Χαρακτηρισμός και αξιολόγηση παραλλακτικότητας πληθυσμών του είδους Vigna unguiculata (L.) Walp
Authors: Λαζαρίδη Ευσταθία 
Published: June 2023

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση γενετικού υλικού βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) με προέλευση από χώρες της Νότιας Ευρώπης. Για το σκοπό αυτό, εγκαταστάθηκαν πειραματικοί αγροί στην Αττική, στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, όπου έγινε λεπτομερής χαρακτηρισμός τοπικών πληθυσμών, που δεν είχαν διερευνηθεί προηγουμένως, από την Πορτογαλία, την Ισπανία και την Ελλάδα. Μελετήθηκε επίσης η ποικιλότητα που διατηρείται μεταξύ των τοπικών πληθυσμών και εντός κάθε τοπικού πληθυσμού. Κατόπιν, διερευνήθηκε η επίδραση της προσέλκυσης επικονιαστών στην ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) και την απόδοσή τους σε νωπό λοβό και σπόρο. Τέλος, ακολούθησε η αξιολόγηση, ορισμένων εκ των τοπικών πληθυσμών (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata), στις ξηροθερμικές συνθήκες της Αττικής.Στο πρώτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 1) γίνεται ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για το είδος, με αναφορά σε θέματα καταγωγής, εξάπλωσης και βοτανικής ταξινόμησης, άγριους συγγενείς, στην ex situ και in situ διατήρηση γενετικού υλικού βίγνας και τη σπουδαιότητα της on-farm διατήρησης της ποικιλότητας του είδους. Επίσης, γίνεται αναφορά στις διαθέσιμες λίστες περιγραφητών και τα γνωρίσματα που χρησιμοποιούνται για το χαρακτηρισμό των ποικιλιών του είδους και στη γενετική διερεύνηση των μορφολογικών χαρακτηριστικών του είδους. Ακόμα, γίνεται αναφορά στην αξιολόγηση ποικιλιών του είδους και τις περιβαλλοντικές επιδράσεις και καταπονήσεις που αντιμετωπίζουν στην Ευρώπη και τη βελτίωσή τους. Επιπλέον, παρουσιάζεται ο ορισμός και τα χαρακτηριστικά που διέπουν τις τοπικές ποικιλίες, ενώ δίνονται και αιτιολογούνται οι ορισμοί που χρησιμοποιούνται στην παρούσα μελέτη.Tο δεύτερο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 2) αναφέρεται στο χαρακτηρισμό μίας συλλογής είκοσι τριών ελληνικής προέλευσης τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) χρησιμοποιώντας συνολικά τριάντα δύο αγρο-μορφολογικά χαρακτηριστικά με βάση την προτεινόμενη λίστα περιγραφητών του Διεθνούς Συμβουλίου Φυτικών Γενετικών Πόρων (International Board for Plant Genetic Resources) (IBPGR, 1983) για το είδος. Επίσης, οι τοπικοί πληθυσμοί διερευνώνται ως προς την περιεκτικότητα του σπόρου τους σε μικροστοιχεία και ολικές αζωτούχες ουσίες. Τέλος, διερευνάται η ολική (Ht), η διαπληθυσμιακή (Gst) και ενδοπληθυσμιακή (Hs) ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών, καθώς και η μέση φαινοτυπική ποικιλότητα (H ̅p) του κάθε πληθυσμού για όλα τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά, χρησιμοποιώντας τη στατιστική μέθοδο του Nei (1973).