Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
Odbor rostlinolékařství ČAZV
Pícninářská komise ORV ČAZV
Agrární komora ČR
Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
2
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko,
Odbor rostlinolékařství ČAZV,
Pícninářská komise Odboru rostlinné výroby ČAZV,
Agrární komora ČR
Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění,
ochraně rostlin a zpracování produktů
Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu
Editor:
Ing. Barbora Badalíková
Ing. Jaroslava Bartlová, Ph.D.
Organizační výbor:
Ing. Barbora Badalíková - předseda
Ing. Jaroslava Bartlová, Ph.D.
Ing. Pavel Kolařík
Ing. Jaroslav Lang
Ing. Karel Vejražka, Ph.D
Mgr. Tomáš Vymyslický
Vědecký výbor:
RNDr. Jan Nedělník, Ph.D. - předseda
Ing. Barbora Badalíková
doc. Ing. Bohumír Cagaš, CSc.
Ing. Jaroslav Čepl, CSc.
RNDr. Jan Hofbauer, CSc.
Ing. Miroslav Hochman
Ing. Pavel Kolařík
Ing. Slavoj Palík, CSc.
Ing. Jan Pelikán, CSc
Ing. Karel Vejražka, Ph.D.
Mgr. Tomáš Vymyslický
Příspěvky byly recenzovány členy vědeckého výboru
Doporučná citace příspěvků:
Autoři příspěvků: Název příspěvku. Úroda 12, 2013, vědecká příloha, s. od – do
ISSN 0139-6013
3
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
OBSAH
Nedělník J.: Úvodní slovo ........................................................................................................ 9
Referáty
Sekce „Šlechtění“
Dotlačil L.: Význam a využívání genetických zdrojů ve šlechtění - 20 let národního
programu pro genofondy rostlin ............................................................................................. 11
Čurn V., Jozová E., Kučera V.: Využití molekulárních markerů ve šlechtění
řepky – možnosti a perspektivy ................................................................................................ 17
Dostálová R., Ondřej M. , Ondráčková E., Pavelková M., Huňady I., Hasalová I.,
Trojan R.: Vývoj resistentních linií hrachu s využitím konvenčních a molekulárních
metod ........................................................................................................................................ 23
Ovesná J., Stavělíková H., Svobodová L., Horníčková J., Velíšek J.: Akumulace
cysteinsulfoxidu a selenu v česneku (Allium sativum L.) ...................................................... 29
Votavová A., Ptáček V.: Harmonogram chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.)
pro opylování různých druhů plodin ....................................................................................... 35
Bláha L., Janovská D., Vyvadilová M., Heřmanská A., Pazderů K.: Význam vlastností
semen a kořenů pro produkci rostlin ....................................................................................... 39
Sekce „Rostlinolékařství“
Hortová B., Palicová J., Strejčková M., Cholastová T., Nedělník J.: Vliv intenzity
mulčování na množství mikroskopických hub ve vzduchu ..................................................... 45
Cholastová T., Hortová B., Palicová J.: Zhodnocení spektra hub rodu fusarium na
trvalých travních porostech s využitím druhově – specifické PCR ........................................ 49
Frydrych J., Cagaš B., Kolařík P., Rotrekl J., Barták M.: Biodiverzita hmyzu se
zaměřením na škůdce v mulčovaném a nemulčovaném travním systému ............................... 55
Winkler J., Svoboda M.: Vliv rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu
plevelů ..................................................................................................................................... 61
Sekce „Technologie pěstování plodin a ekologie“
Plíva P., Kovaříček P., Vlášková M.: Technologie kompostování zbytkové biomasy
ze zemědělské činnosti ............................................................................................................ 67
Pačuta V., Molnárová J., Černý I., Kašičková I.: Plyv Ročníka, odrody a listových
bioprípravkov na úrodu a kvalitu repy cukrovej ...................................................................... 75
Molnárová J., Pačuta V.: Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu
úrody zrna jačmeňa siateho ..................................................................................................... 79
4
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Lang J.: Srha laločnatá v jetelovinotravních směsích ............................................................. 85
Středová H., Mužíková B., Středa T.: Dlouhodobý vývoj klimatických faktorů výskytu
větrné eroze .............................................................................................................................. 91
Cenklová V.: Charakterizace půdních poměrů vybraných lokalit přirozených lesních
společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku ............................................................................... 95
Sekce „Kvalita a zpracování produktů“
Houdek I., Kohoutek A., Odstrčilová V.: Kvalita víceletých pícnin a travních druhů při
postupné sklizni ..................................................................................................................... 101
Štočková L., Bradová J.: Nový přístup k hodnocení glykemického indexu na principu
analýzy stravitelnosti sacharidů ............................................................................................. 107
Třináctý J., Nedělník J., Lang J., Loučka R., Kučera J., Jambor V.: Kvalita škrobu
kukuřičných hybridů ve výživě dojnic .................................................................................. 113
Vaculová K., Milotová J., Zavřelová M., Kýhos K.: Změny v podmínkách skladování
zrnin a jejich vliv na ukazatele klíčivosti, vitality a obsahu základních živin v semenech ... 119
Šottníková V., Kučerová J., Umiraliyeva L., Gregor T., Hřivna L., Jůzl M.: Porovnání
jakostních rozdílů bio vína a vína z konvenčního pěstování .................................................. 125
Němečková I., Kejmarová M., Chramostová J., Roubal P., Laknerová I., Gabrovská D,
Holasová M., Fiedlerová V., Ouhrabková J., Winterová R.: Šťávy z mrkve a červené řepy
jako základ funkčních nápojů ................................................................................................. 131
Postery
Sekce „Šlechtění“
Brabcová A., Bárta J. , Bártová V. , Horáčková V.: Stanovení aktivity fosfolipasy A2 u
bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných druhů brambor ............. 137
Havlíčková L., Jelínková I., Chikkaputtaiah C., Prášil I.T., Urban M. O.: Studium exprese
genů spojených s abiotickým stresem u řepky ....................................................................... 141
Jozová E., Havlíčková L, Čurn V. : Molekulární přístup k hodnocení genetických zdrojů
řepky ...................................................................................................................................... 145
Knotová D., Pelikán J.: Porovnání hospodářských výnosů českých odrůd vojtěšky seté .. …149
Kopecký P., Cenklová V.: Studium odolnosti vybraných genotypů kapusty kadeřavé vůči
nádorovitosti brukvovitých .................................................................................................... 153
Kučera V., Vyvadilová M., Klíma M.: Šlechtění žlutosemenné ozimé řepky (Brassica
napus L.) ................................................................................................................................. 157
Lošák M., Ševčíková M.: Hodnocení produkčních vlastností genetických zdrojů jílku
vytrvalého ............................................................................................................................... 161
Ovesná J., Leišová-Svobodová L., Kučera L.: Možnosti identifikace odrůd česneku
pomocí analýzy mikrosatelitů ................................................................................................ 165
Papoušková L., Dvořáček V., Faměra O., Dotlačil L.: Reologické hodnocení u souboru
genetických zdrojů pšenice z kolekcí genové banky ............................................................. 169
5
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Pelikán J., Knotová D., Raab S.: Výnosy zelené hmoty a sena českých a slovenských
odrůd diploidního jetele lučního ............................................................................................ 173
Sekanina P., Štiasna K., Vyhnánek T., Trojan V., Bartoš J., Havel L.: Sekvenční analýza
genů z biosyntetické dráhy antokyanů pšenice ...................................................................... 177
Urban M. O., Vítámvás P., Klíma M., Prášil Ilja T.: Vliv nedostatku vody na vybrané
fyziologické parametry u řepky olejky................................................................................... 181
Sekce „Rostlinolékařství“
Bezděková K., Šafránková I., Cerkal R.: Působení vybraných fungicidů na výskyt hub r.
Fusarium v klasech ječmene jarního ...................................................................................... 185
Hrudová, E., Tóth, P., Seidenglanz, M., J., Havel, J.: Mapy výsledků testování populací
blýskáčka řepkového na rezistenci k insekticidům – nový zdroj informací pro zemědělce .. 189
Chovancová S.: Odhad škodlivosti plevelů v ozimé pšenici ................................................. 193
Jakabová L.: Druhové spektrum plevelů vinic v kultivovaném meziřadí .............................. 197
Jonášová K.: Vliv hustoty porostu máku setého na polní plevele .......................................... 201
Kamenová A., Bárta J., Bártová V.: Postup izolace frakcí extracelulárních proteinů hlíz
bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) ...................................................................... 205
Kolařík, P., Rotrekl, J., Barták, M., Krupauerová, A., Volková P.: Biodiverzita hmyzu
v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) při porovnání dvou pěstitelských
technologií .............................................................................................................................. 209
Petrželová I., Dušková E., Dušek K.: Monitoring chorob a škůdců v polních porostech
genetických zdrojů léčivých, aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) ....................... 213
Plachká E., Poslušná J., Macháčková I.: Skleníkové a polní inokulace řepky olejky
patogeny Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria spp. ........................................................ 217
Poslušná J., Plachká E.: Monitoring výskytu bílé hniloby řepky na Šumpersku a Opavsku
v letech 2011–2013 ................................................................................................................ 221
Svoboda J.: Studium kinetiky infekce zymv ve vybraných druzích cuket ............................. 225
Svoboda J.: Hodnocení účinnosti přenosu ZYMV semeny Infikovaných rostlin čeledi
Cucurbitaceae ......................................................................................................................... 229
Šmahel P., Kolaříková E.: Regulace plevelů v semenných porostech jetele zvráceného,
perského (Trifolium resupinatum L.) ..................................................................................... 233
Vrbovský V., Endlová L.: Vliv glukosinolátů obsažených v řepce ozimé na vybrané
škůdce ..................................................................................................................................... 239
Winkler J., Horák O.: Vyhodnocení zaplevelení vybraných polních plodin v provozních
podmínkách ............................................................................................................................ 243
Žabka M., Pavela R.: Skrining antifungálních vlastností vybraných rostlinných extraktů .... 247
Sekce „Technologie pěstování plodin a ekologie“
Badalíková B., Bartlová J.: Zjištění změn půdních parametrů při různém zpracování půdy
a aplikaci digestátu ................................................................................................................. 251
6
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Badalíková B., Šafránková I.: Mikrobiální aktivita v půdě a výskyt patogenů po zapravení
štěpky z vinné révy ................................................................................................................. 255
Brtnický M., Hladký J., Řeháčková K., Kučerová J., Hammerová A., Kynický J.: Vliv
vodní eroze na pH ornic černozemí Hustopečska .................................................................. 259
Doležalová I., Jelínková M., Duchoslav M.: Roketa a rukola – srovnání metod pěstování
a výnosových parametrů ......................................................................................................... 263
Frydrych J., Andert D., Gerndtová I.,Volková P., Juchelková D., Raclavská H.,
Zajonc O.: Výzkum a využití travní fytomasy pro energetické účely.................................... 267
Haberle J., Svoboda P., Raimanová I., Prohasková A.: Vliv zásobení vodou na vybrané
kvalitativní parametry zrna odrůd ozimé pšenice .................................................................. 271
Hladký J., Kynický J., Bartlová J., Kučerová J., Hammerová A., Brtnický M.: Vliv vodní
eroze na zrnitostní složení ornic černozemí Hustopečska ...................................................... 275
Holubec V., Paprštein F., Řezníček V., Dušek K.: In situ a on farm konzervace krajových
forem rostlin ........................................................................................................................... 279
Hakl J., Hrevušová Z., Nerad D.: Vývoj druhového složení směsi pro opylovače
v průběhu dvou let od založení .............................................................................................. 283
Klimešová J., Středa T.: Root:shoot ratio odrůd ječmene v různých vlhkostních
Podmínkách ............................................................................................................................ 287
Kozlovsky-Dufková J.: Stanovení intenzity eolické eroze na těžkých půdách ...................... 291
Kurešová G., Haberle J.: Vliv zásobení vodou na obsah dusíku v zrnu odrůd pšenice
ozimé ...................................................................................................................................... 295
Lukas V., Dryšlová T., Neudert L., Edrees M., Novák J.: Hodnocení porostů pšenice
ozimé na základě kontaktního a bezkontaktního spektrálního měření ................................... 299
Macháč R., Smočková M.: Vliv způsobu výživy a ošetřování na zaplevelení porostů trav
na semeno v ekologickém zemědělství .................................................................................. 303
Mašíček, T., Toman, F., Jandák J.: porovnání infiltrační schopnosti hnojené a nehnojené
orné půdy ................................................................................................................................ 307
Neudert L., Malík S.: Posklizňové zbytky při různém zpracování půdy ............................... 311
Novák J., Marada P., Dušková S., Křen J.: Statistické hodnocení velikostní struktury
pozemků dle LPIS .................................................................................................................. 315
Pospíšil J., Červinka J.: Energetická náročnost údržby extrémně svažitých ploch ............... 319
Pospíšilová L.: Vliv aplikace kompostu na půdní reakci kambizemě.................................... 323
Raimanová I., Kurešová G.: Vliv podmínek prostředí a listové výživy na stárnutí listů
během procesu tvorby zrna u pšenice..................................................................................... 327
Semanová I., Vymyslický T.: Výsledky monitoringu trávnych porastov vybraných hrádzí
rybníkov, riek a poldrov ......................................................................................................... 331
Strašil Z.: Navrhovaná rajonizace zemědělské půdy pro ovsík vyvýšený Arrhenatherum
elatius (L.) J. Presl & C. Presl v podmínkách ČR ................................................................. 335
Svoboda P.: Růst kořenů ozimé pšenice za různých vlhkostních podmínek ........................ 339
7
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Svoboda M., Červinka J.: Utužení půdy vlivem pojezdů traktoru a zemědělského stroje ..... 343
Svobodová A. , Majer V. , Kasal P., Vejchar D.: Vliv různých způsobů aplikace
minerálních dusíkatých hnojiv u brambor na vývoj porostu, výnos hlíz a obsah nitrátů
v hlízách ................................................................................................................................. 347
Svobodová M., Mrkvička, J., Fučík P., Šantrůček J.: Využití travních porostů a
koncentrace živin v píci.......................................................................................................... 351
Ševčíková M.1, Lošák M.: Hodnocení okrasných kultivarů prosa prutnatého (Panicum
virgatum L.) ............................................................................................................................ 355
Vach M., Hýsek J.: Působení nových biopreparátů a zpracování půdy na produkci a
zdravotní stav pšenice ozimé.................................................................................................. 359
Vach M., Strašil Z.: Hodnocení rozdílného zpracování půdy a hnojení N na výnosy
jarního ječmene ...................................................................................................................... 363
Vlček V., Hybler V., Pospíšilová L.: Ověření vhodnosti vybraných pedotransferových
funkcí pro stanovení bodu vadnutí v provozních podmínkách .............................................. 367
Sekce „Kvalita a zpracování produktů“
Bjelková M., Schulzová V., Hajšlová J., Jurčík M., Šmirous P.: Výtěžnost oleje, obsah
luteinu, secoiSOLariciresinolu a kyanogenních glykosidů u odrůd olejného lnu .................. 371
Cwiková O.: Mikrobiologická jakost těstovinových a zeleninových salátů .......................... 375
Endlová L., Vrbovský V., Pastrňák J.: Minimalizační postupy stanovení obsahu mastných
kyselin v řepce ........................................................................................................................ 379
Erban V., Eichlerová E., Valenta T., Rysová J., Vaculová K., Gabrovská D.: Pekařské
kvasy na bázi ječmene a jejich stabilita ................................................................................. 383
Hartman I., Helánová, A.: Výsledky průzkumu jakosti ječmene sklizně 2012 v ČR podle
odrůd a regionů ....................................................................................................................... 387
Kučerová J., Šottníková V.: Kvalitativní rozdíly lisovaných a válcovaných těstovin ........... 391
Laknerová I., Mašková E., Fiedlerová V., Holasová M., Winterová R., Ouhrabková J.,
Vaculová K., Martinek P., Dvořáček V., Ehrenbergerová J.: Využití netradičních forem
obilovin v pekárenských výrobcích obohacených kyselinou listovou ................................... 395
Štočková L., Holubec V.: Kvalita plodů planých ekotypů zimolezu kamčatského
(Lonicera kamchatica Sevast., Pojark.) v klimatických podmínkách ČR ............................. 399
Švec I., Hrušková M., Jurinová I.: Technologická kvalita kompozitních směsí pšeniceječmen-konopí ........................................................................................................................ 403
Erban V., Eichlerová E., Valenta T.: Charakteristika některých mikroorganismů
izolovaných z fermentovaných zeleninových šťáv ................................................................ 407
8
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
9
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ÚVODNÍ SLOVO
Recenzovaná publikace – typ výzkumného výsledku, ke kterému je v poslední době vedena
bouřlivá diskuze nejen ve výzkumných kruzích, ale také s uživateli výsledků. Ti, kteří
navrhovali novou metodiku hodnocení výsledků výzkumu pro budoucí léta recenzovanou
publikaci, zřejmě nepovažují za ten správný výsledek a kladou důraz na publikace
v impaktovaných časopisech, které jsou z velké části psány v jiném než našem mateřském
jazyce. Vědecká impaktovaná publikace má bezesporu nezastupitelné místo jako jeden
z hlavních informačních kanálů sdělujících výzkumný výsledek. Je to ale výsledek, který je
spektrem svých čtenářů značně omezen a proto dle názoru autora tohoto úvodního slova je
třeba pro široké spektrum uživatelů z řad farmářů, šlechtitelů, potravinářů výsledky
transferovat i formou recenzovaných publikací. Vyřazování recenzovaných publikací
z metodiky hodnocení proto považuji za zásadní chybu. Přece základním posláním
aplikovaného výzkumu je rychlý přenos výsledků do uživatelské praxe a k tomu tyto typy
publikací také slouží.
