Regeneration of selected Boswellia species through generative propagation

Ing. Lukáš Karas

Doctoral thesis

Regenerace vybraných druhů rodu Boswellia pomocí generativního množení

Anotácia:

Rod Boswellia (kadidlovník) je známý díky produkcí kadidla, klejopryskyřice, která se již od starověku používá v lékařství, kosmetice a při náboženských obřadech. Populace kadidlovníků na celém světě však čelí významným hrozbám, a to zejména nadměrné produkci kadidla a s ním spojené poškozování kmenů, nadměrné pastvě, přeměně původních ploch na zemědělskou půdu a extrémním povětrnostním jevům. Obnovu populací navíc omezuje nízká klíčivost a vysoká míra pastvy dobytka. Cílem této práce je odpovědět na otázky týkající se klíčivosti a podmínek před dozráním semen a během klíčení. Pro dosažení těchto cílů je studie strukturována na základě čtyř hypotéz: 1) Jaká je klíčivost vybraných druhů rodu Boswellia z Etiopie, Ománu a Sokotry (Jemen)? 2) Jakými metodami lze zvýšit kvalitu semen Boswellia sacra? 3) Liší se základní parametry klíčivosti semen B. sacra v rámci dvou let sběru a vybraných endemických druhů Boswellia ze Sokotry s ohledem na různé lokality sběru semen během dvou let? 4) Mají teplota a barva osemení vliv na klíčivost semen Boswellia pirottae? Semena B. sacra byla namočena ve vodě, aby se oddělila prázdná semena od plných a zjistila se vhodnost a optimální délka plavení semen. Poté byla plovoucí i sedimentovaná semena použita v testu klíčivosti. Semena B. sacra a vybraných endemických sokotránských druhů byla naklíčena za kontrolovaných podmínek: 16 hodin při 20 °C ve tmě a 8 hodin při 30 °C na světle po dobu 21 dnů. Semena B. pirottae byla rozdělena podle barvy osemení (světle hnědá, hnědá a tmavě hnědá) a klíčila ve dvou teplotních režimech: při konstantní teplotě 23 °C a při kolísající teplotě v průměru 21 °C v pokojových podmínkách, rovněž po dobu 21 dnů. Výsledky ukázaly významný rozdíl v klíčivosti semen B. sacra, kdy v roce 2018 byla klíčivost 40 % a v roce 2020 pouze 4 %, spolu s vysokým podílem prázdných semen v obou letech. Plavení semen ve vodě po dobu 7 hodin účinně oddělilo prázdná semena od plných, čímž se výrazně zlepšila kvalita semen. Míra klíčivosti se mezi vybranými sokotránskými druhy výrazně lišila, pouze u Boswellia aspleniifolia nebyly mezi lokalitami zjištěny statistické rozdíly. Semena Boswellia elongata, B. scopulorum a B. popoviana vykazovala vysoký podíl prázdných semen, zatímco semena Boswellia ameero, B. bullata a B. dioscoridis měla vysoký podíl mrtvých nebo hmyzem poškozených semen. Testy klíčivosti semen B. pirottae odhalily významné rozdíly v klíčivosti v závislosti na barvě osemení, přičemž tmavě hnědá semena dosáhla nejvyšší klíčivosti (50 %) a světle hnědá semena nejnižší (4 %). Rozdílné teplotní podmínky neměly významný vliv na klíčivost, která byla za obou podmínek podobná.

Abstract:

The genus Boswellia is renowned for producing frankincense, an oleo-gum utilized in medicine, cosmetics, and religious ceremonies since ancient times. However, Boswellia populations worldwide face significant threats, including over-tapping, overgrazing, habitat changes due to agricultural expansion, and extreme weather events. Additionally, population regeneration is limited by low germination rates and high levels of overgrazing. This thesis aims to address questions related to germination rates and conditions before seed maturation and during germination. To achieve these objectives, the study is structured around four hypotheses: 1) What is the germination rate of selected Boswellia species from Ethiopia, Oman, and Socotra (Yemen)?; 2) What methods can increase the seed quality of Boswellia sacra?; 3) Do basic germination parameters differ among two years of collection of B. sacra seeds and selected endemic Boswellia species from Socotra, considering various localities of seed collection over two years?; 4) Do temperature and seed coat colour affect the germination of Boswellia pirottae seeds? Seeds of B. sacra were soaked in water to separate empty seeds from full seeds, determining the suitability and optimal duration of seed soaking. Following this, both floating and sedimented seeds were subjected to germination trials. Seeds of B. sacra and selected endemic Socotran species were germinated under controlled conditions: 16 hours at 20°C in darkness and 8 hours at 30°C in light for 21 days. Additionally, seeds of B. pirottae were categorized by seed coat colour (light brown, brown, and dark brown) and germinated under two temperature regimes: a constant temperature of 23°C and a fluctuating temperature averaging 21°C under room conditions, also for 21 days. The results indicated a significant difference in germination rates of B. sacra seeds, with a 40% germination rate in 2018 and only 4% in 2020, alongside high proportions of empty seeds in both years. Soaking seeds in water for 7 hours effectively separated empty seeds from full seeds, thereby significantly improving seed quality. Germination rates varied significantly among selected Socotran species, with only Boswellia aspleniifolia showing no statistical differences between localities. Seeds of Boswellia elongata, B. scopulorum, and B. popoviana exhibited high proportions of empty seeds, while seeds of Boswellia ameero, B. bullata, and B. dioscoridis had high proportions of dead or insect-damaged seeds. The germination trials of B. pirottae seeds revealed significant differences in germination rates based on seed coat colour, with dark brown seeds achieving the highest germination rate (50%) and light brown seeds the lowest (4%). Different temperature conditions did not significantly affect germination rates, which were similar under both conditions.

Kľúčové slová

kadidlo, množení, třídění semen, barva semen, teplota, ohrožené druhy, Etiopie, Omán, Sokotra

Keywords

Frankincense, propagation, seed sorting, seed colour, temperature, endangered species, Ethiopia, Oman, Socotra

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 7. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Hana Habrová, Ph.D.
• Oponent: Zbyněk Polesný, externi, Ivana Tomášková, externi, Michele De Sanctis, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Doctoral programme / odbor:
Botany / Forest Phytology