Αξιολόγηση και αξιοποίηση εγχώριων ποικιλιών σιταριού σε συνθήκες μειωμένων εισροών

Abstract

Τhe purpose of this study was to investigate the agronomic performance and evaluate traditional wheat varieties to be utilized by low input systems and particularly organic farming systems. The studied varieties were untreated wheat populations from the Greek National Gene Bank. Check varieties originated from the National Cereal Institute. The prebreeding experimentation included a two- year evaluation and testing under organic conditions. The purpose was to select among various populations. Then a three year multilocational evaluation of genotype adaptability and stability of 5 selected populations at three sites (Larissa, Thessaloniki, Kilkis), for three growing seasons (’05, ’06, ’07), under organic farming conditions. Morphological agronomical traits were used, from preliminary testing, and also from cluster analysis, to gain preliminary information for wheat landraces that could be useful for future evaluation and breeding programmes. GGE biplot analysis was used to recognize the ideal genotypes and test environment and to estimate genotypic stability. The preselected populations, from prebreeding experiments, simultaneously with multilocational trials, were sown under honeycomb breeding design selection for two years. Selected lines were crossed with check varieties and heterosis effects were estimated. The last year of experimentation, selected lines from honeycomb design and the selected populations, from which they originated, were evaluated for yield stability and adaptation in a final comparison organic site location at Kilkis. The results of cluster analysis, based on morphological traits, revealed an adequate variation among and between genotypes, while significant variation was found by cluster analysis also based on morphological traits. This significant variation, which is very useful for selection purposes, was also verified by multilocational trials. A clear variation between traditional and modern varieties was observed for plant height.. Genotypes Skliropetra and M. Argolidas showed wide adaptation and were characterized by yield stability under organic farming conditions. They out yielded all wheat varieties tested in the experiments because they had good lodging persistence due to middle stature, high kernel production capacity and leaf senescence delay. These two varieties were identified as the most consistent performing varieties. These landraces could also be used in the future for direct use or for further improvement for selection of improved lines or as parental lines for varieties used in organic farming. The analysis showed evidence that the environment of Larissa was very close to the ideal in two out of three years of experimentation. Kilkis as a second choice for multilocation evaluation. Honeycomb breeding was used for high yielding genotype selection. The results showed that the high yielding populations under common density also produced high yielding lines under honeycomb single line selection and low density. In the final experiment, nearly all lines derived from low density selection tended to over yield the populations they come from. and the effectiveness of single plant selection within a variety under honeycomb breeding was observed . Crosses between 3 landraces and the modern variety Yecora-E produced fertile hybrids and superiority of heterosis was also observed

