Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Młochów, ul. Platanowa 19, Młochów 05-831,
e-mail: b.flis@ihar.edu.pl, tel. 22 729 92 48 w. 216
Prace zostały wykonane w ramach badań podstawowych na rzecz postępu biologicznego w produkcji roślinnej na podstawie decyzji Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi nr HOR.hn.802.19.2018 Zadanie nr 62.
Słowa kluczowe: cechy kulinarne, interakcja genotypowo-środowiskowa, plon bulw, stabilność, zawartość skrobi,
ziemniak
Celem badań jest ocena wpływu interakcji genotypowo-środowiskowej na kształtowanie zmienności, która powstaje w odpowiedzi na zmie-niające się środowisko uprawy. Ocena ta dotyczy wybranych cech jakości istotnych dla ziemniaka jadalnego (smak, wady bulw, ciemnienie miąższu bulw) oraz cech związanych z kształtowaniem się plonu. Analiza interakcji genotypowo-środowi-skowej pozwoli na: (a) ocenę udziału czynników genetycznych, środowiskowych i interakcyjnych w kształtowaniu poszczególnych cech oraz (b) oszacowanie stopnia stabilności ekspresji cech kulinarnych w ziemniaku jadalnym o zróżnico-wanym pochodzeniu.
W 2019 roku cele prac były następujące (1) przeprowadzenie doświadczeń polowych w 3 lokalizacjach z wybranymi rodami i odmiana-mi ziemniaka (drugi element 3-letniego cyklu), (2) rozmnażanie badanych rodów i odmian oraz (3) selekcjonowanie klonów tetraploidalnych wyróżniających się poziomem cech użytkowych i wybranych cech odpornościowych.
W doświadczeniach polowych oceniano 30 rodów i 10 odmian ziemniaka. Wśród rodów jest 11 genotypów pochodzących z krzyżowań interploidalnych (tj. typu odmiana skrzyżowana z diploidalnym donorem cech jakościowych), 11 form odpornych na zarazę ziemniaka oraz 8 form pochodzących z krzyżowań odmian jadal-nych z rodami własnymi odpornymi na wirus Y
ziemniaka i średnią odpornością na zarazę ziem-niaka.
Doświadczenia założono w dwóch miej-scowościach położonych w centralnej Polsce (z uprawą tradycyjną w Młochowie i ekologiczną w Grabowie) oraz w Boguchwale na południo-wym wschodzie, w której można oczekiwać natu-ralnej silnej epifitozy zarazy ziemniaka (również uprawa tradycyjna). Doświadczenia prowadzono w układzie bloków losowanych (3 bloki) z 7 krza-kowymi poletkami. Rody i odmiany oceniano pod względem plonu bulw, zawartości skrobi, nasile-nia wad bulw oraz smaku i ciemnienasile-nia miąższu bulw gotowanych. W Młochowie prowadzono także 15 krzakowe rozmnożenia ocenianych w doświadczeniach rodów i odmian.
Do ocen zróżnicowania wykorzystano anali-zę wariancji i test Tukey’a lub test Kruskala -Wallisa. Analizę stabilności przeprowadzono wykorzystując współczynnik regresji (Eberhart i Russel, 1966), wariancję stabilności Shukli (Shukla, 1972) i współczynnik stabilności AMMI – ASV (ammi stability value) (Gauch, 2006, Purchase i in., 2000). Obliczenia wykona-no przy użyciu programu R (R Core Team, 2015; Mendiburu, 2015).
W przypadku wad bulw (oceny wg skali 1 – 4, gdzie 4 oznacza brak wad) oraz ocen smaku i ciemnienia miąższu bulw gotowanych (wg skali 1 – 9, gdzie 9 najsmaczniejszy lub nieciemnieją-cy miąższ), jako miarę stabilności zastosowano
wartość mediany i wartość minimalną spośród wszystkich otrzymanych wartości. W przypadku wad bulw, jako wartość graniczną przyjęto medianę ≥3 i wartość minimalną ≥2. Dla ocen smaku warto-ści te wynosiły: mediana >6 i minimum ≥6, a dla ciemnienia miąższu bulw – mediana ≥7 i minimum ≥6,5.
W 2019 r. prowadzono także selekcję wśród 40 tetraploidalnych rodów ziemniaka pochodzących od form własnych i odmian, będących donorami odporności na zarazę ziemniaka krzyżowanych z donorami cech jakości, którymi były rody diplo-idalne. Rody te utrzymywano na poletkach 15 krza-kowych.
Wyniki przeprowadzonych w 2019 r. doświad-czeń wskazują na istotny wpływ genotypu (tj. bada-nych rodów i odmian) oraz miejscowości na badane cechy. Najwyższy plon bulw i najniższą zawartość skrobi stwierdzono w Boguchwale (2,2 kg/krzak), niższe w Młochowie (1,3 kg/krzak), a najniż-sze w Grabowie z uprawą ekologiczną (0,6 kg/ krzak). Zawartość skrobi była najwyższa w upra-wie ekologicznej w Graboupra-wie (14,0%), a najniż-sza w Boguchwale (12,3%). W przypadku plonu i zawartości skrobi stwierdzono wysoce istotną statystycznie interakcję rodów/odmian z miejsco-wościami.
Najmniejsze nasilenie wad stwierdzono w bulwach pochodzących z uprawy w Młochowie i Grabowie (odpowiednio średnie wartości 2,9 i 3,0), a najwyższe w Boguchwale (średnia ocena 2,5). Najlepszy smak miały bulwy pochodzące z upra-wy ekologicznej (średnia 6,6), a w pozostałych lokalizacjach był istotnie słabszy (6,5 w Młocho-wie i 6,0 w Boguchwale). W 2019 r. nie stMłocho-wierdzo- stwierdzo-no różnic pomiędzy średnimi ocenami ciemnienia bulw pomiędzy poszczególnymi miejscowościami (średnie oceny od 7,1 do 7,2). Na otrzymane wyni-ki ponownie duży wpływ miał przebieg pogody (długotrwała susza w centralnej Polsce).
