Program Wieloletni Sprawozdanie za okres r.

Transkrypt

1 Program Wieloletni Sprawozdanie za okres r. Nazwa i nr zadania: 2.8 Poszerzanie puli genetycznej roślin z przeznaczeniem na cele nieżywnościowe Radzików

2 Wykonawcy Bydgoszcz - Ogród Botaniczny KCRZG, Bydgoszcz - Pracownia Hodowli Odpornościowej i Technologii Produkcji Roślin Okopowych, Radzików - Pracownia Markerów Molekularnych ZBiFR, Radzików - Pracownia Traw Pastewnych i Roślin Motylkowatych ZTRMiE.

3 Cele zadania Wyszukanie nowych populacji wieloletnich gatunków traw typu C-4 fotosyntezy prosa rózgowatego i miskanta chińskiego, charakteryzujących się wysoką produktywnością i jakością, przeznaczonej do produkcji biogazu i do spalania biomasy lignino-celulozowej, w porównaniu do uprawianego w Polsce miskanta olbrzymiego. Określenie zawartości suchej masy, ilości pierwiastków alkalicznych i wydajności metanowej, skorelowanych z jakością biomasy, przeznaczonej na cele energetyczne. Powiększenie puli genowej gatunków roślin motylkowatych drobnonasiennych, wykorzystywanych do inicjowania procesów glebotwórczych oraz poprawy struktury i żyzności przywracanych rolnictwu zdegradowanych gruntów bezglebowych. Fenotypowanie i określenie za pomocą markerów molekularnych zróżnicowania genetycznego wybranych form traw energetycznych i gatunków roślin motylkowatych drobnonasiennych oraz próba powiązania badanych cech użytkowych z markerami DNA, aby wykorzystać je do selekcji materiałów hodowlanych.

4 Wykonanie 2016 Gromadzenie puli genowej Kontynuowano gromadzenie puli genowej traw wieloletnich. Pozyskano : 23 odmiany miskanta chińskiego, w tym: z firmy VITROFLORA Grupa Producentów Sp. z o.o. w Trzęsaczu 22 odmiany i ze Stacji Oceny Odmian w Lisewie 1 odmiana, 3 odmiany prosa rózgowatego (z Vitroflory). Pozyskane odmiany miskanta chińskiego wysadzone na doświadczeniu polowym

5 Założenie doświadczeń Polowe Trawy - Bydgoszcz 13 obiektów prosa rózgowatego, w tym 5 wyselekcjonowanych linii i 8 odmian wzorcowych, 23 odmiany miskanta chińskiego. Motylkowate - Radzików Polowe 18 populacji (odmiany, ekotypy, populacje miejscowe), w ramach 8 gatunków: lucerna siewna, l. chmielowa, l. sierpowata, koniczyna czerwona, komonica zwyczajna, cieciorka pstra, przelot pospolity i seradela siewna, Wazonowe potomstwo S 1 dwóch form lucerny siewnej (samokończąca i root creeping )

6 Analizy chemiczne prób glebowych Trawy - OB. Bydgoszcz (9) Oznaczenie próby ph zasolenie N-NO3 P K Na Ca Mg H 2 O g/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ gleby Miskant chiński 1 5,8 kw 0,08 bn 3,0 bn 41 n 45 bn 20 bn 518 n 22 bn M. chiński 2 5,5 kw 0,05 bn 1,5 bn 46 s 43 bn 12 bn 166 bn 15 bn M. chiński 3 7,7 zs 0,22 n 5,0 bn 65 s 35 bn 19 bn 161 bn 13 bn M. chiński 4 7,1 ob 0,21 n 7,0 bn 62 s 56 bn 13 bn 177 bn 13 bn M. chiński 5 5,7 kw 0,34 n 17,0 n 47 s 72 n 13 bn 152 bn 20 bn Proso rózgowate 1 7,8 zs 0,12 bn 2,2 bn 65 s 37 bn 14 bn 299 bn 24 bn P. rózgowate 2 5,8 kw 0,08 bn 9,0 bn 42 n 480 bw 38 n 291 bn 35 n P. rózgowate 3 5,5 kw 0,03 bn 2,2 bn 45 n 80 n 14 bn 137 bn 17 bn P. rózgowate 4 5,8 kw 0,05 bn 1,5 bn 46 s 47 bn 15 bn 104 bn 20 bn

