Krajowa kolekcja rodzaju Lupinus sp., Pisum sp. i Ornithopus sp. Poznańska Hodowla Roślin Sp. z o.o., Oddział Wiatrowo P. Barzyk W.

Transkrypt

1 Krajowa kolekcja rodzaju Lupinus sp., Pisum sp. i Ornithopus sp. Poznańska Hodowla Roślin Sp. z o.o., Oddział Wiatrowo P. Barzyk W. Święcicki

2 GROCH 1 gatunek 100 taksonów 2n-14, samopylny 2941 linii ŁUBINY ± 200gatunków 4 gat. uprawne samo i obcopylne 1257 linii SERADELA 11 gatunków obcopylna 2n linii

3 Charakterystyka i ocena obiektów Pochodzenie Klasyfikacja botaniczna Charakterystyka genotypu Przebieg faz kwitnienia Struktura plonu nasion Związki antyżywieniowe - oligosacharydy i alkaloidy w nasionach + Przechowywanie i wymiana

4 Pisum sp.

5 Gen af, tl

6 Geny barw kwiatów w grochu Gen uni Gen crw Gen b Geny Cit Cm P. fulvum

7 Charakterystyka genotypu wybranych obiektów kolekcyjnych grochu NR_WT A CH I Wt Wt Wt Wt Wt Różnice od TD AF FL ST TL PA VI M SE R W B W LO W EL FA S LE B D CR K FN FN A PR BT GP N P V PU R RU P SR U TE CP a fl pa fn bt te cp art2 det Geny dodatkowe Wt fa2, det Wt chi33,pl,arg,wlo Wt chi6,apu,tac,st Wt nlb,r,tl,gp Wt art2,det

8 Charakterystyka genu art GENE SYMBOL: art1 2. SYMBOL STATUS: VAL 3. INHERITANCE: Rec 4. CHROMOSOME AND/OR LINKAGE GROUP: 6 5. MUTATION GROUP AND TYPE: 10.1 arthritic AUTHORS OF: 6. CHARACTER: Cruger, SYMBOL: Marx, 1981 (PNL 13: 38-39) 8. LOCALISATION: Marx, 1981 (PNL 13: 38-39) 9. TYPE LINE FOR GENE/ALLELE: Wt art1 10. PHENOTYPE DESCRIPTION: In seedling stage leaflets and stipules are undulate, and partially folded. In the generative phase the peduncle becomes swollen and the actual sate of attachement to the stem is more smothly rounched. Nodes apgear to be enlarged (arthritic) 11. OTHER INFORMATION: Spontaneous mutant selected in the early 60`s from cv. Olympic = Katalog genów Pisum (2018?)

9 Klasyfikacja botaniczna obiektów grochu (2016 r.) Takson Linie Pisum abyssinicum Wt 22, Wt 27 Pisum elatius Wt 111,Wt 112,Wt 114, Wt 118, Wt 124 Pisum fulvum Wt 302,Wt 303, Wt 304 Pisum sativum subsp. sativum conv. sativum var. balticum Wt 2103 var.pervicax Wt 2158, Wt 2170, Wt 2176,Wt 2181, var. regine Wt 2270 var.schneebergeri Wt 2309,Wt 2333,Wt 2353,Wt 2357,Wt 2370 Wt 2376,Wt 2452 var.vilmorini Wt 2509 var.schneebergeri Wt 2629,Wt 2632,Wt 2637,Wt 2640 var.cimitari Wt 2804,Wt 2810,Wt 2825 var.episcopi Wt 3026, Wt 3037,Wt 3511, var.gratiosum Wt 3540,Wt 3545,Wt 3554, var.jesseni Wt 3604,Wt 3607 var.mesomelan Wt 3710,Wt 3811,Wt 3812,Wt 3813 var.nanoanglicum Wt 3835, Wt 3839,Wt 3840, Wt 3865,Wt 3875 Wt 3876, var.nanoviride Wt 3947