Věřím a doufám, že předkládaný soubor recenzovaných publikací prezentovaných již
tradičně v podzimním období na mezinárodní konferenci pořádané Výzkumným ústavem
pícninářským, spol. s r.o. a Zemědělským výzkumem, spol. s r.o. Troubsko ve spolupráci
s dalšími partnery včetně Agrární komory ČR bude pro Vás, čtenáře časopisu Úroda,
zajímavým zdrojem informací. Několik desítek prací z nejrozličnějších oborů, které tvoří
základ zemědělství a potravinářství, od autorů z výzkumných organizací, univerzit, firem
poskytujících služby pro zemědělství je částečným odrazem současného českého
zemědělského aplikovaného výzkumu. Doufám, že ne odrazem špatným. Domnívám se, že
distribuce několika tisíc CD s těmito publikacemi umožní čtenářům seznámit se s výsledky
zemědělského výzkumu. Byl bych rád, kdyby zde byla i užší zpětná vazba mezi
výzkumníkem a uživatelem, protože ve vzájemné diskuzi lze najít zajímavá témata, která trápí
praxi a v jejichž řešení by výzkum mohl přinést nové impulsy.
Závěrečným odstavcem chci poděkovat všem autorům, všem recenzentům, všem
partnerům, kteří umožnili vydání tohoto CD, včetně projektu OPVK „Podpora transferu
inovací v zemědělství, potravinářství a oblasti bioenergií do praxe“, který již ve svém názvu
má to, o co se tento soubor publikací bude snažit. Tím je rychlý transfer nových poznatků.
Závěrečné poděkování patří nakladatelství Profi Press, s.r.o. za dlouhodobou spolupráci při
vydávání těchto recenzovaných publikací.
Jan Nedělník
10
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
11
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VÝZNAM A VYUŽÍVÁNÍ GENETICKÝCH ZDROJŮ VE ŠLECHTĚNÍ 20 LET NÁRODNÍHO PROGRAMU PRO GENOFONDY ROSTLIN
Value of genetic resources and their utilization in breeding-20 years of the
national programme for plant genetic resources
Dotlačil L.
Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i., Praha
Abstrakt
Ve světových kolekcích je shromážděno 7,4 mil. GZ, dostupnost GZ pro uživatele garantují
mezinárodní smlouvy. V ČR má práce s GZ rostlin dlouhou tradici; od roku 1993 je garantována MZe
ČR prostřednictvím Národního programu pro GZ (NP), který má od roku 2003 oporu v zákoně o GZ
148/2003. V národních kolekcích je shromážděno 52 tis. GZ o které pečuje v rámci NP 12 institucí ;
koordinaci NP zajišťuje VÚRV v.v.i. Praha, který je rovněž provozovatelem informačního systému
GZ EVIGEZ a genové banky semen, kde je uloženo 95% všech semeny množených GZ, kterých je
41,8 tis. Dokumentace a hodnocení GZ zvyšuje jejich hodnotu pro uživatele; ročně je poskytováno
cca 3-8 tis.GZ, z toho 1/3 do zahraničí. Stále významnější úlohu má mezinárodní spolupráce.
Klíčová slova: genetické zdroje, Národní program, služby uživatelům, mezinárodní spolupráce
Abstract
There are 7.4 milion GR maintained in the world collections access to which is quaranteed by
international agreements.In the Czech Republic the work on GR has a long tradition; since 1993 all the
work is carried out in the framework of the National Pregramme for Plant GR (NP). Since 2004 the
NP has been established by the Act 148/2003. Nnational collections of GR include 52 th. GR and they
are placed in 12 institutions. CRI Prague provides coordination of NP as well as services of
information system EVIGEZ and seed gene bank, where 41,8 thousand seed samples are conserved
(95% of all seed-propagated accession). Documentation and evaluation of GR increase the value of
GR for users – they ask for about 3-8 thousand GR annually. Increasingly important is international
collaboration.
Key words: genetic resources, National Programme, services to users, international collaboration
Úvod
Již s počátky zemědělství začal člověk v rámci domestikovaných druhů vybírat formy
zemědělských plodin, které nejlépe splňovaly jeho nároky na zajištění potravy a surovin
(Simmonds 1976). Tento výběr, zprvu neuvědomělý, vedl ke zlepšování zemědělských
plodin. Domestikací, výběrem a v moderní době zejména záměrným šlechtěním se podařilo
podstatně změnit biologické a zejména hospodářské vlastnosti a znaky zemědělsky
využívaných druhů, zvláště pak výrazně zvýšit jejich produktivitu a zpravidla i kvalitu
produkce. Zemědělské plodiny tvoří jen nepatrnou část druhového spektra rostlin. Podle
údajů FAO (1995, 1998) jen asi 7 tisíc druhů bylo uvedeno do kultury nebo je sbíráno pro
potravu. Pouze asi 100 druhů rostlin patřících k 37 rodům je označováno jako významné
plodiny (“major crops”). Dalších 811 druhů bývá označováno jako minoritní plodiny.
Pěstováním a šlechtěním však vznikla v rámci těchto druhů obrovská vnitrodruhová genetická
diverzita, reprezentovaná šlechtěnými a krajovými odrůdami a jiným genetickým materiálem
a označovaná jako genetické zdroje (GZ). Genetická diverzita zemědělských plodin má
základ v jejich planých předcích a primitivních formách a vyvíjela se v průběhu jejich
pěstování, kde výběrem a vlivy prostředí vznikala široká škála krajových odrůd. Tyto krajové
(místní) odrůdy se koncem devatenáctého a začátkem dvacátého století staly výchozím
12
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
materiálem pro šlechtění, které již využívá poznatky genetiky a možnosti nových technologií
(Jarvis et al. 2006). Odhaduje se, že ve světě je v ex situ kolekcích shromážděno asi 7,4 mil.
položek GZ, z toho třetina v Evropě. Většina GZ je uchovávána v národních genových
bankách (83%), následují Mezinárodní centra pro zemědělský výzkum (CGIAR), kde je
uloženo cca 11% světových genofondů (FAO, 1998, 2001)..
Od počátků vědecky založeného šlechtění uplynulo jedno století a šlechtění se stává
rozhodujícím faktorem dalšího rozvoje zemědělství. Na rozdíl od zvyšování vstupů hnojiv a
pesticidů nové odrůdy naopak pomáhají negativní vlivy zeměěděství na živitní prostředí
snižovat (šlechtění na rezistenci ke stresům a lepší odezvu na podmínky pěstování).
Fyziologické limity šlechtění na zvyšování výnosů a kvality produkce jsou velmi vzdálené a
náklady šlechtění jsou relativně nízké ve srovnání s dříve uvedenými vstupy. Podmínkou
dalšího pokroku ve šlechtění je však existence a dostupnost genetických zdrojůnenahraditelných pro genetické zlepšování plodin a rozšířování jejich genetické diversity.
Zásadní význam pro šlechtění má dále rozvoj “omics” technologií a jejich aplikace při studiu
genofondů a ve šlechtitelském procesu.
Zavedení a využívání těchto metod je
charakteristické pro novou éru šlechtění, která nejen urychlí a zefektivní tvorbu nových
odrůd, ale umožní dosáhnout i zcela nových šlechtitelských cílů. Pro plné uplatnění přínosů
nových odrůd a technologií a zajištění potřeb lidstva je ovšem potřebné i jejich globální
rozšíření a využívání i v rozvojovém světě.
Jak uvádí FAO (2011), v současné době pokrývá produkce pouze 30 plodin 95% energetické
potřeby lidstva, z toho čtyři plodiny (rýže, pšenice, kukuřice a brambory) pokrývají 60% této
potřeby. Velmi úzký druhový základ světové potravinové bezpečnosti je vážným důvodem
pro uchování a efektivní využívání nejen obrovské vnitrodruhové diversity plodin, ale i pro
širší využívání diversity mezidruhové (opomíjené a minoritní plodiny, nové druhy plodin).
Materiál a Metody
Práce vychází z analýzy dostupných dat a relevantních informací které poskytla řešitelská
pracoviště Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity. Data o genetických zdrojích rostlin (GZ) ve světě lze nalézt zejména ve II.
Zprávě FAO o stavu světových genetických zdrojů rostlin (FAO, 2010) a v dalších
citovaných pracích). Informace o historii a současnosti práce s genetickými zdroji v ČR byly
čerpány zejména z výročních zpráv a publikací účastníků Národního programu konzervace a
využívání genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity.
Převážná část uváděných informací je založena na výsledcích zpracovaných v pravidelných
Výročních zprávách za N8rodní program. Shromážděná data byla analyzována s cílem
poskytnout aktuální informaci o stavu práce s GZ a jejich využití, zvýšit povědomí veřejnosti
o významu a hodnotě GZ. Práce přibližuje odborné veřejnosti rovněž aktivity a význam
„Národního programu“ jako standardního nástroje péče o genofondy ve většině států světa a
spolupráci, nutnou pro zachování a efektivní využívání GZ a biodiverzity v globálním
měřítku.
Metodika
Národního
programu
je
dostupná
na
URL:
http://genbank.vurv.cz/genetic/nar_prog/dokumenty/ramcova_metodika.pdf.
Výsledky a diskuze
Genetické zdroje rostlin
Jako genetické zdroje rostlin je označován široký soubor biologických materiálů, který
zahrnuje šlechtěné a krajové odrůdy, šlechtitelské a experimentální linie a plané příbuzné
druhy; tyto materiály tvoří genofond druhu. Tyto GZ jsou jedinečným a nenahraditelným
zdrojem genů pro další zlepšování biologického a hospodářského potenciálu zemědělských
plodin a pro podporu a zachování agrobiodiversity (FAO, 2010).
13
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Nejširší genetickou diversitu lze nalézt u příbuzných planých druhů a primitivních forem
zemědělských plodin; jsou proto stále více využívány pro získání nových genů (např.
rezistence) a rozšiřování genetického základu odrůd. Jejich význam stoupá s rostoucí
potřebou využití nové genetické diversity ve šlechtění a s technologickým pokrokem, který
umožňuje cílený přenos cenných genů, bez jiné nežádoucí genetické výbavy.
Krajové odrůdy, zpravidla vznikaly jednoduchým empirickým výběr pod dlouholetým
působením specifických (regionálních) půdních a klimatických podmínek a pěstebních
technologií (Maxted et al., 2011). Jsou proto dobře adaptované k vyskytujícím se stresům a
pěstitelským podmínkám, jsou však i zdrojem cenných genů, které již nejsou zastoupeny u
šlechtěných odrůd (např. v důsledku negativní vazby s výnosem, který je dlouhodobě hlavním
šlechtitelským kriteriem). Jejich význam pro šlechtění se proto zvyšuje (adaptace k prostředí
a abiotickým stresům, výnosová stabilita, specifická kvalita) a lze očekávat zájem zejména
s rozvojem genomiky a poznáním jejich genetické výbavy. Ve světových genofondech
dosahuje podle odhadů zastoupení krajových odrůd 44%.
Šlechtěné odrůdy a genetické linie reprezentují již užší genetickou diversitu, která odpovídá
šlechtitelskému výběru na několik nejvýznamnějších znaků a požadavkům na uniformitu
moderních odrůd. Vzhledem k vysokému výnosovému potenciálu jsou zpravidla základními
výchozími materiály ve šlechtitelských programech, ale i donory specifických znaků.