7 Analizy chemiczne prób glebowych Motylkowate (4) Oznaczenie próby ph zasolenie N-NO3 P K Na Ca Mg H 2 O g/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ mg/dm³ gleby Wolskie 1 5,9 kw 0,11 bn 5,6 bn 37 n 278 bw 11 bn 110 bn 8 bn Wolskie 2 5,8 kw 0,12 bn 4,2 bn 37 n 170 w 12 bn 175 bn 2 bn Wolskie 3 5,6 kw 0,13 bn 7,3 bn 41 n 127 s 14 bn 140 bn 6 bn Radzików (kontrola) 7,6 zs 0,41 s 18,7 n 63 s 289 bw 27 n 1134 w 84 w Substancja organiczna [%]: 1,46-1,71 (Wolskie, mazowieckie); 3,26 - kontrola

8 Analizy chemiczne materiału roślinnego (pobranego 25.XI.2015 r.) Nr linii miskanta chińskiego N[%] P[%] Na [%] K [%] Ca [%] Mg [%] s.m. [%] 8 0,65 0,06 0,02 0,55 0,51 0,04 48,97 7 0,44 0,09 0,02 0,75 0,56 0,03 48,36 3 0,72 0,12 0,03 0,85 0,45 0,03 50,11 9 0,45 0,14 0,03 0,88 0,47 0,03 52, ,57 0,11 0,02 0,77 0,61 0,04 47, ,63 0,08 0,02 0,93 0,60 0,04 46,28 5 0,67 0,09 0,03 0,95 0,67 0,07 50,20 1 0,59 0,08 0,04 0,87 0,72 0,05 49, ,93 0,04 0,03 0,85 0,58 0,05 50,47 M. olbrzymi 0,59 0,08 0,04 1,02 0,64 0,05 45,08

9 Waloryzacja motylkowatych cechy morfologiczne i rolniczo użytkowe w I roku wegetacji Populacja Wysokość roślin (cm) Rona 60,2 Pokrój (typ łodyg) wzniesiona + rozłogi Zwartość roślin w łanie (skala 1-9) Liczba łodyg głównych Lucerna siewna Liczba węzłów na łodydze Intensywność kwitnienia (skala 1-9) Liczba kwiatostanów na łodydze Porażenie przez choroby (skala 1-9) mączniak prawdziwy 9 18,2 15,1 8 19,1 0,5 Tf V 68,6 wzniesiona 9 14,6 16,8 8 23,1 0,5 Lucerna chmielowa L 2 I p.2 55,2 wznoszące 8 14,1 12,2 8 31,2 0 L 8 I p.4 43,1 płożące 6 10,4 10,1 7 22,7 1 Lucerna sierpowata Mied. 4 67,1 stojące 7 14,4 14,9 8 15,6 0 Szaf. 5 55,8 przewaga płożących 5 11,2 12,8 7 12,9 0 Koniczyna czerwona P ,1 stojące 8 8,6 4,5 8 6,7 0 P ,6 wzniesione 7 6,1 4,1 6 4,8 0

10 Waloryzacja motylkowatych cechy morfologiczne i rolniczo użytkowe w I roku wegetacji Populacja Wysokość roślin (cm) Pokrój (typ łodyg) Zwartość roślin w łanie (skala 1-9) Liczba łodyg głównych Komonica zwyczajna Liczba węzłów na łodydze Intensywność kwitnienia (skala 1-9) Liczba kwiatostanów na łodydze Porażenie przez choroby (skala 1-9) mączniak prawdziwy K 5 29,5 stojące 9 10,8 10,7 8 11,9 0 K 8 34,4 wznoszące 7 8, ,2 0 Seradela siewna Bukietowa 39,4 wznoszące 7 15,5 11, Bydgoska 47,3 wznoszące 9 21,8 14, Cieciorka pstra POLDOS POLBES CZEMKRA ,6 lekko wznoszące ,1 0 45,1 płożące ,2 0 50,8 płożące ,6 0