O σκοπός αυτής της διατριβής ήταν να ερευνήσει την αγροκομική συμπεριφορά των παραδοσιακών ποικιλιών σιταριού ώστε να μπορέσουν να αξιοποιηθούν σε συστήματα χαμηλών εισροών και ιδιαίτερα της βιολογικής καλλιέργειας. Το υλικό εκκίνησης αποτελούνταν από αβελτίωτες παραδοσιακές ποικιλίες που διατηρούνταν στην Τράπεζα Γενετικού Υλικού του ΕΘΙΑΓΕ, οι δε μάρτυρες που χρησιμοποιήθηκαν, ήταν εμπορικές ποικιλίες του Ινστιτούτου σιτηρών. Ο προβελτιωτικός έλεγχος περιελάμβανε δυο χρόνια προκαταρτικής επιλογής μεταξύ ενός αριθμού πληθυσμών σε βιολογικό περιβάλλον και κατόπιν ένα τριετές πείραμα (2005-07) διατοπικής αξιολόγησης επιλεγμένων γενοτύπων σε τρεις περιοχές (Λάρισα, Θεσσαλονίκη και Κιλκίς) και σε βιολογικό περιβάλλον καλλιέργειας. Στα πειράματα εκτιμήθηκαν παρατηρήσεις που αφορούσαν τα μορφολογικά και αγρονομικά χαρακτηριστικά, βάσει των οποίων έγινε μελέτη των φυλογενετικών σχέσεων μεταξύ όλων των αρχικών υλικών και ομαδοποίηση με τη μέθοδο πολυμεταβλητής ανάλυσης. Επιπλέον έγινε χρήση της στατιστικής μεθόδου GGE biplot Αnalysis (διγράφημα γενοτυπικών δράσεων και αλληλεπίδρασης γενοτύπου και περιβάλλοντος) για την αναγνώριση του ιδανικού γενότυπου και ιδανικού περιβάλλοντος πειραματισμού, όπως επίσης και για τον υπολογισμό της γενοτυπικής σταθερότητας. Οι προεπιλεγμένοι γενότυποι, ταυτόχρονα με τη διατοπική αξιολόγηση, αξιολογήθηκαν για δυο χρόνια σε συνθήκες αραιής σποράς με το σύστημα της κυψελωτής διάταξης. Οι επιλεγόμενες σειρές διασταυρώθηκαν στη συνέχεια με τις εμπορικές ποικιλίες με στόχο την εκτίμηση της ετέρωσης ενώ, σε τελικό πείραμα που έγινε σε βιολογικό αγρό, αξιολογήθηκαν οι διαλογές μέσω του κυψελωτού συστήματος μαζί με τους αρχικούς πληθυσμούς, από τους οποίους προήλθαν, για την τελική τους σύγκριση. H μελέτη των παραδοσιακών ποικιλιών σιταριού με βάση τα μορφολογικά χαρακτηριστικά οδήγησε στη διαπίστωση ότι υπάρχει επαρκής γενετική παραλλακτικότητα εντός και μεταξύ των ποικιλιών, ενώ σημαντική διαφοροποίηση παρουσιάστηκε κατά την ομαδοποίηση των ποικιλιών βάσει των φυλογενετικών σχέσεων. Οι γενότυποι “Σκληρόπετρα Πτολεμαίδας” και “Μ. Αργολίδας” έδειξαν ευρεία προσαρμοστικότητα και χαρακτηρίστηκαν από σταθερότητα απόδοσης στο περιβάλλον βιολογικής γεωργίας. Επιπλέον εμφάνισαν υψηλότερη απόδοση σε σχέση με τις υπόλοιπες ποικιλίες, γεγονός που αποδίδεται κυρίως στην ικανότητα παραγωγής περισσότέρων κόκκων ανά στάχυ καθώς και λόγω του ενδιάμεσου ύψους των φυτών, που περιόρισε το πλάγιασμα σε σχέση με τις άλλες ποικιλίες. Αυτές οι δυο ποικιλίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βελτιωτικά προγράμματα για περαιτέρω επιλογή και χρήση ως γονείς ή σειρές κατάλληλες για τα συστήματα βιολογικής γεωργίας. Tο περιβάλλον της Λάρισας χαρακτηρίστηκε ως ιδανικό περιβάλλον αξιολόγησης εξαιτίας της σταθερότητας και της διακριτικής ικανότητας για κατάταξη των εξεταζόμενων ποικιλιών, στο σύνολο των καλλιεργητικών περιόδων πειραματισμού. Δευτερευόντως το περιβάλλον του Κιλκίς έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα ως περιβάλλον αξιολόγησης, βοηθώντας στη διάκριση των ποικιλιών. Με την κυψελωτή διάταξη, δόθηκε η δυνατότητα για την επιλογή υψηλοαποδοτικών φυτών σε σχέση με τη μέση απόδοση των αρχικών πληθυσμών αλλά υπήρχε διαφοροποίηση στην κατάταξη των γενοτύπων ανά καλλιεργητική περίοδο. Η επιλογή σε συνθήκες έλλειψης ανταγωνισμού αύξησε την ομοιομορφία των γενοτύπων και είχε την τάση να αυξάνει και την απόδοσή τους. Υψηλοαποδοτικοί γενότυποι κάτω από συνθήκες κανονικής σποράς έδωσαν υψηλοαποδοτικές επιλογές επίσης με κυψελωτή διάταξη. Όσον αφορά τη μελέτη της ετέρωσης, βρέθηκε ότι γόνιμες διασταυρώσεις προέκυψαν μόνο μεταξύ της εμπορικής ποικιλία Yecora-E με τρείς από τους πέντε εξεταζόμενους πληθυσμούς