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

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 Gromadzenie puli genowej Zgromadzono próbki nasion lub rośliny następujących gatunków: lucerna siewna (2 formy), lucerna chmielowa (2 ekotypy), lucerna sierpowata (2 populacje miejscowe), koniczyna czerwona (2 rody), komonica zwyczajna (2 populacje miejscowe), cieciorka pstra (3 ekotypy), przelot pospolity (3 populacje miejscowe) i seradela siewna (1 odmiana i 1 populacja miejscowa), miskanty chiński, cukrowy i olbrzymi (292 obiekty linie, odmiany, krzyżówki genetyczne pokolenia F 2 ).

5 Wykonanie Analizy chemiczne prób glebowych 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 M. olbrzymi 1 7,0 o 0,06 bn 2 bn 45 n 155 s 26 n 851 s 74 w M. olbrzymi 2 8,0 z 0,07 bn 2 bn 45 n 122 s 23 n 1446 bw 112 bw M. cukrowy 1 5,7 k 0,05 bn 2 bn 43 n 241 bw 28 n 499 n 72 w M. chiński 1 5,6 k 0,14 bn 31 w 41 n 206 bw 19 bn 493 n 50 n M. chiński 2 6,1 lk 0,04 bn 2 bn 30 n 171 w 21 n 516 n 39 n M. chiński 3 5,9 k 0,05 bn 2 bn 33 n 9 w 16 bn 599 n 51 s M. chiński 4 7,4 o 0,13 bn 5 bn 39 n 83 n 19 bn 4277 bw 113 bw

6 Wykonanie Analizy chemiczne materiału roślinnego (pobranego 25.XI.2015 r.) Nr linii miskanta chińskiego N[%] P[%] Na [%] K [%] Ca [%] Mg [%] s.m.[%] 8 0,56 0,06 0,03 0,58 0,38 0,03 50,56 7 0,33 0,13 0,03 0,63 0,50 0,02 46,19 3 0,57 0, 0,05 0,61 0,49 0,04 51,08 9 0,45 0,14 0,03 0,88 0,47 0,03 52, ,60 0,09 0,03 1,27 0,89 0,04 51, ,61 0,09 0,03 0,79 0,59 0,03 48,59 5 0,64 0,08 0,04 1,08 0,80 0,10 47,65 1 0,45 0,12 0,04 0,99 0,73 0,03 50,44 M. olbrzymi 0,53 0,09 0,06 1,29 0,63 0,06 46,37

7 Wykonanie Badania molekularne Materiał roślinny stanowiło 90 roślin miskanta chińskiego (w ramach 8 linii), 3 rośliny miskanta olbrzymiego i 3 rośliny 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 ). Próba określenia zróżnicowania genetycznego poprzez powiązanie markerów DNA z wybranymi cechami użytkowymi zostanie wykonana w IV kwartale 2016 r., po zakończeniu pełnego cyklu obserwacji, obejmującego cały sezon wegetacyjny 2016 roku.

8 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

9 Oligonukleotydy tworzące adaptory użyte do ligacji Adaptor 1 KpnI Adaptor 2 KpnI Adaptor 1 MseI Adaptor 2 MseI Oligonukleotydy preselektywne użyte do wstępnego PCR AccKpn Mse Sekwencja 5 3 CTC GTA GCA TGC GTA CAG TAC TGT ACG CAT GCT AC TAC TCA GGA CTC ATC GAG TCC TGA GTA GCA G Sekwencja 5 3 GCA TGC GTA CAG TAC C GAT GAG TCC TGA GTA AC

10 Oligonukleotydy selektywne użyte do selektywnego PCR CpXpX - TAA CpXpX - ATT CpXpG - AGG CpXpG - AGC CpXpG - AGA CpG - GAC CpG - ATG M - CTG M - CAC M - CGT Sekwencja 5 3 CATGCGTACAGTTAA CATGCGTACAGTATT CATGCGTACAGTACCAGG CATGCGTACAGTAGC CATGCGTACAGTAGA CATGCGTACAGTACCGAC CATGCGTACAGTATG GATGAGTCCTGAGTAACTG GATGAGTCCTGAGTAACAC GATGAGTCCTGAGTAACGT

