UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU KATEDRA GENETYKI, HODOWLI ROŚLIN I NASIENNICTWA. Jarosław Nadziak

Transkrypt

1 UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU KATEDRA GENETYKI, HODOWLI ROŚLIN I NASIENNICTWA Jarosław Nadziak Wpływ fungicydów na porażenie mączniakiem prawdziwym (Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei) oraz plon ziarna różnych genotypów jęczmienia jarego. Praca doktorska wykonana w Katedrze Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu pod kierunkiem dr. hab. Henryka Bujaka, prof. nadzw. Wrocław 2013

2 Składam serdeczne podziękowania mojemu promotorowi Panu Profesorowi Henrykowi Bujakowi za opiekę i pomoc w realizacji niniejszej pracy. Dziękuje serdecznie mojej Mamie dr Jadwidze Nadziak za pomoc podczas przygotowywania niniejszej pracy. Dziękuje serdecznie również mojej rodzinie za cierpliwość i wsparcie.

3 SPIS TREŚCI 1. WSTĘP I CEL BADAŃ PRZEGLĄD LITERATURY Etiologia i szkodliwość mączniaka prawdziwego oraz innych chorób jęczmienia jarego Ochrona jęczmienia jarego przed chorobami Charakterystyka cech użytkowych jęczmienia jarego MATERIAŁ I METODY Materiał Charakterystyka odmian jęczmienia jarego Charakterystyka źródeł odporności na porażenie przez Blumeria graminis f.sp.hordei Stosowanie fungicydów w doświadczeniach Charakterystyka stosowanych fungicydów Metody badań polowych Metody oceny chorób Statystyczne metody badań Warunki meteorologiczne i glebowe Warunki meteorologiczne Warunki agrotechniczne... 30

4 4. WYNIKI BADAŃ Porażenie mączniakiem prawdziwym powodowanym przez (Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei) Porażenie rynchosporiozą (Rhynchosporium secalic (Oud.) Davis) Porażenie plamistością siatkową (Pyrenophora teres (Died.) Drechsler) Porażenie rdzą karłową jęczmienia (Puccinia hordei Otth.) Plon Liczba ziaren w kłosie Długość kłosa Masa 1000 ziaren Wysokość roślin Odporność na wyleganie Zawartość białka ogólnego w % suchej masy ziarna Zawartość skrobi w % suchej masy ziarna DYSKUSJA TABELE STWIERDZENIA I WNIOSKI LITERATURA STRESZCZENIE

5 1. WSTĘP I CEL BADAŃ Jęczmień jest gatunkiem o dużym znaczeniu gospodarczym i jest uprawiany na wszystkich kontynentach dzięki swojej dużej plastyczności i zdolności plonowania w różnych warunkach klimatycznych (Briggs 1978). Jest on zaliczamy do najstarszych roślin uprawianych przez człowieka i jednocześnie był najwcześniej uszlachetniany. Krótki okres wegetacji umożliwia jego uprawę w niekorzystnych warunkach nawet w górach i na stepach. Charakteryzuje się znacznymi zdolnościami przystosowawczymi do warunków glebowo-klimatycznych, odmiennych od warunków jego pierwotnego miejsca uprawy. Za pierwotne centrum pochodzenia jęczmienia uważa się Azję Wschodnią, Tybet, Chiny i północne Indie (Ruebenbauer 1973). Wśród ważnych czynników wpływających na obniżenie plonowania jęczmienia na czołowe miejsce wysuwają się choroby wywoływane przez grzyby patogeniczne. Straty gospodarcze powodowane przez patogeny dotyczą ilości plonu ziarna, jak i jego dorodności oraz jakości. Aby zapobiec stratom powodowanym przez grzyby patogeniczne opracowano metody ochrony roślin jęczmienia. Do najważniejszych metod ochrony należą metody chemiczne oraz hodowla odmian odpornych (Czembor J. H. 2005). Metoda chemiczna polega na stosowaniu fungicydów z różnych grup chemicznych tj. preparaty triazolowe, dwuskładnikowe preparaty zawierające substancje aktywne z grupy triazoli i morfin, mieszaniny związku triazolowego z benzimidazolami, strobiluryny w czystej formie lub ich mieszaniny. Natomiast metoda hodowlana odmian polega na otrzymaniu i wprowadzeniu do uprawy odmian odpornych na najważniejsze patogeny (Czembor i Gacek 1990; Newton i wsp. 1994,199; Wolfe 1990). Jedną z najgroźniejszych i najczęściej obserwowanych chorób liści jęczmienia jest mączniak prawdziwy powodowany przez Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei (Borecki 2001). Grzyb początkowo poraża liście, a później pochwy liściowe, źdźbła i kłosy. Ten biotroficzny grzyb stale tworzy liczne, nowe rasy fizjologiczne, które przystosowują się do odmian uprawianych w danym regionie (Górny i wsp. 2004). Stosowanie przez dłuższy czas tych samych substancji czynnych fungicydów oraz duża zdolność mączniaka do wytwarzania licznych ras fizjologicznych przyczynia się do powstawania odpornych form grzyba i obniżenia skuteczności ochrony chemicznej. W celu utrzymywania wysokiej skuteczności ochrony fungicydowej przeciwko temu patogenowi prowadzone są ciągle badania nad nowymi substancjami aktywnymi, których wykrycie pozwoli na skuteczne zwalczanie odpornych ras grzyba w uprawie jęczmienia. Do najnowszych substancji aktywnych rejestrowanych przeciwko tej chorobie należą: quinoxyfen (Atlas 500 SC), proquinazid 5

6 (Talius 200 EC), metrafenon (Flexity 300 SC) i cyflufenamid (Kendo 50 EW) (Korbas i wsp. 2010). Nowe technologie uprawy jęczmienia muszą uwzględniać w większym stopniu efektywne stosowanie pestycydów na poszczególne odmiany (Jabs i wsp. 2002) i patogeny (Brent i wsp. 2007). Hodowla odpornościowa jest metodą ekologicznie bardziej bezpieczną, łatwiejszą w zastosowaniu i tańszą w stosunku do metody chemicznej. Warunkiem jej powodzenia jest wprowadzenie przez hodowców do odmian efektywnych genów odporności na mączniaka w celu zapewnienia trwałej odporności na tego patogena (Gacek 1990; Czembor J. H. 2005). W nowoczesnych technologiach uprawy jęczmienia istotną rolę odgrywa wykorzystanie zróżnicowanej genetycznie odporności odmian na choroby oraz umiejętne zastosowanie fungicydów (Gacek 1990; Czembor i Gacek 1995). Dotychczas mało jest informacji o działaniu poszczególnych substancji czynnych na odmiany z różnymi genami odporności na mączniaka prawdziwego. W związku z szybkim przełamywaniem odporności odmian przez patogeny i uodparnianiem się mączniaka na nowe substancje fungicydów, bardzo ważnym zagadnieniem jest poznanie interakcji pomiędzy genami odporności a fungicydami oraz sprawdzenie jaki wpływ mają na redukcję porażenia oraz na cechy plonotwórcze roślin uprawnych. Celem pracy było poznanie wpływu substancji fungicydowych na plonowanie odmian i niektóre cechy użytkowe w zależności od genetycznie zróżnicowanej odporności na mączniaka. Określono również wpływ fungicydów na redukcję porażenia mączniakiem prawdziwym oraz innych chorób powodowanych przez grzyby patogeniczne. Ważnym zagadnieniem było także poznanie różnic w działaniu substancji czynnych fungicydów na poszczególne elementy struktury plonu. 6

