Γενετική βελτίωση του ρεβυθιού για αντοχή στις ξηροθερμικές συνθήκες για απόδοση και χαρακτηριστικά ποιότητας του σπόρου
Authors: Κοσκοσίδης Αβραάμ 
Published: April 2022

Η κλιματική αλλαγή αναμένεται να αποτελέσει τον κυριότερο περιοριστικό παράγοντα για τις καλλιέργειες, καθώς θα οδηγήσει σε αύξηση της ξηρασίας και σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο την ανάπτυξη της κατάλληλης μεθοδολογίας βελτίωσης με σκοπό τη δημιουργία νέων ποικιλιών με υψηλή απόδοση και ικανότητα ανοχής στις ξηροθερμικές συνθήκες, που λόγω της εξελισσόμενης κλιματικής αλλαγής παρουσιάζει μεγάλο διεθνές ερευνητικό ενδιαφέρον. Παράλληλα, διερευνήθηκε η γενετική βάση και η δυνατότητα βελτίωσης σε πειράματα αγρού για βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά του σπόρου. Στο πρώτο πείραμα έγινε προσπάθεια ανάπτυξης γενοτύπων, μέσα από πληθυσμούς, ανεκτικών στις ξηροθερμικές συνθήκες. Για την προσομοίωση των ξηροθερμικών συνθηκών έγινε σπορά εκτός εποχής (off-season). Την 1η χρονιά έγινε σπορά 13 αρχικών πληθυσμών σε κυψελωτή διάταξη (R-13) σε δύο εποχές σποράς, μία εντός της ενδεδειγμένης για τα δεδομένα της Ελλάδας και μία εκτός εποχής, με σκοπό την επικράτηση ξηροθερμικών συνθηκών κατά τα κρίσιμα στάδια της άνθισης και του γεμίσματος των λοβών, και σε δύο αποστάσεις σποράς, μία στα 30 cm (μέτριος ανταγωνισμός) απόσταση μεταξύ των φυτών και μία στα 100 cmαπόσταση (μηδενικός ανταγωνισμός) φυτό από φυτό. Ακολούθησε επιλογή του καλύτερου φυτού από τον κάθε αρχικό πληθυσμό για το κάθε ένα από τα 4 κυψελωτά πειράματα. Την 2η χρονιά του πειράματος έγινε σπορά και πάλι κυψελωτών πειραμάτων (R-16) (δύο περίοδοι σποράς και δύο αποστάσεις σποράς), όπου χρησιμοποιήθηκαν τα επιλέγεντα φυτά της 1ης χρονιάς. Σε αυτά προστέθηκαν ακόμα 3 αρχικοί πληθυσμοί. Ακολούθησε επιλογή των 5 πέντε καλύτερων ατομικών φυτών από τον κάθε πληθυσμό για το κάθε ένα από τα 4 κυψελωτά πειράματα. Την 3η χρονιά του πειράματος έγινε σπορά 4 RCBD πειραμάτων (ένα για τον κάθεσυνδυασμό εποχή σποράς x απόσταση σποράς). Η επικράτηση ξηροθερμικών συνθηκών (εκτός εποχής σπορά) οδήγησε σε σημαντική μείωση της απόδοσης. Με βάση την απόδοση των σειρών και με τη χρήση ορισμένων δεικτών έγινε εκτίμηση της ανοχής στις ξηροθερμικές συνθήκες. Η σειρά 14, η οποία προέκυψε από τον πληθυσμό Λήμνος, επέδειξε την μεγαλύτερη ανεκτικότητα, γεγονός που την καθιστά ως ένα πολύ αξιόλογο γενετικό υλικό για τις μελλοντικές δυσμενείς κλιματολογικές συνθήκες. Παράλληλα, μελετήθηκε και το τελικό ύψος των φυτών, το οποίο επηρεάστηκε αρνητικά από τις ξηροθερμικές συνθήκες. Στόχος του δεύτερου πειράματος ήταν η μελέτη της επίδρασης της εποχής σποράς στα ποιοτικά χαρακτηριστικά, τα βιοενεργά συστατικά και στην αντιοξειδωτική ικανότητα. Σαν γενετικό υλικό χρησιμοποιήθηκαν οι σειρές που προέκυψαν από το προηγούμενο πείραμα και οι οποίεςπροέρχονται από δύο διαφορετικές εποχές σποράς, μία εντός της ενδεδειγμένης και μία εκτός εποχής για την προσομοίωση ξηροθερμικών συνθηκών κατά τα κρίσιμα, για το ρεβίθι, στάδια της άνθισης και του γεμίσματος των λοβών, και από δύο πυκνότητες