10 Fazy rozwoju roślin grochu Nr linii PO.KWIT KO.KWIT Doj.Tech 1 23 maj 3 cze 18 cze maj 10 cze 5 lip maj 4 cze 20 cze cze 22 cze 11 lip cze 12 cze 2 lip maj 4 cze 22 cze maj 9 cze 15 lip maj 10 cze 3 lip cze 15 cze 2 lip maj 4 cze 22 cze maj 10 cze 5 lip maj 10 cze 8 lip maj 10 cze 1 lip maj 7 cze 2 lip maj 10 cze 27 cze maj 10 cze 2 lip c.d cze 20 cze 5 lip cze 13 cze 8 lip cze 22 cze 15 lip cze 13 cze 8 lip maj 10 cze 8 lip maj 10 cze 5 lip Tarchalska 31 maj 10 cze 8 lip Astronaute 30 maj 10 cze 8 lip Mecenas 30 maj 8 cze 6 lip

11 Struktura plonu nasion roślin grochu N R Nr linii średnia l. strąkow średnia l. nasion średni PLO N (g) MTN (g) 1 1 4,1 19 1, ,8 80 8, ,3 65 6, ,2 83 8, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Tarchalska Astronaute Mecenas 10, , , , , ,0 242 ELEMENTY STRUKTURY PLONU min. max. śr. liczba strąków ogółem [szt.] 4,1 35,8 14,5 liczba nasion z rośliny [szt.] ,0 plon nasion z rośliny [g] 1,8 23,9 13,5 MTN [g]

12 Oligosacharydy w nasionach grochu (RFO rafinoza, stachioza, werbaskoza) Wnioski: Źródłem obniżonej zawartości RFO mogą być formy prymitywne i niektóre udomowione, Przeciętny skład jakościowy (raf : stach : werb) = 15:38:47%. Znaleziono szczególnie korzystne linie z przewagą stachiozy nad werbaskozą (tzw. typ fasolowy), Ogólna zawartość jest istotnie niższa w liniach z dominującymi allelami głównych genów nasion (R, A, I) = wyższa w liniach z recesywnymi mutacjami genów. (interesujące z p. widzenia ewolucji).

13 Lupinus sp. duża zmienność liczne dzikie gatunki L. princei L. mutabilis odmiany hodowlane rody hodowlane mutanty odmiany miejscowe dzikie gatunki formy pokrewne L. cosentinii L. palaestinus L. albus var. graecus L. pilosus L. micranthus L. digitatus L. atlanticus L. hispanicus

14 L. cosentinii L. micranthus L. albus

15 Stan ilościowy kolekcji łubinów gatunek wysokoalkaloidowe niskoalkaloidowe nowe łącznie Lupinus albus Lupinus angustifolius Lupinus luteus Inne gatunki Starego Świata 57 Inne gatunki Nowego Świata 29 ŁUBINY łącznie 1252 Seradela 125

16 SKRÓTY NAZW KRAJÓW POCHODZENIA BYS CHL DEU DZA EGY ESP ETH FRA GBR GRC HUN ISR ITA JOR LTU MAR POL PRT SUN SWE SYR TUR UKR USA VEN ZAF CSK Białoruś Chile Niemcy Algieria Egipt Hiszpania Etiopia Francja Anglia Grecja Węgry Izrael Włochy Jordania Litwa Maroko Polska Portugalia Rosja Szwecja Syria Turcja Ukraina Stany Zjednoczone Wenezuela Południowa Afryka Czechy KLASYIKACJA CV XD MU LR CO (cultivar) odmiana hodowlana (cross derivative) ród hodowlany (mutant) mutant (landrace) odmiana miejscowa (collection wild or primitive) kolekcjonowana forma dzika lub prymitywna

17 Charakterystyka obiektów 1. FAZY ROZWOJU STRUKTURA PLONU liczba dni do początku kwitnienia liczba dni do końca kwitnienia liczba dni do dojrzałości liczba strąków na pędzie gł. liczba strąków ogółem plon nasion z rośliny [g] liczba nasion z rośliny [szt.] MTN [g] 2. MORFOLOGIA INNE CECHY barwa liści barwa kwiatów barwa nasion wysokość roślin [cm] wysokość osadzenia strąków na pędzie gł. [cm] liczba odgałęzień [szt.] zawartość alkaloidów [%] odporność na antraknozę [0-9]

