Διερεύνηση παραγόντων μεγιστοποίησης του παραγωγικού δυναμικού σε ποικιλίες κρίθης (Hordeum vulgare L.)

Abstract

The experimentation was conducted in the field, using honeycomb designs under ultra-low plant density 1.2 plants/m2, in order to study the components of crop yield potential (CYP) and the stability of performance, using several statistical criteria Twelve Greek barley cultivars were evaluated for two years and 5 of them were selected according to the genetic distance, CYP, stability, earliness and grain quality. Then a 2-year evaluation of F1 diallel hybrids was conducted. The hybrids yield was significantly higher compared to the varieties (by 56.0%) only in the first year, while the stability of performance was not differentiated between hybrids and varieties in the 2-year analysis. The three best hybrids were selected based on: 1) the overall rating for yield and stability performance of the honeycomb method, 2) the GGE biplot analysis and the AMMI analysis and 3) the indices of stability. In the three F2 populations, a pedigree honeycomb truncation selection with pressure selection less than 3% was applied and 14 plants were selected in each population. The F3 populations were evaluated with honeycomb experimental designs under ultra-low density and simultaneously, were evaluated over location under dense stand in Thessaloniki and Omolio/Larisas. The F3 population 'Persephone×Dimitra' was superior compared to the parents in yield per plant (significant at 15.4%**), in CYP (by 46.7%) and in over location evaluation (by 8.5%). The F3 population 'Niki×Persephone' was significantly superior in relation with the parents in yield per plant (by 13.5%*). The F3 population 'Dimitra×Athinaida' was superior compared to the parents in yield per plant (by 7.2%) and CYP (by 3.5%). The CYP of F3 selection and varieties-parents estimated by the honeycomb experimental designs, was positively correlated with the yield measured under dense stand. In the cross ‘Persephone×Dimitra', the number of tillers showed multiple significant positive correlation with the yield and stability. In the cross ‘DimitraxAthinaida’, the number of grains per spike and the earliness didn’t show multiple significant correlation. For the comparative experiments in the F4 generation, 13 F3 selections from the three above mentioned crosses were selected, based on the evaluation of the CYP and the over location yield. The evaluation was made under dense stand and it was observed that four selections yielded superior while they had good stability and quality characteristics. Specifically, from the cross 'Persephone×Dimitra' two selections were higher by 25.9% and 21.8% in relation to the average of their parents, in the cross ‘Dimitra×Athinaida’ a selection was significantly superior compared to the average of their parents by 24.0% and in the cross ‘Niki×Persephone’ a selection that was superior (not significantly) by 13.1% from the average of their parents and simultaneously, has greater stability of all genotypes. Conclusively the implementation of the pedigree honeycomb selection integrated the productivity and the stability of performance from the first segregated generations.