11 Waloryzacja motylkowatych cechy morfologiczne i rolniczo użytkowe w I roku wegetacji Przelot pospolity Wysokość roślin (cm) Średnica rozety liściowej (cm) Zwartość roślin w łanie (skala 1-9) Liczba liści w rozecie POLDOS ,4 25,7 7 68,5 POLDOS ,2 17,2 6 49,8 UKRKRY ,7 14,1 4 51,2 Lucerna chmielowa Seradela siewna

12 Waloryzacja traw ocena zmienności pomiędzy liniami miskantów Legenda: WS wysokość roślin [cm] DKS długość kwiatostanu [cm] DLS długość liścia [cm] SLS szerokość liścia [cm] KŁ kłoszenie [dni od 1.04] KW kwitnienie [dni od 1.04]

13 Badania molekularne (II seria) Materiał roślinny stanowiło: 94 obiekty miskanta chińskiego (37 odmian i 55 obiektów należących do 6 linii), 1 obiekt miskanta olbrzymiego, 1 obiekt miskanta cukrowego. Dla zerojedynkowych macierzy uzyskanych za pomocą techniki AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism) przeprowadzono analizę dystansu genetycznego przy użyciu programu Past i współczynnika Ward a (bootstrapowanie 100).

14 Metody Izolacja DNA (Plant Dneases Mini Kit 250 Qiagen) Trawienie DNA za pomocą enzymów restrykcyjnych KpnI i MseI Wstępny PCR Selektywny PCR Elektroforeza pionowa w żelu PAAG

15 Metody Analiza cechy oraz danych molekularnych AFLP. Porównanie zgodności rozkładu cechy z rozkładem normalnym wykonano w programie XlStat. Wykonano test Shapiro-Wilk a, Andrson-Darling a, Liliefors a i Jarque-Bera a. Analizę skupień na podstawie cech (metodą UPGMA - Ward) oraz analizę czynnikową wykonano w programie XlStat. Analizę skupień na podstawie markerów AFLP (Przestrzeń Euklidesowa - aglomeracja Ward a) oraz analizę czynnikową wykonano w programie XlStat. Mapowanie asocjacyjne wykonano stosując Ogólny oraz Wieloliniowy Model (Global oraz Multiple Linear Model) w programie TASSEL.

16 Similarity Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne obiektów miskantów pobranych r. M3 M16 M28 M35 M40 M36 M22 M34 M41 M4 M15 M37 M20 M39 M38 M29 M9 M11 M6 M8 M18 M30 M25 M26 M10 M24 M33 M17 M23 M31 M32 L3.3 L3.1 L11.2 L3.5 L3.6 L3.7 L3.2 L5.1 L7.6 L7.7 L8.5 OZ4 L8.4 OZ3 L8.1 L8.3 L8.7 L8.6 OZ1 OZ6 L7.1 L11.6 L7.2 L7.4 L7.5 OZ20 OZ7 OZ12 OZ17 OZ19 OZ18 L7.3 L5.2 L5.5 L5.7 L5.6 L5.4 L11.1 L11.3 OZ8 OZ14 L11.4 L11.5 OZ11 OZ5 OZ16 OZ2 OZ9 OZ10 OZ13 OZ15 L8.2 L3.4 M5 M14 M27 M7 M12 M13 M19 M1 L5.3 L11.7 M21 M2 1 0, ,8 0,7 0,6 0, , ,3 93 0,

17 Próba powiązania badanych cech użytkowych z markerami DNA (dendrogram przedstawiający analizę skupień dla badanych w 2015 r. markerów DNA)

18 Dendrogram przedstawiający analizę skupień 85 obiektów miskantów pod względem cech morfologicznych i fenologicznych badanych w 2016 r.