Historie péče o genofondy zeměděělských plodin v ČR
Česká republika patří k zemím, kde s počátky vědecky založeného šlechtění zemědělských
plodin začalo i shromažďování výchozích šlechtitelských materiálů- genetických zdrojů. Prvé
údaje jsou známy z počátku minulého století, kdy výzkumné a šlechtitelské stanice v Čechách
a na Moravě začala shromažďovat domácí i zahraniční materiály. V létech 1951 až 1954 byly
genetické zdroje převedeny do nově vzniklých zemědělských výzkumných ústavů, z nich
většina jejich kolekce dosud uchovává. Změny po revoluci v roce 1989, zejména privatizace
většiny ústavů uchovávajících GZ a rozdělení bývalého Československa, si vyžádaly zásadní
změny i v péči o GZ. Řešení nalezlo Ministerstvo zemědělství ČR (MZe) v přijetí Národního
programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin (NP), zahájeného v roce 1993.
Tento projekt vycházel z metodických doporučení FAO a podobných projektů ve vyspělých
zemích a zajišťoval koordinaci, financování a provádění základních pracovních činností pro
genové banky a všechna kolekce GZ rostlin v ČR. Zahájení NP umožnilo rovněž efektivní
zapojení do mezinárodní spolupráce, zejména aktivní účast v Evropském programu
spolupráce pro genetické zdroje rostlin (ECPGR).
Národního programu konzervace a využívání genofondu rostlin a agrobiodiverzity (NP)
Český NP vychází z platných mezinárodních dokumentů, doporučení a metodicky na ně
navazuje (FAO, Global Plan of Action (GPA); International Treaty on PGRFA (IT/PGRFA);
Standard Material Transfer Agreement (SMTA); metodické postupy a mezinárodní standardy
doporučované Bioversity International, Evropským regionálním programem ( ECPGR) a
Global Cop Diversity Trust). Existence a poslání NP jsou deklarovány zejména národní
legislativou (zákonem č. 148/2003 Sb., o konzervaci a využívání genetických zdrojů rostlin a
mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství a Vyhláškou k zákonu č. 458/2003
Sb.). Tyto normy aplikují pro oblast zemědělsky využívaných genofondů zásady mezinárodní
Úmluvy o biologické rozmanitosti (CBD), která je součástí právního řádu ČR (Sdělení MZV
č. 134/1999 Sb.). Zákon 148/2003 Sb. a jeho prováděcí vyhláška mj. specifikují poslání a
věcnou náplň NP, vymezují práva a povinnosti účastníků Národního program a garantují
dostupnost GZ a zajišťovaných služeb pro uživatele. Pracovní postupy a metody používané
v rámci NP se řídí Rámcovou metodikou Národníhio programu, která je periodicky
aktualizována.
14
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
V rámci NP je zajišťována spolupráce všech institucí zabývajících se genetickými zdroji
zemědělských plodin v ČR při sběrech, shromažďování, dokumentaci, charakterizaci,
základním hodnocení, dlouhodobém uchování a využívání GZ pro potřeby výživy a
zemědělství. Vedle bezpečné konzervace je dlouhodobě věnována pozornost rovněž
shromažďování dat a získávání experimentálních údajů o GZ, jejich zpracování a poskytování
informací a vzorků GZ uživatelům, tj. zejména šlechtitelským, výzkumným a pedagogickým
pracovištím. V rámci NP je rovněž zabezpečováno plnění mezinárodních závazků, které pro
resort zemědělství vyplývají z podpisu mezinárodních dohod (CBD, IT/PGRFA, SMTA) a
vytvářejí právní rámec pro uchování a využívání genetických zdrojů zemědělských plodin
v globálním měřítku. V souladu s domácími potřebami a mezinárodními prioritami (FAO,
1996: Global Plan of Action) se významnou součástí NP rovněž stává podpora agrobiodiversity, pro setrvalý rozvoj zemědělství a jeho nevýrobních funkcí. Podrobné aktuální
informace
jsou
dostupné
na
serveru
VÚRV
Praha,
v.v.i.
na
URL:
http://genbank.vurv.cz/genetic/nar_prog/.
Aktivity Národního programu a aktuální stav genofondů zemědělských plodin v ČR
V českých kolekcích je nyní shromážděno 52 607 GZ, s převládajícím podílem obilnin,
zelenin, pícnin, luskovin a ovocných rostlin (Obr. 1). Druhová diversita českých kolekcí je
relativně pestrá. Lze zde nalézt 1173 druhů (kulturní a plané příbuzné druhy), které jsou ve
standardním režimu konzervovány a poskytovány uživatelům. Semeny množené kolekce
představují 81,4% a vegetativně množené druhy 18,6% GZ.
Obr. 1. Plodinová struktura českých kolekcí GZ
Obilniny
Zeleniny
4,4%
7,1%
2,7%
1,7%
0,7%
4,1%
3,5%
42,0%
Krmné
plodiny
Luskoviny
Ovocné
rostliny
Brambory
Okrasné
rostliny
Olejniny
Léčivky
7,2%
8,2%
17,8%
Chmel
Ostatní
Strategie rozšiřování kolekcí se orientuje na získávání menšího rozsahu cíleně vybíraných
GZ; při jejich výběru se zaměřujeme na GZ domácího původu a na rozšíření kolekcí o zdroje
nové genetické diversity, požadované uživateli. V roce 2012 bylo získáno 1049 GZ od
domácích a zahraničních dárců a ze sběrových expedic. Pro uchování a efektivní využívání
GZ je nezbytné zajistit jejich evidenci, hodnocení a zejména pak konzervaci pro současné i
budoucí potřeby. V českém informačním systému GZ (EVIGEZ) jsou u všech GZ
evidována pasportní data, informační sytém je zpřístupněn na internetu na URL
http://www.genbank.vurv.cz/genetic/resources/. Popisná data, která mají zásadní význam pro
uživatele, jsou v různém rozsahu k dispozici u 36 tis. GZ (tj. 67% položek). Tato data jsou
výsledkem hodnocení GZ (polní pokusy, laboratorní testy) a jsou doplňována dalšími
genetickými charakteristikami (identifikované geny, genetické markéry), které jejich užitnou
hodnotu dále zvyšují. Rozsah hodnocených znaků je rozdílný u jednotlivých druhů
(v průměru všech kolekcí cca 30 znaků). Předpokladem dlouhodobého uchování GZ je jejich
15
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
periodická regenerace a následná konzervace. Zachování životnosti semenných vzorků je
dosaženo šetrným vysoušení semen a jejich dlouhodobým uložení při teplotě -18 oC.
Z celkového počtu 41,8 tis. generativně množených GZ
je nyní v genové bance
konzervovánu přes 95% položek. Mimo tyto standardní kolekce je v GB uloženo dalších 10,5
tis. GZ pro potřeby účastníků NP a spolupracujících institucí; jsou zde rovněž uchovány
vzorky a standardy DNA (2245 položek) některých obilnin. Vegetativně množené druhy jsou
uchovávány v polních kolekcích (genofondové sady, vinice, chmelnice), v in vitro kulturách
(brambory, některé okrasné rostliny); u vybraných druhů se uplatňuje
metoda
kryokonzervace (česnek, chmel, brambory, réva vinná a vybrané druhy ovocných dřevindosud je uloženo cca 300 GZ).
Vzorky genetických zdrojů jsou podle zákona 148/2003 Sb. a mezinárodních dohod
(ITPGRFA, SMTA) bezplatně poskytovány uživatelům pro potřeby šlechtění, vědy,
výzkumu a vzdělávání, nikoliv však pro přímé komerční využití. Uplatňovaný princip vychází
z ITPGRFA a SMTA. Efektivní využívání GZR je přímo úměrné dostupnosti vzorků a
rozsahu a kvalitě informací poskytovaných uživateli. V roce 2011 bylo v rámci NP
poskytnuto uživatelům rekordních
8 258 vzorků GZ, v roce 2012 to bylo 4352 GZ.
S narůstající distribucí GZ se mění i struktura uživatelů. Nejčastějším uživatelem GZ se stává
výzkum, následuje šlechtění.
Obr. 2. Distribuce GZ uživatelům
Klíčovým projektem mezinárodní spolupráce je pro ČR Evropský program spolupráce pro
genetické zdroje rostlin (ECPGR) úspěšně probíhá již od roku 1980, s českou účastí od roku
1983. Do tohoto projektu je zapojeno 44 zemí evropských států, včetně všech zemí EU.
V VIII. fázi ECPGR (2009-2013) se aktivity významně rozšiřují a realizuje se vyšší stupeň
spolupráce- projekt Evropské integrace genových bank (AEGIS), jehož základním cílem je
přejít od spolupráce k efektivní dělbě práce a integraci kapacit- při zajištění standardů kvality
a využití možností evropských genových bank tyto standardy naplňovat. Účast v ECPGR je
pro ČR velmi významná a efektivní; umožňuje mimo jiné přístup k nejnovějším
technologiím, „know how“ a efektivní mezinárodní dělbě práce (navazující společné projekty
). Je rovněž zárukou volné výměny genetických zdrojů v regionu Evropy. Významnou je
rovněž účast čských pracovišť na řešení řady mezinárodních projektů (GENRES, COST,
Kontakt a dalších). Důležité jsou pro řadu pracovišť dvoustranné dohody o spolupráci, které
umožňují efektivní výměnu GZ. Rozvinutá je spolupráce se slovenskou genovou bankou v
Piešťanrch, v rámci které jsou mj. zajiťovány vzájemné “bezpečnostní duplikace” vybraných
GZ.
16
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Závěr
Uchování a využívání genetických zdrojů zemědělských plodin v ČR navazuje na dlouholetou
tradici. Od roku 1993 jsou všechny aktivity zajišťovány v rámci Národního program pro GZ
rostlin, který vychází z platných mezinárodních dohod a domácí legislativy (zákon 148/2003
Sb.). Garantem NP je MZe ČR. Po 20 letech existence programu je uchování a využívání GZ
v ČR plně kompatibilní s mezinárodními standardy a účastníci NP jsou efektivně zapojení do
mezinárodní spolupráce.
Dedikace
V této práci jsou využity výsledky získané v průběhu řešení projektu MZe ČR “Národní
program konzervace a využívaní genofondu rostlin a agrobiodiverzity“
Použitá literature
Bareš, I., Dotlačil, L., 1998: History of Genetic Resources Studies in the Czech Republic. In:
Dotlačil, L., Štolc, K.J.: National Programme on Plant Genetic Resources Conservation
and Utilization in the Czech Republic. Praha, p. 4 - 8
FAO, 1995: World Agriculture: Towards 2010, An FAO Study. N. Alexandratos (ed.). John
Wiley, Chichester, UK, and FAO, Rome,1995: 488 pp.
FAO 1996: Global Plant of Action for the Conservation and Sustainable Utilization of
Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Rome, 1996, 63 pp.
FAO 1998: The state of the world’s plant genetic resources for food and agriculture. FAO,
Rome, 1998: 510 pp. FAO, 2001:
International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture (ITPGRFA). FAO,
Rome, 2001:25 pp.
FAO WIEWS 2005: World Information and Early Warning System (WIEWS) on Plant
Genetic
Resources
for
Food
and
Agriculture
(PGRFA),
2005.
(http://apps3.fao.org/wiews/).
FAO 2010: The Second Report on the State of the World’s Plant Genetic Resources for Food
and Agriculture. Rome. 370 pp, ISBN 978-92-5-106534-1
Jarvis D, Mar I and Sears L, editors, 2006: Enhancing the use of crop genetic diversity to
manage abiotic stress in agricultural production systems. Proceedings of a workshop, 23–
27 May 2005, Budapest, Hungary. International Plant Genetic Resources Institute, Rome,
Italy, 2006. ISBN 10: 92-9043-722-7
Lidder P. , Sonnino A., 2011: Biotechnologies for the Management of Genetic Resources for
Food and Agriculture. FAO, Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture,
2011: Background Study Paper No. 52, 153 pp.
Maxted N, Kell S..and Brehm J. M., 2011: On-farm management and In situ conservation of
Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. FAO, Commission on Genetic
Resources for Food and Agriculture. Background Study Paper No. 51, 31 pp.
Simmonds, N.W.1976: Evolution of Crop Plants. Longman, London & New York. 1976:260
pp.
Kontaktní adresa:
Ing. Ladislav Dotlačil, CSc.
Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i.
161 06 Praha 6-Ruzyně, Drnovská 507
[email protected]
17
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VYUŽITÍ MOLEKULÁRNÍCH MARKERŮ VE ŠLECHTĚNÍ ŘEPKY –
MOŽNOSTI A PERSPEKTIVY
Use of molecular markers in breeding of oilseed rape – possibilities and
perspectives
Čurn V.1, Jozová E.1, Kučera V.2
1
2
Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 – Ruzyně
Abstrakt
Genetická diverzita 113 reprezentativních genotypů řepky olejky byla hodnocena pomocí techniky
ISSR. Tři vybrané ISSR primery produkovaly 53 fragmentů, z nichž 47 bylo polymorfních. Průměrný
polymorfismus 88,7% ukazoval vysokou úroveň diverzity uvnitř testované celosvětové kolekce.
Pomocí ISSR analýzy bylo možné odlišit všechny genetické zdroje z této kolekce a na základě
vyhodnocení míry genetické odlišnosti byl navržen postup pro výběr rodičovských komponent pro
účely kombinačního a hybridního šlechtění.
Klíčová slova: Brassica napus, genetická diverzita, ISSR, šlechtění
Abstract
Genetic diversity of 113 representative oil seed rape genotypes was evaluated using ISSR markers.
Three selected ISSR primers produced 53 fragments, of which 47 were polymorphic. Average
polymorphism 88.7% showed a high level of diversity within the analysed world collection. On the
basis of ISSR analysis it was possible to distinguish all analysed genetic resources and after
assessment of the degree of genetic diversity new procedure for the selection of parental components
for the purpose of combined and hybrid breeding was proposed.
