ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 517: 355-360 ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH LINII WSOBNYCH KUKURYDZY (Zea mays L.) Władysław Kadłubiec, Sylwia Lewandowska, Rafał Kuriata Katedra Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Wstęp Wielu hodowców uwaŝa, Ŝe zmienność genetyczna materiałów hodowlanych kukurydzy, uŝywanych w praktycznej hodowli, ulega powolnemu, lecz stałemu zmniejszaniu się [BROWN 1975; KRÓLIKOWSKI 1979]. A zatem nasuwa się pytanie, czy zmienność genetyczna materiałów hodowlanych kukurydzy, będących w dyspozycji polskich hodowców, jest wystarczająca? Odpowiedź negatywna na to pytanie wynika z analizy formuł mieszańców kukurydzy wpisywanych do Rejestru Odmian (RO). OtóŜ w końcu lat 80. wszystkie mieszańce wpisywane do RO, to mieszańce wyhodowane we współpracy z firmami zagranicznymi [KRÓLIKOWSKI i in. 1994]. Był to sygnał, Ŝe zmienność genetyczna krajowych mieszańców hodowlanych nie była wystarczająca do samodzielnego utworzenia formuł mieszańców [ADAMCZYK i in. 2003]. Zdaniem ADAMCZYKA i KRÓLIKOWSKIEGO [1997] współpraca z zagranicą ma i będzie mieć duŝe znaczenie, bo jest to cenne uzupełnienie zmienności genetycznej krajowych materiałów hodowlanych. Niewątpliwie zmiana tej sytuacji nie jest sprawą łatwą i będzie wymagać śmielszego, a jednocześnie rozwaŝnego sięgania po inne, istniejące źródła plazmy zarodkowej oraz tworzenia nowych materiałów wyjściowych przy zastosowaniu nowoczesnych metod hodowli. Konieczność zwiększenia zmienności genetycznej materiałów wyjściowych do hodowli kukurydzy jest zadaniem powszechnie akceptowanym przez hodowców tej rośliny na całym świecie: BRANDOLINI [1968], BROWN [1968, 1975, 1984], TROYER i HALLAUER [1968], EBERHART [1971], ZUBER [1975], DHILLON i SINGH [1977], KRÓLIKOWSKI [1979], TROYER i LARKINS [1985]. Zadanie to moŝna realizować wykorzystując istniejące lub tworząc nowe materiały wyjściowe. Dokładna waloryzacja istniejących źródeł materiałów wyjściowych wydaje się być zadaniem pierwszoplanowym [ADAMCZYK 1999]. Poznanie genetycznej zmienności cech uŝytkowych linii wsobnych kukurydzy ma zarówno cel poznawczy, jak i praktyczny. W kolekcji linii wsobnych moŝna wybrać najlepszy materiał wyjściowy do krzyŝowań w celu uzyskania największego efektu heterozji. Celem badań było poznanie zmienności fenotypowej linii wsobnych kukurydzy oraz ich zróŝnicowania pod względem cech uŝytkowych.
356 W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata Materiał i metody Doświadczenie przeprowadzono w roku 2004 i 2005 na polu doświadczalnym Hodowli Roślin Rolniczych Nasiona Kobierzyc w Kobierzycach. Dzięki prowadzonemu zmianowaniu i jednorodności warunków glebowych na polu, doświadczenie załoŝono w układzie całkowicie losowym, w trzech powtórzeniach, na czarnej ziemi. Siew punktowy został przeprowadzony 23 kwietnia na poletkach o powierzchni 5 m 2, w rozstawie rzędów 75 cm. Przed siewem nasion zastosowano nawoŝenie mineralne w wysokości: N - 140 kg ha -1, P - 34,9 kg ha -1, K - 99,6 kg ha -1. Po wschodach dokonano przerywki, pozostawiając w punkcie po jednej roślinie, tzn. 18 roślin w rządku, co dawało rozstawę 75 18,6 cm. Zwalczanie chwastów przeprowadzono chemicznie, stosując herbicydy: Primextera Gold 720FS 3 dm 3 ha -1 + Gesaprim 90WP 0,3 kg ha -1. Badano 17 linii wsobnych (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299, K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) o bardzo zróŝnicowanym pochodzeniu. Linie wyprowadzono z następujących mieszańców: amerykańskiego, francuskiego, niemieckiego i węgierskiego oraz z mieszańców pojedynczych i międzyliniowych polskiego pochodzenia. Z badanych 17 linii, 13 linii to formy kukurydzy zębokształtnej (dent), a cztery pozostałe to formy kukurydzy szklistej (flint). Wybrano losowo po 5 roślin z kaŝdej linii, na których dokonano pomiarów