AgriSafe tanulmányút 2010. 09. 15 2011. 01. 15. School of Agriculture, Policy and Development, University of Reading
School of Agriculture, Policy and Development, University of Reading Department of Agriculture, Crop Science Unit (Dr. Mike Gooding, Dr Hannah Jones) Plant Environmental Laboratory Crop Research Unit Seed Science Laboratory Crop Protection Research Unit Kutatási területek: Hőstressz hatása a búza virágzására és a termésképzésére Búza törpésítő gének egyedfejlődést befolyásoló hatása Genotípus, éghajlati tényezők és az agrotechnika hatása a kalászos gabonafélék termésképzésére
Elvégzett feladatok Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben módszer fejlesztés Egyéb tudományos tevékenység
Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére Virágzás és szemtelítődés során fellépő hőstressz okozta negatív változások típusa és mértéke jelentősen függ a fejlődési stádiumtól Mag forrás: hőstressz kezelt tavaszi búzafajta növényeinek szemterméséből T0: kontroll növény T1: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 1 7 nap között T2: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 8 14 nap között T3: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 15 21 nap között T4: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 22 28 nap között T5: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 29 35 nap között T6: 35 o C-os hőstressz a virágzást követő 36 42 nap között Csíráztatás és kezdeti fejlődés: kontroll (15 o C) és magas (30 o C) hőmérsékleten Mért paraméterek Levélszám változás, gyökér hossz; hajtás és gyökér friss és száraztömeg
Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére Vízkultúra
Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére Tulajdonság Hőstressz hatása a kontroll %-ban Szign Levélszám 10 napos növény 155,6 *** Variance component (SS%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2010.11.11 2010.11.12 2010.11.13 2010.11.14 2010.11.15 2010.11.16 2010.11.17 2010.11.18 2010.11.19 2010.11.20 2010.11.21 2010.11.22 2010.11.23 2010.11.24 2010.11.25 2010.11.26 2010.11.27 2010.11.28 2010.11.29 Seed source Temperature Interaction Levélszám 15 napos növény 118,8 *** Levélszám 19 napos növény 96,0 ns Levélszám 22 napos növény 103,2 ns Gyökérhossz 22 napos növény 52,6 *** Hajtás frisstömeg 49,3 *** Gyökér frisstömeg 69,4 *** Hajtás száraztömeg 81,8 * Gyökér száraztömeg 100,0 ns
Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére a) 115 b) 140 110 120 % of the control (T0) 105 100 95 90 85 15 o C 30 oc % of the control (T0) 100 80 60 40 o 15 C o 30 C 80 20 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T1 T2 T3 T4 T5 T6 leaf number after 22 days of development root length after 22 days of development c) 140 130 d) 130 120 % of the control (T0) 120 110 100 90 80 70 60 o 15 C o 30 C % of the control (T0) 110 100 90 80 70 60 50 o 15 C 30 oc 50 40 40 T1 T2 T3 T4 T5 T6 leaf crown dry weight 30 T1 T2 T3 T4 T5 T6 root dry weight
Hőstressz hatása a csírázásra, és a csíranövény fejlődésére Következtetések Szemfejlődés során alkalmazott hőstressz károsító hatást gyakorol a stressznek kitett szemekből fejlődő csíranövények növekedési erélyére Legérzékenyebb a virágzást követő 8 14 nap közötti szemtelítődési szakasz Egyes hősztressz kezelésből származó magtételek csíranövény kori növekedési erélye szignifikánsan nagyobb volt a kontrollnál, amikor csíranövény korban magas hőmérsékleten fejlődtek. Különöses jellemző volt ez a virágzást követő 15 21 és 22 35 napos hőstressz kezelésekből származó magtételekre.