Keywords: Brassica napus, genetic diversity, ISSR, plant breeding
Úvod
Genetická variabilita řepky olejky (Brassica napus L.) je poměrně úzká a to nejen díky
intenzivnímu šlechtění na omezený počet vybraných znaků, ale také vzhledem k velikosti
geografické oblasti jejího výskytu, stáří plodiny, intenzitě šlechtění a neexistenci "plané"
řepky (Prakash a Hinata 1980; Girke a kol. 2012). Postupy umožňující rozšíření genetické
diverzity, detekci genetické struktury jednotlivých odrůd či genetických zdrojů, určení
genetické vzdálenosti rodičovských komponent používaných ve šlechtitelských programech
jsou pak klíčové z pohledu dosažení pokroku ve šlechtění, zlepšení odrůd, výběru zdrojů nové
variability a vnesení nových znaků do moderních odrůd. Jedna z možností je využívání
"exotických" geneticky vzdálených donorů znaků a vlastností. Čínské genotypy jsou nositeli
významných znaků, o které lze v rámci šlechtitelských programů obohatit současné evropské
odrůdy (žlutosemenost, změněné parametry kvality oleje – změna zastoupení mastných
kyselin, rezistence apod.) a je předpoklad jejich značné genetické odlišnosti od genetických
zdrojů běžně využívaných v evropských podmínkách. Pro studium genetické struktury
odrůd/populací a hodnocení diverzity na genotypové úrovni lze využít celou škálu
molekulárních markerů. V současné době lze při výběru vhodných rodičovských komponent
pro hybridní šlechtění použít informace molekulárních analýz jako je RFLP (Diers a Osborn
1994), RAPD (Shiran a kol. 2006), AFLP (Yu a kol. 2007), SSR (Qu a kol.2 012), cpSSR
(Zamani-Nour a kol. 2013), ISSR (Abdelmigid 2012), RAMP (Wei a kol. 2005), SNP
(Hayward a kol. 2012). Tyto molekulární techniky lze použít i pro identifikaci odrůd, či pro
charakterizaci a hodnocení genetických zdrojů řepky s cílem efektivněji využít genetické
zdroje.
18
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Soubor 113 genotypů byl sestaven za účelem vytvoření reprezentativní kolekce dostupných
genetických zdrojů jak z pohledu geografického, tak i historie jejich šlechtění (krajové
odrůdy,"0", "00", specifické zaměření atd.) na VÚRV a šlechtitelských pracovištích (viz.
Tabulka 1). Izolace DNA byla provedena pomocí metody CTAB-PVP (Doyle a Doyle, 1987)
z 36-ti čerstvých děložních lístků tvořících stabilní pool pro danou odrůdu. PCR reakce
probíhala v objemu 10µl, v 1x reakčním pufru (75mM Tris–HCl, pH=8,8, 20mM (NH4)2SO4,
0,01% Tween 20, 2,5mM MgCl2, 200µM dNTPs), 12,5pmol primeru (IDT), 0,5U Taq Purple
DNA polymerázy (PPP Master Mix, Top-Bio, CZ), 2x BSA a 50ng templátové DNA.
Amplifikace proběhla s použitím třech ISSR primerů (viz. Tabulka 2), při následujícím
teplotním profilu: 2min při 95°C, 40cyklů: 20s 93°C, 1min 52°C, 20s 72°C a 6min 72°C.
Fragmenty byly vizualizovány na 2% agarozovém gelu s ethidium bromidem vždy ve dvou
nezávislých opakováních pro každý analyzovaný vzorek.
Tabulka 1: Přehled analyzované kolekce genetických zdrojů řepky.
Číslo
Název
Typ
Země původu
Rok první registrace
001
002
003
004
005
006
007
008
009
010
011
012
013
014
015
016
017
018
019
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
030
031
032
033
034
035
036
Adriana
Aglona
Aplaus
Arot (NPZ 0711)
Asgard
Atlantic
Bellevue
Benefit
Buzz
Cadeli
Californium
Catana
Compakt
Contact
Cortes
Da Vinci
Dangal
Dar Laniv
Digger
DK Cabernet
DK Casper
ES Alegria
ES Astrid
ES Venus
Express
Falcon
Goya
Granat
Harry
Chagall
Idol
Iwan
King 10
Komando
Labrador
Ladoga
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
FR
CZ
CZ
DE
DE
FR
DE
CZ
FR
USA
FR
USA
DE
FR
CZ
DE
UA
UA
DE
USA
USA
FR
FR
FR
DE
DE
DE
FR
AT
DE
FR
DE
DE
FR
FR
FR
2006
1993
2007
2010
2006
2005
2007
2009
2011
2007
2002
2006
2008
2000
2011
2007
19
2000
2007
2009
2008
2003
2009
1999
1992
2007
2012
2011
2008
1992
2007
2008
2006
2005
2004
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
037
038
039
040
041
042
043
044
045
046
047
048
049
050
051
052
053
054
055
056
057
058
059
060
061
062
063
064
065
066
067
068
069
070
071
072
073
074
075
076
077
078
079
080
081
082
083
084
085
086
087
088
089
090
Lohana
Loreley
Manitoba
Mickey
Mira
Mirage
Navajo
NK Diamond
NK Fair
NK Morse
NK Nemax
NK Passion
Odila
Oksana
Omaha
Omikron
Oponent
Opus
Remy
Rescator
Robust
Sherlock
Silesia
Siska
Slaki CS
Slapská
Slapská Stela
Solida
Sonáta
Sveta
Totem
Třebíčská
Vittek
Winner
Wisent
Zhongshuang (Zh) No. 9
IM02 (220)
IM03 (Qin7R)
IM12 (Zheshuang 72)
IM20 (D89)
IM21 (Zh. No. 7)
IM22 (Zh. No. 6)
IM23 (Zh. No. 5)
IM24 (Zh. No. 4)
IM25 (Zh. No. 2)
IM29 (Zh. No. 10)
IM46 (638)
IM49 (82089)
3196/1n
3258/1n
3338/i
4924/4
C 542
C 547
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
L
C
C
C
C
C
L
C
C
C
C
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
BF
BF
BF
BF
B
B
20
FR
DE
FR
AT
CS
DE
UK
FR
FR
FR
FR
FR
CZ
CZ
UK
CZ
CZ
CZ
DE
CZ
DE
DE
CS
DE
FR
CS
CZ
CS
CS
UA
FR
CS
DE
DE
DE
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CN
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
2011
2008
2005
2009
1978
2007
1999
2008
2004
2000
2007
2005
1997
2007
2000
1995
2006
2007
2007
2012
2005
2009
1983
2005
2012
1945
1996
1986
1990
2008
1941
2009
2001
2010
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
091
092
093
094
095
096
097
098
099
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
C 567
ČŽL 20
ČŽL 24
DH 4729/09
DH 4736/09
OP 4947/07
SG-C 2269
SG-C 768
SL 737
4069/2
4108/3
A115
Rf 3358
Rf 3372
Rf 3388
OP 1
S2 -CMS
S3 -CMS
Rf S7/1/2S3)
128/1
AIK 20/9 (WRG 15)
AIK 21/55 (Liropa)
AIK 22/17 (Tandem 1/85)
B
BY
BY
B
B
B
B
B
B
CMSO
CMSO
CMSO
CMSO
CMSO
CMSO
mCMSS
CMSS
CMSS
CMSS
CMSS
SI
SI
SI
CZ
CN
CN
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
CZ
C – odrůda, L – krajová odrůda, B – šlechtitelský materiál, BF – šlechtění na kavalitu oleje, BY – donory žlutosemenosti, CMSO – hybridní
šlechtění ogu-INRA, CMSS – hybridní šlechtění Shaan 2A, SI – autoinkompatibilita
Tabulka 2: ISSR primery použité pro analýzy.
Primer
Primerová sekvence (5´-3´)
UBC 812
UBC 840
UBC 845
(GA)8A
(GA)8YT
(CT)8RG
Velikost
fragmentů
(bp)
180-1000
170-1000
120-1000
Celkový
počet
fragmentů
19
20
14
Polymorfismus
(%)
94,7
85
85,7
Výsledky a diskuze
Pomocí 3 ISSR primerů byla detekována mezidruhová variabilita u všech 113 genotypů řepky
olejky v podobě stabilního a reprodukovatelného profilu, tvořeného 53 fragmenty
s průměrnou frekvencí 17,7 fragmentů pro primer o velikosti 120 – 1000 bp. Z celkového
počtu detekovaných fragmentů činila hodnota polymorfismu 90,5% (Tabulka 2). Takto
vysoká rozlišovací schopnost ISSR markerů společně s jejich stabilitou exprese umožňuje
jejich rutinní použití při identifikaci genetického materiálu na molekulární úrovni, viz.
výsledky PCO analýzy na Obr. 1 a UPGMA analýzy na Obr. 2. K vyhodnocení úrovně
příbuznosti mezi studovaným materiálem byly vypočteny koeficienty genetické odlišnosti.
Hodnoty koeficientu genetické odlišnosti se pohybovaly v rozmezí 0,038-0,585 (tj. 3,8 do
58,5% odlišnosti mezi porovnávanými dvojicemi genotypů), přičemž průměrná hodnota
genetické diverzity ve sledovaném souboru vyjádřená váženým průměrem byla 27,61%.
Distribuce a rozsah genetické diverzity měřený koeficienty odlišnosti je uveden na Obr. 2.
Vysokou míru genetické variability zjištěnou na základě molekulární analýzy uvádí u
souborů odrůd a šlechtitelských materiálů např. Cowling (2007). Ve srovnání s AFLP nebo
SSR je provedení ISSR analýzy méně náročné finančně i technicky a tato technika přitom
kombinuje výhody obou zmíněných technik (Reddy a kol. 2002), je vhodná analýzu blízce
příbuzných genotypů (Sarwat a kol. 2008) a poskytuje nejlepší informace o rozsahu
variability a míry genetické vzdálenosti.
21
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 1: Výsledky PCO analýzy 3 ISSR markerů.
PCO case scores (Gower General Similarity Coefficient)
0.6
C
0.5
80
75
9
79
46
L
0.3
74
35
38
81
45
25
43
Axis 2
44
55
41
100
108
39 59
32
84
49
-0.3
96
12
101
109
18
-0.1
-0.2
93
52
57
50
54
67
85
5
87
91
86
76
58
68
31
20
36 110
51
98
4
53
3
27
26
66 97
92 88 8
64 11
94
2395
33 48
60
10
-0.1
61
69 99
72
70
24
107
1
90
13
34
16
83
56
62
0.2
73
28
0.3
77
8921
112 17
B
37
29
2
0.1
14
40
47
BF
113
0.1
22
6
71
103
-0.5
CN
0.282
42
30
105
63
104 19
7
102
78
0.5
65
0.6
BY
15
111
106
CMSO
-0.2
CMSS
-0.3
SI
-0.5
Axis 1
Obr. 2: Distribuce koeficientu genetické odlišnosti a dendrogram jako výstup shlukové
analýzy 3 ISSR markerů. Ve žlutém rámečku je zvýrazněna pozice čínských genetických
UPGMA
zdrojů.
106 (CMSS)
111 (SI)
84 (CN)
78 (CN)
73 (CN)
56 (C)
37 (C)
29 (C)
28 (C)
15 (C)
113 (SI)
79 (CN)
81 (CN)
80 (CN)
75 (CN)
74 (CN)
101 (CMSO)
105 (CMSO)
103 (CMSO)
102 (CMSO)
100 (CMSO)
18 (C)
45 (C)
38 (C)
25 (C)
22 (C)
9 (C)
63 (C)
59 (C)
41 (C)
110 (CMSS)
35 (C)
46 (C)
30 (C)
7 (C)
43 (C)
55 (C)
42 (C)
19 (C)
44 (C)
32 (C)
104 (CMSO)
39 (C)
6 (C)
99 (B)
90 (B)
89 (B)
17 (C)
109 (CMSS)
93 (BY)
83 (CN)
58 (C)
76 (CN)
98 (B)
4 (C)
65 (C)
16 (C)
2 (C)
82 (CN)
107 (CMSS)
77 (CN)
72 (C)
112 (SI)
34 (C)
21 (C)
70 (C)
97 (B)
20 (C)
12 (C)
67 (C)
64 (C)
50 (C)
96 (B)
47 (C)
91 (B)
85 (BF)
86 (BF)
54 (C)
69 (C)
61 (C)
33 (C)
87 (BF)
88 (BF)
23 (C)
95 (B)
94 (B)
27 (C)
48 (C)
11 (C)
10 (C)
60 (C)
24 (C)
8 (C)
40 (C)
5 (C)
57 (C)
53 (C)
3 (C)
92 (BY)
108 (CMSS)
66 (C)
49 (C)
71 (C)
68 (L)
26 (C)
62 (L)
51 (C)
31 (C)
14 (C)
13 (C)
36 (C)
52 (C)
1 (C)
0.6
0.68
0.76
0.84
Gower General Similarity Coefficient
0.92
1
Závěr
Pro hodnocení genetické diverzity kolekce genetických zdrojů byla použita metoda ISSR
markerů. Použitý metodický postup prokázal stabilitu, vysokou citlivost a vypovídací
schopnost ISSR markerů. Rozsah genetické diverzity byl poměrně vysoký a došlo nejen k
výraznějšímu odlišení materiálů čínského původu, ale i nových šlechtitelských materiálů se
specifickými vlastnostmi. Hodnocení genetické odlišnosti je i vhodným nástrojem pro výběr
rodičovských komponent do křížení.
22
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace: Tato studie byla vytvořena díky finanční podpoře grantu MŠMT LH12158, NAZV
QI111A075, FRVŠ 0466/2013 a grantu GAJU 063/2013/Z.
Použitá literatura
Abdelmigid H.M. (2012): Efficiency of random amplified polymorphic DNA (RAPD) and
inter-simple sequence repeats (ISSR) markers for genotype fingerprinting and genetic
diversity studies in canola (Brassica napus). African Journal of Biotechnology, 11: 64096419.
Cowling W.A. (2007): Genetic diversity in Australian canola andimplications for crop
breeding for changing future environments.Field Crops Research, 104: 103–111.
Diers B.W., Osborn T.C. (1994): Genetic diversity of oilseed Brassica napus germ
plasmbased on restriction fragment length polymorphisms. Theoretical and Applied
Genetics, 88: 662-668.
Doyle, J.J., Doyle J.L. (1987): A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh
leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19: 11-15.
Girke A., Schierholt A., Becker H.C. (2012): Extending the rapeseed gene pool with
resynthesized Brassica napus L. I: Genetic diversity. Genetic Resources and Crop
Evolution, 59: 1441-1447.
Hayward A, Mason A., Dalton-Morgan J., Zander M., Edwards D., Batley J. (2012): SNP
discovery and applications in Brassica napus. Journal of Plant Biotechnology, 39: 1-12.
Prakash S., Hinata K. (1980): Taxonomy, cytogenetics and origin of crop Brassicas, a review.
Opera Botanica, 55: 1-57.
Qu C., Hasan M., Lu K., Liu L., Liu X., Xie J., Wang M., Lu J., Odat N., Wang R., Chen L.,
Tang Z., Li J. (2012): Genetic diversity and relationship analysis of the Brassica napus
germplasm using simple sequence repeat (SSR) markers. African Journal of
Biotechnology, 11: 6923-6933.
