Současné trendy ve šlechtění pšenice obecné na kvalitu v souvislosti se změnami klimatu

Tereza Kubecová

Bachelor's thesis

Current trends in breeding on quality of common wheat in the relation to the change of climate

Abstract:

Pšenice setá (Triticum aestivum L.) je zemědělskou plodinou světového významu. V poslední době je její pěstování ohroženo stresovými faktory, které s působením klimatických změn získávají na významu. Záměrem této práce bylo analyzovat aktuální trendy ve šlechtění pšenice seté s cílem eliminovat degradaci kvality pšenice a její produkce, jež je ohrožena rizikovými faktory klimatické změny. Dále popsat vliv konkrétních enviromentálních faktorů na kvalitu produkce pšenice a zhodnotit dostupnost genetických zdrojů. Aktuální trendy ve šlechtění pšenice jsou ve snaze zlepšit kvalitu pšenice při abiotických a biotických stresech zaměřeny na suchovzdornost a odolnost vůči houbovým chorobám. Současně probíhá šlechtění pro zvyšování kvality pekárenské pšenice s důrazem na hlavní glutenové proteiny gliadiny a gluteniny. V návaznosti na tyto trendy se šlechtitelé snaží dosáhnout co největší genetické variability, protože je základem pro šlechtění nových odrůd s potřebnými geny odolnosti a rezistence k současným stresům. Byly definovány konkrétní enviromentální faktory, které významně ovlivňují kvalitu pšenice, jako je salinita a stres ze sucha a horka. Salinita je abiotický stres vyvolaný klimatickou změnou a člověkem. Bylo zjištěno, že salinita je nejcitelnější v semiaridních a aridních oblastech, kde se půda jejím vlivem stává částečně nebo zcela pěstebně nepoužitelnou. Salinita u pšenice způsobuje narušením iontové a vodní homeostázy snížení růstu a výnosu rostlin. Rovněž negativně ovlivňuje metabolismus a syntézu všech základních živin v rostlině, což má za následek degradaci pšeničného zrna. Vliv stresu ze sucha a horka na kvalitu pšenice závisí na době jeho působení. Teplota a srážky nepřímo působí na kvalitu ovlivněním frekvence výskytu a druhového spektra houbových chorob postihujících pšenici. Genetické zdroje pro všechny pěstované rostliny jsou zdokumentovány a uloženy ve sbírkách a genových bankách po celém světě. V České republice tento systém zřizuje Výzkumný ústav rostlinné výroby (VÚRV) a genová banka jím spravovaná. V otázce dostupnosti genetických zdrojů je důležitá interakce mezi jednotlivými genovými bankami, čemuž napomáhá informační systém GRIN Czech (Germplasm Resources Information Network in the Czech Republic). GRIN Czech je spravován VÚRV a slouží k vyhledávání informací o genetických zdrojích rostlin v něm zaznamenaných. Tento systém mohou pro získání genetického základu využívat šlechtitelé, experimentální pracovníci, pěstitelé i laická veřejnost. Díky databázi GRIN Czech a intenzivní práci výzkumného týmu genové banky VÚRV a dalších institucí je dostupnost genetických zdrojů aktuálně uspokojivá a má dobré výhledy do budoucna.

Abstract:

Wheat (Triticum aestivum L.) is an agricultural crop of world importance. Recently, its cultivation has been threatened by stress factors, which have become more important due to the effects of climate change. The aim of this work was to analyse current trends in wheat breeding in order to eliminate the degradation of the quality of wheat and its production, which is threatened by risk factors of climate change. Further, to describe the influence of specific environmental factors on the quality of wheat production and to evaluate the availability of genetic resources. Current trends in wheat breeding, in an effort to improve the quality of wheat under abiotic and biotic stresses, focus on drought resistance and resistance to fungal diseases. At the same time, breeding is carried out to improve the quality of bakery wheat with an emphasis on the main gluten proteins gliadines and glutenins. Following these trends, breeders aim to achieve the greatest possible genetic variability as it is the basis for breeding new varieties with the necessary genes for resistance and resistance to current stresses. Specific environmental factors have been defined that significantly affect the quality of wheat, such as salinity and stress from drought and heat. Salinity is abiotic stress induced by climate change and man. Salinity has been found to be most sensitive in semiarid and arid regions, where it makes the soil partially or completely unusable for cultivation. Salinity in wheat causes a reduction in plant growth and yield by disrupting ion of ion and water homeostasis. Furthermore, it negatively affects the metabolism and synthesis of all essential nutrients in the plant, resulting in degradation of the wheat grain. The influence of stress from drought and heat on the quality of wheat depends on its duration of action. Temperature and precipitation indirectly affect the quality of wheat by influencing the frequency and species spectrum of fungal diseases affecting wheat. Genetic resources for all cultivated plants are documented and stored in collections and gene banks around the world. The Research Institute of Plant Production (VÚRV) and the gene bank managed by it establishes this system in the Czech Republic. In the question of availability of genetic resources, the interaction between individual gene banks is important, which is aided by the GRIN Czech (Germplasm Resources Information Network in the Czech Republic) information system. GRIN Czech is managed by VÚRV and serves to search for information on plant genetic resources recorded in it. This system can be used for obtaining genetic basis by breeders, experimental workers, growers and the general public. Thanks to the GRIN Czech database and intensive work of the research team of the VÚRV gene bank and other institutions, the availability of genetic resources is currently satisfactory and with good prospects.

Keywords

parametry kvality pšenice, tolerance k suchu, resistence k houbovým chorobám, tolerance k zasolení

Keywords

wheat quality parameters, tolerance to drought, resistence to fungal diseases, tolerance to salinisation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Sedlák, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products