7 2. PRZEGLĄD LITERATURY 2.1 Etiologia i szkodliwość mączniaka prawdziwego oraz innych chorób jęczmienia jarego Jęczmień często porażany jest przez wiele patogenów wywołujących objawy chorobowe na liściach, kłosach i podstawie źdźbła. Wśród czynników znacznie ograniczających plonowanie jęczmienia, na czołowe miejsce wysuwają się choroby powodowane przez patogeny grzybowe. Najczęściej występujące choroby to mączniak prawdziwy (Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. hordei), plamistość siatkowa liści jęczmienia (Pyrenophora teres [Died. ] Drechs.), rdza karłowa jęczmienia (Puccinia hordei Otth.), rynchosporioza zbóż (Rynchosporium secalis [Oud. ] Davis) (Fiedorow i wsp. 2004a). Mączniak prawdziwy jest jedną z najgroźniejszych i najczęściej obserwowanych chorób jęczmienia (Borecki 2001; Fiedorow i wsp. 2004a, 2004b). Duże porażenie mączniakiem upraw jęczmienia browarnego prowadzi do obniżenia plonowania i pogorszenia wartości technologicznej ziarna, jako surowca dla przemysłu piwowarskiego, głównie z powodu podwyższenia zawartości białka (Pecio i Bichoński, 2003). W sprzyjających warunkach dla rozwoju mączniaka prawdziwego straty w plonie ziarna mogą sięgać do 25%, a przeciętnie wynoszą około 10% (Atzema, 1998). Straty można ograniczyć przez stosowanie odpowiednich fungicydów oraz uprawę odmian odpornych i wykorzystanie naturalnych mechanizmów współdziałania roślin między sobą w odpowiednio dobranych mieszaninach odmian (Czembor i Gacek 1990; Gacek 1990). Grzyb Blumeria graminis (DC.) (synonim Erysiphe graminis DC.) należy do rodziny Erysiphaceae, rzędu Erysiphales, podklasy Erysiphomycetidae, klasy Ascomycetes, gromady Ascomycota, królestwa Fungi, nadkrólestwa Eukaryota (Kirk i wsp. 2001). Pojawia się późną wiosną i z początkiem lata na liściach, pochwach liściowych i źdźbłach. Przy silniejszej infekcji również na kłosach, w postaci białoszarego nalotu. W miarę rozwoju patogena pokrywa on prawie całą powierzchnię roślin. W okresie zawiązywania ziarna pojawiają się drobne, ciemnobrunatne, prawie czarne punkciki, które są przetrwalnikowymi owocnikami grzyba. Silnie porażone liście zamierają i przedwcześnie zasychają. Wcześniejsza infekcja, której źródłem są zarodniki konidialne, tworzące się w grzybni zimującej na jęczmieniu 7

8 ozimym, powodują większe straty plonu wynikające z powstawania pośledniego ziarna. Infekcja późniejsza, zachodząca już po wykłoszeniu mniej wpływa na plonowanie, ale obniża jakość ziarna (Borecki 2001; Fiodorow i wsp. 2004; Kochman 1973). U roślin porażonych przez Blumiera graminis f. sp. hordei obserwuje się ograniczenie fotosyntezy i wzmożenie intensywności transpiracji, co wraz z porażeniem kłosków powoduje spadek liczby i masy pojedynczych ziarniaków. Zmienia się także skład chemiczny ziarniaków, w których wyraźnie maleje zawartość węglowodanów i nieznacznie wzrasta zawartość białka (Borecki 2001; Budzyński 2009; Packa i wsp. 2009). Blumeria graminis występuje w dwóch stadiach rozwojowych: workowym i konidialnym. W stadium workowym powstają ciemnobrunatne lub czarne owocniki kleistotecja. Na zewnątrz kleistotecjów występują nitkowate przyczepki. Późnym latem lub wczesną jesienią w workach tworzą się zarodniki. Grzybnia zimuje na oziminach. Wiosną na grzybni powstają zarodniki konidialne, które powodują pierwotne infekcje. Zarodnikowaniu sprzyja sucha i ciepła pogoda (Kochman 1973). Infekcja roślin może odbywać się w szerokim zakresie temperatury od 5 do 30 C i wilgotności %, ale optymalnymi warunkami są temperatury od 12 do 20 C i wysoka wilgotność powietrza. Cykl od kiełkowania zarodnika do wytworzenia nowego pokolenia zarodników konidialnych trwa 7-10 dni (Korbas i wsp. 2010). O stopniu nasilenia występowania mączniaka prawdziwego w uprawach decyduje wiele czynników m. in. warunki meteorologiczne, nawożenie, gęstość i termin siewu itd. (Vechet 1994). Obok warunków środowiskowych istotnym czynnikiem decydującym o stopniu porażenia jęczmienia przez Blumeria graminis f. sp. hordei jest odporność genetyczna odmian, czyli zdolność ograniczania lub całkowitego uniemożliwienia rozwoju i rozprzestrzeniania się patogena. Poziom odporności odmian jest warunkowany przez różne mechanizmy genetycznej odporności. Odmiany poszczególnych gatunków zbóż są zróżnicowane pod względem stopnia odporności na patogeny ze względu na to, że mają dwa lub więcej genów odporności. W światowej kolekcji jęczmienia znajdują się odmiany, których odporność na mączniaka uwarunkowana jest różnymi genami (Czembor H. J. 1976). Grzyb Blumeria graminis cechuje się szeroką zmiennością genetyczną i silnie rozwiniętą specjalizacją pasożytniczą. Jest patogenem stale tworzącym liczne, nowe rasy fizjologiczne, które przystosowują się do odmian uprawianych w danym regionie i zwykle bardzo szybko przełamują pionową odporność uwarunkowaną pojedynczym genem (Czembor i Gacek 1987,1990). Proces adaptacji Blumeria graminis f. sp. hordei do odmian uprawnych przebiega tym szybciej, im większy jest ich areał uprawy. Skutkiem tego są często występujące przypadki załamywania się odporności odmian, coraz groźniejsze epifitozy, niewierność plonowania i w konsekwencji przedwczesne wycofywanie odmian z produkcji (Gacek i wsp. 1994,1996,1997,2000; Gacek i Nadziak 1988,2000). W prowadzonych obecnie badaniach nad tworzeniem nowych, odpornych odmian zbóż 8