Reddy M.P., Sarla N., Siddiq E.A. (2002): Inter simple sequence repeat (ISSR)
polymorphism and its application in plant breeding. Euphytica, 128: 9-17.
Sarwat M., Das S., Srivastava P.S. (2008): Analysis of genetic diversity through AFLP,
SAMPL, ISSR and RAPD markers in Tribulus terrestris, a medical herb. Genetics and
Genomics, 27: 519-528.
Shiran B., Azimkhani R., Mohammadi S., Ahmadi M.R. (2006): Potential use of random
amplified polymorphic DNA marker in assessment of genetic diversity and identification
of rapeseed (Brassica napus L.) cultivars. Biotechnology, 5: 153-159.
Wei W., Youliang Z., Li C., Yuming W., Zehong Y. (2005): Genetic diversity among the
germplasm resources of the genus Houttuynia Thunb. in China based on RAMP markers.
Genetic Resources and Crop Evolution, 52: 473–482.
Yu C., Leišová L., Kučera V., Vyvadilová M., Ovesná J., Dotlačil J., Hu S. (2007):
Assessment of genetic diversity of yellow-seeded rapeseed (Brassica napus L.) accessions
by AFLP markers. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 43: 105–112.
Zamani-Nour S., Clemens R., Möllers C. (2013): Cytoplasmic diversity of Brassica napus L.,
Brassica oleracea L. and Brassica rapa L. as determined by chloroplast microsatellite
markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 60: 953-965.
Kontaktní adresa:
Prof. Ing. Vladislav Čurn, Ph.D.
Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JČU v ČB, Studentská 13
370 05 České Budějovice, [email protected]
23
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VÝVOJ RESISTENTNÍCH LINIÍ HRACHU S VYUŽITÍM
KONVENČNÍCH A MOLEKULÁRNÍCH METOD
Application of conventional and molecular genetic methods for
development of resistant lines of pea
Dostálová R.1, Ondřej M. 1, Ondráčková E. 1, Pavelková M. 1 Huňady I. 1,
Hasalová I. 2 Trojan R. 2
1
Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk
2
Semo a.s.
Abstrakt
Pro tvorbu nových linií hrachu byly využity unikátní zdroje s kumulovanými geny rezistence, které
jsou uloženy v genové bance AGRITEC, s.r.o. Cílem bylo zvýšit a stabilizovat odolnost proti
širokému spektru patogenů u afila typů polního hrachu a u hrachu dřeňového. Deklarované zdroje
rezistence byly ověřeny v inokulačních testech. K urychlení šlechtitelského postupu byly
identifikovány geny eIF4E, resp. eIF4E (iso), odpovídající lokusům sbm-1 (LG VI) a sbm-2 (LG II),
zprostředkující recesivně založenou rezistenci k několika virovým patogenům rodu Potyvirus, včetně
PSbMV. U vybraných genotypů hrachu byly určeny alely eIF4E genu, zahrnujících všechny dostupné
a v praxi používané donory rezistence k PSbMV. Na základě sekvenční analýzy byly navrženy,
testovány a vybrány PCR molekulární markery, umožňující identifikaci jak homozygotních, tak
heterozygotních rostlin se 100% spolehlivostí. Vhodné genotypy s lepší úrovní biologických vlastností
byly použity v hybridizačním procesu. Výsledkem jsou linie, které budou dále využívány ve šlechtění,
ale i nové registrované odrůdy rezistentní ke komplexu patogenů.
Klíčová slova: Hrách, komplex virových a houbových chorob, selekční metody
Abstract
Unique resources with accumulated resistance genes stored in the AGRITEC Ltd. gene bank were
used for the creation of new pea lines. The aim was to increase and stabilize the resistance against a
broad spectrum of pathogens in afila types of field peas and garden pea. Declared sources of resistance
were tested in inoculation tests. To speed-up the breeding process eIF4E genes were identified, more
accurately eIF4E (iso) corresponding with loci SBM-1 (LG VI) and SBM-2 (LG II), mediating
recessive resistance to several viral pathogens of the potyvirus genus, including PSbMV. Alleles of
eIF4E gene were identified in selected genotypes of pea, involving all donors of PSbMV resistance
used in practice. PCR molecular markers allowing the identification of both the homozygous and
heterozygous plants in with 100% reliability were designed based on sequence analysis, tested and
selected. Suitable genotypes with high levels of biological properties were used in the hybridization
process. The result of the work are lines, which will be used for breeding, but also new registered
varieties resistant to complex of pathogens.
Keywords: Pea, viral and fungal diseases complex, selection methods
Úvod
Hrách je dominantní luskovinou pěstovanou v České republice. navzdory tomu, že se plochy
hrachu v posledních letech neustále snižují. Od komerčních odrůd hrachu (Pisum sativum L.)
očekávají pěstitelé vysoký výnosový potenciál a dobrý zdravotní stav podmíněný pokud
možno co největším počtem inkorporovaných genů rezistence proti více chorobám současně
(Kelly et al. 1995, Weeden, Provvidenti 1998). Šlechtitelský program se proto v posledních
letech soustředil na zvýšení odolnosti při tvorbě nových materiálů. Problematika rezistentního
šlechtění, která byla zaměřena na rezistenci k padlí (Erysiphe pisi) a fusariovému vadnutí
hrachu (Fusarium oxysporum rasa 1 a 2), byla rozšířena o zvýšení tolerance ke kořenové spále
(Fusarium solani). Významnou částí šlechtění polního a dřeňového hrachu bylo zmapování
24
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
spektra viróz, ověření a využití genetických zdrojů proti závažným virovým patogenům
PEMV a PSbMV.
Cílem práce bylo využití zdrojů vysoké a kumulované odolnosti proti virózám ( PSbMV a
PEMV) a houbovým chorobám pro vývoj nových genotypů hrachu s komplexní odolností
k významným patogenům. Dále pak zhodnocení přínosu zjištěné odolnosti na výnosové
parametry v polních podmínkách.
Materiál a metody
Z genobanky firem Agritec, s.r.o. Šumperk a Semo a.s. Smržice byly využity odrůdy polního
a dřeňového hrachu. Byly získány a ověřeny unikátní linie a odrůdy s kumulovanými geny
proti více chorobám současně. Jednalo se především o linie hrachu označené B 99-/98 – 118/
(Weeden N.F., Providenti R., 1999), které mají deklarovanou odolnost proti padlí (gen er-1 ),
Fusarium oxysporum rase 1 (gen Fw), a rase 2 (gen Fnw) a několika virózám (gen En, mo,
sbm-1). Byly využity zdroje odolnosti proti patogenní houbě Fusarium solani f. sp. pisi –
registrované linie 96-2068, 96-2198, 96-2154, 97-2162 (Kraft J.M., Coffman M.Z., 2000) a
odrůdy Lifter, Franklin, Fallon, Novella II a Stirling. V roce 2012 bylo z genové banky VIR
Petrohrad (RUS) na základě společného výzkumného projektu získáno 68 genových zdrojů
(GZ) hrachu setého (Pisum sativum L. ssp.).
Pro tvorbu nových linií byla použita rodokmenová metoda. Křížení se provádělo mezi
komerčními odrůdami a genetickými zdroji rezistence. Individuální výběry rostlin byly
opakovány každoročně od generace F2. Potomstva vybraných rostlin (kmeny) byla vysévána
na plochu přibližně 5 m2. Od generace F4 byly zakládány výnosové zkoušky 3 × 10 m 2. Při
homogenizaci materiálu, který trvá většinou 3–4 roky, byly vyřazovány odlišné a méně
výkonné linie. Napadení rostlin virózami a komplexem kořenových chorob bylo v polních
podmínkách hodnoceno bonitační stupnicí 1–9 (náchylné–odolné). K ověření deklarovaných
vlastností byly využity rutinní selekční testy na odolnost k Erysiphe pisi a Fusarium
oxysporum rasa 1 a 2. Problematika rezistentního šlechtění hrachu byla rozšířena o zvýšení
odolnosti k Fusarium solani a nejzávažnějším virózám.
Selekce na rezistenci k padlí hrachovému Erysiphe pisi proběhla ve štěpící generaci F2,
selekce na komplex kořenových a krčkových chorob v polních podmínkách, probíhala od
generace F3. V generaci F4–F6 byly opakovaně provedeny metodou rezerv testy na rasy 1 a 2
Fusarium oxysporum f. sp. pisi.
Izoláty hub: soubor ras F. oxysporum rasy 1,2 – standardy (USA, NL), vlastní izoláty
F. oxysporum rasy 1, 2 oxysporum rasy 1, 2 , F. solani f. sp. pisi VG.
Inokulační test na odolnost k F. oxysporum rasa 1, 2 (Haglund, 1989)
Sterilovaná semena hrachu byla vyseta v agroperlitu do sadbovačů. Semenáčky byly po
předpěstování vyjmuty a kořeny byly zkráceny o 30 % a následně máčeny v suspenzi
propagul (F. oxysporum rasa 1, 2), poté byly zpět vysazeny do agroperlitu. V každém
testovaném vzorku bylo hodnoceno celkem 20 rostlin. Kontrolním vzorkem byly rostlinky
hrachu se zkrácenými kořeny, které byly máčený ve vodě.
Inokulační test na odolnost F. oxysporum rasa 2 a F. solani (Dostálová, 2008)
Semena hrachu byla 24 hod., máčena ve vodě, poté v suspenzi propagul houby R. solani nebo
F. solani. Inokulovaná semena byla vyseta na povrch agroperlitu v truhlících (á 40 semen na
truhlík) a převrstvena agroperlitem.
Hodnocení inokulačních testů
Po 20–30 dnech byly rostliny vyjmuty a rozděleny do skupin podle stupně nekrotizace kořenů
(stonkových bází, nadzemních částí – žloutnutí a odumření spodních listů, vadnutí). Bonitační
stupnice 0–4 (0 – bez symptomů, 4 – 100% napadení). Výpočet DI (disease index)
DI =(0 . a + 1 . b + 2 . c + 3 . d + 4 . e) / n
25
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Inokulační test rostlin na odolnost k padlí (Erysiphe pisi)
Ve skleníku nebo ve fóliovníku byla provedena umělá inokulace padlím rozptýlením konidií
(z napadených rostlin) nad rostlinami určenými k testu. Optimální termín inokulace byl na
počátku květu.
Izoláty virů: PEMV UP 58, UP 69; PSbMV izolát č. 204
Laboratorní a skleníkové pokusy – hybridní populace, odvozené od zdrojů rezistence k PEMV
(gen En) a PSbMV (gen sbm-1), byly selektovány v laboratorních a skleníkových
podmínkách.
Selekce bezpříznakových rostlin byla provedena pomocí umělé mechanické inokulace s
virulentními izoláty k PEMV a PSbMV. Jako kontroly byly využity zdroje rezistence a
diferenciační linie z genové banky. K inokulačním screeningovým testům byl použit izolát
58 UP a nové izoláty získané v přirozených polních podmínkách.
Molekulární analýzy
Z lístků odebraných ve fázi kvetení byla izolována DNA, která byla následně analyzována
metodou polymerázové řetězové reakce (PCR). Genomová DNA byla izolována pomocí
komerčního kitu Invisorb® Spin Plant Kit (Invitek, Německo), dle protokolu výrobce. Takto
izolované vzorky byly dlouhodobě uchovávány při –20 °C.
Perspektivní šlechtitelské genotypy hrachu a výchozí rodičovské položky byly otestovány
pomocí certifikované metodiky: Molekulární detekce genu rezistence hrachu k viru mozaiky
přenosné semenem – PSbMV (Smýkal, 2011). Tato metoda přímé detekce genu rezistence
hrachu k nejrozšířenějšímu patotypu P1 PSbMV viru (sbm-1 lokusu, eIF4E genu), plně
nahradila časově náročné a ne zcela spolehlivé symptomatické a biochemické ELISA
testování. Postup je návodem přesné, alelicky specifické detekce eIF4E genu pomocí
polymerázové řetězcové reakce (PCR) s aplikací pro šlechtění hrachu a hodnocení genových
zdrojů.
Výsledky a diskuse
Na základě klasifikátoru rodu Pisum L. (Pavelková a kol., 1986) byla provedena morfologická
hodnocení výchozích genetických zdrojů. Hodnocené charakteristiky byly využívány pro
výběr rodičovských komponent.
Získané unikátní zdroje rezistence (Weedenovy a Kraftovy linie, odůdy z WSU, odrůdy z
VIR) byly otestovány v polních provokačních, skleníkových a laboratorních podmínkách k
ověření uváděných rezistencí.
Z rozsáhlých provedených testů byly vybrány zdroje rezistence, které byly využity
v hybridizaci polního i dřeňového hrachu. Šlechtitelský postup je pro polní i dřeňový hrách
obdobný. Hrách je kleistogamicky samosprašný, pro tvorbu odrůd se využívá rodokmenová
metoda. V Agritecu i Semo bylo v průběhu společně řešených projektů vytvořeno několik set
kombinací, které byly selektovány od generace F2 na požadované znaky. Při homogenizaci
materiálu, který trvá většinou 3–4 roky, byly vyřazovány odlišné a méně výkonné linie.
Zpočátku šlechtění byla podle potřeby prováděna reselekce rostlin ze zkoušek výkonu.
Přestože konvenční šlechtitelský postup je dlouhodobý proces (10–12let), podařilo se vytvořit
nové šlechtitelské materiály s unikátními vlastnostmi (rezistence ke komplexu patogenů).
Přínosem pro tvorbu nových linií bylo přímé testování eIF4E genu, které je 100% spolehlivé,
nezávislé na stavu materiálu, ale také velmi rychlé, kdy PCR analýza od vzorku k výsledku je
proveditelná během 3–5 hodin.
Do genové banky byly zařazeny materiály polního hrachu, které byly ověřeny pomocí výše
uvedených selekčních metod. Novošlechtění bylo zkoušeno v několika letech i na jiných
lokalitách. Linie AGT 209.1 a AGT 209.27 vynikají vysokým výnosem, vyšší HTS (220 g) a
dobrou odolností ke komplexu kořenových chorob a k virózám.
26
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
V letošním roce byla do kolekce zařazena linie AGT 212.11, která je rezistentní k padlí a má
rovněž dobrou odolnost ke komplexu kořenových chorob, ověřenou v polních podmínkách.
Inokulační test potvrdil i rezistenci k PEMV a pomocí metody PCR-eIF4E byla potvrzena
rezistence k P1 PSbMV. Jedná se o linii polního hrachu semileaf-less typu, která má žluté
semeno, vyšší HTS (256 g) a vysoký výnos. Na obr. č. 1 jsou graficky znázorněny výsledky
výnosových zkoušek linií AGT a srovnávacích komerčních odrůd.