Η διερεύνηση αυτή φανέρωσε την ύπαρξη αξιόλογης φαινοτυπικής ποικιλότητας και κατέδειξε την αναγκαιότητα προσπάθειας διατήρησης και ενίσχυσης της καλλιέργειας των ελληνικών τοπικών πληθυσμών βίγνας. Μορφολογικά χαρακτηριστικά όπως το χρώμα του περιβλήματος του σπόρου και ο μεταχρωματισμός γύρω από την περιοχή του οφθαλμού διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διάκριση των πληθυσμών. Η γεωγραφική προέλευση των τοπικών πληθυσμών δε συνέβαλε στην ομαδοποίησή τους, παρά μόνο στην περίπτωση των τοπικών πληθυσμών της Λήμνου. Οι τοπικοί πληθυσμοί όπως ο VG2 από την Ατσική (Λήμνος) που παρουσίασε λευκό/κρεμ χρώμα σπόρων χωρίς μεταχρωματισμό γύρω από την περιοχή του οφθαλμού, ο VG13 από τον Αμονακλιό (Άνδρος) που παρουσίασε αξιοσημείωτη ποικιλότητα στη μορφολογία των σπόρων του και ο VG23 από τα Λογοθετιάνικα (Κύθηρα) που παρουσίασε έντονο κόκκινο μεταχρωματισμό νωπών λοβών σε μεγάλο ποσοστό θα μπορούσαν να προωθηθούν και να προβληθούν ως μοναδικά προϊόντα.Το τρίτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 3) διακρίνεται σε δύο υποκεφάλαια, όπου στο πρώτο περιγράφονται αναλυτικά οι είκοσι τρεις τοπικοί πληθυσμοί βίγνας ελληνικής προέλευσης και γίνεται προσπάθεια ομαδοποίησης ή διαφοροποίησης των τοπικών πληθυσμών με κοινή περιοχή προέλευσης (τοπικοί πληθυσμοί από τη Μεσσηνία (3), τη Λήμνο (3), την Άνδρο (6), την Άρτα (2) και τα Κύθηρα (2)), με απώτερο στόχο την ανάδειξη των τοπικών αυτών πληθυσμών και τη διερεύνηση πιθανότητας εγγραφής τους στον Εθνικό Κατάλογο Ποικιλιών φυτικών γεωργικών ειδών ως «Ποικιλίες προς Διατήρηση». Σε περαιτέρω ανάλυση υποβλήθηκαν επίσης οι τοπικοί πληθυσμοί της Λήμνου και ο τοπικός πληθυσμός VG7 από το Αυλωνάρι Ευβοίας λόγω της ομαδοποίησής τους κατά τη διερεύνηση της συλλογής (Κεφάλαιο 2). Για το σκοπό αυτό παρατίθενται οι συχνότητες των κλάσεων (pi) για κάθε χαρακτηριστικό και για κάθε τοπικό πληθυσμό ξεχωριστά και διενεργούνται Πολυμεταβλητές Παραγοντικές Αναλύσεις των Αντιστοιχιών (Multivariate Correspondence Analyses, MCAs) χρησιμοποιώντας τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά. Στο δεύτερο υποκεφάλαιο, γίνεται μία προσπάθεια αναγνώρισης του γνωσιακού επιπέδου του Έλληνα καταναλωτή ως προς τους καλλιεργούμενους τύπους βίγνας και των προτιμήσεών του μέσω ενός ερωτηματολογίου.Διαφορετικές τοπικές ποικιλίες καταγράφηκαν με κοινή περιοχή προέλευσης σε κάποιες περιπτώσεις (π.χ. Άνδρος), ενώ σε άλλες περιπτώσεις δύο ή περισσότεροι τοπικοί πληθυσμοί φαίνεται να αποτελούν μία τοπική ποικιλία (π.χ. Κύθηρα). Συνολικά από τους είκοσι τρεις τοπικούς πληθυσμούς προκύπτουν δεκαεπτά με δεκαοκτώ τοπικές ποικιλίες με βάση τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν. Ανάλογα με την ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα και το αν οι πληθυσμοί αποτελούν ή όχι κοινή τοπική ποικιλία σε κάποια περιοχή, συστήνεται ότι θα πρέπει να δίνονται συγκεκριμένες κατευθύνσεις στους αγρότες που τις διατηρούν. Για παράδειγμα στην περίπτωση του VG2 (Ατσική, Λήμνος) προτείνεται, λόγω της ομοιομορφίας του, η εμπορία του και η ανάδειξή του ως έχει και η αποφυγή ανταλλαγής και πρόσμιξής του με άλλο μορφότυπο σπόρων. Σε αντιδιαστολή στην περίπτωση του VG13 από τον Αμονακλιό της Άνδρου, προτείνεται η προσπάθεια διατήρησης της καλλιέργειας και εμπορίας του ως μείγμα μορφοτύπων που θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ιδιαίτερο προϊόν και να επιτύχει μία υψηλή τιμή στην αγορά όπως συμβαίνει σε άλλες περιπτώσεις στο εξωτερικό.