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Módszer fejlesztés Fenológiai fázisok kezdete és hossza az adaptáció és a termésképzés meghatározó komponensei Kiemelt fontosságú fázisok: csúcs merisztéma vegetatív generatív átmenete, kalászkezdemény kialakulása, első szárcsomó megjelenése, intenzív szárnövekedés, kalászolás, virágzás, érés Kezdeti fázisok vizsgálatai destruktív módszerekkel Módszer fejlesztéssel célunk: egyes fenológiai fázisok meghatározása nagyszámú növényegyed fejlődésének folyamatos nyomon követésével
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Módszer fejlesztés Növény felvételezések 3 4 napos rendszerességgel: főhajtás levélszáma, magassága, mellékhajtások száma Kiemelt fázisok meghatározása: szárcsomó megjelenés (DEV31), kalász hasban (DEV49), kikalászolás (DEV59) Érett növények aratása: növénymagasság és a termés komponenseinek feldolgozása Adatmátrix értelmezése Fejlődési paraméterek, fenológiai fázisok meghatározása
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Növénymagasság változása az idő függvényében 60 50 Növénymagasság (cm) 40 30 20 10 0 Morex Dicktoo Kompolti korai 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 napok
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Növénymagasság változása az idő függvényében Növénymagasság (cm) 70 60 50 40 30 20 10 y ini = 0,41x - 0,51 R 2 = 0,988 y max = 2,36x - 117,34 R 2 = 0,989 y end = 0,142x + 45,80 R 2 = 0,993 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 kísérlet kezdetétől eltelt napok száma
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Növénymagasság változása az idő függvényében Növénymagasság (cm) 70 60 50 40 30 20 10 y ini = 0,41x - 0,51 R 2 = 0,988 y max = 2,36x - 117,34 R 2 = 0,989 y end = 0,142x + 45,80 R 2 = 0,993 Intenzív szárnövekedés kezdete vége 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 kísérlet kezdetétől eltelt napok száma Megállapítható fejlődési fázisok és növekedési paraméterek - intenzív szárnövekedés kezdete (DEV30); intenzív szárnövekedés vége (DEV_SEend), végső növénymagasság elérése (DEV_PHfinal) - szárnövekedési ráták, intenzív szárnövekedés hossza, növénymagasság szárcsomó megjelenésekor, növénymagasság kalász hasban fázisánál, végső növénymagasság
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Levélszám változása az idő függvényében 14 12 y Morex = 0,21x + 0,84 R 2 = 0,994 y Komp korai = 0,17x + 1,50 R 2 = 0,990 10 Levélszám 8 6 4 2 0 Morex Kompolti kor. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 napok Megállapítható fejlődési fázisok és növekedési paraméterek - zászlóslevél megjelenése (DEV37); zászlóslevél teljes kifejlődése (DEV39) - kilevelesedési ráta, fillokron, levélszám és arány a szárcsomó megjelenésekor, valamint az intenzív szárnövekedés során, végső levélszám
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Mellékhajtás szám változása az idő függvényében Mellékhajtás szám 20 18 16 y Morex = 0,18x - 1,48 R 2 = 0,985 y Kompolti = 0,48x - 5,16 R 2 = 0,989 14 12 10 Morex Kompolti 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 napok Megállapítható fejlődési fázisok és növekedési paraméterek - bokrosodás kezdete (DEV21); bokrosodás vége (DEV29) - bokrosodási ráta, bokrosodás hossza, mellékhajtások száma szárcsomó megjelenésekor és kalász hasban fázisánál, produktív mellékhajtások száma és aránya a teljes mellékhajtásokhoz viszonyítva
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben 1,0 MSeedw Aveseedno MSeedno Factor 2 : 13,86% 0,5 0,0-0,5-1,0 bflapp bphini AveTKW STKW MTKW RT(%) AveInt bphint bphmax LastInt MFertil DEV21 yield Sseedw Earlength RT PHfin PHdev49 PHdev31 LFdev31 LFdev31% LEVmax Node DEV31 DEVPHm DEV30 DEV37 Eardens DEV39 DEV49 Sseedno DEVSEe DEV29 LSE LTILL TLdev31 Spikno btill TLdev49 TLmax -1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 Factor 1 : 37,63%
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben 1,0 MSeedw Aveseedno MSeedno bphmax 0,5 bflapp LastInt PHdev49 PHfin Factor 2 : 14,61% 0,0-0,5 D2131 bphini AveTKW STKW MTKW RT(%) AveInt D4939 bphint DPHSE MFertil D3031 DSE49 D3937 yield Sseedw Earlength RT LFdev31% PHdev31 LFdev31 LEVmax Node Eardens D3730 DEV31 Sseedno LSE LTILL TLdev31 TLdev49 TL max btill Spikno -1,0-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 Factor 1 : 28,59%
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Alkalmazási lehetőségek Fajták egyedfejlődési mintázatának összehasonlítása Kompolti kor. Dicktoo DEV31 DEV30 DEV37 DEV39 DEV49 DEV_SEend DEV_PHfinal Morex 0 200 400 600 800 1000 1200 Növekedési hőösszeg (napi átlagos C x nap)
Egyedfejlődési fázisok meghatározása kalászos gabonafélékben Alkalmazási lehetőségek Különböző kezelések által kiváltott egyedfejlődési mintázatok összehasonlítása Morex Dicktoo Kompolti 13C 18C 23C 13C 18C 23C 13C 18C 23C DEV31 DEV30 DEV37 DEV39 DEV49 DEV_SEend DEV_PHfinal 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Hőösszeg (napi átlagos C x nap)
Egyéb tudományos tevékenység Szakmai látogatás a John Innes Centre-ben, Norwich FP7-es EU pályázat készítésében részvétel ADAPTAWHEAT : Genetics and physiology of wheat development to flowering: tools to breed for improved adaptation and yield potential Tudományos cikk készítése: Karsai et al: Assessment of the spatial genotypic and phenotypic diversity present in the various winter wheat breeding programmes of Southeast Europe. Euphytica (bírálat alatt)
Köszönöm a lehetőséget!
Köszönöm a figyelmet!