VÝVOJ SEMENÁŘSKÉHO VÝZKUMU V EVROPĚ Z POHLEDU ŘEŠENÝCH PROJEKTŮ V RÁMCI COST 828

Seed research development in Europe from soluted projects in COST 828 point of view

Ing. Ladislav Bláha, CSc.

VÚRV Praha - Ruzyně

Abstract

The basic objective of COST 828 is to coordinate seed science activities in Europe. At the same time the practical research program plans to establish the requirements for seed physiology research involving biochemistry, biophysics and molecular biology. Basic aim of the program is analysis of the effect of stress observed during seed production for different genotypes within species i.e influence biotic and especially abiotic stress during seed production, harvesting, storage, coating, packaging and transportation and influence of strees factors to a reduction of seed values and the performace of progeny generations.

COST 828, stress, seed science

COST projekty -Cooperation in Science and Technology with Central and Easter European Countries jsou v současné době jedním z hlavních zdrojů spolupráce se zahraničními partnery ze západní Evropy.

V současném semenářství je stále značný nedostatek znalostí celé řady fyziologických závislostí při utváření osiva v různých podmínkách a následným výkonem porostu. U jednotlivých rostlinných druhů a u jednotlivých odrůd je rozdílný stupeň znalostí u uvedené problematiky.

Dosud nedostatečně je řešená problematika vysychání, porůstání, dormance atd. Obdobně chemické složení, hormonální kontrola a geneticky kontrolovaná reakce genotypů na působení abiotických stresů (sucho, vysoká teplota, nízké pH, anaerobioza, osmotický stress, nízká a vysoká hladina živin,…) má významný vliv na veškeré základní morfologické, anatomické, a fyziologické charakteristiky rostlin a v konečné fázi se promítá do vlastností osiva. Zmíněné vlastnosti, tj. reakce odrůd na uvedené stresy pak následně ovlivňují výkon porostu. Lze si představit, že vnější podmínky vždy představují komplexní vliv více typů stresů.

V projektu COST 828 “Seed science in the Field of Genetically Controlled Stress Physiology” se řeší především klasická základní semenářská problematika. Projekt je řešen v období 1996-2001. Uvedený projekt koordinuje teoretický výzkum v oblasti semenářství prakticky v celé Evropě. Z hlavních druhů plodin, kterých se řešení týká lze jmenovat kukuřici, pšenici, olejniny, trávy, cukrovku, leguminózy a zeleninu. Do řešení je zapojeno celkem 28 států z Celé Evropy. V čele projektu je “management committee”, kde má Česká republika dva zástupce. Projekt je rozdělen do čtyř pracovních skupin - podle řešené problematiky a podle plodin:

· první skupina-cizosprašné polní plodiny

· druhá skupina- samosprašné zrniny pro pěstování zrna

· třetí skupina-polní pícniny

· čtvrtá skupina-zelenina a modelová rostlina Arabidopsis Thaliana.

Lze si představit, že vnější podmínky vždy představují komplexní vliv více typů stresů. Proto základním cílem ve všech skupinách je objasnění základních fyziologických geneticky kontrolovaných reakcí na typ stresu a následně na vlastnosti osiva.

Dále se jedná o rozvoj fyzikálních, biochemických genetických a fyziologických metod v oblasti semenářského výzkumu. Poměrně slibně se začala rozvíjet i molekulární biologie.

Hlavní směry výzkumu a pracovní aktivity lze rozdělit do základního výzkumu a na práce v polních podmínkách, tj. přímo na využití výsledků semenářskými společnostmi, které využívají výsledky daného výzkumu. Při řešení projektu se během tvorby zrna v průběhu jeho manipulace zejména hodnotí:

Vliv rozličných biotických a abiotických stresů

1. během tvorby zrna

2. v době sklizně

3. během vysychání osiva

4. během skladování

5. během hodnocení during classification

6. během obalování osiv, transportu atd.

V současné době jsou zkoušeny nové metody využívání obrazové analýzy při hodnocení osiva a klíčních rostlin jednotlivých druhů a jednotlivých odrůd z různého prostředí. Uvedené postupy jednoduše a celkem úspěšně rozeznávají podle známých kritérií kvalitu osiva a dokáží poměrně úspěšně vyloučit vnějším prostředím negativně ovlivněné osivo příslušné odrůdy. Jedním z hlavních cílů je též predikce utváření vlastností následné generace na základě různých vlastností osiva. Probíhají různé pokusy na poli matematiky a statistiky o stanovení komplexní semenářské hodnoty.

Rozšířené a často velmi zdokonalené jsou klasické metody u jednotlivých plodin při hodnocení osiva. Princip zůstává stejný, ale využívá se maximálně nová technika, biochemie, biofyzika atd. Důraz je též kladen na hodnocení vlivu abiotických stresů (sucho, vysoká teplota, nedostatek kyslíku, nízké pH, zasolení…..),ovlivnění zdravotního stavu během vegetace a u rostlin pocházejících z osiva různé provenience též zdravotní stav, skladování, molekulární a fyziologické markery během vývoje zrna.

Z dosud známých výsledků předložených na jednání pracovních skupin a na konferenci, která byl v Toulouse ve Francii vyplývá, že bylo dosaženo celkem významného pokroku od vylepšování metod až po molekulární biologii (přenos genů s některými významnými vlastnostmi semen. Jedná se zejména o rezistenci vůči abiotickým stresům, ale i o celou řadu dalších cenných biologických vlastností osiva.

Je rozpracována analýza dědičnosti tolerancí vůči jednotlivým typům stresů (dědičnost významných vlastností, sucho….), izolovány byly již i mutanti se značnou termotolerancí - u pšenice a s adaptací k chladu. Hodnocen bývá i vliv tvorby a dědění termotolerantních bílkovin a jejich vztah k ostatním vlastnostem osiva.

Připravují se genetické mapy tolerance vůči stresům a ostatních vlastností osiva které jsou důležité pro pěstování výkonných porostů a mohou býti využity i ve šlechtitelském procesu.

Rozpracována je i analýza dědičnosti rychlosti zrání, “nalévání” osiva, regulace vztahu embryo x endosperm při klíčení, aktivita enzymů v době nalévání zrna a v době klíčení.

Jako samostatnou kapitolu je možno jmenovat problematiku využití vody.

Jedná se o problematiku významu využití vody v průběhu tvorby zrna, klíčení osiva, skladování a o stress způsobený suchem.

Velmi zajímavé téma představuje též programovaná smrt buněk během klíčení v souvislosti s hormonální kontrolou průběhu klíčení, aktivitou enzymů, transportem do klíčící rostliny, syntézou nových látek a případné využití těchto dědičně fixovaných jevů v semenářství.

Dosud získané výsledky jednoznačně potvrzují, že kvalitní osivo může ovlivnit výkon porostu, stabilitu výkonu porostu, jeho zdravotní stav a výši vstupů do procesu pěstování (obecně-agrochemikálie).

Literatura

Influence of abiotic stresses on seed germination,quality and seed production.Abstracts. COST 828 action:Seed scuience in the field of genetically controlled stress physiology. INRA,Toulouse centre,France,11-14 November,1998.