Αναδείχθηκε επίσης η υψηλή ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα και τονίζεται ότι θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψιν το φαινόμενο αυτό κατά τις προσπάθειες εγγραφής τοπικών ποικιλιών του είδους. Κατά τη διερεύνηση του γνωσιακού επιπέδου και κατανάλωσης βίγνας στην Ελλάδα παρατηρείται αρκετά μεγάλο ποσοστό άγνοιας της ποικιλομορφίας που διαθέτει το είδος Vigna στη χώρα μας. Οι καταναλωτές στην Ελλάδα έχουν συνηθίσει στην κατανάλωση των μαυρομάτικων φασολιών με λευκό χρώμα και μαύρο μάτι. Επιπλέον, αναγνωρίζουν ως αμπελοφάσουλο τους λοβούς της καλλιεργούμενης ομάδας cv-gr sesquipedalis (πηχιάρικο φασόλι) κι όχι των κοντών νωπών λοβών του είδους. Τέλος, δεν υπάρχει γνώση σε μεγάλο βαθμό ότι τα δύο αυτά προϊόντα προέρχονται από το ίδιο φυτικό είδος.Στο τέταρτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 4) περιγράφονται τοπικοί πληθυσμοί και διερευνάται η ποικιλότητα μεταξύ και εντός τριάντα-επτά τοπικών πληθυσμών και μίας ποικιλίας βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) με προέλευση από τρεις Νότιο Ευρωπαϊκές χώρες (Πορτογαλία, Ισπανία Ελλάδα). Κατόπιν γίνεται πρώιμη αξιολόγηση δεκαπέντε εκ των τοπικών πληθυσμών σε παραγωγή νωπού λοβού σε σύγκριση με μάρτυρα αναφοράς τη βελτιωμένη σειρά IT97K-499-35. Ο χαρακτηρισμός της συλλογής έγινε χρησιμοποιώντας συνολικά τριάντα τρία αγρο-μορφολογικά χαρακτηριστικά με βάση την προτεινόμενη λίστα περιγραφητών του Διεθνούς Συμβουλίου Φυτικών Γενετικών Πόρων (International Board for Plant Genetic Resources) για το είδος. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι σχετικές συχνότητες κλάσεων για κάθε χαρακτηριστικό (pi) και για κάθε καταχώρηση (καταχωρημένο δείγμα). Υπολογίστηκε επιπλέον η ολική (Ht), η διαπληθυσμιακή (Gst) και ενδοπληθυσμιακή (Hs) ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών, καθώς και η μέση φαινοτυπική ποικιλότητα (H ̅p) του κάθε πληθυσμού για όλα τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά, χρησιμοποιώντας τη στατιστική μέθοδο του Nei (1973). Η αξιολόγηση σε παραγωγή νωπού λοβού έγινε λαμβάνοντας υπόψιν δέκα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοση σε νωπό λοβό.Οι τοπικοί πληθυσμοί από τις τρεις χώρες παρουσίασαν στο σύνολό τους πολλά κοινά μορφολογικά χαρακτηριστικά του σπόρου, όπως μεγάλο μέγεθος και λευκό ή κρεμ χρώμα σπόρων με παρουσία μαύρου χρώματος μεταχρωματισμού γύρω από τον οφθαλμό ή απουσία μεταχρωματισμού γύρω από τον οφθαλμό φανερώνοντας κοινές προτιμήσεις στις χώρες αυτές όσον αφορά στην κατανάλωση του μαυρομάτικου φασολιού αλλά και στην επιλογή συγκεκριμένων μορφοτύπων βίγνας. Στον αντίποδα δεν καταγράφηκαν ορισμένες κλάσεις χαρακτηριστικών περιβλήματος σπόρου (μοτίβα), όπως λευκοί σπόροι με κόκκινες κηλίδες, που