11 Distance _6_S 7_MO 2_MO 1_MO 21_12_S 7_MS 2_MC 1_MC _4_S _12_S _11_S 17_6_S 17_1_S _8_S _13_S 22_1_S 21_7_S 22_4_S 16_16_S 15_20_S 15_5_S 15_4_S 16_9_S 16_8_S 16_7_S _1_S 21_9_S 10_10_S 13_1_S 13_6_S 12_1_S 14_16_S 13_22_S 15_7_S 20_5_S 20_2_S 20_1_S 20_22_S 21_17_S 21_1_S 21_3_S 22_8_S 22_7_S 21_4_S 19_1_S 17_20_S 23_11_S 17_2_S 22_6_S 23_5_S 23_9_S 23_7_S 23_6_S 23_1_S 23_3_S 16_4_S_ 16_6_S 16_10_S 15_6_S 17_4_S 22_9_S 16_1_S 22_11_S 21_13_S 14_22_S 16_14_S 19_3_S 7_8_S 8_5_S 12_19_S 6_8_S 9 S 6_9_S 15_9_S 14_2_S 14_10_S 12_9_S 7_6_S 8_1_S 9_6_S 19_19_S 19_6_S 10_5_S 9_1_S 19_7_S 19_22_S 19_8_S_ 20_19_S 6_4_S 3_6_S 4_5_S 3_3_S 3_2_S 6_7_S 3_13_S 2_12_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne wśród wszystkich analizowanych obiektów

12 Distance 6_9_S 6_8_S 6_4_S 3_6_S 4_5_S 3_3_S 3_2_S 6_7_S 3_13_S 2_12_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 8,4 9,6 10,8

13 Distance 12_9_S 7_6_S 8_5_S 12_19_S 7_8_S 9 S 10_10_S 12_1_S 10_5_S 9_1_S 8_1_S 9_6_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,6 3,2 4,8 6,4 8 9,6 11,2 12,8

14 Distance 14_2_S 14_22_S 15_9_S 15_6_S 14_10_S 14_16_S 13_22_S 13_1_S 13_6_S 15_7_S 15_5_S 15_4_S 15_20_S 16_16_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,6 3,2 4,8 6,4 8 9,6 11,2 12,8 14,4

15 Distance 16_4_S_ 16_4_S_ 16_6_S 16_6_S 16_9_S 16_8_S 16_7_S 16_1_S 16_10_S 17_20_S 17_2_S 16_14_S 17_6_S 17_4_S 17_4_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,6 3,2 4,8 6,4 8 9,6 11,2 12,8 14,4 16

16 Distance _6_S _1_S _8_S _13_S _12_S _11_S _4_S 17_1_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii

17 Distance 19_7_S 19_22_S 19_8_S_ 20_19_S 19_3_S 19_1_S 20_22_S 19_19_S 19_6_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii

18 Distance 21_12_S 21_9_S 21_13_S 21_7_S 21_4_S 20_5_S 20_1_S 21_1_S 21_3_S 20_2_S 21_17_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 8,4 9,6 10,8 12

19 Distance 23_1_S 23_3_S 22_4_S 22_1_S 22_6_S 22_8_S 22_7_S 23_6_S 23_5_S 23_9_S 23_7_S Dendrogram przedstawiający zróżnicowanie genetyczne linii ,2 2,4 3,6 4,8 6 7,2 8,4 9,6 10,8 12

20 Wymierne rezultaty realizacji zadań 1) Zgromadzono 310 obiektów (nasiona i rośliny) motylkowatych i traw wieloletnich. 2) Wykonano analizy składu chemicznego 7 prób gleby pobranych z poletek z trawami z rodzaju miskant, które w większości badanych prób wykazały niską zawartość składników pokarmowych w glebie. 3) Na podstawie analiz składu chemicznego materiału roślinnego (40 obiektów) stwierdzono znaczne różnice pomiędzy badanymi obiektami traw z rodzaju miskant: Wilgotność, która ma największy wpływ na przebieg procesu spalania wahała się od 39,3% (miskant chiński linia 9 ) do 64,3% (m. chiński linia 5 ). 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, zarówno pomiędzy liniami miskanta chińskiego (np.: zawartość K wahała się od 0,25% linia 3 do 1,49% - linia 5 ), jak również pomiędzy obiektami w ramach tej samej linii 3 (0,25 1,24%). Zawartość Na mieściła się w przedziale od 0,01% (linia 9 ) do 0,08% (linia 3 ). 4) Analiza dystansu genetycznego podzieliła badany materiał (obiekty traw z rodzaju miskant) na 4 grupy. Istotne zróżnicowanie stwierdzono pomiędzy badanymi gatunkami: miskantem cukrowym, m. olbrzymim i m. chińskim, u którego w ramach 90 obiektów wyodrębniły się 2 grupy.