-
Hodowla twórcza żyta F1
Jak powstają odmiany żyta hybrydowego?
Ziarno żyta jest surowcem konsumpcyjnym oraz świetnym nośnikiem energii dla zwierząt, co czyni go doskonałym produktem do komponowania mieszanek paszowych. Wykorzystywane jest również do produckcji etanolu lub biogazu. Chciałbyś dowiedzieć się jak przebiega proces hodowli twórczej odmian żyta hybrydowego? Zapraszamy do dalszej lektury.
Odmianą żyta mieszańcowego F1 (także hybrydową lub heterozyjną) nazywamy odmianę wykorzystującą efekt heterozji, czyli zjawisko bujności mieszańców pokolenia F1 polegające na tym, że potomstwo przewyższa pod względem jednej lub kilku cech (ilościowych) formy rodzicielskie. Materiał siewny odmiany mieszańcowej powstaje każdorazowo przez krzyżowanie określonych zbiorowości roślin, zgodnie z podanym przez hodowcę tej odmiany sposobem i kolejnością.
Cele hodowli żyta hybrydowego:
- Potencjał i stabilność plonowania: wysoki plon ziarna, oporność na suszę, odporność na wyleganie
- Odporność na choroby: sporysz i fuzarioza kłosa, rdza brunatna i źdźbłowa, mączniak, rynchosporioza oraz choroby podstawy źdźbła.
- Jakość ziarna: masa 1000 ziaren, liczba opadania, zawartość białka, zawartość skrobi, wydajność mąki, wartość technologiczna mąki (amylogram)
Główne cele hodowlane odmian żyta przeznaczonego do uprawy na GPS (zbiór całych roślin w fazie dojrzałości mleczno-woskowej) to plon biomasy, uzysk metanu oraz długość czasu wegetacji - od wznowienia wegetacji po spoczynku zimowy aż do dojrzałości mlecznej ziarna.
Formuła odmiany żyta hybrydowego wydaje się dość prosta, ale za nią kryje się wiele lat intensywnej pracy hodowlanej.
Formuła mieszańca (żyta hybrydowego) = (ACMS x B) x RSYN
gdzie:
(ACMS x B)
Strona mateczna – mieszaniec prosty (singiel): skrzyżowanie linii wsobnej A z cytoplazmą CMS i linii wsobnej B z normalną cytoplazmą. Cytoplazma CMS oznacza, że komórki rośliny zawierają cytoplazmę komórkową typu Pampa, która zapobiega wytwarzaniu pyłku przez rośliny rodzicielskie. Właściwość ta jest wymagana, aby zapylanie żyta przez restorera przywracającego męską płodność mogło być w pełni kontrolowane.
R-SYN
Strona ojcowska (restorer): populacja syntetyczna, często złożona z dwóch linii rodzicielskich, niosąca geny przywracające (restorujące) męską płodność. Te geny restorujące umożliwiają przywrócenie płodności mieszańcowi pochodzącemu z w połowie z matecznej puli genowej, a w połowie z ojcowskiej. Są one niezbędne, ponieważ wysiane nasiona żyta mieszańcowego będą zawiązywać ziarna tylko w przypadku obecności tych genów.
Średni plon ziarna żyta ozimego w Polsce
W Polsce dane statystyczne, które prezentują średnie plony zbóż są publikowane przez Główny Urząd Statystyczny. Należy być świadomym, że w tym badaniu nie ma rozróżnienia na żyto populacyjne i hybrydowe, pomimo bardzo wyraźnych różnic w poziomach plonowania obu typu odmian. Obecne dane szacunkowe wskazują na 20-25% udział żyta hybrydowego w uprawie żyta ozimego. Pozostały areał 75-80% stanowią zasiewy odmian żyta populacyjnego, których zasiewy w przeważającej częsci sa zakładane z wykorzystanie ziarna ze zbioru z własnej wiloletniej reprodukcji. Kolejne "odsiewy" żyta szybko tracą swoje pierwotne charakterystyczne cechy odmianowe ze względu na obcopylność i zwiazane z tym przekrzyżowania.
Innym zagadnieniem niekorzystnym z punktu widzienia ekonomicznego jest użycie do siewu ziarna ze zbioru odmian żyta hybrydowego. W pokoleniu F2 uzyskanym z rozmnożenia nie występuje zjawisko zwane efektem heterozji. Dochodzi natomiast do rozszczepienia cech, czego następstwem jest spadek potencjału plonowania do 25 % (w zalezności od konstrukcji odmiany, warunków środowiskowych), zwiększenie podatności na choroby w tym na sporysz, nieregularny pokrój roślin, pogorszenie cech jakosciowych. Użycie do siewu żyta hybrydowego materiału siewnego innego niż kwalifikowany naraża na konsekwencje prawne.Takie działanie jest prawnie zabronione na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej.