9 wiele ośrodków naukowych i hodowlanych wykorzystuje dwa typy genetycznej odporności na choroby, a mianowicie odporność rasowo-specyficzną (wertykalną, pełną) oraz rasowo-niespecyficzną (horyzontalną, częściową) (Czembor i Gacek 1990,1995; Kozłowska i Konieczny 2003; Scott i wsp. 1980). Odporność rasowo-specyficzna jest skuteczna przeciwko niektórym rasom patogena. Odporność specyficzna na rasy patogena jest regulowana przez geny biorące udział w relacji gen- -na-gen. Zwykle jest ona uwarunkowana przez pojedyncze, główne geny odporności o dużych efektach jednostkowych, tzw. R-geny i zwykle daje pełną ochronę przed patogenem we wszystkich fazach wzrostu roślin, ale podstawową wadą tej odporności jest to, że podlega ona zjawisku załamywania się wynikającego z procesów adaptacji patogenów. Trwałość odporności rasowo-specyficznej (R-genów) jest odwrotnie proporcjonalna do powszechności jej stosowania w praktyce produkcyjnej (Flor 1942; Powers i Sando 1960; Czembor i Gacek 1995). Mechanizm działania gen-na-gen jest bardzo ważnym aspektem odporności roślin na choroby. Efektywna interakcja genu odporności z genem wirulencji patogena powoduje zdolność obronną rośliny przed porażeniem. Związek pomiędzy odpornością gospodarza i zdolnością pasożyta do wywoływania choroby jest kontrolowany przez parę dopasowanych genów (Flor 1971). Jednym z nich jest gen gospodarza zwany genem odporności (R), a drugim genem, gen awirulencji (Avr). Natomiast genowi podatności na porażenie (r), u rośliny odpowiada gen wirulencji (avr) u patogena. Rośliny wytwarzające produkty konkretnego genu odporności R wywołują odporność na patogena, który wytwarza odpowiedni produkt genu Avr, natomiast rośliny nieodporne na porażenie patogenem posiadają gen wirulencji avr. Rośliny, które mają gen podatności na porażenie (r) są wrażliwe na porażenie patogenem posiadającym gen wirulencji (avr), jak i gen awirulencji (Avr) (Agrios 2005). Odporność rasowo-niespecyficzna, zwana też częściową, jest uwarunkowana poligenicznie. Poziom tej odporności zależy od liczby i rodzaju genów obecnych w roślinie oraz od warunków środowiska. Chroni ona odmianę przed wieloma rasami patogena, stąd wykazuje większą trwałość, ale jest mniej efektywna niż odporność monogeniczna. Ze względu na jej poligeniczny system dziedziczenia jest trudniejsza do zastosowania w hodowli (Czembor i Gacek 1995). Blumeria graminis jest grzybem o wysokim stopniu specjalizacji w stosunku do określonych gatunków żywicieli oraz wytwarzającym liczne rasy fizjologiczne przystosowane do różnych odmian określonego gatunku żywiciela. Formę specjales określa się na podstawie zdolności jednozarodnikowej kultury B. graminis do porażenia określonego gatunku rośliny, a rasy fizjologiczne na podstawie zdolności do porażania odmian danego gatunku charakteryzujących się określonymi genami odporności (Gacek 1983; Hovmoller i wsp. 1995). Typy odporności są oznaczane jako R(1,2), R(1,3), R (2,3) itd., natomiast typy chorobotwórczości poszczególnych ras fizjologicznych oznacza się jako P1, P2, P3,. Pn. Znajomość genów odporności występujących w odmianach uprawnych jest konieczna do interpretacji współdziałania między populacją patogena, a jego gospodarzem (Czembor H. J. 2008). Obecnie uprawiane odmiany posiadają różne typy genetycznej odporności na mączniaka. Odporność jęczmienia na Blumeria graminis f. sp. hordei uwarunkowana jest wieloma 9

10 genami. Jak podaje Czembor (2001) w obrębie rodzaju Hordeum zidentyfikowano dotąd ponad 100 genów, a w procesie hodowli nowych odmian w ciągu kilkudziesięciu lat wykorzystano co najmniej 36 genów odporności na różne grupy ras mączniaka. Wśród odmian jęczmienia wpisanych do Krajowego Rejestru występują następujące typy odporności na mączniaka: Ar, Al, Mc, Ly, Ru, La, We, Mlo (Czembor i Czembor 2001; Czembor i wsp. 2010; Najewski 2008). Największy areał uprawy w Polsce mają odmiany z następującymi źródłami odporności: Mlo, Ly + un, Ar i un, We. Główne typy odporności na mączniaka jęczmienia można scharakteryzować następująco: Odporność: Arabische (Emir) Mla- Ar, Mla 12 Odporność typu Mla 12 (donor Arabische) jest szeroko rozpowszechniona w europejskich odmianach (Dreiseitl 2003). Obecnie to źródło jest mało efektywne w stosunku do populacji mączniaka w Polsce (Czembor H. J. 2003). W Polsce odmiany jęczmienia z tym źródłem odporności były w uprawie na dużych areałach w latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia. Odmiany z tą odpornością charakteryzowały się wysokim potencjałem plonowania i dlatego były szeroko wykorzystywane. Duże areały uprawy odmian z jednym typem odporności w konsekwencji spowodowały nagły wzrost liczebności ras fizjologicznych mączniaka przystosowanych do tego źródła odporności. W ostatnich latach obserwuje się dalszy spadek powierzchni uprawy odmian jęczmienia z odpornością typu Ar. Odporność: Lyallpur (Mla 7) Odporność typu Mla 7, której donorem jest odmiana Lyallpur. Odmiany z genem Mla 7 są obecnie podatne na porażenie mączniakiem w Polsce. Większość europejskich odmian z odpornością Lyallpur pochodzi ze skrzyżowania prymitywnej formy Lyallpur 3654 z odmianą Pirol. Dalsza introdukcja tego typu odporności do materiałów hodowlanych jęczmienia odbywała się głównie za pośrednictwem odmian, które były uprawiane na dużych areałach (Gacek 1983; Felsenstein i Fischbeck 1993). Odmiany z tym źródłem odporności, które uprawiano w Polsce to: Aramir, Diva, Athos, Polon, Havila, Koru, Rodion. Przeważający udział w uprawie miały odmiany: Aramir, Diva i Athos z jednakową i wysoce zagrożoną ze strony patogena odpornością (Gacek 1983). Obecnie w odmianach jęczmienia połączono ten typ odporności z innymi genami, co zmniejsza podatność odmian na porażenie mączniakiem, czego przykładem jest odmiana Sezam (Czembor H. J. 2003). 10

11 Odporność: Weihenstephan (Pflugs Intensive) (Ml (CP) Odporność typu Ml(CP) została wyodrębniona pierwszy raz w Niemczech w 1934 roku przez Honeckera z odmiany Pflugs Intensive i została oznaczona symbolem genowym Mlg (Felsenstein, Fischbeck 1993). W produkcji ta odporność była efektywna do lat sześćdziesiątych. Odporność typu Mlg (donor: Weihenstephan CP ) jest obecna w kilku odmianach (Gacek 1983). W literaturze ten typ odporności określany jest jako Weihenstephan. Odmiany z genem Mlg są podatne na większość ras patotypów mączniaka występujących w Polsce. Typ odporności Mlg występuje w odmianach jęczmienia przeważnie w połączeniu z innymi genami np. Mla 12, Mla 7, Ml(La), co podnosi ich odporność na mączniaka (Dreiseitl 2003). Ze względu na niską efektywność odporności z Pflugs Intensiv nie zaleca się odmian z genem Mlg do uprawy na dużych areałach (Gacek 1983). Odporność: Mlo (mlo) Odporność typu Mlo, której donorem są Mutanty/L92/L100/Grannenlose Zweizeilige. Pierwsza odmiana z tym typem odporności to Atem zarejestrowana w Holandii w 1979 roku. W Europie szacuje się, że powierzchnia uprawy odmian z tym źródłem odporności wynosi od 20% do 30 % (Jorgensen 1994; Atzema 1998; Czembor H. J. i Czembor J. H. 2001). W Wielkiej Brytanii już w 1993 roku ponad 70% ziarna pochodziło z odmian jęczmienia jarego z genem mlo (Newton i Young 1993). Dotychczas nie stwierdzono w populacji mączniaka patotypów wirulentnych do genu mlo (Czembor H. J., Czembor J. H. 2001; Czembor H. J. 2004; Czembor H. J., Czembor J. H. 2005). Odporność typu Mlo odgrywa bardzo ważną rolę w hodowli nowych odmian jęczmienia jarego w Europie, ponieważ jeszcze nie stwierdzono w świecie występowania patotypów Blumeria graminis f. sp. hordei wirulentnych w stosunku do genu mlo (Czembor H. J. i Czembor J. H. 2001). Odporność warunkowana genem mlo jest unikatowa. U pierwszych odmian uprawnych z genem mlo występował dość duży efekt plejotropowego działania genu, objawiający się nekrotyczną plamistością liści. Cechę tę stosunkowo szybko wyeliminowano w procesie selekcji i obecnie obserwuje się intensywny wzrost wykorzystania tego typu odporności w europejskiej i polskiej hodowli. W roku 2008 w Polsce w Krajowym Rejestrze znajdowało się 46 odmian jęczmienia jarego, w tym 20 z genem mlo (Czembor H. J. 2008). Do 2011 roku nastąpił wyraźny przyrost udziału w doświadczeniach rejestrowych odmian jęczmienia jarego o odporności uwarunkowanej genem mlo, do 62% (Czembor H. J. i wsp. 2011). Inną ważną chorobą jęczmienia jest plamistość siatkowa liści jęczmienia powodowana przez Pyrenophora teres (Died.) Drechsler. Objawy chorobowe obserwuje się w różnych terminach okresu wegetacji. Wyróżnia się dwa typy objawów chorobowych. Pierwsze objawy to brunatne kreski biegnące wzdłuż i w poprzek porażonych części liścia. Kreski te tworzą pewnego rodzaju siatkę od czego pochodzi nazwa choroby. Drugi typ objawów chorobowych charak- 11