Další linií zahradního hrachu vhodnou pro zařazení do genových zdrojů je SM 470/02
(Moravan x B99/108). Byla použita v SEMO a.s. v testech na rezistenci k PEMV jako linie
vhodná pro izolaci a udržování izolátů PEMV. Tato linie je citlivá k PEMV, ale rezistentní k
PSbMV P1 a k padlí hrachu (Erysiphe pisi). Ve spolupráci na společně řešených projektech
byla v roce 2011 registrována odrůda dřeňového hrachu Twinset (SM 441/02), která je
rezistentní k padlí, fusariovému vadnutí, a pomocí metody PCR-eIF4E byla potvrzena
rezistence k P1 PSbMV. V roce 2013 byly přihlášeny 2 perspektivní linie do registračních
pokusů (ÚKZÚZ) a bylo současně zahájeno udržovací šlechtění. SM 462/ 02 (Radovan ×
Somerwood) prošla v průběhu šlechtitelského cyklu testy na rezistenci k F. oxysporum a je
rezistentní k rase 1 (F. oxysporum rasa 1), k padlí hrachu (Erysiphe pisi) a v testech PCR v r.
2012 byla potvrzena její rezistence k P1 PSbMV. Má normální olistění, dlouhý ostře
ukončený lusk (spolehlivě nasazuje dvojlusky) a velké semeno. V sortimentu SEMO a.s.
může nahradit odrůdu Radovan, která je náchylná k padlí hrachu i k virové mozaice přenosné
semenem. Druhou linií je SM 457/ 02 (Radim × B 99/108). Tato linie patří do skupiny
pozdních hrachů s normálním olistěním, velkým semenem a dlouhým tupě ukončeným
luskem (spolehlivě nasazuje dvojlusky). Raností, habitem i kvalitou sklízené suroviny
(nezralá semena) připomíná výchozí odrůdu Radim, je však rezistentní k padlí hrachu
(Erysiphe pisi) a k oběma sledovaným virózám (PEMV a PSbMV). Prošla testy na rezistenci
k F. oxysporum a je rezistentní k rase 1, (F. oxysporum rasa 1). V sortimentu SEMO a.s.
může nahradit pozdní odrůdu Radim, kterou předčí zejména svým dobrým zdravotním
stavem.
Obr. č. 1 Hodnocení linií AGT ze šlechtitelské školky Agritec
5
350
4,5
300
4
250
3,5
3
200
2,5
výnos
150
2
1,5
100
1
50
0,5
0
0
27
HTS
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. č. 2: Příklad testování rezistence/ senzitivity k PSbMV pomocí metody PCR
Jamka č. 1: 100 bp Plus DNA Ladder (Fermentas, Litva); jamky č. 2,3,5 -15: homozygotní
rezistentní rostliny; jamka č. 4: heterozygotní senzitivní rostlina; jamka č. 16: homozygotní
senzitivní rostlina – kontrola; jamka č. 17 homozygotní rezistentní rostlina – kontrola
Závěr
Získané praktické výsledky-odrůdy jsou přímo využívány v pěstitelské praxi. Registrace
rezistentních odrůd obohatila současný sortiment českého novošlechtění. Linie, které byly
uloženy v genové bance, byly popsány dle deskriptoru morfologicky, byly ověřeny
agronomické vlastnosti. Byla provedena molekulární analýza vybraných genetických zdrojů,
které budou využity v dalším šlechtitelském postupu. Získané poznatky ale i rezistentní linie a
odrůdy jsou využívány v mezinárodních projektech 7. RP ABSTRESS, který se zabývá
kombinací biotických a abiotických stresů, a od příštího roku v projektu LEGATO, který se
zabývá podporou pěstování luskovin v EU, dalším zlepšováním a rozvojem šlechtitelských
postupů zaměřených na odolnost proti chorobám a škůdcům, zlepšením nutričních a
organoleptických vlastností luskovin a výzkumem trvale udržitelných osevních postupů
s vyšším zastoupením luskovin.
Dedikace
Tato práce byla finančně podpořena projektem č. RO 0111, projektem NAZV QI91A229 a
LH12227.
Použitá literatura
Dostálová, R., Ondřej, M., (2008): Testování hrachu proti Fusarium solani f. sp. pisi. Agritec
Plant Research, s.r.o. v Nakladatelství AGRITEC, výzkum, šlechtěni a služby, s.r. o.
Šumperk, ISBN: 978 – 80 -903868: 1 - 5
Haglund W. A., (1989): A rapid method for inoculating pea seedlings with Fusarium
oxysporum f. sp. pisi. Plant Dis. 73: 457–458
Kraft J.M., Coffman M.Z. (2000): Registration of pea germplasm. Crop science, 40: 301–
303.
Pavelková, A. et al., (1986): Klasifikátor/Descriptor list – genus PisumL.VŠÚPL ŠumperkTemenice, VŠÚZ Olomouc, “Genetické zdroje č. 33”,VÚRV-Praha-Ruzyně, 46 s
Smýkal P. (2011): Molekulární detekce genu rezistence hrachu k viru mozaiky přenosné
semenem (PSbMV). ISBN: 978-80-87360-08-8
28
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Weeden N.F., Provvidenti R. (1999): Availability of seed from breeding lines containing
genes for resistance to powdery mildew, Fusarium wilt races 1 and 2 and least nine virus
disease. Pisum genetics 30: 33.
Kontaktní adresa:
Ing. Radmila Dostálová
Agritec Plant Research, s.r.o.,
Zemědělská 16, 787 01 Šumperk
[email protected]
29
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
AKUMULACE CYSTEINSULFOXIDU A SELENU V ČESNEKU
(Allium sativum L.)
Cysteinsulphoxide and selenium accumulation by garlic (Allium sativum L.)
Ovesná J.1, Stavělíková H.1, Svobodová L.1, Horníčková J.2, Velíšek J.2
1
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně
2
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Abstrakt
Selen je významný stopový prvek, jehož hladina v organizmu ovlivňuje řadu fyziologických pochodů.
Zdrojem selenu pro živočichy a následně člověka jsou rostliny, které selen akumulují z půdy. Rostliny
bohaté na sirné sloučeniny často akumulují selen ve zvýšené míře. Takovým příkladem je česnek
(Allium sativum L.). Sirné aminokyseliny česneku mohou inkorporovat selen místo atomu síry.
Studovali jsme zastoupení sirných aminokyselin (cysteinsulfoxidů) v širokém souboru genetických
zdrojů česneku a identifikovali jsme skupiny s vyšším obsahem. Jednalo se o skupiny nepaličáků
identifikovaných pomocí AFLP. Hodnotili jsme schopnost 5 genotypů česneku akumulovat selen a
zjistili jsme genotypové rozdíly. Česnek tak může být zdrojem aktivních látek obsahujících síru i
selen.
Klíčováslova: česnek, cysteinsulfoxidy, selen
Abstract
Selenium is an important trace element whose level in the body affects many physiological processes.
Plants that accumulate selenium from the soil represent the main source of selenium for animals and
then humans. Plant species rich in sulphur compounds often accumulate selenium increasingly. Garlic
(Allium sativum L.) is one of such example. Sulphur containing aminoacids may incorporate selenium
instead of sulphur ion. We studied the representation of sulphur-containing aminoacids
(cysteinsulfoxides) in a broad set of genetic resources garlic and we have identified genetically related
groups as identified by AFLP with a higher cysteinsulphoxides content. We evaluated the capability
of five genotypes of garlic to accumulate selenium and found genotypic differences. Garlic may be a
source of active substances containing both sulphur and selenium.
Keywords: garlic, cysteinsulfoxides, selenium
Úvod
Selen je pro lidský organismus jedním z velmi potřebných stopových prvků, protože hraje v
živých organismech roli v řadě fyziologických i biochemických pochodů. V posledních dvou
desetiletích naše znalosti o tomto prvku značně vzrostly a zvýšil se zájem o jeho využívání
v potravních doplňcích.
Tento stopový prvek, zejména ve formě selenoproteinů, má řadu enzymatických funkcí. Je
součástí enzymových komplexů, které se účastní redukčně oxidačních (redox) reakcí.
Nejznámějším příkladem redox reakce je redukce peroxidu vodíku a škodlivých lipidů a
fosfolipidů a hydroperoxidů na neškodné produkty (voda a alkoholy), glutathion peroxidasou
dependentní na selenu. Zatím bylo popsáno na 40 typů selenoproteinů, které souvisejí s vyšší
efektivitou imunitního systému, ale jejichž mechanismus účinku není plně popsán (Rayman,
2009, Rayman, 2012). Četné studie naznačují, že nedostatek selenu je doprovázen ztrátou
imunokompetence, což souvisí s tím, že se selen normálně vyskytuje ve významných
množstvích v lidských imunitních tkáních, jako jsou játra, slezina a lymfatické uzliny. Při
jeho nedostatku může být narušena jak buněčná imunita, tak funkce B-buněk (Puretollano et
al. 2011, Sanmartin et al., 2011). Nedostatek selenu je spojen s incidencí, virulencí nebo
progresí řady onemocnění způsobených viry.Předpokládá se, že zásobení selenem je klíčové
pro pacienty nakažené virem HIV. Jedná se totiž o silný inhibitor HIV replikace in vitro
30
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
(Kamwesiga et al., 2011).
Další studie prokazují jeho vliv na činnost mozku,
kardiovaskulární systém nebo význam pro prevenci nádorových onemocnění (Steinbrenner et
al. 2013.). O selenu je již dlouhou dobu známo, že je nezbytný v chovu zvířat svým vlivem na
jejich úspěšnou reprodukci (Hostetlker et al., 2003.). Je vidět, že zasahuje do řady procesů,
které se odehrávají v organismu. Selen ve vyšších dávkách (nad 800 mg/den) však může být
toxický. K příznakům předávkování selenem patří česnekový zápach dechu, gastrointestinální
poruchy, vypadávání vlasů, odlupování nehtů, únava a podrážděnost vedoucí až k
neurologickému poškození. V extrémních případech může vést k cirhóze jater, plicnímu
edému a smrti(Noguiera a Rocha, 2011)..
Nativní (tj. elementární) selen je vzácný prvek. Existuje v několika allotropních formách,
které při různých teplotách navzájem přecházejí jedna v druhou. Přirozeně se vyskytuje v
několika anorganických formách v minerálech, které obsahují selenidy, selenany a
seleničitany. Většinou se vyskytuje v rudách obsahujících síru, kterou nahrazuje. V půdě se,
selen nejčastěji vyskytuje v rozpustné formě, jako selenan (podobně jako sulfát), který se
vyplavuje snadno do řek a moří. Pro živé organismy je zdrojem selenu půda, odkud jej čerpají
rostliny a inkorporují do organicky vázaných forem. Stává se pak součástí potravního řetězce.
Selen z rostlin pak využívají nižší i vyšší živočichové a člověk. V živých systémech se selen
nachází v aminokyselinách jako selenomethionin, selenocystein a methylselenocystein. V
těchto sloučeninách selen nahrazuje atom síry. Další přirozeně se vyskytující organická
sloučenina selenu je dimethyl selenid (Padmavathiamma a Li, 2007, Zhu et al., 2009).
V USA je hlášen v půdě dostatek selenu, proto konzumace obilovin dostačuje k pokrytí jeho
denní potřeby. V EU se udává nižší zásobení půdy selenem. V ČR prováděl průzkum ÚKZÚZ
(Poláková, 2010), který ukázal rozdíly mezi půdními typy.
Intoxikace vysokými dávkami selenu byla hlášena z určitých oblastí Číny, kde probíhá těžba
kamenného uhlí a konzumenti se stravovali kukuřicí pěstovanou na půdách s vysokým
obsahem uhlíkové břidlice (Li et al., 2012). Je zřejmé, že v tomto směru se konzumenti musí
zajímat o potřebné dávky selenu.
Pro živé organismy je významný organicky vázaný selen, anorganický selen není pro buňky
příliš využitelný. Rostliny, které jsou zdrojem organického selenu, mají různou schopnost ho
akumulovat a převádět do organických forem. Předpokládá se, že druhy bohaté na síru (např.
r. Allium) mají schopnost akumulovat selen ve zvýšené míře. Vzhledem k tomu, že česnek je
v ČR populární zelenina, zaměřili jsme se na studium jeho schopnosti akumulovat selen ve
vztahu k obsahu jeho sekundárních metabolitů – zejm. cysteinsulfoxidů, které souvisí se
zdravotní prospěšností česneku.
Materiál a metody
Rostlinný materiál: Byla analyzována kolekce 72 odrůd česneků ze sbírky genetických zdrojů
uchovávané v genové bance VÚRV, v.v.i. pracoviště Olomouc (přehled používaných odrůd,
viz Ovesná et al. 2011). Pět genotypů (klonů) reprezentujících odlišné růstové typy (paličák,
nepaličák, přechodný typ) a oblasti původu bylo vybráno pro obohacování selenem (tab. 1).
31
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab.1: Seznam genotypů (klonů) použitých pro sledování obohacování selenem a jejich
základní charakteristiky
Růstový typ
Označení ve sbírce
Jméno genotypu
Země původu
Nepaličák
1066
Japo (odrůda)
Česká republika
S přechodný
typ
1117
Marhfeld (landrace)
Rakousko
Paličák
1356
Djambul 1 (landrace)
Rusko (Sovětský svaz)
Paličák
2805
Jovan (odrůda)
Česká republika
Paličák
2848
XinjiangQiemo (landrace)
Čínská republika
Analýza DNA: DNA byly izolovány z listů česneku metodou založenou na selektivní
precipitaci v CTAB. Kvalita DNA byla ověřena elektroforeticky a spektrofotometricky.Pak
bylo 500 ng DNA každého vzorku analyzováno pomocí AFLP (Amplifikovaný
polymorfismus restrikčních fragmentů, Vos et al. 1995). AFLP byla provedena podle návodu
výrobce (AFLP® Ligation and Preselective Amplification Kit for Regular Plant (Life
Technlogies, USA, 402004) s využitím kombinací 15 selektivních fluorescenčně značených
primerů. Produkty byly separovány pomocí kapilární elektroforézy s využitím přístroje ABI
PRISM ® 3100 (Applied Biosystems). Byly zaznamenány signály, které byly zpracovány do
binární matice, označující přítomnost/nepřítomnost signálu určité délky v analyzovaném
genotypu. Data byla zpracována do dendrogramu, který znázornil vztahy mezi jednotlivými
genotypy.