Na podstawie średnich plonów żyta uzyskanaych w ciagu 20 lat w produckji rolniczej w Polsce wynika, że plony wahają się od 19,9 dt/ha do 31,5 dt/ha (rys. nr 1). Widoczne są plony poniżej średniej w sezonach, kiedy występowała susza. Na podstawie wykreślonej linii trendu widać jednak wyraźnie, że ogólnie nastąpiło zwiększenie plonu w uprawach żyta.
Należy jednak podkreślić, że gospodarstwa, którez uprawiają żyto hybrydowe i stosują technologie uwzględniajace ogólne zalecenia agrotechniczne dla uprawy żyta ozimego, uzyskują plony stanowczo wyższe niż prezentowane średnie wartości na wykresie przygotowanym w oparciu o gane GUS.
Postęp w hodowli
Postęp w hodowli odmian żyta mieszańcowego można bardzo wyraźnie wykazać na podstawie niemieckich analiz wartości. Na rysunku 2 porównano wyniki dla wszystkich odmian mieszańcowych i populacyjnych analizowanych w danym roku. Linia trendu wyraźnie pokazuje, że postęp w hodowli żyta mieszańcowego jest większy niż w przypadku żyta populacyjnego.
Istotną przyczyną tej różnicy w postępie w hodowli pomiędzy żytem populacyjnym a żytem mieszańcowym jest wigor mieszańca i dlatego hodowla mieszańców przynosi korzyści. W mieszańcach, rodzice o korzystnych genach lub właściwościach, które wzajemnie się uzupełniają, mogą być systematycznie łączeni, co skutkuje większym postępem w hodowli, a tym samym większą wydajnością pod względem plonu i innych cech agronomicznych. Ponieważ odmiany żyta mieszańcowego zbudowane są na szerokiej bazie genetycznej, ich poziom zdolności adaptacyjnych jest bardzo dobry, co pozwala na wykorzystanie korzystnych warunków środowiskowych i zmniejszenie wpływu ubogich odmian.
Trzy powody, dla których uzyskiwane plony ziarna żyta w praktyce rolniczej mogą być niższe niż postęp hodowlany
Udział żyta populacyjnego w uprawie
Według danych szacunkowych w Polsce żyto populacyjne jest uprawiane na około 75-80 % całego areału żyta ozimego, natomiast pozostałe 20-25 % to zasiewy żyta hybrydowego. W wieloletnich doswiadczenaich COBORU w ramach Porejestrowego Doswiadczalnictwa Odmianowego odmiany żyta hybrydowego plonują średnio w Polsce od 19% do ponad 30% wyżej (nawet w słabszych warunkach glebowych) od wzorcowych odmian żyta populacyjnego.
Ceny rynkowe surowca żyta
Zdarzają się lata w których występują niskie ceny dla skupu żyta. W takich przypadkach często producenci rolni zmniejszają inwestycje w środki produkcji ograniczając nawożenie, ochronę fungicydową, co przyczynia się do ograniczenia potencjału plonowania odmian. Dodatkowo w takich latach powierzchnia areału uprawy spada, a żyto w płodozmianie przenoszone jest na "najsłabsze" pola w zasobach gospodarstwa, co jeszcze bardziej limituje potencjalny plon ziarna.
Stres suszy ogranicza plony
W ostatnich latach coraz cześciej obserwujemy wegetacje z dość głębokimi suszami w okresach późnej wiosny, co bezpośrednio wpływa na ograniczenie plonowania wszystkich gatunków zbóż. Szczególnie silnym obniżeniem plonu reeagują rośliny uprawiane na glebach lekkich, czyli stanowiska na których z reguły rośnie żyto.