12 teryzuje się jednolitymi brunatnymi plamami. Obydwa typy plam o długości dochodzącej do 3 6 mm maję kształt owalny (Fiodorow i Weber 1998). Możliwości zapobiegania tej chorobie ograniczają się do niektórych zabiegów fitosanitarnych oraz hodowli odpornościowej (Gacek 1979; Biliński i Gacek 1996). Badania Kurowskiego i wsp. (2005) wykazały, że sposób uprawy roli nie wpłynął istotnie na wielkość porażenia plamistości siatkowej liści, natomiast mączniak prawdziwy oraz rynchosporioza zdecydowanie najsilniej porażały rośliny w uprawie płużnej, a najsłabiej w uprawie bezorkowej. Wśród chorób obniżających plonowanie jęczmienia duże znaczenie ma plamistość liści zwana rynchosporiozą, której sprawcą jest Rynchosporium secalis (Oud.) Davis. Rozprzestrzenianiu się tego patogena i rozwojowi choroby sprzyjają lata chłodne o dużej ilości opadów (Gacek 1982). Objawy w postaci owalnych plam występują na blaszkach i pochwach liściowych. Kolor plam jest żółty w środku i brunatny na obwodzie. Na liściach jęczmienia brunatna obwódka jest bardzo wyraźna, a wokół niej często występuje chlorotyczny pierścień (Fiodorow i Weber 1998). Rynchosporioza powoduje obniżenie plonu ziarna i jego jakości (jest mniejsza masy 1000 ziaren). Corocznie w Polsce występuje w różnym nasileniu rdza karłowa jęczmienia powodowana przez grzyb Puccinia hordei Otth. Występowanie rdzy karłowej jest znaczne w związku z powszechną uprawą odmian podatnych na tę chorobę (Mazaraki i Grabowska 1998). Pierwsze objawy choroby w postaci punktowych skupień żółtopomarańczowych zarodników obserwuje się na liściach jęczmienia w drugiej połowie czerwca lub dopiero w lipcu. Porażenie różnych nadziemnych części roślin jęczmienia powoduje obniżenie dorodności ziarniaków i plon. W niektórych rejonach Polski porażenie rdzą karłową odnotowuje się rzadko, jak na przykład na Podkarpaciu (Lisowicz i Kaniuczak 2000; Kaniuczak 2002). Silniejsze porażenie przez tę chorobę niekorzystnie powoduje obniżkę plonu o około 20%. Przy silnym porażeniu obserwuje się również wcześniejsze zamieranie i zasychanie liści (Noworolnik i wsp. 2007). 12

13 2.2 Ochrona jęczmienia jarego przed chorobami Jęczmień jary jest atakowany przez wiele chorób grzybowych, które obniżają plony ziarna i pogarszają jego jakość. Najgroźniejsze z nich to: mączniak prawdziwy, rdza jęczmienia, rdza źdźbłowa, plamistość siatkowa liści, rynchosporioza, fuzarioza kłosów i czerń kłosów. Nasilenie chorób i ich szkodliwość zależy od wielu czynników. Obok genetycznej odporności danej odmiany na choroby dużą rolę odgrywa tu ilość opadów i przebieg temperatury (Kościelniak i wsp. 2009). W celu ochrony jęczmienia przed chorobami stosuje się w czasie wegetacji fungicydy z różnych grup chemicznych tj. preparaty triazolowe, dwuskładnikowe preparaty zawierające substancje aktywne z grupy tirazoli i morfolin, mieszaniny związku triazolowego z benzimidazolami, strobiluryny w czystej formie lub ich mieszaniny (Gacek 1992; Limpert 1985). Środki chemiczne stosowane w ochronie roślin do zwalczania chorób grzybowych różnią się sposobem działania, co wynika z ich składu chemicznego (Jańczak 1999). Dostępne są coraz bardziej aktywne związki, które również są bezpieczne dla środowiska i pozwalają na stosowanie niskich dawek, czego przykładem jest fungicyd Talius (Holloman 2009). W Europie od wielu lat obserwuje się zjawisko rozprzestrzeniania i zwiększania się odporności poszczególnych gatunków grzybów na stosowane fungicydy (Limpert 1997), (Brent i wsp. 2007). Odporność na fungicydy powstaje szybciej u patogenów z dużą liczbą pokoleń w sezonie wegetacyjnym, zdolnych do wytwarzania ogromnych ilości zarodników i zdolnych do rozprzestrzeniania się na duże odległości (Gacek 1992). Od kilku lat rośnie na przykład zagrożenie występowania mączniakiem przy jego wzrastającej odporności na fungicydy z grupy morfolin. Do grupy morfolin należą następujące substancje: tridemorf, fenpropimorf, trimorfamid (Brent i wsp. 2007). Znane są dwa podstawowe typy odporności patogenów na fungicydy tj. odporność oligogeniczna, warunkowana przez pojedyncze geny główne oraz odporność wielogenowa (poligeniczna), warunkowana przez wiele genów o małych efektach jednostkowych (Newton 1990), (cyt. Georgopoulos 1987 za Gacek 1993). Zdania są podzielone, co do sposobu dziedziczenia się odporności Blumeria graminis f. sp. hordei na fenpropimorf i fenpropidin. Tempo przystosowania zależy od poziomu odporności tego patogena na fungicydy, rodzaju grzyba, właściwości substancji aktywnych i sposobu ich stosowania oraz zespołu czynników określanych jako środowiskowe i agrotechniczne (Gacek 1992; Brent i wsp. 2007). Limpert (1991) oraz Hovmoller i wsp. (1995) podają, że przenoszenie zarodników Blumeria graminis ssp. hordei odbywa się na duże odległości, co nie jest bez znaczenia dla skuteczności działania fungicydów. Poza tym najwyższe wskaźniki odporności na fungicydy stwierdzono w rejonach intensywnego rolnictwa, gdzie wykonuje się kilka zabiegów w sezonie wegetacyjnym. Zachodzi więc ciągła potrzeba wprowadzania nowych substancji aktywnych i stosowania nowych układów mieszanin substancji, jak również poznania szczegółowych interakcji pomiędzy substancjami aktywnymi a poszczególnymi genotypami odmian (Brent i Hollomon 1998, 2007). 13