18 barwa nasion - L. angustifolius barwa nasion - L. angustifolius szare białe brąz.-szare brąz. nakrap. brązowe szaro-brąz. cieliste białe nakr. c. szare białe,brąz.nakrap. różne kolory białe i znaczek popielate j.szare białe,beż.nakr. białe beż. nakr. beż. nakr. żółte cz.-nakr. szary marmurek szare czarno nakr. popiel.brąz. popiel. marmurek kremowe krem.l.nakrap. krem.j.szare beż rys. krem.brązowo nakrap. krem. szare krem. j. szare, brąz. nakr. j.brąz,marmurek czarne nakr. ciemny brąz brąz.-szare nakr. Serie1 brąz.marm.,szare brąz.,lekkie białe nakrap. brąz. marm. brąz. cz. nakr. biało-brąz.-popiel. biało-brąz. nakrap., znaczek biało-brąz. biało-beż.-szare białe,lekko brąz.nakrap. białe,brąz.rys. białe z beż. rys. białe popiel. nakr. białe l. nakr. zn. białe l. nakr. białe c.zn. białe brąz. nakr. beżowe nakr. beż.-szare nakr. beż.-szare beż.l.nakrap. beż.brąz.rys. beż. brąz. nakr. bez.j.szare liczba obiektów

19 barwa kwiatów - L. angustifolius różowe, niebieskie różowe niebieskie, różowe niebieskie liliowe jasnoróżowe jasnoniebieskie biało-różowe białe liczba obiektów

20 barwa kwiatów - L. albus

21 Fot.6. Zabarwienie kwiatów w łubinie żółtym Trzy odcienie barwy żółtej: pomarańczowo-żółta, żółta, cytrynowa

22 Wczesność - L. albus dojrzałość koniec kwitnienia początek kwitnienia

23 Ryc. 2. Struktura plonu L. luteus - plon i liczba nasion 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 średni plon nasion z rośliny [g] średnia liczba nasion z rośliny [szt.] Ryc. 3. Struktura plonu L. luteus - liczba strąków 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 średnia liczba strąków na pędzie gł. [szt.] średnia liczba strąków ogółem [szt.]

24 >11 80 liczba odgałęzień - L. angustifolius Liczba odgałęzień - L. albus liczba obiektów

25 Typy wzrostu u Lupinus luteus

26 Fot.9. Typy wzrostu u Lupinus sp.

27 ,00 Lupinus albus ogólna zawartość alkaloidów [%] s.m. zawartość sumy alkaloidów [%] s.m. 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00

28 E T GRAF T ,00 L. angustifolius analiza alkaloidów 364 obiekty 2,50 zawartość sumy alkaloidów [%] sm 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

29 Łubin wąskolistny Łubin biały Oznaczanie zawartości alkloidów Linia % s.m. Barwa * * * * * * * * * Bordako a * * * * * * * ** ** Azuro b *** *** *** *** Linia % s.m. Barwa * * Nelly a * * ** ** ** ** ** ** *** *** *** *** * *** **** Feli b *** **** **** **** **** * żółta ** c. żółta *** j. brązowa **** brązowa a sweet control b bitter control

30 Alkaloidy w kolekcji łubinu wąskolistnego (baza danych na stronie internetowej) 329 linii Zawartość ogółem 0,0005 2,8752% s.m. Lupanina 46,4% (0,98-73,0) 13OH lupanina 35,6% (15,6-71,1) Angustifolina 15,5% (0,0-49,8) izolupanina 2,5% (0,0-34,0)

