri vzorcih. V povprecju doseze 0,8 t/ha, v ugodnih rastnih razmerah tudi 1,0 do 1,2 t/ha. Opisovanje vzorcev iz genske banke je pomembno, saj samo na tak nacin dobimo temeljite informacije, kaj se hrani in katere vzorci oz. njihove lastnosti so zanimive za zlahtnjenje boljsih genotipov ­ sort. 6 RAZNOLIKOST HRANJENEGA MATERIALA IN UPORABNOST Zbrani material lahko razdelimo v dve skupini: navadna ajda (Fagopyrum esculentum Monch) in tatarska ajda (Fagopyrum tataricum Gerth.). Navadna ajda je tujeprasna (zuzkocvetka) heterostilna rastlina z dvema oblikama cvetov pin (ss) in thrum (Ss). Cvetovi se navzkrizno oprasujejo. Tatarska ajda je samoprasna rastlina. Velika vecina vzorcev navadne ajde je diploidnih (2n), nekaj jih je tetraploidnih (4n). Populacije tetraploidnih se locijo od diploidnih po tem, da imajo vecje liste z valovitim listnim robom, nekoliko vecje cvetove z vecjimi zaobljenimi cvetnimi listi in vecja temna semena. Ena populacija ima siva semena. 312 Zbrane diploidne vzorce bi lahko glede na dosedanje opise v grobem razdelili v dve skupini. Vzorce s sivimi semeni, ki imajo drobna siva semena, od svetlo- do temno sivih, pri katerih so pogoste temnejse prize in beli cvetovi, le pri nekaterih populacijah se pojavljajo posamicne rastline z rahlo roza cvetovi. Pri nekaterih rastlinah znotraj teh populacij se pojavlja recesivni gen d za determinantno obliko rasti. Prilagojene so nizinskim in gricevnatim talnim in podnebnim razmeram Dolenjske in okolice, Primorske ter legam brez pogostih zgodnjih jesenskih slan in megla. V drugi skupini so populacije z nekoliko debelejsimi temnimi semeni od svetlo - do temno rjavih, pogosto so v osnovni barvi semen prisotne temne prize, osnovna barva cvetov je svetlo do temno roza, lahko se pojavijo posamicne rastline z rahlo rdecimi cvetovi. Primerne so za visinske, hribovite lege Gorenjske in Koroske s 7 do 10 dni krajso rastno dobo. Konec septembra so primerne za zetev, saj jim v ugodnih klimatskih razmerah do takrat ze odpade listje. Pri sivih populacijah pa listje odpade sele po prvih jesenskih slanah. Kombajniranje lahko olajsamo in pridobimo na cistosti pridelka, ce takoj po slani, se preden sonce omehca rastline, kombajniramo zmrznjene rastline (Luthar, 1998). Vzorci iz genske banke v preteklosti niso sluzili samo kot izhodiscni material za zlahtnjenje (slovenske sorte ajde Siva, Darja, Rana 60 in Darina), ampak se je proucevala vitalnost semena, vsebnost polifenolov (tanina) v posameznih delih semen, genetska variabilnost in identifikacija vzorcev na nivoju DNA ter regeneracijska sposobnost v in vitro razmerah. 6.1 Vsebnost in razporeditev tanina ter vitalnost semen Vsebnost tanina v semenih nakljucno izbranih vzorcev ajde iz genske banke je bila od 0,5 do 4,5 %. Pri tetraploidnih vzorcih so bile dobljene manjse vrednosti (preglednica 2). Preglednica 2: Vsebnost tanina v semenih ajde hranjenih v genski banki Ajda Diploidna 2n = 16 Tetraploidna 4n = 32 Tatarska 2n = 16 % tanina maksimalna vrednost 4,50 3,18 3,12 St. vzorcev 63 4 12 minimalna vrednost 0,50 1,06 0,71 povprecje 2,46 2,08 1,86 To je lahko posledica manjsega stevila analiziranih vzorcev, s katero nismo zajeli celotne variabilnosti, na razpolago smo imeli samo 4 vzorce. Tetraploidne populacije oz. sorte so redke in manj razsirjene kot diploidne. Pri tatarski ajdi so bile dolocene manjse vsebnosti tanina, kot pri navadni ajdi. Ugotovili smo tudi, da so imeli starejsi vzorci stari 10 in vec let, manj tanina kot novo razmnozeni. Isti vzorci razmnozeni na razlicnih lokacijah so vsebovali razlicno kolicino tanina. Sinteza in nalaganje tanina kot sekundarnega metabolita, je mocno odvisno od okolja, predvsem od temperature. Preglednica 3: Odstotek tanina v suhi masi luske in teste pri 4 vzorcih ajde hranjenih v genski banki % tanina v luski 2,82 2,94 2,35 2,93 testi 8,35 9,06 7,06 6,35 Ajda Siva 2n Darja 2n Petra 4n Bednja 4n V katerih delih semena (plod - oresek) se nalaga tanin, smo proucevali pri dveh diploidnih sortah Siva in Darja ter pri tetraploidnem vzorcu Petra in sorti Bednja 4n. Ugotovljeno je bilo, da se tanin nahaja samo v plodni ovojnici - luski in semenski ovojnici testi. V luski je od 2,35 