19 Próba powiązania badanych cech użytkowych z markerami DNA - podsumowanie Mapowanie asocjacyjne metodą GLM (bez uwzględnienia struktury danych) wykazało, że tylko kilka markerów może być powiązanych z cechą. Zastosowanie metody MLM (uwzględnia strukturę danych) ujawniło, że w obrębie badanej puli markerowej przynajmniej część wykazuje asocjacje (powiązania) z cechami. Część markerów jest wspólna dla danej cechy w obrębie powtórzeń. Żaden z identyfikowanych markerów nie przeszedł testu Bonferroniego, który pozwoliłby określić, które z analizowanych grup różnią się między sobą.

20 Wymierne rezultaty realizacji zadań 1) W roku sprawozdawczym zgromadzono 36 obiektów (odmiany, linie selekcyjne) miskantów i prosa rózgowatego; łączna liczba zasobów genowych motylkowatych i traw wieloletnich zgromadzonych w okresie wyniosła 346 obiektów. 2) Wykonano analizy składu chemicznego 13 prób gleby pobranych z terenów prowadzonych doświadczeń, w tym z poletek z trawami 9 prób, z doświadczeń z motylkowatymi 4 próby, które w większości badanych prób wykazały niską zawartość składników pokarmowych w glebie. 3) Na podstawie analizy składu chemicznego materiału roślinnego (96 obiektów) stwierdzono znaczne różnice pomiędzy badanymi liniami z rodzaju miskant: wilgotność, która ma największy wpływ na przebieg procesu spalania wahała się od 47,9% (miskant chiński linia 9 ) do 54,9% (m. olbrzymi). Zawartość wilgoci w surowej biomasie powyżej 45% wpływa na obniżenie efektywności procesu spalania, a niska wartość opałowa na jednostkę objętości skutkuje koniecznością operowania kilkakrotnie większymi objętościowo ilościami biomasy. Większość pierwiastków występujących w biomasie w największym stężeniu, np.: K, P, Na, Mg ma formę reaktywną, łatwo rozpuszczalną, tworząc związki, które topią się w niskich temperaturach (ok C), przyczyniając się do problemów związanych z eksploatacją kotła, takich jak: aglomeracja, zarastanie złoża, szlakowanie lub korozja części ogrzewalnych. W badanych próbach biomasy zaobserwowano znaczne różnice pod względem zawartości pierwiastków alkalicznych pomiędzy liniami miskanta chińskiego, np.: zawartość K wahała się od 0,55% linia 8 do 0,95% - linia 5, zawartość Ca mieściła się w przedziale od 0,45% (linia 3 ) do 0,72% (linia 9 ). 4) Analiza skupień badanych osobników wykonana na bazie obserwacji morfologicznych i fenologicznych pokazuje występowanie trzech skupień danych: I - 6 obiektów (2 z linii 1 miskanta chińskiego i po jednym obiekcie z linii 7 i 10 m. chińskiego oraz miskanta cukrowego i m. olbrzymiego), charakteryzujących się wysokością poniżej 2 m (średnia ogólna = 237 cm), II - 22 obiekty, w tym 7 obiektów z linii 3 i 5 z linii 11 (grupa obiektów wczesnych, o wysokości > śr. og.), III grupa pozostałych 57 obiektów.

21 Mierniki Nazwa miernika Wartość bazowa Wartość docelowa Wartość uzyskana (w nawiasie wartość osiągnięta tylko w 2016 r.) liczba charakterystyk form roślin o podwyższonych cechach użytkowych bądź zalecanych do biologicznej rewitalizacji terenów poprzemysłowych i komunalnych: (8) liczba analiz chemicznych, biochemicznych lub molekularnych: (183) liczba referatów, wykładów, doniesień konferencyjnych, publikacji i raportów: (1) DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