następujących cech: długość i grubość kolby, liczba rzędów ziarn na kolbie, masa kolby i ziarna z kolby oraz liczba ziarn z kolby. Wyniki opracowano statystycznie. Przeprowadzono analizę wariancji metodą kompletnej randomizacji dla klasyfikacji krzyŝowej dla dwóch czynników. Do oceny podobieństwa linii zastosowano analizę skupień metodą pojedynczych wiązań na podstawie odległości euklidesowych. Wyniki Badane linie nie były zróŝnicowane pod względem badanych cech. Stwierdzono istotną interakcję dla linii i lat dla masy kolby. Świadczy to o róŝnej reakcji badanych linii na zmienne warunki klimatyczne. Nieistotna interakcja linii z latami dla pozostałych cech wskazuje, Ŝe badane cechy nie są wraŝliwe na warunki pogodowe (tab. 1). Współczynniki zmienności dla grubości kolby (1,78% do 13,42%) i liczby rzędów ziarn na kolbie (4,8% do 17,45%) są niskie, co świadczy o małej zmienności cech w obrębie badanych linii. Dla długości kolby współczynniki zmienności równieŝ przyjmują wartości niskie, jedynie dla linii K352 i K285 wartości wysokie (22,1 i 30,12%), świadczące o wpływie warunków pogodowych na tę cechę u tych linii. Dla pozostałych cech współczynniki zmienności przyjmują wartości średnie, co wskazuje na małą stabilność badanych cech w latach. Współczynniki odziedziczalności przyjmowały wartości od 9 do 45%. Dla grubości kolby współczynnik odziedziczalności osiągnął najwyŝszą wartość 45%. Natomiast dla pozostałych cech współczynniki odziedziczalności były niskie, co wskazuje na małą skuteczność selekcji na badane cechy (tab. 2). Analiza skupień zróŝnicowała linie wsobne pod względem badanych cech. Z rys. 1 wynika, Ŝe badane linie zostały podzielone na kilka grup ze względu na pochodzenie. Najbardziej zróŝnicowane morfologicznie są linie K154 i grupa K112, K231, K335. KrzyŜowanie linii z grup
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH... 357 odległych od siebie prawdopodobnie poszerzy zmienność w potomstwie F 2. Pozostałe linie podzielono na grupy skupiające po dwie lub trzy linie wsobne Źródło zmienności Source of variation Średnie kwadraty odchyleń dla badanych cech kukurydzy The mean squares of deviations for studied traits of maize Liczba stopni swobody Degrees of freedom długość kolby (cm) cob length (cm) grubość kolby (cm) cob thickness (cm) Średni kwadrat; Mean square liczba rzędów ziarn na kolbie (szt.); number of grain rows per cob masa kolby (g) cob weight (g) Tabela 1; Table 1 masa ziarna z kolby (g); grain weight per cob (g) liczba ziarn z kolby (szt.) number of grain per cob Lata; Years 1 5,44 0,82 4652,12** 123,39 22621,42 Linie; Lines 16 2,84 4,08 381,21 301,48 8231,93 Interakcja linie lata Interaction lines years 16 1,67 1,62 646,24* 352,5 6090,19 Błąd; Error 34 4,69 3,04 267,71 237,56 6806,92 * istotne na poziomie α = 0,05; significant at α = 0.05 ** istotne na poziomie α = 0,01; significant at α = 0.01 Rys. 1. Fig. 1. Diagram podobieństwa linii wsobnych kukurydzy Diagram of similarity of inbred maize lines
358 W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH... 359 Wnioski 1. Badane cechy linii wsobnych nie są wraŝliwe na warunki pogodowe. Jedynie masa kolby reaguje na zmienne warunki środowiskowe. 2. Grubość kolby oraz liczba rzędów ziarn na kolbie wykazały małą zmienność w obrębie badanych linii. 3. Analiza skupień zróŝnicowała linie wsobne pod względem badanych cech. MoŜna sądzić, Ŝe krzyŝując linię K154 z liniami grupy K112, K231, K335, w pokoleniu F 2 uzyska się wartościowy materiał wyjściowy do dalszej hodowli. Literatura ADAMCZYK J. 1999. Oszacowanie wartości hodowlanej odmian populacyjnych i syntetycznych kukurydzy (Zea mays L.). Biuletyn IHAR 209: 223-245. ADAMCZYK J., CYGERT H., CZAJCZYŃSKI J. 2003. 