Badanie samosiewów rzepaku, ocena glebowego banku nasion oraz przechodzenie nasion rzepaku we wtórny stan spoczynku

Transkrypt

1 Badanie samosiewów rzepaku, ocena glebowego banku nasion oraz przechodzenie nasion rzepaku we wtórny stan spoczynku

2 Koegzystencja różnych typów odmian rzepaku ozimego Badania nad koegzystencją różnych typów odmian rzepaku są konieczne ze względu na hodowlę odmian o zmienionych cechach jakościowych, takich jak wysoka zawartość kwasu oleinowego typu HO (80% kwasu oleinowego, odmiana POLKA) czy niskiej zawartości kwasu linolenowego (typ HOLL). Dla uzyskania z takiej odmiany surowca o pożądanych cechach konieczne jest zachowanie warunków uprawy i koegzystencji identycznych jak w przypadku odmian GM i nie GM; Hodowle europejskie uzyskały odmiany odporne na herbicydy wykorzystując indukowane mutanty, w systemie Clearfield. Wprowadzenie ich do uprawy będzie wymagało kontroli samosiewów i badania przepływu ich genotypów do odmian nie posiadających tej odporności Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

3 Obecnie zgodnie z obowiązującymi dyrektywami UE uprawa odmian rzepaku GM w Europie nie jest dopuszczona głównie ze względu na cechy biologiczne tego gatunku utrudniające koegzystencję odmian GM i nie GM: osypywanie się nasion podczas dojrzewania i zbioru, średnio w normalnych warunkach osypuje się 100 razy więcej nasion niż zalecane normy wysiewu przy zakładaniu plantacji możliwość przekrzyżowania się między odmianami jak i z innymi gatunkami z rodzaju Brassica zdolność nasion rzepaku do wtórnego stanu spoczynku, a w związku z tym do przeżycia długi czas w glebie, co powoduje, że samosiewy różnych odmian mogą wystąpić przez wiele lat. Badania wykazały, że niektóre odmiany GM charakteryzuje wyższy stopień osypywania nasion niż odmian konwencjonalnych.

4 Współczynnik rozmnażania rzepaku 1 rozwinięta roślina rzepaku produkuje łuszczyn łuszczyna- średnio 20 nasion nasion stanowi wagowo 7-10 g z roślin można pozyskać 4 kg nasion

5 Możliwości zapewnienia koegzystencji zgodnie z obowiązującymi przepisami zależą od: 1. Biologii rozwoju rośliny Ziarna pyłku: samo-, obcopylność; okres żywotności pyłku; sposób i odległość przenoszenia pyłku (wektory) Nasiona: osypywanie się nasion; przenoszenie nasion; okres przeżywania w glebie 2. Obecności gatunków pokrewnych w określonym regionie uprawy 3. Warunków środowiskowych: ukształtowania terenu; warunki agroklimatyczne; wielkość i kształt pól; struktura rolna; stosowane metody uprawy

6 Przepływ genów pomiędzy poszczególnymi typami upraw dokonuje się w czasie i przestrzeni przez: - ziarna pyłku - nasiona nasiona w glebie długo zachowują zdolność do kiełkowania ponad 10 lat

7 Rozprzestrzenianie nasion w czasie nasiona zachowują długo żywotność w glebie tworząc tzw. glebowy bank nasion w warunkach niesprzyjających kiełkowaniu mogą przejść w tzw. wtórny stan spoczynku Gruber S. i in AgBioForum, 44-53; Gruber S. i in Plant Soil Environ. Vol. 60, 6: ; Stockmann F. i in th International Rapeseed Congress, Abstract:

8 Nasiona przenoszenie genów jest bardziej efektywne przez nasiona, ponieważ zawierają podwójną kopię genów (wyjątek stanowią niektóre formy GM rzepaku) rozprzestrzenianie nasion w przestrzeni: - osypywanie nasion (około 10% plonu): zależy od odmiany, terminu i sposobu zbioru, warunków pogodowych pod koniec wegetacji (grad, huragan) - transport - ptaki i zwierzęta - wspólne maszyny i silosy odległość: pola,, kontynenty efekty: samosiewy i dzikie populacje