W celu oceny stabilności plonu zastosowano kilka parametrów wariancję stabilności. Współ-czynniki regresji Eberharta i Russela (1966) dla większości badanych rodów i odmian (wyjątkiem była bardzo wczesna odmiana Bellarosa) był zbli-żony do 1, co wskazuje na dynamiczny typ stabilno-ści, czyli wyższe plony w lepszych środowiskach. Tylko w przypadku dwóch rodów nie stwierdzo-no istotstwierdzo-ności współczynnika regresji, co wskazuje na biologiczny typ stabilności dla tych rodów.
Dwa pozostałe parametry stabilności, tj. warian-cja stabilności i ASV były bardzo wysoko skorelo-wane (r=0,92) i wskazują na dużą liczbę rodów/
odmian o stabilnym plonie (35 rodów/odmian stabil-nych wg wariancji stabilności i 26 wg ASV). Liczba rodów/odmian stabilnych na podstawie dwuletnich badań (nieprezentowanych w tym komunikacie) znacznie maleje (24 genotypy stabilne wg warian-cji stabilności). W przypadku parametru ASV choć liczba form stabilnych jest podobna, ale przeważnie ocena jednoroczna i dwuletnia wskazuje na różne genotypy stabilne.
Dodatkowo, zmodyfikowano wyjściowy ranking badanych genotypów wg rosnącego śred-niego plonu, uwzględniając statystyczną istotność różnic pomiędzy badanymi genotypami oraz istot-ność wariancji stabilności wg Shukli (1972). Odpo-wiednio zwiększając (dla genotypów plenniejszych i/lub stabilnych) lub zmniejszając (dla genotypów mniej plennych i/lub niestabilnych) wyjściową rangę każdego rodu lub odmiany otrzymano, nowy ranking i wyróżniono najlepsze genotypy łączące zdolność do plonowanie ze stabilnością (Mendi-buru, 2015). W takim uproszczonym schemacie selekcji, wybór najlepszych rodów zależy od wyso-kości średniego plonu, a stabilność (określona za pomocą wariancji stabilności) ma równorzędne lub mniejsze znaczenie. Podobna procedura zmia-ny rankingu badazmia-nych rodów/odmian przeprowa-dzona dla średniej wartości plonu i parametru ASV, pozwala wyciągnąć podobny wniosek, jak w przy-padku wariancji stabilności.
W przypadku zawartości skrobi oceniono stabilność za pomocą wariancji stabilności Shukli, która pozwoliła wyróżnić bardzo dużą liczbę geno-typów z niestabilnym poziomem skrobi. Wśród takich niestabilnych genotypów znalazły się prawie wszystkie odmiany. Zawartość skrobi jest ważną cechą odmianową, a zatem należałoby oczekiwać niewielkiej zmienności pomiędzy miejscowościa-mi (=środowiskamiejscowościa-mi). Wyniki wskazujące na duży udział rodów/odmian niestabilnych pod względem zawartości skrobi otrzymywano także w poprzed-nich latach.
Do oceny stabilności nasilenia wad bulw, smaku i ciemnienia posłużono się wartościami mediany i ustalonymi wartościami minimalnymi, których użycie zapewnia wybór form stabilnych i jednocześnie o wysokim (akceptowalnym) pozio-mie badanych cech. Jednoroczna ocena wskazuje, że stabilnym poziomem tych cech wyróżniały się rody interploidalne.
Wnioski
1. W doświadczeniach polowych prowadzonych w trzech miejscowościach z uprawą tradycyjną lub ekologiczną, stwierdzono:
115
BIULETYN IHAR Nr 291 (1) / 2020 a. istotny wpływ genotypu (rodu lub odmiany)
i miejscowości na poziom wszystkich ocenia-nych cech oraz wpływ ich interakcji na poziom plonu i zawartości skrobi.
b. stabilny poziom plonu dla większości bada-nych rodów i odmian. Z kolei stabilność zawartości skrobi była znacznie rzadziej obserwowana.
c. stosunkowo rzadkie występowanie stabilnie małego nasilenia wad bulw.
2. Charakteryzowano 40 rodów pod względem cech użytkowych i odporności na zarazę ziemniaka oraz wirus Y ziemniaka. Ziden-tyfikowano grupę rodów o dobrym plonie, odpornych na zarazę ziemniaka lub wirusa Y ziemniaka charakteryzujących się morfologią oraz smakiem bulw na poziomie odmian wzor-cowych Oberon, Satina i Tajfun.
Literatura
Eberhart, S.A., Russel, W.A. (1966). Stability parameters for comparing varieties. Crop Science 6: 36–40.
Gauch, H.G. (2006). Statistical analysis of yield trials by AMMI and GGE. Crop Science 46 (4): 1488–1500. Mendiburu, F. (2015). agricolae: Statistical Procedures for
Agricultural Research. R package version 1.2-3. http:// CRAN.R-project.org/package=Agricole
Purchase, J.L., Hatting, H. , Van Deventer, C.S.. (2000). Geno-type × environment interaction of winter wheat (Triticum aestivum L.) in South Africa: II. Stability analysis of yield performance. South African Journal of Plant and Soil 17 (3): 101–107.
R Core Team. (2015). R: A Language and Environment for Stati-stical Computing. R Foundation for StatiStati-stical Computing. Shukla, G.K. (1972). Some statistical aspects of partitioning
genotype-environmental components of variability. Here-dity 29: 237–245.
Komunikat
Short communication
E-ISSN: 2657–8913