do 2,94 % tanina, v testi pa od 6,35 do 9,06 % (preglednica 3). Najvec ga je v testi in to od 68,35 do 75,50 % vsega tanina v semenu ajde. Delez teste, glede na celotno seme, je najmanjsi in znasa 3,44 do 3,67 % odvisno od vzorca. V luski je od 24,50 do 31,65 % vsega tanina. Delez luske je od 21,67 do 25,19 %. Osrednji deli semena: endosperm in kalcek s kotiledoni ne vsebujejo tanin. S kalilnimi poskusi smo ugotovili, da ajda pri trenutnih razmerah hranjenja, priblizno 6­8 % vlagi v semenih in pri 4 ºC, relativno dolgo ohrani visok odstotek kalivosti. To lahko pripisemo tudi taninu in njegovim lastnostim. To, da je sestavina zunanjih delov semena (luska v povprecju vsebuje 27,1 % tanina in testa 72,9 %), je zelo pozitivno, glede na njegovo antioksidativno dejavnost, saj preprecuje vstop kisiku v osrednje dele semena. Kot naravni konzervans ima tako pomembno vlogo pri procesih staranja, obstojnosti in kvarjenja semena. Pri starejsih vzorcih, starih 10 in vec let, smo ugotovili visok odstotek kalivih semen in manjse vsebnosti tanina kot v novo razmnozenih vzorcih. To je verjetno posledica tega, da oksidiranega tanina, ki nima vec pravih lastnosti tanina, je pa prisoten, ne moremo dokazati z metodami za kvantitativno dolocanje (Luthar, 1992). Vsebnost tanina v zunanjih delih semen je verjetno eden od razlogov za dobro ohranjanje kalivosti. 6.2 Genetska variabilnost globulinov beljakovin ­ Populacije s sivimi in rjavimi semeni so bile vkljucene v krizanja z namenom ugotoviti genetsko variabilnost globulinov. Med njimi je bilo 22 heterozigotnih in 6 homozigotnih starsev. Na podlagi SDS-PAGE elektroforetske analize vkljucenih starsev v krizanja in njihovih potomcev je bil dolocen beljakovinski multipli Glob-1 lokus z 12 aleli, ki se kodominantno izrazajo oz. dedujejo (Luthar in sod., 2008). 6.3 Regeneracijska sposobnost v in vitro razmerah Regeneracija poganjkov iz kotiledonskih izseckov ajde je bila testirana pri 33 diploidnih in 4 tetraploidnih vzorcih. Po 60 dneh inokulacije na gojisce je samo 4 % vzorcev formiralo poganjke. Frekvenca regeneracije je bila zelo majhna in ni presegla 5 %, pogosto se je gibala od 1 do 2 %. Kljub temu smo ugotovili, da sta vitalnost inokuliranih kotiledonskih izseckov in regeneracija poganjkov mocno odvisni od vzorca in njegove vitalnosti, ki smo jo nasli med in znotraj populacij ajde. Zato smo selekcionirali ajdo z namenom izboljsati regeneracijo v primerjavi z osnovnim vzorcem. Regenerante sorte Darina z izhodiscno 1,56 % regeneracijo smo aklimatizirali. Uspesno aklimatizirane rastline smo pustili v medsebojni oprasitvi in pri testiranju regeneracije F1 semen ugotovili, da se je odstotek regeneracije bistveno dvignil. Nihal je v razponu od 5,2 do 24,4 %, odvisno od rastline (genotipa) s katere so bila pobrana semena (preglednica 4) (Luthar in Marchetti, 1994; Luthar, 1996). 314 Preglednica 4: Odstotek regeneracije iz kotiledonskih izseckov po medsebojnem oprasevanju regenerantov sorte Darina. Odstotki oznaceni z razlicnimi crkami se statisticno znacilno razlikujejo (p = 0,05), obdelano s hi-kvadrat testom. Oznaka regeneranta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 St. semen uporabljenih za izsecke 18 10 17 13 11 10 8 16 18 10 16 9 % izseckov s poganjki 24,4 a 23,9 a 22,7 a 13,6 b 13,6 b 12,5 b 11,9 bc 9,1 bc 8,5 bc 7,4 c 6,8 c 5,2 c 6.4 Genska erozija rjavih in sivih populacij ajde Genska erozija rjavih ajd oz. populacij na obmocju Koroske in Gorenjske ter sivih ajd na obmocju Dolenjske in Primorske, kjer je bilo med leti 1978 do 1985 zbranih najvec vzorcev ajde je bila potrjena z ogledi in poizvedbami na terenu v letih 1999 in 2000. Rezultati studije na terenu na obmocju Koroske so pokazali, da redki kmetje se gojijo ajdo, ampak na zelo majhnih povrsinah. Vecina kmetov oz. njihovih potomcev, ki so v preteklosti gojili ajdo, se vec ne ukvarja s pridelovanjem ajde oz. so popolnoma opustili kmetovanje. Kljub temu je bil v letu 1999 najden vzorec originalne rjave ajde, na hribu blizu Holmca. Rezultati obiskov na Gorenjskem so pokazali popolnoma razlicno situacijo glede na Korosko. Ajda raste na stevilnih poljih, predvsem v nizinah, kljub temu ni bila najdena tipicna