απαντώνται στο κέντρο καταγωγής του είδους, την Αφρική. Οι επιλογές των αγροτών, οι εδαφοκλιματικές συνθήκες αλλά και η εντομοπανίδα στην Ευρώπη μπορεί να μην ευνόησε την εξάπλωση αυτών των μορφοτύπων. Ανάμεσα στους τοπικούς πληθυσμούς, ορισμένοι παρουσίασαν αξιόλογα χαρακτηριστικά, όπως ο Cp5648, με προέλευση από την Πορτογαλία, που ήταν ο μοναδικός που παρουσίασε έναν αριθμό φυτών με μαύρου χρώματος ενιαία μεταχρωματισμένων νωπών και ξηρών λοβών, που σε συνδυασμό με το μικρό αριθμό καταχωρήσεων που είναι καταγεγραμμένες και παρουσιάζουν το χαρακτηριστικό αυτό, τον καθιστά ενδιαφέροντα τόσο για βελτιωτικούς όσο και για εμπορικούς σκοπούς.Οι πληθυσμοί κατά τη διερεύνηση της Ευρωπαϊκής συλλογής σε σύγκριση με την ελληνική συλλογή παρουσίασαν μικρότερες τιμές ενδοπληθυσμιακής ποικιλότητας (Hs). Η μικρότερη ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα ίσως οφείλεται στη μεγαλύτερη ομοιομορφία των Ιβηρικών τοπικών πληθυσμών ως προς την άνθηση και την καρπόδεση σε σύγκριση με τους ελληνικούς τοπικούς πληθυσμούς. Το γεγονός αυτό πιθανότατα να οφείλεται στη διατήρηση των Ιβηρικών τοπικών πληθυσμών ως ξεχωριστούς μορφοτύπους σπόρων. Κατά την αξιολόγηση των δεκαπέντε τοπικών πληθυσμών, οι Πορτογαλικοί τοπικοί πληθυσμοί Vg59, Vg60 και Cp4906 παρουσίασαν πρωιμότητα στην έναρξη της άνθησης αλλά και την έναρξη συγκομιδής των νωπών λοβών τους και θα μπορούσαν να αποτελέσουν γενετικό υλικό για βελτίωση με σκοπό την αποφυγή της ξηρασίας και των υψηλών θερμοκρασιών που συμβαίνουν συχνά τους θερινούς μήνες του Ευρωπαϊκού Νότου. Οι τοπικοί πληθυσμοί Vg60 και Cp5128, οι οποίοι παρουσίασαν υψηλές τιμές σε χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοση αλλά και χαρακτηρίστηκαν από πρωιμότητα ή μέτρια πρωιμότητα αντίστοιχα, θα πρέπει να αξιολογηθούν περαιτέρω.Στο πέμπτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 5) γίνεται μελέτη των ανθικών χαρακτηριστικών πέντε τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) και της βελτιωμένης σειράς IT97K-499-35 και διερευνάται η σημασία των ανθικών χαρακτηριστικών (φαινολογικών, απεικονιστικών, σχεδιαστικών) στην προσέλκυση επικονιαστών σε ένα Μεσογειακό περιβάλλον. Παράλληλα γίνεται μία πρώτη καταγραφή των ειδών των εντόμων-επικονιαστών της βίγνας και της συμπεριφοράς τους στην περιοχή της Αττικής. Επιπλέον, διερευνάται η συμβολή της επισκεψιμότητας από επικονιαστές στην παραγωγή σε νωπό λοβό και σπόρο. Απώτερο στόχο της έρευνας αποτελεί η συγκέντρωση δεδομένων για την κατανόηση της ποικιλότητας του είδους στην περιοχή, με σκοπό την καλύτερη διατήρησή της.