Hodnocení experimentálních linií ječmene z hlediska tolerance k suchu a rezistence vůči padlí

Bc. Veronika Slabá

Master's thesis

Evaluation of experimental barley lines from the tolerance to drought and resistance to Powdery Mildew point of view

Abstract:

Sucho je považováno za jeden z nejzávažnějších abiotických stresových faktorů, který výrazně ohrožuje zemědělskou produkci. Šlechtění nových odrůd ječmene se proto stále více zaměřuje na zvyšování úrovně odolnosti k abiotickému stresu, zvláště k suchu, za současného udržení dobrého zdravotního stavu a odpovídajícího výnosu a kvality zrna. Cílem práce bylo ověřit hypotézu, že syrská odrůda Tadmor adaptovaná na podmínky extrémního sucha by mohla být využita jako zdroj vyšší odolnosti k suchu, při šlechtění jarních ječmenů. Hodnocení bylo provedeno u linií F5 generace vytvořených z reciprokého křížení mezi odrůdou Tadmor a sladovnickou odrůdou Jersey. Linie byly pěstované na dvou lokalitách, v Brně a v Žabčicích, a po sklizni byly vyhodnoceny vybrané parametry výnosu (HTS, podíl zrna nad sítem 2,0 mm, výnos zrna na rostlinu) a kvality (obsah dusíkatých látek a škrobu). Vlivem nedostatku srážek na lokalitě Žabčice došlo ke snížení výnosotvorných parametrů, především u HTS a podílu zrna nad sítem 2,0 mm. Z hlediska těchto parametrů se jako lepší jevily linie, které měly odolnější odrůdu Tadmor jako matku. Z hlediska kvalitativních parametrů bylo zjištěno, že zrno sklizené na sušší lokalitě Žabčice vykazovalo vyšší obsah dusíkatých látek a méně škrobu než zrno sklizené na lokalitě v Brně. Statisticky průkazný vliv genotypu však byl zjištěn jen pro obsah dusíkatých látek. U vybraných linií byla v nezávislém experimentu vyhodnocena úroveň reakce na osmotický stres pomocí stanovení osmotického potenciálu a koncentrace osmoticky aktivní látky prolinu. Linie, které měly odrůdu Tadmor jako matku, vykazovaly ve stresových podmínkách vyšší hodnoty osmotického potenciálu (zápornější). Byl zjištěn silný vztah mezi hodnotami osmotického potenciálu a obsahu prolinu. V polních podmínkách bylo provedeno hodnocení úrovně tolerance k padlí travnímu a mezi jednotlivými liniemi byly pozorovány viditelné rozdíly ve stupni napadení. Molekulárními analýzami zaměřenými na detekci alel genu mlo byla u vybraných linií s nízkým stupněm napadení potvrzena přítomnost alely mlo9. Po vyhodnocení všech sledovaných parametrů, dobré reakce rostlin na fyziologické sucho a detekce přítomnosti genu rezistence byly vybrány dvě linie, které by mohly být doporučeny pro další využití ve šlechtění ječmene.

Abstract:

Drought is considered as one of the most important abiotic stress factor, which can cause a severe impact on agriculture. The development of new cultivars of barley is therefore more focused on improving of abiotic stress tolerance to drought, as well as on maintaining of good health status, appropriate yield levels and quality parameters. This work was aimed at evaluation of barley cv. Tadmor, which is specifically adapted to drought and can be potentially used as a source of drought tolerance in barley breeding programmes. F5 generation lines derived from reciprocal crosses between cv. Tadmor and cv. Jersey (advanced European spring malting barley) together with parent cultivars were cultivated at two sites (Brno, Žabčice). The assessment was aimed at traits associated with yield (thousand grain weight - TGW, percentage of sieving fraction over 2.0 mm, grain yield per plant) and quality (protein and starch content). The effect of water-limited conditions at Žabčice site was demonstrated particularly in the TGW and the percentage of sieving fraction over 2.0 mm, while the lines from Tadmor x Jersey cross sustained the stress significantly better than those from Jersey x Tadmor cross. The lines grown in Žabčice reached in average a higher level of protein content and a lower level of starch content. The significant effect of genotype was detected only in protein content and was non-significant for starch. The reaction of selected lines on osmotic stress was studied in and independent experiment under controlled conditions. The plant stress reaction was evaluated according to changes in osmotic potential in leaves and accumulation of proline. Lines with Tadmor as a female parent showed higher values of osmotic potential in comparison with those derived from the reciprocal cross. The increase in osmotic potential under stress was strongly associated with the content of proline. The last part was focused on evaluation of susceptibility to powdery mildew caused by Blumeria graminis. The symptoms of powdery mildew on experimental lines were assessed in field and the lines, which were classified as resistant/susceptible, were further analysed for the presence of mlo allele. According to the results all resistant lines carried mlo9. With regard to all evaluated parameters, positive reaction on physiological drought stress and genetically controlled resistance against powdery mildew two lines can be recommended for further work.

Keywords

škrob, dusíkaté látky, abiotický stres, gen mlo, osmotický potenciál

Keywords

starch content, osmotic potential, protein, gene mlo, abiotic stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Pavlína Smutná
• Reader: Kateřina Vaculová, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Agronomy

Master programme / field:
Plant Protection / Plant Protection