Για τη διερεύνηση των παραγόντων που επηρεάζουν το παραγωγικό δυναμικό, ο όλος πειραματισμός πραγματοποιήθηκε σε κυψελωτά σχέδια αγρού όπου μελετήθηκαν τα συστατικά του παραγωγικού δυναμικού, το ολικό παραγωγικό δυναμικό (CYP) και η σταθερότητα με διάφορους στατιστικούς δείκτες. Έγινε η διαχρονική αξιολόγηση 12 ελληνικών ποικιλιών κριθαριού από τις οποίες επιλέχθηκαν πέντε λαμβάνοντας υπόψη τη γενετική απόσταση, το CYP, τη σταθερότητα συμπεριφοράς, την πρωιμότητα και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των σπόρων. Ακολούθησε η διαχρονική αξιολόγηση των F1 διαλληλικών υβριδίων με σημαντική αλληλεπίδραση γενοτύπου×περιβάλλον (G×E) στα έτη πειραματισμού. Για την απόδοση τα υβρίδια έδειξαν σημαντική υπεροχή μόνο το πρώτο έτος έναντι των ποικιλιών (κατά 56,0%), ενώ για τη σταθερότητα συμπεριφοράς δεν βρέθηκαν διαφορές μεταξύ υβριδίων και ποικιλιών στη διαχρονική ανάλυση. Ωστόσο, επιλέχθηκαν τα τρία καλύτερα υβρίδια στη συνολική βαθμολόγηση για απόδοση και σταθερότητα με βάση την κυψελωτή μεθοδολογία, τη GGE biplot ανάλυση, την ΑΜΜΙ ανάλυση και τους δείκτες σταθερότητας, τα οποία ταυτόχρονα είχαν το υψηλότερο CYP. Στους F2 πληθυσμούς που προέκυψαν εφαρμόσθηκε γενεαλογική κυψελωτή επιλογή άκρου, με πίεση επιλογής μικρότερη του 3%, και επιλέχθηκαν 14 φυτά από τον καθένα με κριτήρια: την υπεροχή έναντι του συνόλου του πληθυσμού (άνω του 60%) και έναντι του ευρύτερου δακτυλίου (30 φυτών) επιλογής (άνω του 169%), καθώς και λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά ύψος ωρίμανσης και βλαστική περίοδος. Οι F3 πληθυσμοί σπάρθηκαν σε κυψελωτά σχέδια αγρού και ταυτόχρονα αξιολογήθηκαν διατοπικά σε συνθήκες πυκνής σποράς στην περιοχή της Θεσσαλονίκης και στην περιοχή Ομολίου/Λάρισας. Ο F3 πληθυσμός ‘Περσεφόνη×Δήμητρα’ ξεχώρισε καθώς υπερείχε των ποικιλιών-γονέων στην απόδοση ανά φυτό (κατά 15,4**%), στη σταθερότητα συμπεριφοράς (2,4%), στο CYP (46,7%) και στη διατοπική αξιολόγηση (8,5%). Ο F3 πληθυσμός ‘Νίκη×Περσεφόνη’ υπερείχε σημαντικά των ποικιλιών-γονέων στην απόδοση ανά φυτό (13,5*%). Ο F3 πληθυσμός ‘Δήμητρα×Αθηναΐδα’ υπερείχε μη σημαντικά των ποικιλιών-γονέων στην απόδοση ανά φυτό (7,2%) και στο CYP (3,5%). Το CYP των F3 επιλογών και των ποικιλιών-γονέων τους που εκτιμήθηκε σε κυψελωτά σχέδια αγρού, συσχετίστηκε θετικά με την απόδοση τους σε πυκνή σπορά. Από τα συστατικά της απόδοσης βρέθηκε ότι ο αριθμός αδελφιών έδειξε πολλαπλή σημαντική θετική συσχέτιση με απόδοση και σταθερότητα στη διασταύρωση ‘Περσεφόνη×Δήμητρα’. Ο αριθμός σπόρων ανά στάχυ και η πρωιμότητα δεν έδειξαν πολλαπλή σημαντική συσχέτιση στη διασταύρωση ‘Δήμητρα×Αθηναΐδα’. Συνολικά για τα συγκριτικά πειράματα στην F4 γενεά επιλέχθηκαν με βάση την αξιολόγηση του παραγωγικού δυναμικού και την διατοπική συμπεριφορά 13 F3 επιλογές από τις τρεις διασταυρώσεις. Σπάρθηκαν σε συνθήκες πυκνής σποράς και βρέθηκε ότι ξεχώρισαν για την απόδοση ενώ ταυτόχρονα είχαν καλή σταθερότητα και ποιοτικά χαρακτηριστικά: στη διασταύρωση ‘Περσεφόνη×Δήμητρα’ δύο επιλογές που υπερείχαν σημαντικά κατά 25,9% και 21,8% έναντι του μέσου όρου των αντίστοιχων ποικιλιών-γονέων, στη διασταύρωση ‘Δήμητρα×Αθηναΐδα’ μία επιλογή καθώς υπερείχε σημαντικά του μέσου όρου των ποικιλιών-γονέων κατά 24,0% και στη διασταύρωση ‘Nίκη×Περσεφόνη’ μία επιλογή η οποία υπερείχε μη σημαντικά κατά 13,1% από το μέσο όρο των ποικιλιών-γονέων, ενώ έδειξε τη μεγαλύτερη σταθερότητα από όλους τους άλλους γενοτύπους του πειράματος. Συμπερασματικά η εφαρμογή της γενεαλογικής κυψελωτής επιλογής άκρου ενσωμάτωσε παραγωγικότητα και σταθερότητα συμπεριφοράς από τις πρώτες διασπώμενες γενεές