Το φυτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα αυτό παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές όσον αφορά στα ανθικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν. Οι κυριότεροι επικονιαστές που καταγράφηκαν ανήκουν στο γένος Xylocopa (Latreille, 1802). Η καλλιέργεια βίγνας στην περιοχή παρατηρήθηκε ότι μπορεί να συνεισφέρει στην παροχή τροφής σε αυτά τα είδη και να ενθαρρύνει τη διατήρηση και την ανάπτυξη των πληθυσμών τους. Τα ανθικά χαρακτηριστικά που τους προσελκύουν όπως καταγράφηκαν είναι το χρώμα του άνθους, η θέση έκφυσης της ταξιανθίας και η διάρκεια ανθοφορίας κατά τη διάρκεια της ημέρας (h). Τα χαρακτηριστικά αυτά όμως δε σχετίζονται άμεσα με την επισκεψιμότητα των επικονιαστών, γεγονός που δεν τα καθιστά μεμονωμένα, ασφαλή χαρακτηριστικά για επιλογή με σκοπό την αύξηση επισκεψιμότητας. Πιθανότατα η γύρη και το νέκταρ, να διαδραματίζουν σημαντικότερο ρόλο στην προσέλκυση επικονιαστών. Η αφθονία και η τροφοσυλλεκτική συμπεριφορά των επικονιαστών δεν επηρέασαν την απόδοση σε νωπό λοβό και σπόρο των καταχωρήσεων, ενώ δεν παρατηρήθηκε κάποια αλλαγή στον αρχικό μορφότυπο των σπόρων με τον οποίο είχαν αρχικά χαρακτηριστεί οι καταχωρήσεις, η οποία θα μαρτυρούσε την ύπαρξη σταυρεπικονίασης. Το θέμα της σταυρεπικονίασης χρήζει περαιτέρω διερεύνηση με έλεγχο των μορφοτύπων των σπόρων της F1 γενιάς καθώς παρατηρούνται μητρικές επιδράσεις.Στο έκτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 6) γίνεται αξιολόγηση πέντε εκ των ελληνικής καταγωγής τοπικών πληθυσμών της καλλιεργητικής ομάδας Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata (VG2-Ατσική, Λήμνος, VG3-Άλιντα, Λέρος, VG4-Μαράθι, Μύκονος, VG20-Μυτιλινιοί, Σάμος, VG23-Λογοθετιάνικα, Κύθηρα), όσον αφορά στην φαινολογία τους και χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοσή τους σε σπόρο. Ως μάρτυρας αναφοράς χρησιμοποιείται η βελτιωμένη σειρά IT97K-499-35. Η αξιολόγηση έλαβε χώρα σε τρία πειραματικά έτη.Μεταξύ των πειραματικών ετών και των καταχωρήσεων παρουσιάστηκε στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση όσον αφορά στα φαινολογικά χαρακτηριστικά με εξαίρεση τις ημέρες για το 50% της ωρίμανσης των λοβών. Επίσης, η πλειοψηφία των αγροκομικών χαρακτηριστικών που μελετήθηκαν δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση του γονοτύπου με το πειραματικό έτος. Εξαίρεση αποτέλεσαν το ύψος των φυτών (p ≤ 0,001), ο αριθμός σπόρων ανά λοβό (p ≤ 0,05) και το βάρος των εκατό σπόρων (p ≤ 0,01). Μεταξύ των χαρακτηριστικών, τους μικρότερους συντελεστές παραλλακτικότητας (CV%) παρουσίασαν οι ημέρες από τη σπορά έως το 50% της άνθησης (9,47%) και οι ημέρες από τη σπορά έως το 50% της ωρίμανσης των λοβών (9,54%), ενώ οι συντελεστές παραλλακτικότητας για τον αριθμό σπόρων ανά φυτό (68,75%) και την απόδοση σε σπόρο (kg ha-1) (50,94%) ήταν αρκετά υψηλοί. Ο αριθμός των λοβών ανά φυτό (r = 0,830, p ≤ 0,001), το μήκος των λοβών (r = 0,534, p ≤ 0,001) και ο αριθμός σπόρων ανά φυτό (r = 0,774, p ≤ 0,001) σχετίστηκαν θετικά με την απόδοση σε σπόρο (kg ha-1). Οι καταχωρήσεις κατά το δεύτερο πειραματικό έτος ομαδοποιήθηκαν ξεχωριστά αυτών των υπολοίπων δύο ετών καθώς παρουσίασαν μικρότερη διάρκεια άνθησης, πρωιμότερη ωρίμανση λοβών, μικρότερο αριθμό λοβών ανά φυτό, μικρότερο αριθμό παραγόμενου σπόρου ανά φυτό και χαμηλότερη απόδοση σε σπόρο (kg ha-1). Ο τοπικός πληθυσμός VG23 (Λογοθετιάνικα, Κύθηρα) φαίνεται να είναι περισσότερο προσαρμοσμένος στις παρούσες εδαφοκλιματικές συνθήκες.