14 Pecio i Danyte (2008) podają, że warunki pogodowe w okresie wegetacji istotnie różnicują porażenie roślin jęczmienia jarego przez patogeny liści i kłosów co powoduje obniżkę plonu ziarna i masę 1000 ziaren. Warunki sprzyjające rozwojowi chorób grzybowych powodują również lepszą efektywność fungicydów. Warunki pogody z większą ilością opadów sprzyjają nie tylko dobremu plonowaniu, ale także rozwojowi chorób powodowanych przez grzyby (Narkiewicz-Jodko i wsp. 2008). Występowanie tych chorób nie zależy wyłącznie od warunków pogodowych, ale także od frekwencji wirulencji patogena (Tratwal i Weber 2006). Kwiatkowski i wsp. (2004) oraz Noworolnik (1996) uważają, iż chemiczna ochrona, czyli stosowanie fungicydów w zasiewach jęczmienia umożliwia zawiązywanie się większej liczby ziaren w kłosie, co ma ścisłe powiązanie z plonowaniem jęczmienia. W badaniach Kaniuczuka (2000, 2001, 2002 a, 2002 b) wzrost plonu ziarna jęczmienia po zastosowaniu fungicydów wynosił od 11% do 22%. W badaniach Lisowicza (1989), Kaniuczuka (2002 b), Narkiewicz-Jodko i wsp. (2003), Bujaka i wsp. (2008) stwierdzono, że stosowanie fungicydów w ochronie jęczmienia przyczynia się do znacznego istotnego wzrostu plonów ziarna. Zawiślak i Adamiak (1998) stwierdzili również wzrost masy 1000 ziaren jęczmienia jarego. W badaniach Contry i Dunne (2001), Pecio i wsp. (2002) oraz Krzywińskiej i wsp. (2010) wykazano, że fungicydy oprócz pozytywnego oddziaływania na dorodność ziarna wpływają również na poprawę parametrów wartości browarnej ziarna, takich jak: zawartość białka w ziarnie, ekstraktywność słodu, stopień ostatecznego odfermentowania, liczbę Kolbacha, lepkość brzeczki i siłę diastatyczną. 14

15 2.3 Charakterystyka cech użytkowych jęczmienia jarego Wielkość plonu ziarna zbóż, w tym jęczmienia jarego, jest uwarunkowana reakcją genotypu na biotyczne i abiotyczne czynniki środowiska oddziaływające na rośliny w okresie wegetacji, od wysiewu poprzez kolejne fazy wzrostu i rozwoju roślin aż do uzyskania fizjologicznej dojrzałości (Czembor i Czembor 2004; Kozdój i wsp ) Plenność jest cechą modyfikowaną przez warunki środowiska i zabiegi agrotechniczne. O wzroście produkcyjności decyduje agrotechnika, a zwłaszcza dwa główne jej czynniki: nawożenie i ochrona roślin (Szymczyk 2004). Plon stanowi kompleksowy końcowy rezultat rozwoju, na który składają się różne wzajemne zależne procesy w roślinie. Bezpośrednio o plonie ziarna decydują: liczba kłosów produktywnych na jednostce powierzchni, liczba ziaren w jednym kłosie i masa 1000 ziaren. Dwie odmiany, nie różniące się pod względem wysokości plonu, mogą go osiągnąć różnymi drogami (Simmonds 1987). Węgrzyn i Poradzińska (1979) stwierdzili, że plon jęczmienia jarego determinują dwie podstawowe cechy: liczba ziarniaków z jednostki powierzchni i masa 1000 ziaren. Pierwsza cecha wynika nie tylko z liczby kłosów na jednostce powierzchni, ale również z liczby ziaren z jednego kłosa. Wprawdzie wniosek nie jest nowy, ale wskazuje raz jeszcze na rolę, jaką odgrywa liczba ziaren z kłosa w plonowaniu. Ruebenbauer (1973) podaje, że poszczególne komponenty plonu uwarunkowane są działaniem genów polimerycznych, przy czym liczba ziaren z kłosa ma zasadnicze znaczenie w uzyskiwaniu wysokich plonów, gdy tymczasem masa ziarniaków odgrywa mniejsza rolę. Również Gozdowski i wsp. (2008) uważają, że zmienność plonu ziarna jęczmienia zależy bezpośrednio od trzech składowych tj. liczby kłosów na jednostce powierzchni, średniej liczby ziaren w kłosie oraz średniej masy ziarniaka, czyli masy 1000 ziaren. Poszczególne komponenty wpływają na wielkość plonu, przy czym stopień wpływu każdej z tych cech jest zróżnicowany. Fejer i Fedak (1975) stwierdzili nieistotną współzależność pomiędzy plonem ziarna z rośliny a masą 1000 ziaren, a istotną z liczbą ziaren z kłosa w populacjach mieszańców jęczmienia. Węgrzyn i wsp. (1979) podają, że w badaniach Norrington Daviesa (1972) plon był dodatnio i istotnie skorelowany zarówno z masą 1000 ziaren, jak również z liczbą ziaren z rośliny. Badania Węgrzyna i Czembora H.J. (1975) wykazały dodatnią korelację pomiędzy masą 1000 ziaren, a wysokością roślin i liczbą ziarniaków w kłosie. Stosowanie fungicydów nie wpływa na liczbę kłosów na jednostce powierzchni, natomiast może mieć wpływ na liczbę ziaren w kłosie. W badaniach Węgrzyna i Poradzińskiej stwierdzono (1979), że liczba ziaren u odmian jęczmienia jarego była istotnie dodatnio skorelowana z odpornością na mączniaka prawdziwego. Może to wynikać z tego, że przy stosowaniu fungicydów zmniejsza się porażenie mączniakiem, a tym samym zwiększa się liczba ziaren w kłosie. W przypadku odmian jęczmienia używanego na cele pastewne najważniejszymi cechami jakościowymi są: zawartość białka w ziarniakach i jego skład aminokwasowy. Natomiast odmiany na cele browarne powinny charakteryzować się, takim zespołem cech morfologicznych, fizjologicznych i chemicznych oraz parametrami technologicznymi, aby uzyskać z ziarna dobry 15

16 jakościowo słód (Bichoński 2003; Noworolnik i wsp. 2007; Budzyński 2009). Odporność jęczmienia na wyleganie ma charakter dziedziczny i jest właściwością odmianową kształtowaną przez szereg cech morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych i chemicznych. Stopień wylegania mogą zwiększać niekorzystne warunki siedliskowe takie jak np. duża ilość opadów, zbyt duże nawożenie azotem, silne wiatry. Następstwem wylegania są niewłaściwe warunki wzrostu roślin spowodowane brakiem dostępu światła i powietrza, utrudnieniem asymilacji i oddychania oraz rozwojem grzybów. Wszystko to łącznie powoduje obniżenie ilości i jakości plonu oraz utrudnia zbiór (Górny i wsp. 2004; Kościelniak i wsp. 2009). Przy ocenie zróżnicowania odmian niektóre cechy bonitacyjne wyraża się w 9-stopniowej skali bonitacyjnej, w której 9 oznacza stan najkorzystniejszy pod względem obserwowanej cechy, czyli całkowitej odporności. Ocena 1 oznacza stan najgorszy pod względem rolniczym czyli całkowitą podatność na chorobę. Odporność na wyleganie jest właściwością, którą można rozpatrywać jako wypadkową wielu cech źdźbła tj. długości słomy, masy kłosa (Górny i wsp. 2004). Na ogół odmiany o długiej słomie są bardziej podatne na wyleganie, chociaż i w obrębie odmian o krótkiej słomie spotyka się również wyleganie (Węgrzyn i wsp. 1979). Plon ziarna zazwyczaj jest ujemnie skorelowany z wysokością roślin, jak również z podatnością na wyleganie (Biliński i wsp. 1997). Związek odporności roślin na wyleganie z odpornością na plamistość siatkową obserwowano w badaniach Kudły i wsp. (1998). 16