στις οποίες έγιναν οι επιλογές. Οι ξηροθερμικές συνθήκες οδήγησαν σε μείωση ποιοτικών χαρακτηριστικών όπως το μέγεθος του σπόρου (βάρος 1000 σπόρων) και την ικανότητα ενυδάτωσης. Παράλληλα, αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι οι ξηροθερμικές συνθήκες οδήγησαν σε μειωμένο χρόνο βρασμού. Αντίθετα, οδήγησαν σε αύξηση του ποσοστού του περιβλήματος, της αύξησηςενυδάτωσης και του ποσοστού των πρωτεϊνών. Η εκτός εποχής σπορά επηρέασε σημαντικά τα βιοενεργά συστατικά, αυξάνοντας τις ολικές φαινόλες και τις ολικές ταννίνες. Παράλληλα, η εκτός εποχής σπορά οδήγησε σε σημαντική αύξηση των ολικών φλαβονοειδών, για τις σειρές που προέρχονται από επιλογές στη χαμηλή πυκνότητα σποράς. Όσον αφορά την αντιοξειδωτική δράση, όταν αυτή εκτιμήθηκε με βάση τη δοκιμή ABTS δεν παρατηρήθηκε σημαντική επίδραση της εποχής σποράς, ενώ όταν εκτιμήθηκε με βάση τη δοκιμή DPPH η εκτός εποχής σπορά οδήγησε σε σημαντική αύξηση. Επιπλέον, η επίδραση του γενοτύπου ήτανσημαντική για όλα τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά. Με στόχο τη δημιουργία μιας ολοκληρωμένης εικόνας όσον αφορά τη διατροφική αξία των σειρών, έπειτα από τη διενέργεια PCA (Principal Component Analysis) και Cluster analysis διαπιστώθηκε ότι η σειρά 11, πουπροέρχεται από επιλογές στη χαμηλή πυκνότητα, είναι η καταλληλότερη για σπορά εντός της ενδεδειγμένης εποχής και οι σειρές Μ-1, Μ-2, 5, 9 και 13, που προέρχονται από επιλογές στη χαμηλή πυκνότητα, είναι οι καταλληλότερες για εκτός εποχή σπορά, καθώς συνδύασαν αποτελεσματικότερα υψηλές ολικές φαινόλες και υψηλές ολικές ταννίνες με χαμηλό χρόνο βρασμού. Παράλληλα, είχαν σχετικά υψηλές τιμές ολικών φλαβονοειδών και ποσοστού πρωτεϊνών. Η παραγωγή του ρεβιθιού απειλείται σοβαρότατα από τις αβιοτικές καταπονήσεις, εκ των οποίων η ξηρασία παίζει τον πιο καταλυτικό ρόλο στην αναχαίτηση της βλάστησης και στιςαπώλειες της παραγωγής. Δεδομένου ότι η βλάστηση είναι ένα πολύ κρίσιμο στάδιο το οποίο επηρεάζεται αρνητικά από την ξηρασία, σκοπός του τρίτου πειράματος ήταν η εκτίμηση της γενετικής παραλλακτικότητας μεταξύ 10 γενοτύπων ρεβιθιού και ο προσδιορισμός της ικανότητας βλάστησης και ανάπτυξης των σπόρων σε συνθήκες ξηρασίας. Οι σπόροι υποβλήθηκαν σε υδατική καταπόνηση με τη χρήση πολυαιθυλενικής γλυκόλης (PEG-6000) σε πέντε διαφορετικά επίπεδα (0, 5, 10, 20, 30 και 50% PEG). Η ξηρασία επηρέασε σημαντικά την βλάστηση και όλα τα σχετιζόμενα με αυτήν χαρακτηριστικά, με την επίδρασή της να είναιανάλογη με το επίπεδο της καταπόνησης. Με βάση τα αποτελέσματα, ο Δείκτης Ευρωστίας του Σπόρου φάνηκε ότι αποτελεί ένα κατάλληλο κριτήριο επιλογής για αντοχή στην ξηρασία, καθώς με βάση αυτόν τον δείκτη οι γενότυποι κατατάχθηκαν σε ανθεκτικούς, μετρίως ανθεκτικούς, μετρίως ευαίσθητους και ευαίσθητους. Συνολικά, οι γενότυποι M-10544 και Ε-229 χαρακτηρίστηκαν ως ανθεκτικές στην ξηρασία. Παράλληλα, η τοπική ποικιλία Λήμνος εμφάνισε υψηλό ποσοστό βλαστικότητας σε υψηλό επίπεδο καταπόνησης. Συνεπώς, αποτελούν πολύτιμα γενετικά υλικά, με την χρήση τους σε βελτιωτικά προγράμματα να κρίνεται επιβεβλημένη.