Őszi búzafajták magas hozamának megőrzése környezeti stressz hatása alatt WHEATSTR OM-00887/2009 Záró Jelentés: Időszak: 2009. október 1. - 2011. szeptember 30. Támogatott szervezet: Vetőmag Szövetség Szakmaközi Szervezet és Terméktanács Projectvezető: Dr. Ruthner Szabolcs K+F tevékenységgel megbízott intézmény: Gabonakutató Nonprofit Közhasznú Kft. Project honlap cím: http://www.vszt.hu/hu/cornet/cornet+2.html 2009/2011
1. Az eredmények tudományos, műszaki tartalmának bemutatása Összefoglaló Németország, Ausztria és Magyarország búzanemesítésében és termesztésben érdekelt kis és közép vállalkozóinak bevonásával összeállított huszonöt őszi búzafajtából álló kísérleti fajtasort vizsgáltunk, a magas terméshozam és környezeti stressz (elsősorban aszály) összefüggésében. A kísérleti fajtasort egységesen Bécsben az osztrák partner csávázta és osztotta szét a kísérleti országok vetőmagigényének megfelelően, biztosítva ezzel, hogy a genotípusok viselkedését minél kevesebb nem biológiai hatás befolyásolja. A Magyarországra jutó szemmennyiségből 3 szabadföldi kísérletet vetettünk el. Egyet öntözésre, egy kísérletet ezzel páthuzamosan természetes csapadékmennyiségre tervezve állítottunk be Szegeden, a GK Kft. Kecskés-telepi kísérleti területén. A harmadik kísérletet Szegedtől 25 km-re keltre, a szegedi körülményeknél még szárazabb viszonyok között vetettük el. Az 2010-es kivételes évben a három kísérlet között csak kevés csapadékkülönbség adódott, ezzel szemben 2011- ben a sokévi átlagnak megfelelően alakultak a csapadékviszonyok. A kiszombori időjárás szárazabb és forróbb volt, mint az első év, a kísérlet céljainak teljesen megfelelő volt az időjárás (jellegzetesen dél-alföldi). Az eredmények jól mutatták, hogy a fajtasorban a genotípusok között jelentős különbség mutatkozott a különböző, szárazságtűrést vizsgáló kísérletekben. A 2011. évi kisparcellás termésmennyiség átlagértéke jelentősen meghaladta a 2010. évi átlagtermést. Az eredmények jól mutatták a víz fontosságát a terméseredményben. Száraz körülmények között (Kiszombor), a terméshozam szempontjából legfontosabbak a stabilan, száraz körülmények között is jól termő fajták. Ebben az esetben a 25 fajta közül az Eurofit, Midas, GK Békés, GK Fény, Robigus, Brilliant volt az első hat helyen. Ezek a fajták mondhatók termésmennyiségben a legkevésbé érzékenynek a környezeti (öntözött, kontroll, aszály) változásokra. A szárazság a minőségi tulajdonságokra jelentősen csökkentő hatással volt. A molekuláris genetikai vizsgálatok során előnyös volt a német és magyar partner együttműködése, a tapasztalatcsere. Részletes vizsgálatokat folytattunk a CORNET fajtasor anyagán, üvegházban beállított, vízadagolásban ellenőrzött viszonyok között. Ezen túl, a már korábban létrehozott térképezési populációk részletesebb, elsősorban fenotípus vizsgálatát folytattuk, hogy a genotipizáláshoz megfelelő, szárazságtűréshez korrekten köthető adatsor álljon rendelkezésünkre. Ezt a programot, a projekt befejezésén túl is folytatni fogjuk. A 3
feladat összetettsége miatt több projekten átnyúló kutatásról van szó. Ebben a szakaszban a fenotipizálás kiterjesztése és a minél teljesebb genotipizálás előkészítése (populáció meghatározása) volt a cél. A SME tagoknak és az érdeklődőknek négy szabadföldi bemutatón számoltunk be az eredményekről a kísérleti területen. Tagjaink nagy érdeklődést mutattak, különösen az osztrák, német, valamint a magyar fajták közötti különbség láttán. 2011. május végén egy Steering Committee ülést tartottunk Szegeden, amelyet tenyészkerti szemlével zártunk. Az abiotikus körülményekhez történő alkalmazkodóképesség kísérleti adatait a Gumpensteiben novemberben (2010-ben és 2011-ben) megrendezett nemzetközi üléseken előadásban és poszteren mutatják be az együttműködő partnerek, ahol a kb. 40 kísérleti hely adatait fogják értékelni és összehasonlítani. A beszámolás évében, a jelenlegi tagok túlnyomó részvételével újabb project is született a legújabb CORNET pályázati kiírás keretében, EFFICIENT WHEAT acronym alatt. Sajnos Magyarország ebben a CORNET kiírásban nem szerepelt, ezért pénzügyi támogatást a magyar oldalon nem tudtunk az új projektre szerezni. 4