17 3. MATERIAŁ I METODY 3.1 Materiał Materiał badawczy stanowiło 8 odmian jęczmienia jarego o różnym genetycznym typie odporności na mączniaka prawdziwego. Odmiany z czterech typów odporności reprezentowane są po jednej o użytkowaniu pastewnym i jednej o użytkowaniu browarnym. Charakterystykę odmian badanych w doświadczeniach z uwzględnieniem genów odporności na mączniaka przedstawiono w tabeli 1. Odmiany wysiano w trzech wariantach. Pierwszy wariant to odmiany w siewie kontrolnym, czyli bez stosowania fungicydów, drugi i trzeci wariant ze zastosowaniem fungicydów. Tabela 1. Charakterystyka badanych odmian jęczmienia jarego Odmiana Pochodzenie Typ odmiany Rok rejestracji Źródło odporności B. graminis 1 Gen odporności B. graminis Porażenie przez B. graminis 2 Plonowanie 3 Basza Polska browarna 2006 Mlo mlo 8,7 99 Bryl Polska pastewna 1998 Mlo mlo 8,4 97 Blask Polska browarna 2001 Ly Mla7 8,1 101 Antek Austria pastewna 2001 Ly Mla7 7,0 99 Sebastian Niemcy browarna 2005 Ar Mla12 8,0 101 Widawa Niemcy pastewna 2001 Ar Mla12 7,9 102 Scarlett Niemcy browarna 1999 We Ml(CP) 7,5 97 Orthega Niemcy pastewna 1998 We Ml(CP) 7, nazwy genów pochodzą od odmiany będącej źródłem odporności (Czembor 2004), 2 porażenie wyrażone jest w skali 9-cio stopniowej, gdzie 9- pełna odporność,1 -podatność, 3 wysokość plonowania podano dla standardowego poziomu agrotechnicznego dla wyników pochodzących z Porejestrowego Doświadczalnictwa Odmianowego COBORU. 17

18 W doświadczeniu były badane cztery rodzaje źródeł odporności: Mlo, Ly, Ar, We. Każde z tych źródeł odporności reprezentowane było przez 2 odmiany jęczmienia jarego, z których jedna była typu browarnego, a druga typu pastewnego. Poszczególne źródła odporności przedstawiono w tabeli 1. Źródło Mlo występowało u odmiany Basza (typ browarny) i Bryl (typ pastewny), Ly u odmiany Blask (typ browarny) i Antek (typ pastewny), Ar u odmiany Sebastian (typ browarny) i Widawa (typ pastewny) oraz We Ly u odmiany Scarlett (typ browarny) i Orthega (typ pastewny) Charakterystyka odmian jęczmienia jarego Charakterystykę odmian przedstawiono na podstawie List Opisowych Odmian COBORU (1999), (2001), (2005). Basza Odmiana typu browarnego. Charakteryzuje się wysoką odpornością na choroby: mączniaka prawdziwego i plamistość siatkową oraz dobrą odpornością na wyleganie. Odmiana ta wyróżnia się dobrym wyrównaniem ziarna i wysokim plonem ziarna technologicznego. W kompleksowej ocenie wartości browarnej odmiana ma wysokie oceny następujących parametrów: wysoki stopień ostatecznego odfermentowania, wysoką lepkość, dobrą siłę diastatyczną, dobrą kruchość słodu i niską zawartość betaglukanów. Bryl Jest odmianą wpisaną do Rejestru Odmian w 1998 roku. Jest to odmiana pastewna, dwurzędowa o dobrej odporności na choroby, zwłaszcza na mączniaka i plamistość siatkową. Posiada odporność na wyleganie lepszą od większości zrejonizowanych odmian. Charakteryzuje się dobrym wyrównaniem ziarna i nieco większą zawartością białka. Odmiana ma przeciętne wymagania glebowe, plonuje dobrze we wszystkich rejonach kraju. Posiada przeciętną tolerancję na zakwaszenie gleby. Antek Odmiana typu pastewnego. Odporność na mączniaka mała, na rdzę jęczmienia dość duża, a na pozostałe choroby przeciętna. Rośliny o średniej wysokości i odporności na wyleganie. Termin kłoszenia i dojrzewania przeciętny. Posiada dość dużą masę 1000 ziaren, wyrównanie ziarna dobre a zawartość białka kształtuje się na średnim poziomie. Plenność dobra. Charakteryzuje się przeciętną tolerancją na zakwaszenie gleby. Młode rośliny o typie wzrostu półstojącym, kłos dwurzędowy, cylindryczny, 18

19 średni do długiego, luźny, ze średnim nalotem woskowym, ustawiony poziomo w fazie dojrzałości mlecznej; ziarno oplewione. Blask Odmiana typu browarnego. Zdrowotność przeciętna, przy dość małej odporności na plamistość siatkową i czarną plamistość. Rośliny o przeciętnej wysokości i odporności na wyleganie. Termin kłoszenia i dojrzewania średni. Masa 1000 ziaren dość mała, wyrównanie ziarna przeciętne, zawartość białka średnia. Wartość browarna dobra do bardzo dobrej. Plenność dobra. Tolerancja na zakwaszenie gleby przeciętna. Młode rośliny o typie wzrostu pośrednim między półstojącym a półleżącym ; kłos dwurzędowy, cylindryczny, średni do długiego, średnio zbity, ze słabym nalotem woskowym, ustawiony poziomo w fazie dojrzałości mlecznej; ziarno oplewione. Sebastian Odmiana typu browarnego, o bardzo dobrej wartości technologicznej. Odporność na rdzę jęczmienia i rdzę źdźbłową dość duża, na mączniaka, plamistość siatkową i rynchosporiozę średnia, a na czarną plamistość dość mała. Rośliny niskie do bardzo niskich, o dobrej odporności na wyleganie. Termin kłoszenia i dojrzewania średni. Masa 1000 ziaren dość mała, zawartość białka w ziarnie mała. Plenność dobra do bardzo dobrej. Tolerancja na zakwaszanie gleby dość duża. Widawa Odmiana typu pastewnego. Odporność na rdzę źdźbłową duża, na mączniaka prawdziwego, plamistość siatkową, rynchosporiozę i czarną plamistość średnia. Rośliny niskie, o przeciętnej odporności na wyleganie. Termin kłoszenia i dojrzewania średni. Masa 1000 ziaren mała, wyrównanie dość słabe. Zawartość białka w ziarnie mała. Plenność dobra do bardzo dobrej. Tolerancja na zakwaszenie gleby dość duża. Orthega Odmiana typu pastewnego. Zdrowotność na ogół dobra, zwłaszcza większa odporność na plamistość siatkową liści i rynchosporiozę. Rośliny niższe, o dość dużej odporności na wyleganie. Termin kłoszenia i dojrzewania późny. Masa tysiąca ziaren średnia, wyrównanie ziarna gorsze. Zdrowotność białka w ziarnie mniejsza. Plenność bardzo dobra. Wymagania glebowe przeciętne. Tolerancja na zakwaszenie gleby przeciętna. 19