Analýza obsahu cystein sulfoxidů: V jednotlivých klonech byl stanoven obsah cystein
sulfoxidů. Koncentrace aliinu, isoalliinu a methiinu byly stanoveny pomocí HPLC-UV po
methanolové extrakci rostlinného materiálu a jeho derivatizaci pomocí o-ftalaldehyd/2methylpropan-2-thiolem (Horníčková et al., 2009).
Obohacování selenem: Pro obohacování selenem byl využit roztok selenanu sodného
(Na2SeO4) o výsledné koncentraci 100 mg Se/l. Zalévání roztokem probíhalo s četností: každý
druhý den po dobu 2 týdnů - tj. celkem 6x. Objem zálivky na jedno zalití: 200 ml, tj. 2 mg Se
na jednu zálivku na rostlinu, celková dávka selenu během vegetačního období pak byla 12 mg
na 1 rostlinu. Pokus byl prováděn během tří následujících let na jednom stanovišti. Byla
využita podzimní i jarní výsadba a běžná agrotechnika.
Analýza obsahu selenu: Po sklizni a usušení byly palice česneku předány k analýzám na
stanovení koncentrace Se a dalších prvků (Fe, Zn, Mg a S) v sušině pomocí atomové
absorpční spektrometrie.
Výsledky a diskuze
AFLP provedená pomocí 15 kombinací primerových párů generovala 243 polymorfních
signálů a jednoznačně rozlišila všechny analyzované genotypy česneku. Je zřejmé, že AFLP,
jak prokázaly i studie dalších autorů (Moraleset al., 2012, Garcia-Lampasona et al. 2012,
Portis et al. 2012), je vhodnou metodou pro rozlišení klonů česneku. Analýza založená na
AFLP rozdělila studované genotypy do dvou základních skupin. První zahrnovala paličáky
A.sativums sp. ophioscorodon) a nepaličáky spolu s česneky přechodného typu (A. sativum
sp. sativum). Nepaličáky a česneky přechodného typu nebylo možné jednoznačně odlišit.
32
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Přestože Ipek et al. 2007 popsali markér rozlišující paličáky a nepaličáky (Boltmarker) na
úrovni mitochondriálního genomu, 12% polymorfních signálů bylo specifických pouze pro
paličáky. Nemohly tedy reprezentovat pouze variabilitu genomu těchto organel. Celkem
bylo identifikováno 8 klastrů – 2 zahrnující paličáky. Tyto klastry se vyznačovaly větší
heterogenitou. Dále byly nalezeny 3 klastry nepaličáků a 3 klastry nepaličáků ve směsi
s přechodnými typy. Posledně jmenované směsné klastry shlukovaly genotypy převážně
z jihoevropských oblastí, v ČR méně adaptované.
Analýza obsahu cystein sulfoxidů ukázala, že genotypy se ve schopnosti jejich produkce za
stejných podmínek liší. Víceletá opakování ukázala shodný trend pro jednotlivé genotypy.
Celkový obsah cysteinsulfoxidů dosahoval 3,35 – 12,8 mg/g sušiny, což odpovídá analýzám
provedeným dalšími autory. Kamenetsky et al. 2005 však mezi genetickými zdroji z centrální
Asie našla i klon s obsahem 17,5 mg/g sušiny. Odrůdy registrované v ČR dosahovaly
maximálně 11 mg/g sušiny těchto sloučenin, takže je možné se zaměřit na další výběr
produktivních klonů. Stabilní a vysoký obsah byl zjištěn u 3 shluků zahrnujících pouze
nepaličáky, shluky paličáků nebyly v tomto směru homogenní a 3 shluky neadaptovaných
genotypů obsahovaly v průměru nejméně cystein sulfoxidů.
Pro sledování příjmu selenu a jeho akumulace byly vybrány odrůdy nepaličáku Japo (celkový
obsah cystein sulfoxidů 10,72 mg/g sušiny), Mahrfeld (celkový obsah cystein sulfoxidů 4,24
mg/g), Djambul 1 (celkový obsah cystein sulfoxidů 7,82 mg/g sušiny), Jovan (celkový obsah
cystein sulfoxidů 10,17 mg/g sušiny a s vysokým obsahem methiinu v poměru k ostatním
cysteinsulfoxidům), Xinjiang Qiemo celkový obsah cystein sulfoxidů 5,2 mg/g sušiny).
Obsah minerálních látek (Mg, Zn, Fe a S) nebyl absorpcí selenu ve formě selenanu disodného
ovlivněn a nebyly shledány statisticky významné rozdíly. Forma selenové soli byla zvolena na
základě doporučení z předcházejících publikací, které ji vyhodnotily jako účinnější než
seleničitanové soli (Larsen et al., 2006). Morfologické odchylky nebyly pozorovány. Poldma
et al. (2011), který použit aplikaci selenu na list, rovněž nezaznamenal morfologické
odchylky, změny ve velikosti stroužků a cibulí. Selen lze tedy aplikovat, aniž je ovlivněn růst
plodiny.
Výsledky analýzy celkového obsahu selenu dokumentují schopnost česneku akumulovat selen
a rozdíly mezi genotypy hodnocené ze tří nezávislých opakování (Obr. 2). Statistická
průkaznost bude prezentována po vyhodnocení čtvrtého vegetačního období. Podobně byla
prokázána genotypová závislost schopnosti akumulovat selen u pšenice (de Souza et al. 2013)
a dalších obilovin (Ilbaz et al. 2012.), kde však obsah selenu dosahuje nižších hodnot. Z námi
hodnocených vzorků česneku byla nalezena nejvyšší schopnost akumulovat selen u čínského
genotypu Xinjiang Qiemo. Jedná se o paličák se spíše nižším zastoupením cystein sulfoxidů.
O důvodu této schopnosti lze pouze spekulovat.
Provedli jsme také předběžnou specifikaci zastoupení forem selenu se zaměřením na Se6+ .
Bylo zjištěno, že i zastoupení této formy je v obohacovaných vzorcích vyšší.
33
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 2: Obsah cysteinsulfoxidů (řada 1, modrá) v analyzovaných genotypech česneku, obsah
selenu akumulovaného z půdy ošetřeného běžnými hnojivy (řada 2, hnědá) a obsah selenu po
přídavku selenanu sodného (řada 3, zelená) dokumentuje schopnost česneku akumulovat
selen.
Závěr
Lze konstatovat, že jednotlivé genotypy česneku se odlišují v obsahu cysteinsulfoxidů jako
základních biologicky aktivních látek účastnících se obrany rostliny, že česnek je schopen
akumulovat selen, avšak ani při použití doporučených dávek nedosahuje akumulace řádů
stovek mikrogramů, jako u jiných rostlinných akumulátorů selenu. Dá se však předpokládat,
že jeden stroužek obohaceného česneku denně může doplnit případný deficit tohoto prvku
v lidském těle.
Dedikace
Příspěvek byl vypracován s podporou výzkumného záměru VÚRV, v.v.i. podporovaného
Ministerstvem zemědělství MZe0002700604 a výzkumného projektu Ministerstva školství
mládeže a tělovýchovy LD11066
Použitá literatura
De Souza, G. A.- De Carvalho, J. G.- Rutzke, M.: Evaluationofgermplasmeffect on Fe, Zn
and Se content in wheatseedlings. Plant Science, 210 2013: 206-213
Garcia-Lampasona, S.- Asprelli, P.- Luis B. J.: Genetic analysis of a garlic (Allium sativum
L.) germplasm collection from Argentina. Scientia Horticulturae, 138 2012: 183-189
Hornickova, J.- Velisek, J.- Ovesna, J.- Stavělíkova H: Distribution of S-alk(en)yl-L-cysteine
Sulfoxides in Garlic (Allium sativum L.) Czech J. Food Sciences, 27(2009): S232-S235
34
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Hostetler, C.E.- Kincaid, R.L.- Mirando, M.A.: The role of essential trace elements in
embryonic and fetal development in livestock.Veterinary Journal, 166 2003: 125-139
Ilbas, A. I.- Yilmaz, S.- Akbulut, M.: Uptake and distribution of selenium, nitrogen and sulfur
in three barley cultivars subjected to selenium applications. Journal Plant Nutrition, 35
2012: 442-452
Larsen, E.H.- Lobinski, R.- Burger-Meyer, K.: Uptake and speciation of selenium in garlic
cultivated in soil amended with symbiotic fungi (mycorrhiza) and selenate. Anal. Bioanal.
Chemistry, 385 2006: 1098-1108
Li, S.X., Tangfu, Z., Baoshan, Z.: Medical geology of arsenic, selenium and thallium in
China. Science Total Environ, 421 2012: 31-40
Morales, R. G. F.- Resende, J. T. V.- Resende, F. V.: Genetic divergence among Brazilian
garlic cultivars based on morphological characters and AFLP markers. Genetics Mol.
Research, 12 2013: 270-281
Nogueira, C.W.- Rocha, J.B.T.: Toxicology and pharmacology of selenium: emphasis on
synthetic organoselenium compounds.
Archives Toxicol., 85 2011: 1313-1359
Padmavathiamma, P. K.- LI, L.Y:Remediation technology: Hyper-accumulation metals in
plants. Water Air Soil Pollution, 184 2007: 105-126
Poláková Š.: Obsah selenu (Se) v zemědělských půdách v ČR, ÚKZÚZ Brno, 2010
http://eagri.cz/public/web/file/240243/Obsah_selenu__Se__v_zemedelskych_pudach_CR.
pdf
Poldma, P.- Tonutare, T.- Viitak, A.: Effect of Selenium Treatment on Mineral Nutrition,
Bulb Size, and Antioxidant Properties of Garlic (Allium sativum L.). J. Agric. Food Chem.,
59 2011: 5498-5503
Portis, E.- Baudino, M.- Magurno, F:Genetic structure and preservation strategies of
autochthonous vegetable crop landraces of north-western Italy. Annals Applied Biol., 160
2012: 76-85
Puertollano, M. A.- Puertollano, E.- De Cienfuegos, G.: Dietary Antioxidants: Immunity and
Host Defense, Current Topics In Medicinal Chemistry, 11 2011: 1752-1766
Rayman, M. P. Selenoproteins and human health: Insights from epidemiological data:
Biochim. Biophysica Acta, 1790 2009: 1533-1540
Rayman, M.P: .Selenium supplementation for critical illness reply. LANCET, 380 2012:
471-472
Sanmartin, C.- Plano, D.- Font, M.: Selenium and ClinicalTrials: New Therapeutic Evidence
for Multiple Diseases. Current Medicinal Chemistry, 18 2011: 4635-4650
Steinbrenner, H. - Speckmann, B.- Sies, H.: Toward Understanding Success and Failures in
the Use of Selenium for Cancer Prevention, Antioxidants&Redox Signaling, 19 2013:
181-191
Vos, P- Hogers, R- Reijans, M. - Vandelee, T. - Hornes, M. - Frijters, A. - Pot, J. - Peleman,
J. - Kuiper, M. - Zabeau, M: Aflp - a new technique for DNA-fingerprinting.
NucleicAcidsResearch 23:4407-4414 DOI: 10.1093/nar/23.21.4407 Published: Nov
2011
Zhu, Y.G.- Pilon-Smits, E. A. H.- Zhao, F.J.: Selenium in higher plants: understanding
mechanisms for biofortification and phytoremediation. Trends Plant Sci., 14 2009: 436442
Kontaktní adresa:
doc., RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc.
Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i.
Drnovská 507, 161 06 Praha 6
[email protected]
35
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
HARMONOGRAM CHOVU ČMELÁKA ZEMNÍHO (BOMBUS
TERRESTRIS L.) PRO OPYLOVÁNÍ RŮZNÝCH DRUHŮ PLODIN
Rearing schedule in large earth bumblebee (Bombus terrestris L.) for
pollination of various crops
Votavová A., Ptáček V.
Zemědělský výzkum, s r.o., Troubsko
Abstrakt
Na základě záznamů z 453 hnízd čmeláků chovaných v letech 2006-2011 v laboratořích MU a ZV
Troubsko byl vypracován časový plán pro získání několika typů stádií vhodných k opylování. Toto
časové schéma bylo v letech 2012-2013 ověřováno při cílené produkci hnízd pro opylování 3 typů
plodin (ovocné sady, šlechtění okurek, skleníková rajčata). Bylo zjištěno, že vypracované časové
schéma je vhodné pro šlechtění okurek a skleníková rajčata, méně je však vhodné pro opylování
ovocných sadů.
Klíčová slova: Bombus terrestris, laboratorní chov, opylovatel
Abstract
453 records from the colonies of laboratory reared bumblebees during the years 2006-2011 were
statistically processed. Based on these data the time schedule for obtaining several types of pollination
stages was prepared. This scheme was verified for the three types of crops (orchards, tomatoes in
greenhouses, cultivation of cucumbers). It was found that this scheme was suitable for the production
of cucumbers and greenhouse tomatoes, but less suitable for pollination of orchards.
Key words: Bombus terrestris, laboratory breeding, pollinator
Úvod
Čmeláci patří mezi důležité opylovatele celé řady zemědělských rostlin. Například pěstování
rajčat si dnes již bez čmeláků ani nelze představit a laboratorně odchovaní čmeláci zachraňují
i úrodu v ranně kvetoucích ovocných sadech, kdy včely v chladnějších teplotách nelétají
(Morandina 2001a, b; Dasgan, 2004; Thomson, 2001).
Poptávku po čmelácích v ČR kryly donedávna výhradně zahraniční firmy zabývající se
velkochovem. Ty však nabízejí geneticky odlišnou populaci čmeláka zemního, než jaká se v
přírodě na našem území vyskytuje. Dochází tak k vážnému ohrožení autochtonních čmeláků,
kteří bez výjimky patří mezi ohrožené druhy. Některé země (např. Norsko, Turecko, Izrael)
proto dovoz těchto čmeláků zakázaly (Velthuis and Doorn, 2006).
Řešením tohoto problému je vznik laboratoří produkujících domácí populace čmeláků v každé
zemi, kde jsou čmeláci využíváni pro opylování. Ačkoliv je laboratorní chov čmeláka
zemního již poměrně dobře znám, o aspektech jeho chovu pro komerční účely toho víme jen
málo. V této práci přinášíme unikátní výsledky dvouletého testování chovu české populace
čmeláka zemního za účelem opylování 3 různých typů plodin.
Materiál a metody
Čmeláci byli chováni v laboratořích MU v Brně a ZV Troubsko v letech 2006-2011 podle
metodiky chovu čmeláka zemního Bombus terrestris (Ptáček a kol., 2010).
Po vylíhnutí prvních dělnic byla mladá hnízda přemístěna do úlu z dřevěné překližky vystlané
novinovým papírem a dále přechovávána v místnosti s teplotou 25°C +/-2°C a 50% vlhkostí.
