Εφαρμογή βελτιωτικού προγράμματος στο βάμβακι με στόχο την αναβάθμιση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της ίνας
Creators: name: Παπαρνάκης, Γεώργιος Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Γενετική βελτίωση στο βαμβάκι
Ποιότητα ίνας
Q-score
Cotton breeding
Fiber quality

description: Η σημαντικότητα της καλλιέργειας του βαμβακιού είναι αδιαμφισβήτητη και ιδιαίτερα για την Ελλάδα, η οποία παράγει το 80% του βαμβακιού στην Ευρώπη. Στις μέρες μας, η κλιματική κρίση και οι απαιτήσεις τις αγοράς, είναι οι δύο παράγοντες, οι οποίοι επηρεάζουν όλο περισσότερο την καλλιέργεια του συγκεκριμένου φυτικού είδους. Η συγκεκριμένη ερευνητική εργασία αποτελεί στάδιο ενός πενταετούς ερευνητικού προγράμματος βελτίωσης βαμβακιού, που έχει ως στόχο τη δημιουργία ποικιλιών προσαρμοσμένων στις συνθήκες της σύγχρονης γεωργίας με υψηλή πλαστικότητα, ανταπόκριση σε χαμηλές εισροές και αναβαθμισμένα χαρακτηριστικά ποιότητας της ίνας. Η έναρξη του προγράμματος περιλάμβανε την επιλογή γονέων με κριτήρια την φαινοτυπική συμπληρωματικότητά για χαρακτηριστικά προσαρμοστικότητας, παραγωγικότητας, ανταπόκρισης σε χαμηλές εισροές και της ποιότητας των τεχνολογικών χαρακτηριστικών της ίνας. Το στάδιο του προγράμματος, το οποίο αναλύεται στη παρούσα εργασία, περιλαμβάνει την αξιολόγηση και τις επιλογές στις F3 και F4 γενιές, με εφαρμογή τροποποιημένης Επιλογής Καθαρής Σειράς μέσα σε δικτυοκήπια με κύριο στόχο τη βελτίωση των χαρακτηριστικών ποιότητας της ίνας (ανάλυση HVI, απόδοση σε ίνα) και τη γρήγορη σταθεροποίηση των οικογενειών. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργήθηκαν 17 συνολικά οικογένειες, από τρεις αρχικούς υβριδικούς συνδυασμούς (5 οικογένειες F4 γενιάς από τον πρώτο, 4 από τον δεύτερο και 8 από τον τρίτο συνδυασμό) με βελτιωμένα χαρακτηριστικά ποιότητας, αυξημένη απόδοση, ομοιομορφία και σταθερότητα. Με την αξιολόγηση τους σε διατοπικό επίπεδο επιβεβαιώθηκε η παρουσία αυτών των χαρακτηριστικών. Επιπλέον, αξιολογήθηκε ο τροποποιημένος δείκτης Q-score από τους Mavromatis et. al. (2021) (30%* lint + 30%*μήκος της ίνας + 20%*micronaire + 10%*ομοιομορφία του μήκους της ίνας + 10%*αντοχή της ίνας) και φάνηκε ότι μπορεί να αποτελέσει αξιόπιστο κριτήριο επιλογής, τουλάχιστον για χαμηλή ένταση επιλογής. Με βάση την πορεία και τα αποτελέσματα των πειραμάτων, ως επόμενο βήμα προτείνεται να γίνει η τελική αξιολόγηση και επιλογή των F5 οικογενειών σε πείραμα κυψελωτής διάταξης, ώστε να δημιουργηθούν οι F6 σειρές, οι οποίες θα αποτελέσουν το άμεσο γενετικό υλικό για νεοαναπτυσσόμενες ποικιλίες βαμβακιού που θα χρησιμοποιηθούν απευθείας είτε ως καθαρές είτε ως ισογονιδιακές σειρές. Τα νεοδημιουργούμενα υλικά, μπορούν να αποτελέσουν το κατάλληλο γενετικό υπόβαθρο για την ένταξη τους σε ένα καινοτόμο μελλοντικό βελτιωτικό πρόγραμμα στο βαμβάκι, με πιθανή τη χρήση και των τεχνικών της γονιδιωματικής επεξεργασίας για εστιασμένους γονιδιακούς τόπους ως μέρος της συνέχειας αυτού του ολοκληρωμένου βελτιωτικού προγράμματος.
description: The importance of cotton cultivation is undeniable, especially for Greece, which produces 80% of Europe's cotton. Nowadays, the climate crisis and market demands are the two factors that are increasingly affecting the cultivation of this particular plant species. This research work is a stage of a five-year research project on cotton breeding, which aims to create varieties adapted to the conditions of modern agriculture with high plasticity, response to low inputs and upgraded fiber quality characteristics. The initiation of the program involved selection of parents based on criteria of phenotypic complementarity for traits of adaptability, productivity, low-input response and quality of technological traits of the fiber. The program stage, which is discussed in this thesis, includes evaluation and selection in F3 and F4 generations, with application of modified Pure Line Selection within nethouses with the main objective of improving fiber quality traits (HVI analysis, fiber yield) and rapid stabilization of families. This way, 17 families were generated from three initial hybrid combinations, 5 F4 generation families from the first, 4 from the second and 8 from the third combination, with improved quality characteristics, increased yield, uniformity and stability. Their evaluation in multiple locations confirmed the presence of these characteristics. In addition, the modified Q-score index by Mavromatis et. al. (2021) (30%* lint + 30%* fiber length + 20%*micronaire + 10%* fiber length uniformity + 10%* fiber strength) was evaluated and shown to be a reliable selection criterion, at least for low intensity selection. Based on the progress and results of the experiments, the next step is proposed to be the final evaluation and selection of the F5 families in a honeycomb design experiment in order to generate the F6 lines, which will be the direct genetic material for newly developed cotton varieties to be used directly either as pure or isogenic lines. The newly generated materials may provide a suitable genetic background for exploitation in an innovative future breeding program in cotton, possibly including the use of genome editing techniques for focal gene loci as part of the continuum of this integrated breeding program.