Részfeladatok listája és státusza Feladat megnevezése Kezdés időpontja Befejezés időpontja Státusz WP 1.* A német, osztrák, és magyar származású 2009. 10. 01. 2011. 09. 30. genotípus kollekció (25 búzafajta) feno- és ---- genotípusos értékelése aszálytűréssel szemben WP 1.1. Üvegházi és tenyészkerti kísérletek beállítása 2009. 10. 01. 2009. 11. 30 WP 1.2. Az első kísérleti év zárása: kísérletek betakarítása 2009. 10. 01. 2010. 08. 30. és eredmények értékelésének megkezdése WP 1.3. Laboratóriumi, üvegházi, esőárnyékoló, 2010. 07. 15. 2010. 11. 30. tenyészkerti kísérleti adatok értékelése WP 1.4. Az utolsó év kísérletnek zárása, betakarítás, adatok 2010. 10. 01. 2011. 08. 30. összegyűjtése. WP 1.5. A projekt kísérleti eredményeinek záró értékelése. 2011. 07. 01. 2011. 09. 30. WP 2. A sütőipari tulajdonságok értékelése a tenyészkerti kísérleti parcellákról (stresszelt, nem stresszelt) származó anyagból (25 búzafajta). Szárazság/hő stressz és a minőség kapcsolata. WP 2.1. Az alkalmazott szárazság stresszel összefüggésben, a kenyérsütési minőséget közvetlenül és közvetetten befolyásoló paraméterek vizsgálata. Az első éves kísérletek minőségi vizsgálata. WP 2.2. Az alkalmazott szárazság stresszel összefüggésben, a kenyérsütési minőséget közvetlenül és közvetetten befolyásoló paraméterek vizsgálata. A második éves kísérletek minőségi vizsgálata. WP 2.3. Az aszálytűrés és minőség kapcsolatának kísérleti adatokkal alátámasztott záró értékelése WP 3 A szárazság és hő stresszel kapcsolatos QTL-ek molekuláris térképezése WP 3.1. A magyar térképezési populáció (DH2) üvegházi és tenyészkerti fenotípizálási kísérletei. A kísérletek vetése, adatok felvételezése, aratás, adatok értékelése, statisztikai értékelés. 2011. 07. 01. 2011. 09. 30. 2010. 07. 01. 2010. 11. 30. 2011. 07. 01. 2011. 09. 30. 2011. 07. 01. 2011. 09. 30. 2009. 10. 01. 2011. 09. 30. 2009. 10. 01. 2010. 11. 30. ---- ---- WP 3.2. Ozmométeres vizsgálatok a levelek víztartalmával kapcsolatban vízmegvonás és ideális nevelési körülmények között. WP 3.3. DH2 populáció genotipizálása molekuláris markerekkel SSR markerek használata, QTL lokalizáció. WP 3.4. Szárazság tűrésben jelölt gének analízise. A szülő fajták és a DH populáció tesztelése, polimorfizmus vizsgálat, genomspecifikus primerek használata. WP 3.5. Jellemzett térképezési populáció eredményeinek zárása, publikáció. További genetikai kísérletekhez a populáció és az adatok biztosítása 2009. 11. 01. 2011. 09. 30. 2010. 01. 01. 2011. 09. 30. 2010. 12. 01. 2011. 08. 30. 2011. 08. 30. 2011. 09. 30. 5
A projekt kísérleti eredményeinek záró értékelése Annak érdekében, hogy közelebb jussunk a fajták nagy hozam melletti jó alkalmazkodóképességéhez, összehasonlítottuk termésmennyiség, kalászolási idő, növénymagasság és ezerszemtömeg szempontjából a kísérleti helyek között mutatott legnagyobb különbségeket. A négy vizsgált tulajdonság közül a kalászolás időben a 25 fajtánál egy esetben sem volt lényeges különbség. Ez arra utal, hogy a kalászolás idejéig nem volt komoly különbség a kísérleti helyek között. Lényeges különbség mutatkozik a fajták magasságának változásában. Volt olyan fajta, pl. a GK Rába, amely 36 cm-rel csökkentette a szármagasságát, míg a GK Fény (a legjobb) csak 13 cm-rel. A terméshozam szempontjából a legfontosabbak a stabilan, száraz körülmények között is jól termő fajták. Ebben az esetben a 25 fajta közül az Eurofit, Midas, GK Békés, GK Fény, Robigus, Brilliant volt az első hat helyen. Ezek a fajták voltak termésmennyiségben a legkevésbé érzékenyek a környezeti (öntözött, kontroll, aszály) változásokra, önmagukhoz és egymáshoz viszonyítva. Annak érdekében, hogy ezt a teljesítményt kombináljuk a magas terméssel, súlyozott értéket alkalmaztunk. Az öntözött termésrangsor súlyozott pontszámait összeadtuk a terméskülönbséget mutató rangsor súlyozott pontszámaival. Ez az értékelés sorba állította a fajtákat a legnagyobb termőképesség és a környezeti változásra mutatott reakció alapján. Itt az első hat fajta sorrendje: Robigus, Brilliant, Midas, J.B. Assano, GK Fény, GK Szala. A hatból négy fajta megtalálható ebben a sorrendben is. Elmondható, hogy a magas termés és jó termésbiztonság ezek között a fajták között, a kísérleti adatok alapján bizonyítható volt. A kísérleti adatok szerint a magas és környezettől legkevésbé függő hozam a következő négy fajtától várható: Robigus, Brilliant, Midas és a GK Fény. Természetesen nagyon fontos lesz majd az adatok végső értékelése kapcsán a német, osztrák és magyar adatok összevetése. A kísérletezésben és gyakorlatban köztudott, hogy a termésmennyiség és termésbiztonság nem fetisizálható, hiszen más agronómiai tulajdonságok biztonsága és stabilitása legalább ennyire fontos. 6
