Krajowa kolekcja rodzaju Lupinus sp., Pisum sp. i Ornithopus sp. Poznańska Hodowla Roślin Sp. z o.o., Oddział Wiatrowo P. Barzyk W. Święcicki
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-14 112 linii
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
Pisum sp.
Gen af, tl
Geny barw kwiatów w grochu Gen uni Gen crw Gen b Geny Cit Cm P. fulvum
Charakterystyka genotypu wybranych obiektów kolekcyjnych grochu NR_WT A CH I Wt 10780 Wt 11030 Wt 15061 Wt 15991 Wt 16038 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 0 2 2 4 0 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 2 0 0 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 2 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 2 2 2 1 0 1 0 1 1 0 0 0 2 2 2 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2 2 2 0 0 1 1 0 0 0 0 0 2 2 2 0 0 a fl pa fn bt te cp art2 det Geny dodatkowe Wt 10780 fa2, det Wt 11030 chi33,pl,arg,wlo Wt 15061 chi6,apu,tac,st Wt 15991 nlb,r,tl,gp Wt 16038 art2,det
Charakterystyka genu art. 1 1. 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, 1978 7. SYMBOL: Marx, 1981 (PNL 13: 38-39) 8. LOCALISATION: Marx, 1981 (PNL 13: 38-39) 9. TYPE LINE FOR GENE/ALLELE: Wt 16126 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?)
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
Fazy rozwoju roślin grochu Nr linii PO.KWIT KO.KWIT Doj.Tech 1 23 maj 3 cze 18 cze 102 30 maj 10 cze 5 lip 404 29 maj 4 cze 20 cze 501 4 cze 22 cze 11 lip 807 1 cze 12 cze 2 lip 1559 24 maj 4 cze 22 cze 1901 24 maj 9 cze 15 lip 2033 29 maj 10 cze 3 lip 2815 3 cze 15 cze 2 lip 3025 22 maj 4 cze 22 cze 3405 28 maj 10 cze 5 lip 3527 31 maj 10 cze 8 lip 3805 29 maj 10 cze 1 lip 4075 28 maj 7 cze 2 lip 4322 27 maj 10 cze 27 cze 5202 28 maj 10 cze 2 lip c.d. 6037 2 cze 20 cze 5 lip 6809 2 cze 13 cze 8 lip 7005 1 cze 22 cze 15 lip 7608 1 cze 13 cze 8 lip 9013 31 maj 10 cze 8 lip 9614 30 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
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 94 2 102 10,8 80 8,1 102 3 404 12,3 65 6,7 96 4 501 15,2 83 8,5 100 5 807 35,8 197 11,1 55 6 1559 14,0 66 12,5 187 7 2033 11,4 75 16,5 228 8 1901 15,2 81 14,3 177 9 2815 12,4 57 10,2 177 10 3025 13,6 61 12,9 214 11 3405 23,3 120 23,9 201 12 3527 15,4 74 20,6 283 13 3805 10,8 53 15,4 285 14 4075 10,1 45 12,2 265 15 4322 19,0 91 17,3 190 16 5202 18,6 97 18,2 191 17 9013 10,4 64 13,9 214 18 6037 13,1 80 13,7 162 19 7005 21,0 83 11,6 136 20 7608 12,7 66 17,1 258 21 6809 15,4 91 12,4 138 22 9614 13,4 67 13,1 195 23 24 25 Tarchalska Astronaute Mecenas 10,4 49 12,8 260 13,1 74 19,9 267 11,0 54 13,0 242 ELEMENTY STRUKTURY PLONU min. max. śr. liczba strąków ogółem [szt.] 4,1 35,8 14,5 liczba nasion z rośliny [szt.] 19 197 77,0 plon nasion z rośliny [g] 1,8 23,9 13,5 MTN [g] 55 285 189
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).
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
L. cosentinii L. micranthus L. albus
Stan ilościowy kolekcji łubinów gatunek wysokoalkaloidowe niskoalkaloidowe nowe łącznie Lupinus albus 270 118 389 Lupinus angustifolius 247 140 8 395 Lupinus luteus 186 196 5 383 Inne gatunki Starego Świata 57 Inne gatunki Nowego Świata 29 ŁUBINY łącznie 1252 Seradela 125
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
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]
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 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80
barwa kwiatów - L. angustifolius różowe, niebieskie różowe niebieskie, różowe niebieskie liliowe jasnoróżowe jasnoniebieskie biało-różowe białe 0 20 40 60 80 100 120 140 160 liczba obiektów
barwa kwiatów - L. albus
Fot.6. Zabarwienie kwiatów w łubinie żółtym Trzy odcienie barwy żółtej: pomarańczowo-żółta, żółta, cytrynowa
Wczesność - L. albus dojrzałość koniec kwitnienia początek kwitnienia
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.]
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 >11 80 liczba odgałęzień - L. angustifolius Liczba odgałęzień - L. albus 70 60 liczba obiektów 50 40 30 20 10 0
Typy wzrostu u Lupinus luteus
Fot.9. Typy wzrostu u Lupinus sp.