20 Scarlett Odmiana typu browarnego. Wartość technologiczna ziarna bardzo dobra. Zdrowotność dobra. Odporność na wyleganie przeciętna. Termin kłoszenia i dojrzewania średni. Masa 1000 ziaren średnia, wyrównanie ziarna dobre. Ziarno o dość małej zawartości białka. Plenność dobra. Wymagania glebowe przeciętne. Tolerancja na zakwaszenie gleby dość duża. Młode rośliny o półleżącym typie wzrostu, liść flagowy o silnym nalocie woskowym na pochwie, uszka średnio zabarwione antocyjanem, źdźbło średniej długości. Posiada kłos dwurzędowy, cylindryczny, średni do długiego, średnio zbity, ze średnim nalotem woskowym, ości dłuższe od kłosa, średnio zabarwione antocyjanem. Ziarno jest oplewione. Materiał do siewu przygotowano wyliczając wysiew na podstawie masy 1000 ziaren, siły kiełkowania oraz liczby ziaren na m 2. Przyjęto normę wysiewu 330 ziaren/m Charakterystyka źródeł odporności na porażenie przez Blumeria graminis f. sp. hordei. Wybrane odmiany reprezentują cztery źródła odporności na mączniaka prawdziwego Blumeria graminis f. sp. hordei (Mlo, Ly, Ar, We). (Tab. 1). W Polsce odmiany ze źródłem odporności Mlo stanowią 26,1% plantacji nasiennych, Ly 12,5%, Ar 18,8%, We 16,3%. Wymienione cztery źródła odporności znajdują się w odmianach wysiewanych na 73,7% powierzchni plantacji nasiennych (wg danych Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi 2005 r.). Genetyczne uwarunkowanie odporności odmian na porażenie przez Blumeria graminis f. sp. hordei jest w następujących typach odporności: I. Odporność: Arabische (Emir) Mla- Ar, Mla 12 Ten typ odporności jest reprezentowany przez odmiany Sebastian i Widawa. II. Odporność: Lyallpur (Mla 7) Ten typ odporności jest reprezentowany przez odmiany Blask i Antek III. Odporność: Weihenstephan (Pflugs Intensive) (Ml (CP) Ten typ odporności jest reprezentowany przez odmiany Scarlett i Orthega. IV. Odporność: Mlo Typ odporności Mlo jest reprezentowana przez odmiany Basza i Bryl. 20

21 3.2 Stosowanie fungicydów w doświadczeniach W celu zbadania interakcji odmian zawierających geny odporności na mączniaka z substancjami aktywnymi fungicydów zastosowano różne warianty ochrony roślin. Stosowanie substancji aktywnych fungicydów : - wariant I kontrola, bez stosowania fungicydów, - wariant II zastosowanie fungicydu z substancją aktywną spiroksamina, - wariant III zastosowanie fungicydu z substancją aktywną proquinazid. Do ochrony przed chorobami użyto fungicydy z substancjami aktywnymi: spiroksamina i proquinazid. Spiroksamina znajduje się w preparacie o nazwie: Impuls 500 EC, a proquinazid w Talius 200 EC. Podstawą wyboru preparatów fungicydowych była zasada, aby różniły się i zawierały pojedynczą substancją aktywną. Zastosowana w doświadczeniu spiroksamina (Impuls 500 SC) jest substancją starszej generacji, która działa interwencyjnie i zapobiegawczo przeciwko mączniakowi prawdziwemu oraz rynchospiriozie i rdzy jęczmienia, a także zapobiegawczo przeciwko plamistości siatkowej. Proquinazid to substancja nowej genearcji do zwalczania mączniaka prawdziwego zbóż o silnym działaniu zapobiegawczym i interwencyjnym, niewykazująca aktywności przeciwko innym patogenom atakujących jęczmień (Blake i wsp. 2010). Dobór substancji miał na celu zastosowanie produktów o podobnym działaniu przeciwko mączniakowi prawdziwemu zbóż z czego posiadał jeszcze dodatkowo szersze spektrum zwalczanych chorób. Chodziło o sprawdzenie czy substancje fungicydowe wzmacniają działanie genów odporności i czy mogą je zastąpić w zapobieganiu rozwoju mączniaka prawdziwego zbóż Charakterystyka stosowanych fungicydów Impuls 500 EC jest fungicydem posiadającym substancją czynną spiroksaminę która należy do grupy ketoamin. Substancja czynna o działaniu systemicznym w roślinie. Spiroksamina zarejestrowana jest głównie do zwalczania patogena mączniaka prawdziwego zbóż, ale również posiada rejestracje na takie choroby jak: plamistość siatkowa, rynchosporioza, septorioza liści pszenicy, rdza brunatna, rdza karłowa, rdza żółta oraz rdza źdźbłowa. Zalecana do stosowania w mieszaninach z tebuconazolem. Dawka rejestracyjna preparatu wynosi: 1 l/ha Talius 200 EC jest fungicydem posiadającym substancję czynną proquinazid z grupy quinozolin. Proquinazid działa kontaktowo i jest stosowany zapobiegawczo przeciw rozwojowi mączniaka prawdziwego poprzez zahamowanie zarodnikowania grzyba. Substancja wykazuje również cechy indukowania naturalnej odporność roślin. Proquinazid jest głownie zarejestrowany do zwalczania mączniaka prawdziwego zbóż, ale posiada również rejestrację na septoriozę liści i plew, brunatną plamistość liści oraz fuzaryjną zgorzel podstawy źdźbła. Dawka rejestracyjna od 0,15 l/ha do 0,25 l/ha. 21

22 Do wykonania zabiegów chemicznych używano opryskiwacza poletkowego AP-2/t w wersji taczkowej pracującego przy ciśnieniu w zakresie 0,1 0,4 MPa (1 4 Bar). Oprysk fungicydem wykonano ze zbiornika 7-litrowego, wyliczając dawkę fungicydu. Nasiona potraktowano zaprawą nasienną Premis Universal 275 FS. Opryskiwacz przedstawia poniższe zdjęcie (fot. 1). 22

23 3.3 Metody badań polowych Doświadczenia polowe założono metodą dwuczynnikową split-plot (metoda podbloków) w 4 powtórzeniach. Obiektami czynnika pierwszego były substancje aktywne fungicydów oraz wariant kontrolny bez stosowania ochrony fungicydowej. Warianty czynnika pierwszego były następujące: - I kontrola bez stosowania fungicydów - II fungicyd z substancją aktywna spiroksamina - III fungicyd z substancja aktywną proquinazid. Obiektami czynnika drugiego było 8 odmian jęczmienia jarego o różnym typie odporności na mączniaka prawdziwego. Basza (mlo) Bryl (mlo) Blask (Ly) Antek (Ly) Sebastian (Ar) Widawa (Ar) Scarlett (We) Orthega (We) Doświadczenia prowadzono w ciągu trzech sezonów wegetacyjnych ( ) w dwóch miejscowościach Bąków woj. opolskie, który znajduje się na terenie Hodowli Roślin Smolice Sp. z o. o. Grupa IHAR Oddział Bąków, oraz Oleśnica Mała, woj. dolnośląskie w Zakładzie Doświadczalnym Hodowli i Aklimatyzacji Roślin. W każdej miejscowości doświadczenia założone były w czterech powtórzeniach. Wielkość poletka wynosiła 5m 2. W celu uniknięcia wpływów sąsiedzkich stosowano poletka izolujące warianty zabiegów. Na wszystkich poletkach wykonano oceny porażenia mączniakiem prawdziwym, plamistością siatkową, rdzą karłową i rynchosporiozą. Badano następujące cechy użytkowe: plon dt/ha przy 15% wilgotności, liczbę ziaren z kłosa (szt.), długość kłosa (cm), masę 1000 ziaren (g), wysokość roślin (cm). Liczbę ziaren w kłosie oraz długość kłosa oznaczono na 10 wybranych losowo kłosach przed zbiorem roślin. Plon określono po zbiorze kombajnowym. Z każdego poletka pobrano próbki ziarna, z których po wyczyszczeniu oznaczono masę 1000 ziaren oraz wykonano analizy procentowej zawartości białka i skrobi. Oznaczenie procentowej zawartości biała w suchej masie i procentu skrobi oznaczono na aparacie INFRATEC. 23