rjava populacija. Kmetje povecini pridelujejo nove sorte ali mesanice s starimi populacijami. Nekaj kmetov je povedalo, da so zmesali kupljene sorte z domacimi in potem cez nekaj let je ta isti kmet prodal drugemu za setev kot domaco. Ce se pogovarjas s slednjim je preprican, da goji domaco ajdo. Po pogovoru s prejsnjim, ki je ajdo prodal, pa se da razvozlati izvor in obicajno se ugotovi, da gre v takih primerih za zmesano oz. skrizano seme. Takih primerov je trenutno najvec na Gorenjskem. V letu 2000 je bila narejena podobna studija genske erozije sivih populacij na obmocju Dolenjske in Primorske. Preliminarne ugotovitve so kazale na to, da stevilni vzorci, ki se hranijo v genski banki, niso vec prisotni in situ na terenu, kjer so bili zbrani. V nekaterih zelo redkih primerih ajdo na isti lokaciji sicer se pridelujejo, predvsem na Vrhtrebnjem in okolici, vendar se je v preteklosti pri nakljucnih obiskih in pogovorih na terenu velikokrat pokazalo, da gre za pridelavo sodobnih pozlahtnjenih domacih oz. tujih sort in ne vec avtohtonih populacij. Pred 30 in vec leti se je na teh obmocjih najvec pridelovalo populacije s sivimi semeni in belimi do rahlo roza cvetovi, ki so bile nekoliko visje od populacij z rjavimi semeni, ki so se pridelovale na Koroskem in Gorenjskem. Rezultati na terenu so pokazali, da na obmocju Primorske pridelujejo zelo malo ajde in da se ne prideluje ajda s starim poreklom, ampak se sive populacije pridelujejo sele priblizno 30 let. Prej so na obmocjih Primorske pridelovali vecinoma rjavo ajdo, ki pa je ni bilo vec ze v casu zbiranja vzorcev za gensko banko. Zato so bile zbrane po Primorskem vecinoma sive populacije. Kljub temu je bil najden vzorec, ki ga ista kmetija prideluje ze 40 let, po pripovedovanju pridelovalca tega vzorca, v tem obdobju niso menjali seme. 7 SKLEP Na podlagi statisticnih raziskav zmanjsevanja pridelave ajde in po mnozicnem pojavljanju na slovenskih njivah pozlahtnjenih domacih in tujih sort ter populacij predvsem po letu 1975 je bila odlocitev, da se zbere obstojece populacije, ki so se pridelovale po Sloveniji, pravilna. Namen tega dela je bil tudi prikazati pomembnost zbiranja in ohranjevanja vzorcev v sklopu aktivnosti genskih bank. Ajda ni samo v Sloveniji, ampak je bila tudi po mnenju IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute), sedaj Bioversity International uvrscena med najbolj ogrozene rastlinske vrste, za katere je IPGRI leta 1993 predlagal da se jo obravnava v skupini rastlin, ki imajo odlocilno prednost pri zbiranju in hranjenju (IPGRI, Annual Report, 1993). 8 ZAHVALA Najlepse se zahvaljujem sodelavcem prof. dr. Ivanu Kreftu, prof. dr. Branki Javornik in prof. dr. Borutu Bohancu, da so pravilno presodili in zbrali slovenske populacije ajde ter Fitosanitarni upravi Ministrstva za kmetijstvo in okolje RS za vecletno kontinuirano financiranje genske banke, ki je prispevalo k ohranitvi tega materiala. 9 LITERATURA Adhikari, K.N., Campbell, C.G. 1998. Natural outcrossing in common buckwheat. Euphytica, 102: 233-237 Engels, J.M.M., Arora, R.K. 1994. Descriptors for buckwheat (Fagopyrum spp.). International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy, 48 s. International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), Annual Report 1993, Rome: 47 Luthar, Z. 1992. Tanin v semenih navadne in tatarske ajde (Fagopyrum esculentum Moench in F. tataricum Gaertn.). Zb. Bioteh. fak. Univ. Ljubl., Kmet., 59: 55-62 Luthar, Z., Marchetti, S. 1994. Plant regeneration from mature cotyledons in a buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) germplasm Fagopyrum (Ljublj.), 14: 65-69 collection. Luthar, Z. 1996. Improvement of regeneration of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) cv. Darina. Zb. Bioteh. fak. Univ. Ljubl., Kmet., 67: 79-84 Luthar, Z. (1998). Genska banka ajde. Sodobno kmetijstvo 31(2): 67-70 Luthar, Z., Rogl, S., Kump, B., Javornik, B. 2008. 38-48 kDa subunits of buckwheat 13S globulins are controlled by a single locus. Plant breeding, 127: 322-324 Statisticni letopis RS, vec letnikov 316

Journal

Acta Agriculturae Slovenicade Gruyter

Published: Dec 1, 2012

There are no references for this article.