95510 95419 95469 95405 95457 95443 95256 95255 95021 95412 95120 95162 95252 95606 95065 95156 95226 95198 95061 95106 95188 95013 95016 95012 95186 95074 95268 95231 95005 95254 95184 95240 95053 95006 95123 95249 95411 95067 95263 95140 95121 95003 95007 95085 95025 95082 95004 95045 95002 95251 6,00 Lupinus albus ogólna zawartość alkaloidów [%] s.m. zawartość sumy alkaloidów [%] s.m. 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00
96 203 96 143 96 158 E 96 112 95760 96 161 96 101 96 142 95 931 96 132 96 188T GRAF 96 179 96 156 96 158 T 96 160 96 145 96176 95 932 95 709 95 866 95 915 95 965 95 759 95 907 95 752 96 373 95 879 95 904 95 861 95 793 95 801 95 858 95 784 95 805 95 739 95 851 95 849 95 738 95 797 95 779 95 792 95 952 95 769 95 726 95 762 95 764 95 754 95 746 95 961 95 703 95 767 95 791 95 707 95 919 95 917 95 946 95 706 3,00 L. angustifolius 2008-2011 analiza alkaloidów 364 obiekty 2,50 zawartość sumy alkaloidów [%] sm 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00
Łubin wąskolistny Łubin biały Oznaczanie zawartości alkloidów Linia % s.m. Barwa 96126 0.0015 * 96225 0.0023 * 96164 0.0035 * 96101 0.0044 * 96193 0.0062 * 96131 0.0071 * 95935 0.0098 * 96191 0.0146 * 96195 0.0173 * Bordako a 0.0192 * 96114 0.0195 * 96182 0.0198 * 96212 0.0296 * 95927 0.0584 * 95928 0.0685 * 96199 0.0760 * 95916 0.1851 ** 96110 0.4083 ** Azuro b 0.5643 *** 95719 0.7698 *** 95932 0.7721 *** 95714 0.9774 *** Linia % s.m. Barwa 95449 0.0104 * 95472 0.0250 * Nelly a 0.0737 * 95496 0.0755 * 95404 0.1203 ** 95494 0.1337 ** 95422 0.1582 ** 95487 0.2867 ** 95433 0.3649 ** 95507 0.4284 ** 95174 0.5427 *** 95168 0.6076 *** 95176 0.6432 *** 95476 0.6774 *** 95486 0.7870 * 95443 0.9304 *** 95242 1.0264 **** Feli b 1.0629 *** 95457 1.1470 **** 95232 1.1833 **** 95208 1.3793 **** 95503 1.7711 **** * żółta ** c. żółta *** j. brązowa **** brązowa a sweet control b bitter control
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)
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) - - - - - - - - 46,40 2,50 35,60 - - - - - - 15,50 - - - 5,51 1,74 - - - - - 75,83-8,35 - - - 4,48 1,04-2,10 - - 68,92 - - - - - - 6,84 - - - - - - - 1,15 21,76 - - 1,33 66,68 30,35 1,35 - - - - - - - - - - - - - - - - - 25,35 66,64 3,30 1,15 1,36 0,95 1,68 - - - - - - - - - - - - - - 91,61 - - - - - - - - - - - 3,20 1,77 - - - - - 15,07 65,36 1,48-1,12 - - - - - - - - - - 7,22 6,22 - - - 27,76 63,85 2,67 - - - - - - - - - - - - - 1,33 - - - 11,12 85,68 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 98,00 - - - - - - 1,71 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 68,42 18,27 5,12 4,05 3,01 - - - - - - -
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?
Fot.1 i 2. Porażenie łubinu białego w teście szklarniowym przez C. lupini
95673 95174 95476 95503 95514 95502 95416 95631 95267 95260 95271 95052 95153 95262 95147 95445 95220 95233 95023 95443 95095 95201 95242 95017 95199 95076 95071 95480 95401 95187 95098 95235 95068 95500 95146 95173 95204 95194 95251 95180 95434 95230 95097 95200 95110 95214 95440 95120 95252 95193 95033 95278 95227 95608 95415 95247 95411 95452 95522 95510 95509 95029 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
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.
Publikacje Święcicki W., Kroc M., Kamel K. 2015. Lupins (Lupinus spp.). W: Antonio M. De Ron (Ed.) Grain Legumes, Handbook of Plant Breeding. Springer Science+Business Media, New York: 179-218 (rozdział w książce) Górynowicz B., Święcicki W., Osiecka A., Kaczmarek Z. 2014. 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): 702-711 Katarzyna A. Kamel, Wojciech Święcicki, Zygmunt Kaczmarek, Paweł Barzyk. 2015. Quantitative and qualitative content of alkaloids in seeds of a narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.) collection. Gen. Res. Crop Evol. DOI 10.1007/s10722-015-0278-7 Kroc M., Rybiński W., Wilczura P., Kamel K., Kaczmarek Z., Barzyk P., Święcicki W. 2016. Quantitative and qualitative analysis of alkaloids composition in the seeds of white lupin (Lupinus albus L.) collection. Genetic Resources and Crop Evolution. DOI: 10.1007/s10722-016-0473-1 Gawłowska M., Święcicki W.K., Lahuta L.Kaczmarek Z. 2015. 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)569-578
Dziękuję za uwagę