Επιδράσεις βελτίωσης στη γενετική παραλλακτικότητα παραδοσιακών ποικιλιών και γενοτύπου στο μικροβίωμα ριζόσφαιρας στη φακή
Authors: Γλερίδου Ανθούλα 
Published: June 2022

Τα ψυχανθή ανήκουν σε μία από τις σημαντικότερες οικογένειες φυτών με μεγάλη οικονομική σημασία κυρίως εξαιτίας της σημαντικής θέσης που καταλαμβάνουν στη διατροφή του ανθρώπου. Επίσης, ορισμένα είδη ψυχανθών έχουν την ικανότητα να δημιουργούν συμβιωτικές σχέσεις με συγκεκριμένα βακτήρια, γνωστά ως ριζόβια, που αποικίζουν στις ρίζες του φυτού με αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό του εδάφους με Ν. Η φακή (Lens culinaris (L.) Medic. subsp. culinaris) θεωρείται από τα σημαντικότερα ψυχανθή εξαιτίας κυρίως της υψηλής διατροφικής της αξίας. Είναι από τα πρώτα είδη που εξημέρωσε ο άνθρωπος και ιστορικές πηγές αναφέρουν ότι τα παλαιότερα αρχαιολογικά ευρήματα φακής στην Ευρώπη έχουν βρεθεί στην Ελλάδα (11.000 π.Χ.). Στην Ελλάδα η παραγωγή της φακής στηρίζεται κυρίως στις εγχώριες ποικιλίες, οι οποίες καλλιεργούνται στις τοπικές κοινότητες, καθώς επίσης και από ορισμένες βελτιωμένες ποικιλίες. Η φακή έχει αποτελέσει αντικείμενο μελέτης των ερευνητών παγκοσμίως και έχει διαπιστωθεί ότι παρουσιάζει ποικιλομορφία τόσο σε γενετικό όσο και μορφολογικό επίπεδο. Στην Ελλάδα η εξέλιξη στον τομέα της βελτίωσης έχει ως στόχο τη δημιουργία βελτιωμένων ποικιλιών προσαρμοσμένων στις απαιτήσεις των εκάστοτε περιοχών καλλιέργειας, ανθεκτικών σε προσβολές από παθογόνα και με ποιοτικά χαρακτηριστικά του σπόρου που να συμφωνούν με τις προτιμήσεις των καταναλωτών. Η γενετική παραλλακτικότητα των εγχώριων ποικιλιών αποτελεί το πρωταρχικό υλικό που χρησιμοποιούν οι βελτιωτές για τη δημιουργία νέων ποικιλιών. Γενικά, θεωρείται ότι η γενετική παραλλακτικότητα μειώνεται κατά τη διάρκεια της βελτιωτικής διαδικασίας των εγχώριων ποικιλιών και τη μετατροπή τους σε βελτιωμένες ποικιλίες. Όμως σύμφωνα με προηγούμενες έρευνες διαπιστώθηκε ότι η γενετική παραλλακτικότητα μπορεί να μειωθεί, να παραμείνει σταθερή ή ακόμα και να αυξηθεί μέσω της βελτίωσης. Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετήθηκαν οι γενετικές σχέσεις των ατόμων ενός βελτιωτικού προγράμματος με τη χρήση μοριακών δεικτών SSR. Το αρχικό γενετικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν μία τοπική ποικιλία φακής που καλλιεργείται στην περιοχή του Έβρου, η οποία αναπτύχθηκε στο Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης. Κατά τη διάρκεια της βελτιωτικής διαδικασίας εφαρμόστηκε η κυψελωτή μεθοδολογία και είχε ως σκοπό την επιλογή υψηλοαποδοτικών φυτών που να παρουσιάζουν ανθεκτικότητα σε σπορομεταδιδόμενες και αφιδομεταδιδόμενες ιώσεις. Τα ζεύγη εκκινητών που χρησιμοποιήθηκαν υπέδειξαν επαρκή διακριτική ικανότητα όπου σε συνδυασμό με την ανάλυση καμπυλών τήξης υψηλής διάκρισης, ομαδοποίησαν τα δείγματα για περαιτέρω στατιστική ανάλυση. Παρατηρήθηκε ότι οι οικογένειες του πρώτου κύκλου βελτίωσης παρουσίασαν ποικιλομορφία σε ικανοποιητικό επίπεδο όπου εντοπίστηκαν συνολικά 48 αλληλόμορφα, ενώ στο τέλος του τρίτου κύκλου επιλογής διαπιστώθηκε ότι χάθηκαν συνολικά 14 αλληλόμορφα, τα οποία αντιπροσωπεύουν ένα ποσοστό της τάξεως του 29,1% της αφθονίας των αλληλομόρφων. Σε προηγούμενες ερευνητικές εργασίες που πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Γενετικής και Βελτίωσης Φυτών του Α.