Wnioski:
- Potencjał plonowania odmian żyta ozimego wzrósł znacznie za pośrednictwem odmian hybrydowych (mieszańcowych) , które wykorzystują zjawisko heterozji (wybujałości mieszańców)
- Na ostatecznie uzyskany plon prócz potencjału genetycznego wybranej odmiany mają istotny wpływ takie czynnik jak: przedplon, jakość oraz kultura gleby, wszystkie elementy agrotechniki prowadzenia łanu (uprawa gleby, termin siewu, nawożenie NPK, etc.), przebieg pogody – ilość i rozkład opadów, szczególnie dotyczy to gleb lekkich z małą zdolnością do magazynowania wody
- Stosowanie certyfikowanego materiału siewnego odmian z wysokim i bardzo wysokim potencjale plonowania o korzystnych cechach agrotechnicznych przydatnych dla specyficznych wymagań gospodarstwa
Hodowla odmian żyta odpornych na stres suszy
W związku z obserwowanymi w ostatnich latach zmianami klimatycznymi, coraz częściej spotykamy sezony wegetacyjne z dość długimi okresami bez opadów deszczu, co prowadzi do coraz większego zapotrzebowania na odmiany o wysokiej odporności na stres związany z suszą. W trakcie wegetacji rośliny w różny sposób reagują na stres wywołany suszą. Aby rozpoznać wspomniane reakcje, oprócz klasycznych technik obserwacyjnych w hodowli roślin stosujemy również najnowocześniejszą aparaturę pomiarową (spektrometry), co pozwala nam zbierać duże ilości danych w trakcie wegetacji polowej. Wsparcie w postaci nowych technologii pozwala nam na trafną selekcję materiałów o pożądanych cechach, które wykorzystujemy do krzyżowania w celu uzyskania odmian charakteryzujących się dobrą i bardzo dobrą odpornością na stres suszy.
Tolerancja na niedobory wody - selekcja materiałów
Podstawą do prowadzenia trafnej selekcji genotypów charakteryzujących się dobrą odpornością na suszę jest zaplanowane i prowadzone przez nasz zespół hodowców doświadczenie.
Celem doświadczenia jest identyfikacja genotypów, które w warunkach stresu suszy wydają wysokie plony. Doświadczenie prowadzone jest w kilku lokalizacjach. Każde z doświadczeń realizowane jest na powierzchni około 5 hektarów, w którym wysiewa się aż 3000 poletek z żytem. Aby zidentyfikować rośliny o korzystnych cechach, doświadczenie podzielone jest na dwa bloki. Testowane obiekty są wysiewany naprzeciwko siebie, a czynnikiem różnicującym jest nawodnienie.
Do bloku poletek z nawodnieniem, woda doprowadzana jest za pośrednictwem specjalnych węży. Przepływ wody kontrolowany jest za pomocą centralnej stacji rozdzielczej, która zapewnia jej ciągłe i równomierne zaopatrzenie, dzięki czemu rośliny mogą zrealizować cały swój potencjał plonotwórczy.
Drugi blok (odbicie lustrzane pierwszego) doświadczenia jest nienawadniany przy czym oba porównywane obiekty są zawsze wysiewane naprzeciw siebie, aby w trakcie okresu wegetacji dokonać obiektywnej oceny porównawczej. W ten sposób otrzymywany jest wariant kontrastujący, gdzie rośliny są poddane stresowi suszy, i do przeżycia oraz wydania plonu muszą korzystać zasobów, które dostarcza im gleba lekka.
Wykorzystanie nowoczesnych technologii w procesie hodowli
W trakcie wegetacji rejestrowanych jest wiele danych w bardzo krótkim czasie. Do tego celu używany jest opryskiwacz, którego belka została wyposażona w precyzyjny system GPS, spektrometr i termometr na podczerwień. W ten sposób, niezależnie od stanu pogody, oceniane są istotne cechy agronomiczne badanych genotypów takie jak: gęstość łanu, powierzchnia liści, zawartość chlorofilu i obecność chorób oraz plon ziarna.
W każdej lokalizacji dodatkowo monitorowane są dane dotyczące warunków pogody za pomocą specjalistycznych stacji meteorologicznych, które mierzą prędkość wiatru, wilgotność powietrza, temperaturę i promieniowanie słoneczne. Dodatkowo sonda, która jest umieszczona w glebie rejestruje wilgotność gleby oraz temperaturę.
Po zakończeniu okresu wegetacji dużym wyzwaniem jest analiza ogromnej ilości zebranych danych i wykorzystanie ich do selekcji genotypów o pożądanych cechach. Uzyskane wyniki w pierwszym roku prowadzenia projektu, potwierdziły jego przydatność. W prowadzonym na wielką skalę wieloletnim projekcie badawczym wspólnie z Instytutem Juliusa Kühna, Uniwersytetem w Kilonii i KWS Zboża, postępują obecnie prace nad możliwością rozszerzenia aktualnie wykorzystywanych metod pomiarowych. Informacje zebrane w prowadzonym doświadczeniu pomogły w wprowadzeniu na rynek w 2018 roku odmian żyta hybrydowego o dobrej odporności na suszę. Projekt jest nadal kontynuowany i będzie wspomagał nasz program hodowli twórczej.