24 3.3.1 Metody oceny chorób Polowe oceny stopnia porażenia odmian jęczmienia jarego przez Blumeria graminis f. sp. hordei przeprowadzono 3-5 krotnie w ciągu sezonu wegetacyjnego. Ocenę występowania objawów mączniaka prawdziwego, rynchosporiozy, rdzy karłowej i plamistości siatkowej prowadzono w oparciu o powszechnie stosowaną wizualną skalę 9-cio stopniową, gdzie 1 oznacza pełną podatność, a 9 pełną odporność. Pierwsze oceny porażenia mączniakiem prawdziwym wykonywano tuż przed zastosowaniem fungicydów to jest w fazie strzelania w źdźbło. Następne obserwacje były przeprowadzane co 7 10 dni. W celu porównania nasilenia występowania mączniaka prawdziwego na odmianach kontrolnych i po zastosowaniu fungicydów stopnie porażenia przekształcono na wartości procentowe porażonej powierzchni (y) przy zastosowaniu wzoru (Shaner i Finney 1977, Finckh i Wolfe 1997, Finckh i wsp. 1999, Nadziak i wsp. 2007): ln[y/(1-y)]= -5,09 + 0,94 F gdzie: ln logarytm naturalny, y procent porażonej powierzchni, F stopień polowej odporności po przekształceniu skali wg wzoru (Finckh i wsp. 1999): F = -x + 10 gdzie: x stopień odporności polowej w skali 9-cio stopniowej (9 pełna odporność, 1 pełna podatność). Wyliczone wartości procentowe porażenia roślin wg podanego wzoru, przedstawiają się następująco: Ocena polowa (F) Procent porażonej powierzchni Średnie porażenie (%) x , , , , , , , , ,8 24

25 Do porównania odmian z różnymi genami odporności przy zastosowaniu poszczególnych substancji aktywnych obliczano powierzchnię pod krzywą rozwoju choroby (ang. AUDPC)) wg wzoru: n-1 y i(j -1) y AUDPC = (x ij j y ij + x j ) 2 j=1 gdzie: AUDPC powierzchnia pod krzywą rozwoju choroby (area under disease progress curve) dla i-tej odmiany, x j - liczba dni pomiędzy obserwacjami y ij - procent porażonej powierzchni przez mączniak prawdziwy i-tej odmiany w j-tym terminie Niższa wartość AUDPC oznacza mniejsze porażenie przez mączniaka prawdziwego. Do określenia redukcji porażenia mączniakiem prawdziwym użyto miary procentowego porównania do kontroli. Oceny innych chorób wykonywano w momencie wystąpienia objawów choroby. 25

26 3.4 Statystyczne metody badań Wyniki z poszczególnych doświadczeń opracowano statystycznie przy użyciu programu Sergen 4 (Calinski i wsp. 2003) dla serii doświadczeń odmianowych. Wykonano analizy wariancji dla badanych cech zgodnie z modelem podbloków dla doświadczeń powtórzonych w miejscowościach i latach. Hipotezy zerowe o równości średnich dla poszczególnych czynników oraz ich interakcji weryfikowano testem F na poziomie istotności α = 0,05 i 0,01. Następnie wykonano analizę wstępną polegającą na obliczeniu średnich wartości dla odmian w poszczególnych miejscowościach i latach i w poszczególnych grupach stosowania substancji fungicydowych, średnich ogólnych dla poszczególnych odmian średnich w wariancie kontrolnym, średnich dla interakcji odmian z latami, odmian z miejscowościami, odmian z substancjami fungicydów, lat z miejscowościami, substancji fungicydowych z miejscowościami, substancji fungicydowych z latami, substancji fungicydowych z latami i miejscowościami, odmian z substancjami fungicydowymi i miejscowościami, odmian z substancjami fungicydowymi i latami, odmian z latami i miejscowościami, odmian z substancjami fungicydowymi, miejscowościami i latami oraz średnich ogólnych i ocen wariancji błędów dla poszczególnych doświadczeń. Dla porównania średnich wartości cech dla odmian i innych badanych czynników i ich interakcji obliczono najmniejsze istotne różnice (NIR) jako iloczyny błędów przeciętnych różnicy średnich arytmetycznych i wartości krytycznych rozkładu t na poziomie istotności 0,05. Dla odmian w poszczególnych środowiskach obliczono także względne wartości cech wyrażone w procentach, jako stosunek wartości odmiany (kontroli) do tej samej odmiany w grupie stosowanego środka fungicydowego. Obliczono efekty genotypów i ich interakcje z fungicydami, latami, miejscowościami i środowiskami. Wszystkie przeprowadzone testy ogólne weryfikowano za pomocą statystyki F. Wartości statystyki F testowano na poziomie istotności α = 0,05 i α = 0,01. W analizie szczegółowej przedstawiono: - ocenę efektu głównego tzn. odchylenie od średniej ogólnej, - odpowiadającą mu wartość F, - wielkość interakcji genotypy środowiska (GE) mierzona odpowiednią statystyką F, Dla statystyk F podano odpowiednie wartości krytyczne dla testowania indywidualnego na poziomie istotności α = 0,05 i α = 0,01. W celu uzyskania rozkładu normalnego i ciągłości dla cech ocenianych w skali bonitacyjnej wyniki obserwacji wykonanych w skali bonitacyjnej poddano transformacjom wykorzystując wzór podany przez Węgrzyna i in. (1996): ( 0,125( 1) ) x' = arcsin x + gdzie: x wartość oceny binitacyjnej 26

27 3.5 Warunki meteorologiczne i glebowe Warunki meteorologiczne Charakterystykę temperatur i opadów w poszczególnych sezonach wegetacyjnych opracowano na podstawie obserwacji wykonywanych, Bąkowie i Oleśnicy Małej i podano w tabelach 2 i 3 oraz wykresach 1 6. Tabela 2 przedstawia średnie miesięczne sumy opadów i temperatur w Bąkowie. Suma opadów w sezonie wegetacyjnym 2006 roku była niższa od sumy opadów z wielolecia (650,4 mm) i wynosiła 580,0 mm (rys. 1). W dużej mierze miały na to wpływ opady w maju i lipcu, które były niższe od średniej z wielolecia, odpowiednio o 33,1 i 60,8 mm, Występowały w tym czasie krótkie okresy posuchy. Średnia roczna temperatura w 2006 roku była zbliżona do wielolecia, zwłaszcza w kwietniu maju i czerwcu. Znacznie cieplejszy od wielolecia był lipiec (4,7 o C). W czasie wegetacji 2006 r. warunki pogodowe były niesprzyjające dla rozwoju roślin, ponieważ w lipcu wystąpiły wysokie temperatury i duży niedobór opadów, co spowodowało szybkie i wcześniejsze zasychanie kłosów. Sezon wegetacyjny 2007 był obfitym w opady (rys. 2). W tym roku duże opady wystąpiły w czerwcu i lipcu, i były średnio o ponad 30 mm wyższe w porównaniu do wielolecia. W okresie wschodów roślin (kwiecień) wystąpiły niedobory wody, co miało niekorzystny wpływ na początkowe fazy rozwoju roślin. W sezonie 2007 średnia temperatura roczna była wyższa od średniej z wielolecia i wynosiła plus 8,0 C, co było o 2,1 C więcej niż w wieloleciu. Od kwietnia do lipca temperatury były na zbliżonym poziomie do wielolecia. W 2008 roku suma opadów była niższa od wielolecia i wynosiła 585,5 mm (rys. 3). Niższe opady zanotowano w maju, czerwcu i lipcu. Największa różnice, w porównaniu z wieloleciem, wystąpiła w czerwcu w czasie wypełniania ziarna. Niedobór opadów wynosił 50 mm. Średnia temperatura w 2008 roku była wyższa od średniej z wielolecia o 1,3 C i wynosiła 8,2 C. 27