9 Przepływ genów nasiona (G. Sguire, GMCC, 2005)

10 Występowanie samosiewów - Polska IIHAR-PIB Poznań. Fot. W. Popławska Ujście Warty, maj Fot. M. Liersch

11 Występowanie samosiewów - Szwajcaria Schulze J., i in. 2014, Plos one, doi: /journal.pone Liście oraz łuszczyny rzepaku odpornego na glifosat (Roundup Ready, Monsanto) zebrano w dwóch miejscach: w porcie rzecznym na Renie w Bazylei oraz na stacji kolejowej St. Johann w Bazylei/Szwajcaria. Nasiona ze statków w porcie rzecznym są transportowane na odległość około 100 metrów, natomiast na stacji kolejowej z wagonów do silosów około 900 metrów. Na obszarze wokół portu rzecznego, stacji kolejowej i wzdłuż torów wykonywano regularnie zabiegi glifosatem. Obecność transgenu badano metodą real-time PCR. - port rzeczny na Renie w Bazylei prób na 2291 roślin zawierało gen odporności na glifosat CP4 (specyficzne DNA odpowiadające transgenicznej sekwencji GT73 rzepaku, Roundup Ready, Monsanto); - stacja kolejowa St. Johann w Bazylei 64 próby na 279 roślin rzepaku zawierało transgeniczne DNA CP4 (GT73 rzepaku, Roundup Ready, Monsanto); Autorzy wskazuję na konieczność monitoringu importowanych nasion, monitorowanie miejsc przeładunku i transportu nasion oraz ruderalnych stanowisk rzepaku.

12 Występowanie samosiewów - Szwajcaria B. Stacja kolejowa w Bazylei A. Port rzeczny w Bazylei Schulze J., i in. 2014, Plos one, doi: /journal.pone

13 Samosiewy Wyższy stopień osypywania się GM GM : nie GM = 3 : 2 Czas i typ uprawy pozbiorowej w wysokim stopniu wpływa na ilość nasion pozostającą w glebowym banku genów bezpośrednia głęboka orka powoduje 10-krotne zwiększenie ilości nasion w glebowym banku nasion w stosunku do opóźnionej o 3 tygodnie płytkiej orki po spadku ilości nasion w pierwszym roku pozostaje średnio 100 nasion/m2, po 10 latach znajduje się nasiona poprzednio uprawianej odmiany

14 Wtórny stan spoczynku nasion niska zdolność do przechodzenia we wtórny stan spoczynku niska zdolność do przetrwania w glebie - niższa liczba samosiewów - niższe domieszki nasion Odmiana/genotyp Stan spoczynku nasion [%] Rok zbioru Gruber i in AgBioForum: SinRed (GM) 42,9 - Drakkar (izog.) 19, Resveratrol (GM) 24,1 - Lisora (izog.) 4, Yellow 1 0, Yellow 2 5, Black 62, Thin 59, Holli 1 26, Holli 2 39, Express (wz.) 8, Smart (wz) 93,0 2008

15 Przeżywalność nasion różnych typów odmian w glebowym banku nasion od września 2008 do marca 2009 (6 miesięcy) Te same litery wskazują brak istotnych różnic na poziomie P 0,05 Gruber i in AgBioForum: 44-53

16 Przeżywalność nasion różnych typów odmian w glebowym banku nasion w sezonach wegetacyjnych 2008/09 i 2009/10 ( 6 miesięcy) Gruber i in. 2014: Plant Soil Environ., Vol 60 (6):

17

18 Gruber i in AgBioForum: 44-53

19 Gruber i in AgBioForum: 44-53

20 Liczba lat niezbędnych do oczyszczania pola z samosiewów Liczba lat Miejscowość 95% 99% I II III IV V VI Średnio 7,6 14,1

21 Badanie czystości plantacji rzepaku w latach w trzech województwach: Województwo Zachodniopomorskie 33 ankiety Województwo Pomorskie 25 ankiet Województwo Warmińskie 19 ankiet Projekt badawczy numer SSPE-CT SIGNEA ; Bocianowski i in. 2008; Liersch i in /Biuletyn IHAR