31 gatunek (liczba linii w kolekcji) zawartość ogól na [% s. m.] (+ liczba alkaloidów śladowych) lupinina multifloryna 13-tigloyloxymultifloryna 13-benzoyloxylupanina thermopsine izolupanina izomer graminy + gramina lupanina izolupanina 13-hydroksylupanina 11,12-didehydrolupanina oxolupanina 11,12-secodidehydromultifloryna 13-angelolyoxomultifloryna albina ammodendryna sparteina angustifloina N-metyloammodendryna epilupinina Skład jakościowy alkaloidów głównych w nasionach łubinów Starego Świata Procentowy udział poszczególnych alkaloidów [%] L. angustifolius (329) L. albus (377) L. luteus L. atlanticus (5) L. cosentinii (5) L. micranthus (1) L. palestinus (6) L. pilosus (6) L. anatolicus (1) L. hispanicus (12) L. mariae-josephi (1) 1,1111 (+0) 2,4547 (+2) 0,0087 (+0) 0,1827 (+16) 0,1799 (+14) 0,8984 (+16) 0,1436 (+14) 0,2588 (+16) 0,1177 (+12) 1,2406 (+9) 5,6611 (+12) ,40 2,50 35, , ,51 1, ,83-8, ,48 1,04-2, , , ,15 21, ,33 66,68 30,35 1, ,35 66,64 3,30 1,15 1,36 0,95 1, , ,20 1, ,07 65,36 1,48-1, ,22 6, ,76 63,85 2, , ,12 85, , , ,42 18,27 5,12 4,05 3,

32 Alkaloidy w nasionach łubinów Skład jakościowy: łubin wąskolistny lupanina 46%: 13OH lupanina 35%: angustifolina 15%, łubin biały lupanina 76%: 13OH lupanina 8%: multifloryna 5%, albina 4%, analizy składu jakościowego u dzikich gatunków pozwalają wnioskować o możliwym wykorzystaniu w chemotaksonomii łubinów, udomowienie i hodowla odmian istotnie obniżyły zawartość alkaloidów (kilka% 0,02% s.m.), możliwe jest dalsze obniżenie zawartości (0,00%), czy możliwe jest całkowite wyeliminowanie głównego alkaloidu?

33 Fot.1 i 2. Porażenie łubinu białego w teście szklarniowym przez C. lupini

34 Ryc. 1. Porażenie łubinu białego w teście szklarniowym przez C. lupini 9,0 średnie porażenie 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 min. 2,25 2,0 1,0 0,0

35 Seradela 5 gatunków Zach. Europa, na północy do Płd. Szkocji, rejony śródziemnomorskie łącznie z Afryką Płn., na wschodzie do Kaukazu i Iranu; 1 gat. w Am. Płd. (Pn. Argentyna, Urugwaj, Płd. Brazylia), gleby lekkie, piaszczyste; Ornithopus sativus Brot. - Seradela pastewna, seradela siewna wzniesiona (do ok. 60 cm) lub płożąca liście drobne pierzasto-złożone kwiaty na szypułkach strąki rozpadające się na człony ok. 12% białka Miododajna, międzyplon ścierniskowy, wsiewka w żyto.

36 Publikacje Święcicki W., Kroc M., Kamel K Lupins (Lupinus spp.). W: Antonio M. De Ron (Ed.) Grain Legumes, Handbook of Plant Breeding. Springer Science+Business Media, New York: (rozdział w książce) Górynowicz B., Święcicki W., Osiecka A., Kaczmarek Z Terminal inflorescence and restricted branching genes in lupins (L. albus L., L. angustifolius L., L. luteus L.) and field bean (Viciafaba L.) breeding in Poland J. Agri. Sci. Technol. 4(9B): Katarzyna A. Kamel, Wojciech Święcicki, Zygmunt Kaczmarek, Paweł Barzyk Quantitative and qualitative content of alkaloids in seeds of a narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.) collection. Gen. Res. Crop Evol. DOI /s Kroc M., Rybiński W., Wilczura P., Kamel K., Kaczmarek Z., Barzyk P., Święcicki W Quantitative and qualitative analysis of alkaloids composition in the seeds of white lupin (Lupinus albus L.) collection. Genetic Resources and Crop Evolution. DOI: /s Gawłowska M., Święcicki W.K., Lahuta L.Kaczmarek Z Raffinose family oligosaccharides in seeds of Pisum wild taxa, type lines for seed genes, domesticated and advanced breeding materials. Genetic Resources and Crop Evolution. 64(3)

37 Dziękuję za uwagę