Az aszálytűrés és a minőség kapcsolatának záró értékelése A 2011-es év a szárazságtűrési kísérletek szempontjából kedvezőbb évjárat volt, mint a 2010. évi. A 2011. év a sokéves átlagos időjárást hozta, amit a kísérletek tervezésekor is reméltünk. Elegendő vízellátás mellett a fajták hozni tudták a genetikailag meghatározott fehérje- és sikértartalmat. Az aszályos körülmények között mért minőségi mutatókon erősen látszott, hogy a szárazság jelentős minőség károsodást okozott. A fajtákat (25 fajta) három nagy csoportra lehet osztani. Az első csoportba azok tartoznak, amelyek a jelentős szárazság stressz hatására is a magas vízellátottság melletti értéken tartották sikértartalmukat. Ezek a fajták voltak a Komárom, Midas, Capo, Bitop és GK Hunyad és még néhány fajta. A második csoportba azok a fajták sorolhatók, amelyek még nem vesztettek sokat nedvessikér tartalmukból, úgymint a GK Békés, GK Csongrád, Eurojet, JB. Assano és még néhány fajta. A harmadik csoportba azok a fajták sorolhatók, amelyek az aszály hatására nagyon alacsony (20 alatti) nedvessikér tartalmat mutattak. Ezeket a fajtákat (pl. Eurofit, Robiguis, Hyland stb.) szárazság veszélyes területen, vagy termesztési körülmények között nem javasoljuk termeszteni, sőt nemesítő programokban sem ajánljuk felhasználni. A globális klímaváltozás kapcsán súlyozottan kell arra gondolnunk, hogy a nemesítési programokban, olyan genotípusokat használjunk fel, a nyugat-európai kollégákkal együtt, amelyek abiotikus (aszály) stressz toleranciája jó. Az aszály hatására fellépő nedvessikér tartalom csökkenése elérheti a 6 %-ot, amit kedvező fajtaválasztással mérsékelni lehet, vagy el lehet kerülni. A klímaváltozással kapcsolatban alapvetően két nemesítési stratégia és ezek kombinálás jöhet szóba. Koraiságra történő nemesítéssel az aszály elkerülésére kell törekedni (a magyar fajták előnye), és/vagy genetikailag olyan fajtákat kell a keresztezési programokban használni, amelyek magas fehérje és sikértartalmukat az aszály ellenére is jól örökítik. Ilyen fajták a nyugat európai anyagból hogy néhányat említsünk a Komárom, Midas, Capo, Bitop, Exkluziv, és a vizsgált nyolc magyar fajta közül a GK Hunyad, a GK Békés és GK Csongrád. 7
Jellemzett térképezési populáció eredményeinek zárása A térképezési populáció vizsgálata terén a projekt német és magyar partnere jól kiegészítette egymást. A német kollégák saját térképezési populációjuk vizsgálatával, és az eredmények megbeszélésével sokat segítettek nekünk. A közös munka a jelenlegi project befejezése után is folytatódik. A publikációk terén, a projekt ausztriai, Gumpenstein-i találkozóján a Steering Committee ülésen túl az eredmények részletes megbeszélésére is sor került. Ezen túlmenően 2010-ben Gumpensteinben, a 61. Tagung alkalmával (november 23-25.) egy előadás és egy poszter születet a közös eredményekből. A projekt záró alkalma 2011-ben, a tervnek megfelelően szintén Gumpensteinben lesz, a 62. Tagung keretében. Két előadás és egy poszter került bejelentésre. A projekt zárását követően még több közös publikáció várható. Ezen túl, egy újabb project is született a legújabb CORNET pályázati kiírás keretében, EFFICIENT WHEAT acronym alatt. A hosszabb címe: Improving nitrogen efficiency in European winter wheat. Sajnos Magyarország ebben a CORNET kiírásban nem szerepelt, ezért pénzügyi támogatást még nem tudtunk az új projektre szerezni. A további genetikai kísérletekhez a Plainsman V. Capelle Desprez térképezési populáció a projekten kívüli kutatók számára is rendelkezésre áll. A munka folyamán szűkítettük a populációt annak érdekében, minél alkalmasabb legyen polimorfizmus vizsgálatára, de ez természetesen nem azt jelenti, hogy a több mint 400 DH tételből álló populációt lecsökkentettük és eldobtuk, csupán a szárazságtűrés térképező munkájához csökkentettük a populáció méretét. Egyéb munkákra, a teljes populáció rendelkezésre áll, amit folyamatosan fenntartunk. Több formálódó projekt is jelezte már, hogy munkájukhoz felhasználják. 8