22 Zróżnicowanie jakości nasion z pojedynczych roślin i prób średnich w latach /2005 Rok Kwas erukowy zakres (%) % roślin o zawartości powyżej 2% Suma glukozynolanów zakres (µm/g nasion) % roślin o zawartości powyżej 25 µm/g nasion pojedyncze rośliny 0 53,2 11,6 5,2 151,8 29,1 próby zbiorcze średnie 0 14,6 11,3 44,0 2005/2006 pojedyncze rośliny 0 48,7 12,2 4,8 135,4 26,9 próby zbiorcze średnie 0 17,6 7,8 62,9 2006/2007 pojedyncze rośliny 0 55,3 10,4 6,1 126,7 34,2 próby zbiorcze średnie 0 10,3 5,7 60,3 I. Bartkowiak-Broda i in. 2008, Rośliny Oleiste Oilseed Crops XXIX/2:

23 % kwasu erukowego 60,00% Zawartość kwasu erukowego [%] w odmianie Monolit, Maplus oraz w mieszańcu F1 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% RO 00 odmiana Monolit 0,00% Monolit Maplus F1 Monolit x Maplus GENOTYP średnia zawartość kwasu erukowego [%] Dopuszczalna zawartość kwasu erukowego dla nasion konsumpcyjnych RO E0 odmiana Maplus 1ha 57% kwasu erukowego Projekt badawczy zamawiany PBZ-MNiSW 06/1/2007; Liersch, Bocianowski i in., praca przygotowana do złożenia w czasopiśmie

24 Numer próby Zawartość kwasu erukowego [%] Zawartość sumy glukozynol anów [µmol g - 1 nasion] Numer próby Zawartość kwasu erukowego [%] Zawartoś ć sumy glukozyn olanów [µmol g - 1 nasion] GM62-1/4.1.Z 2,0 18,6 GM92-3/2.2.D 57,4 16,8 GM63-1/4.2.Z 55,5 27,3 GM93-3/2.3.D 46,5 12,1 GM64-2/4.1.Z 54,3 15,9 GM94-3/2.4.D 56,3 15,1 GM65-2/4.2.Z 55,4 26,8 GM95-4/3.1.D 0,0 13,3 GM66-2/4.4.Z 48,6 105,5 GM96-4/3.2.D 27,6 15,7 GM67-2/4.5.Z 53,2 93,7 GM97-4/3.3.D 49,6 86,5 GM68-2/4.6.Z 51,8 23,3 GM98-4/3.4.D 53,7 17,4 GM69-2/4.8.Z 36,7 87,7 GM99-4/3.5.D 53,2 17,2 GM70-3/2.1.Z 3,8 19,0 GM100-5/1.2.D 50,6 23,3 GM71-3/2.2.Z 53,9 22,8 GM101-5/2.1.D 52,8 48,9 GM72-7/3.2.Z 54,7 15,8 GM102-5/2.1.D 52,4 28,5 GM73-7/3.2.Z 2,4 18,4 GM103-5/3.1.D 49,9 24,3 GM74-7/4.1.Z 56,0 17,6 GM104-5/3.2.D 50,4 17,7 GM75-1/1.1.D 44,4 23,8 GM105-6/1.1.D 54,2 16,1

25 Na plantacjach produkcyjnych nasion rzepaku mogą wystąpić: samosiewy starych, tradycyjnych odmian rzepaku o wysokiej zawartości kwasu erukowego i glukozynolanów, rośliny będące wynikiem przekrzyżowania samosiewów starych odmian z odmianami podwójnie ulepszonymi, samosiewy innych roślin z rodzaju Brassica, szczególnie rzepiku nowe rekombinanty powstałe w wyniku przekrzyżowania roślin rzepaku z innymi roślinami z rodzaju Brassica np. rzepikiem. obecność tych roślin w dużym nasileniu może istotnie zmienić jakość zbieranego plonu

26 Proponowane zmiany systemu uprawy w celu redukcji przepływu genów w środowisku zmiana płodozmianu wydłużenie płodozmianu do 6 lat wybór odpowiednich odmian do uprawy GM i nie GM (mieszańce F 1 zagłuszają samosiewy) dobór rośliny następczej, tak aby uniknąć przyorywania resztek pożniwnych zaraz po zbiorze dobór sposobu uprawy (późna orka po zbiorze)

27 Proponowane biologiczne systemy redukcji przepływu genów w środowisku Hodowla odmian odpornych na: osypywanie Hodowla odmian preferujących samozapylenie Eliminacja występowania u nasion wtórnego stanu spoczynku Odmiany klejstogamiczne Wyciszanie genów

28 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