Π.Θ., μελετήθηκε η γενετική και φαινοτυπική παραλλακτικότητα Ελληνικών παραδοσιακών ποικιλιών φακής και εκτιμήθηκαν ομοιότητες και διαφορές με βελτιωμένες ποικιλίες. Επίσης, σε αντίστοιχη έρευνα (Εργαστήριο Γενετικής και Βελτίωσης Φυτών του Α.Π.Θ.) που πραγματοποιήθηκε με σκοπό τη διερεύνηση της παραλλακτικότητας που παρουσιάζει ένας πληθυσμός φακής της ποικιλίας «Εγκλουβή» διαπιστώθηκε ότι παρουσιάζει ποικιλομορφία σε μορφολογικό και γενετικό επίπεδο. Η υψηλή γενετική και φαινοτυπική παραλλακτικότητα που παρουσιάζεται στη φακή ανάμεσα σε διαφορετικούς γενοτύπους ακόμα και εντός της ίδιας ποικιλίας οδήγησε στο ερώτημα αν παρουσιάζεται η ίδια παραλλακτικότητα και στο μικροβίωμα της ριζόσφαιρας σε φυτά φακής. Το μικροβίωμα της ριζόσφαιρας ενός φυτού αντιπροσωπεύει μία τεράστια δεξαμενή βιολογικής ποικιλομορφίας. Τα φυτά εξαρτώνται από την αλληλεπίδραση μεταξύ των ριζών και των μικροβίων ως προς την πρόσληψη θρεπτικών συστατικών και τη βελτίωση της αντοχής σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις. Τα ωφέλιμα μικρόβια του εδάφους επιδρούν θετικά στην ανάπτυξη των φυτών μέσω της αύξησης της ανθεκτικότητάς τους σε διάφορους βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες και της προώθησης της ανάπτυξής τους. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας έρευνας διερευνήθηκε η παραλλακτικότητα των μικροβιακών κοινοτήτων στη ριζόσφαιρα φυτών φακής. Συνολικά μελετήθηκαν δείγματα ριζόσφαιρας από 26 γενοτύπους φακής. Τα δείγματα χωρίστηκαν σε δύο ομάδες εκ των οποίων η πρώτη περιλάμβανε 5 δείγματα της ίδιας ποικιλίας («Εγκλουβή») και τη βελτιωμένη ποικιλία «Δήμητρα», ενώ η δεύτερη 20 γενοτύπους φακής με διαφορετική προέλευση και 2 βελτιωμένες ποικιλίες. Διαπιστώθηκε ότι εντός της ίδιας ποικιλίας παρουσιάζονται διαφορές στις σχετικές αφθονίες των μικροβιακών κοινοτήτων που σχετίζονται κυρίως με την προέλευση των δειγμάτων και τις συνθήκες καλλιέργειάς τους. Όσον αφορά τη δεύτερη ομάδα δειγμάτων, παρατηρήθηκε ότι υπάρχουν διαφορές στις σχετικές αφθονίες των μικροβιακών κοινοτήτων ανάμεσα στους γενοτύπους. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι οι βελτιωμένες ποικιλίες παρουσιάζουν μικρότερη αφθονία και ποικιλότητα μικροβίων σε σχέση με τις εγχώριες ποικιλίες. Επομένως, θεωρείται ότι ο γενότυπος επηρεάζει την ανάπτυξη των μικροβίων της ριζόσφαιρας σε φυτά φακής. Ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται η διαμόρφωση των μικροβιακών κοινοτήτων δεν έχει πλήρως διευκρινιστεί και σύμφωνα με τη βιβλιογραφία ίσως οφείλεται στη σύνθεση των ριζικών εκκρίσεων, η οποία καθορίζεται από το φυτό και συνεπώς από το γενότυπο.