50 lat hodowli kukurydzy mieszańcowej w Polsce - dorobek i perspektywy. Biuletyn IHAR 230: 423-431. ADAMCZYK J., KRÓLIKOWSKI Z. 1997. U progu 45-lecia polskiej hodowli mieszańców kukurydzy dorobek i perspektywy. Materiały I Krajowej Konferencji Hodowla Roślin. Poznań, 19-20 XI 1997: 61-64. BRANDOLINI A., MARIANI G. 1968. II germoplasmo Italiano nella fase attuale del miglioramento genetico del mais. Genet. Agr. 2: 189-206. BROWN W.L. 1968. Trends in hybrid corn breeding and production. Crops Soils 8: 7. BROWN W.L. 1975. A broader germplasm base in corn and sorghum. Corn and Sorghum Res. Conf. Proc. 30: 81-89. BROWN W.L. 1984. The coming debate over ownership of plant germplasm. Proc. Ann. Corn and Sorghum Industry Research Conf. 39: 44-51. DHILLON B.S., SINGH J. 1977. Combining ability and heterosis in diallel crosses of maize. Theoret. Appl. Genet. 3: 117-122. EBERHART S.A. 1971. Regional maize diallels with U.S. and semi-exotic varieties. Crop Sci. 11: 911-914. KRÓLIKOWSKI Z. 1979. Hodowla kukurydzy zagadnienia wybrane. Biuletyn IHAR 136: 13-20. KRÓLIKOWSKI Z., ADAMCZYK J., KURCZYCH Z. 1994. Czterdzieści lat hodowli kukurydzy mieszańcowej w Polsce dorobek i perspektywy. Biuletyn IHAR 191: 11-23. TROYER A.F., HALLAUER A.R. 1968. Analysis of diallel set of early flint varieties of maize. Crop Sci. 8: 581-584. TROYER A.F., LARKINS J.R. 1985. Selection for early flowering in corn: 10 late synthetics. Crop Sci. 25: 695-697. ZUBER M.S. 1975. Corn germ plasm in the U.S. is it narrowing, widening or static? Proc. Ann. Corn Sorghum Res. Conf. 30: 277-286. Słowa kluczowe: kukurydza, linie wsobne, analiza skupień, współczynnik zmienności, współczynnik odziedziczalności
360 W. Kadłubiec, S. Lewandowska, R. Kuriata Streszczenie Badano 17 linii wsobnych (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299, K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) o bardzo zróŝnicowanym pochodzeniu. Linie wyprowadzono z następujących mieszańców: amerykańskiego, francuskiego, niemieckiego i węgierskiego oraz z mieszańców pojedynczych i międzyliniowych polskiego pochodzenia. Wybrano losowo po 5 roślin z kaŝdej linii, na których dokonano pomiarów następujących cech: długości i grubości kolby, liczby rzędów ziarn na kolbie, masy kolby i ziarna z kolby oraz liczby ziaren z kolby. Wyniki opracowano statystycznie. Przeprowadzono analizę wariancji metodą klasyfikacji krzyŝowej dla dwóch czynników. Do oceny podobieństwa linii zastosowano analizę skupień metodą pojedynczych wiązań na podstawie odległości euklidesowych. Analizowane linie zostały podzielone na grupy ze względu na pochodzenie. VARIABILITY AND HERITABILITY OF AGRONOMIC TRAITS IN INBRED LINES OF MAIZE (Zea mays L.) Władysław Kadłubiec, Sylwia Lewandowska, Rafał Kuriata Department of Plant Breeding and Seed Production, University of Environmental and Life Sciences, Wrocław Key words: maize, inbred lines, cluster analysis, coefficient of variation, coefficient of heritability Summary 17 inbred lines of maize (K335, K352, K254, K247, K233, K285, K299, K369, K354, K370, K112, K324, K231, K154, K296, K376, K382) of different origin were tested. The lines came from American, French, German, Hungarian hybrids; and also from single and interlines hybrids of Polish origin. 5 plants of each line were chosen randomly. The following traits were measured: length and thickness of cob, number of grain rows per cob, cob weight, grain weight, number of grains per cob. The results were statistically analyzed. Analysis of variance by cross classification method for two factors was conducted. Cluster analysis of cluster single method based on Euclidian distance was used to estimate the association of lines. The analyzed lines were divided into groups according to their origin. Dr hab. Władysław Kadłubiec, prof. UP Katedra Hodowli Roślin i Nasiennictwa Uniwersytet Przyrodniczy Pl. Grunwaldzki 24 A 50-363 WROCŁAW e-mail: wkad@ozi.ar.wroc.pl
ZMIENNOŚĆ I ODZIEDZICZALNOŚĆ CECH UśYTKOWYCH... 361