Každé hnízdo bylo vybaveno identifikačním lístkem, kde byly každý den nebo každý druhý
den zaznamenány všechny důležité události (založení buňky, zrušení buňky, vylíhnutí prvních
dělnic, vylíhnutí prvních královen) a průběžně byl hodnocen také stav hnízda.
36
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tyto údaje byly zpracovány programem Statistica a byly stanoveny základní termíny pro
dosažení jednotlivých stádií. Celkem bylo do analýzy zařazeno 453 záznamů hnízd. Na
základě těchto údajů byl v letech 2012-2013 ověřován termínovaný plán chovu pro využití
čmeláků pro opylovaní vybraných typů plodin.
Termíny kvetení jednotlivých plodin byly odhadnuty pěstiteli na základě jejich zkušeností
z dřívějších let.
Celkem bylo sledováno 30 hnízd pro ovocné sady, 55 hnízd pro okurky v izolátorech a 20
hnízd pro rajčata ve sklenících.
Výsledky a diskuze
1. Termíny chovu
Tab. 1 uvádí výsledky statistického hodnocení a průměrný počet dnů potřebný pro dosažení
jednotlivých stádií.
Tab. 1. Počet dnů potřebný k dosažení jednotlivých stádií rozvoje rodiny.
Stadium
A -1.B
1.B -1.D
1.D - maxD
1.D - K
A - maxD
průměr
19,8
29,7
25,1
50,1
74,6
medián min max smodch
15
2
79
14,3
25
16 99
13,3
49
3
131
18
Vysvětlivky:
A-Aktivace, 1.B-1. buňka, 1.D- 1. dělnice, maxD-maximální počet dělnic, K-1. královny
Období 1.D – maxD je pouze odhadnuto podle zkušeností chovatelů. Jde o dobu kratší o 25
dnů od vylíhnutí první královny.
Podle získaných zkušeností je při chovu čmeláků nutné počítat s tím, že ne všechny rodiny se
rozvinou stejně. Je proto vždy nutné chovat větší množství hnízd než je požadovaný počet.
Záznamy ukázaly, že ze sta aktivovaných královen jich 92 naklade první vajíčka, 70 vychová
první dělnice a 67 vytvoří hnízda, která vychovají novou generaci královen (Tab.2).
Tab. 2. Procenta matek úspěšných v dosažení určitého stádia rozvoje rodiny.
Stádium
Aktivace
Plodová buňka
První dělnice
První matky
%
100
92
70
67
Ukazatel dosažení stádia produkujícího královny je pouze orientační. Jsou zde započítána
hnízda, u kterých došlo k produkci nových královen, i když počet dělnic byl ještě relativně
nízký. Naopak některá hnízda s velkým počtem dělnic nové královny nechovala; produkovala
pouze samce. Výsledky ukazují, že při startu chovu je nutné mít nejméně o 30 – 35 % matek
více, než je cílový počet hotových hnízd.
37
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
2. Produkce hnízd pro opylování ovocných sadů.
V roce 2012 byl předpokládaný nástup kvetení vybrané odrůdy jabloní stanoven na 9. 4.
Matky byly aktivovány 9. 1. z důvodu časové rezervy. V době předpokládané doby kvetení
byla hnízda ve velmi vhodném stavu pro umístění do sadu. Skutečná doba kvetení však
nastala až 24. 4., tedy o 15 dní později. Přibližně 1/4 hnízd již v té době nebyla v ideálním
stavu (snížený stav živeného plodu, který podmiňuje sbírání pylu) a bylo nutné je nahradit
hnízdy jinými.
V roce 2013 byl předpokládaný nástup kvetení vybrané odrůdy jabloní stanoven na 15. 4.
Matky byly aktivovány 19. 2. Doba kvetení však nastala až 15. 5.! Z toho důvodu bylo nutné
2/3 hnízd nahradit jinými hnízdy aktivovanými později.
3. Produkce hnízd pro opylování okurek v izolaci.
V roce 2012 i 2013 byl stanoven předpokládaný nástup kvetení na 1. 6. Matky byly
aktivovány 8. 4. V roce 2012 i 2013 však skutečná doba kvetení nastala až 28. 6. (2012), resp.
25. 6. (2013). Na rozdíl od jabloňového sadu, kde je zapotřebí maximálního počtu dělnic
v hnízdě, je v tomto případě z důvodu omezeného prostoru a množství potravy v silonových
klecích ideální počáteční stádium hnízda. Vzhledem k téměř měsíčnímu dennímu rozdílu
v předpokládané a skutečné době kvetení se nacházel v hnízdech již větší počet dělnic, takže
bylo nutné jejich počet snížit tvorbou oddělků. Toto opatření však nijak nesnížilo jejich
použitelnost.
4. Produkce hnízd pro opylování rajčat ve skleníku.
Pro odběr úlků bylo stanoveno několik termínů v 14denních intervalech. Nedošlo ke změnám
termínu odběru. Hnízda se vyvíjela dle harmonogramu a odvedla očekávanou práci.
Správné načasování chovu čmeláka zemního pro opylování konkrétních plodin je velmi
důležité. Čím delší je doba potřebná pro dosažení optimálního stádia, tím významnější je co
nejpřesnější odhad doby kvetení. Zatímco se ztrátami v průběhu chovu je celkem jednoduché
se vyrovnat aktivováním většího množství matek, při velkých výkyvech v termínu kvetení je
nutné připočítat i časový rozsah v aktivaci rezerv, a to je již pro laboratorní chov velká zátěž.
Nejvíce patrný je tento problém při produkci hnízd pro ovocné sady. Zatímco v roce 2012
došlo k 15dennímu odkladu, v roce 2013 bylo zpoždění od průměrné doby kvetení až o 37
dní! A to již pro stav čmeláčího hnízda velmi dlouhá doba. Nicméně i přesto v případě, že
pěstitel požaduje čmeláky pouze pro opylení konkrétního druhu, není problém s měsíčním
odkladem tak palčivý. V případě posunu kvetení o měsíc, lze stále ještě zajistit kvalitní
opylení i velkým množstvím pohlavních jedinců, kteří se do této doby v hnízdě ještě
vylíhnou. Ovocné stromy zpravidla kvetou 1-2 týdny a i pokročilé hnízdo poskytuje ještě
dostatek jedinců, kteří opylení zajistí. Problém však nastává, pokud pěstitel plánuje čmeláky
využít na více druhů ovocných stromů v pořadí jak nakvétají (např. meruňky, jablka, švestky).
V takovém případě potřebuje, aby se opylovací síla hnízda udržela nejméně 1,5 měsíce, na
což se nelze u starších hnízd, které již plodují jen minimálně, spolehnout. Nicméně nezřídka
se stává, že hnízda umístěná v přírodě „chytnou druhý dech“ a doba života hnízda se
prodlouží.
Je proto vždy nutné znát účel a očekávanou dobu opylování čmeláky. Pro případy přesunů
úlků v sadech je vhodné mít k dispozici hnízda před vrcholem vývoje.
V případě opylování dalších testovaných rostlin již výkyvy v termínu kvetení nejsou tak
problematické. Při šlechtění okurek se v izolátoru nachází velký počet samičích květů a malý
počet květů samčích, což vede k nedostatku pylu. Na opylení proto stačí počáteční stádium
38
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
hnízda – matka s 20 dělnicemi nebo oddělek s plodem a dělnicemi, který nemá příliš velké
množství plodu.
Při produkci hnízd pro skleníková rajčata nedošlo k výkyvu v termínu kvetení. Při dodržení
termínu chovu a určitého počtu rezerv je produkce hnízd bez problémů.
Závěr
Časové plánování v chovu čmeláka zemního je nezbytným předpokladem pro jeho využívání
k opylovacím účelům. Ověřili jsme si, že na základě znalosti průměrné doby dosažení
vhodného stádia hnízda a statistického vyhodnocení úspěšnosti je možné chov cílit ke
konkrétnímu datu kvetení a tím jej zefektivnit. Tato strategie se osvědčila při opylování
okurek a rajčat v izolaci. Při opylování ovocných sadů je však nutné počítat s až více než
měsíčním rozdílem v době kvetení. Přesto je třeba vycházet z termínů nejranějších, protože je
lépe mít hnízda starší, ale početná, než žádná. Případný pokles jejich aktivity musí chovatel
nahradit z rezerv. Pro optimalizaci opylování je výhodný stálý kontakt mezi oběma stranami.
Dedikace
Děkujeme Technologické agentuře České republiky za podporu projektu TA01020969.
Použitá literatura
Dasgan H. Y., Özdogan A. O., Kaftanoglu O., Abak K. (2004): Effectiveness of Bumblebee
Pollination in Anti-Frost Heated Tomato Greenhouses in the Mediterranean. Turk. J.
Agric. For., 28: 73-82.
Morandinaa L. A., Laverty T. M., and Kevan P. G. (2001): Effect of Bumble Bee
(Hymenoptera: Apidae) Pollination Intensity on the Quality of Greenhouse Tomatoes. J.
Econ. Ent. 94(1):172-179.
Morandinab L. A., Laverty T. M., and Kevan P. G. (2001): Bumble Bee (Hymenoptera:
Apidae) Activity and Pollination Levels in Commercial Tomato Greenhouses. J. Econ. Ent.
94(2):462-467.
Ptáček V. a kol. (2010): Základy hromadného chovu čmeláka zemního (Bombus terrestris L.)
a jeho využití k opylování. Upl. cert. metodika 12/10.VÚP a ZV Troubsko, 310 výt.
ISBN:978-80-86908-23-6, 34 s. včetně obr. příl.
Thomson J. D., Goodell K. (2001): Pollen removal and deposition by honeybee and
bumblebee visitors to apple and almond flowers
J. App. Ecol. 38 (5): 1032–1044.
Velthuis H. H. W., van Doorn A. (2006): A century of advances in bumblebee domestication
and the economic and environmental aspects of its commercialization for pollination.
Apidologie 37: 421–451
Kontaktní adresa:
Mgr. Alena Votavová
Zemědělský výzkum, s. r.o., Zahradní 400/1, Troubsko 66441
[email protected]
39
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VÝZNAM VLASTNOSTÍ SEMEN A KOŘENŮ PRO PRODUKCI
ROSTLIN
Importance of seed and root traits for crop production
Bláha L.1, Janovská D.1, Vyvadilová M.1, Heřmanská A.3, Pazderů K. 2
1
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha-Ruzyně
2
Česká zemědělská univerzita v Praze
3
SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Úhřetice
Abstrakt
Výsledky hodnocení vlastností semen a kořenů potvrzují jejich význam pro zvýšení produkce polních
plodin. Zhoršující se kvalita půdy v posledních letech, zvyšující se variabilita počasí a dlouhá období
sucha přímo potvrzují nutnost zvýšit podporu tomuto výzkumu. .Z výsledků též vyplývá vzájemný
vliv vlastností semen, kvality kořenů a nadzemní části rostlin.
Klíčová slova: obilniny, vlastnosti semen a kořenů, provenience osiva, farmářské osivo, vitalita
Abstract
The results confirm the importance of the seeds and roots characteristics to improve crop production.
The deteriorating quality of soil in recent years, increasing variability of weather and long periods of
drought directly support the need to increase activity in this research .Obtained results also show
influence of seed quality characteristics on roots and above ground parts of the plant. Relationship
exists also vice versa.
Key words: cereals, seed traits, root traits, seed provenance, farmers´seed, vitality
Úvod
V současné době živí lidstvo na Zemi převážně 158 základních plodin a 18 druhů živočichů.
Pouze přibližně 10 % plochy souše je využíváno jako orná půda (FAOSTAT, 2011).
Uplatnění vědy a výzkumu nemá, nemůže a pravděpodobně ani nikdy nebude mít vliv na
všechny zemědělské aktivity, ačkoliv pokrok při uplatňování výsledků výzkumu je zřejmý a
do budoucna bude stálou nutností.
Předpovědi budoucího vývoje klimatu se různí, ale zvyšující se variabilita průběhu počasí je
vysoce pravděpodobná. Problematikou vývoje budoucího zemědělství se zabývá v rozsáhlé
práci Niggli (2009). Ten uvádí, že jedním ze způsobů, jak zvýšit udržitelnost zemědělství a
tím výroby potravin, je zvyšování adaptability rostlin k vnějším stále více proměnlivým
podmínkám prostředí. V současnosti se výzkum zaměřuje na využití genových manipulací a
vytváření počítačových modelů rostlin jednotlivých plodin. Hledají se antistresové látky pro
jednoduchou aplikaci na rostliny s cílem omezit vliv stresových podmínek při pěstování
(Pazderů a Bláha, 2013). Řada prací je zaměřena na problematiku zvyšování intenzity
fotosyntézy a efektivnosti využití vody, které ovlivňují i další procesy v rostlinách (Našinec,
2009). Relativně zanedbávaným oborem výzkumu je studium vlastností semen a kořenového
systému, často chybí přístup z hlediska fyziologie celistvosti rostliny (Pazderů, 2013). Zde se
nabízí také využití genetických zdrojů odolnosti vůči abiotickým stresorům, krajových odrůd
a planých druhů. Výběr na požadované znaky kořenů může zlepšit celou řadu vlastností
rostlin, obdobně, jako kvalitní osivo. Významné je zaměření na zlepšení poměru sušiny
kořenů a nadzemní části ve prospěch kořenové soustavy či dosažení jejich optimálního
poměru. V současnosti se v ekologickém zemědělství využívají různé zdroje osiv od
ekologicky certifikovaných až po farmářská osiva, která mají ale různou kvalitu podle
pěstebních podmínek. Nedostatek ekologicky certifikovaného osiva je velmi často nahrazován
opakovanými přesevy (Konvalina a Moudrý, 2007). Cílem této práce bylo stanovit vliv
40
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
původu osiva na vlastnosti kořenů a sklizených semen následné generace a zhodnotit význam
vlastností kořenů pro dosažení vysokého výnosu.
Materiál a metody
V tabulce je uveden seznam testovaných materiálů obilnin, rozlišený podle plodiny,
provenience a odrůdy.
Farmářská osiva byla získána přímo od farmářů, kdy za farmářské lepší bylo považováno
osivo z půdních podmínek bohatých na živiny a organické látky, farmářské horší osivo bylo
oproti tomu z horších půdních oblastí.
Plodina
Pšenice jarní
Pšenice.jarní
Ječmen.jarní
Ječmen.jarní
Oves pluchatý
Oves pluchatý
Oves nahý
Oves nahý
Pšenice dvouzrnka
Odrůda
SW Kadrilj
Vinjet
Pribina
Xanadu
Vok
Neklan
Izák
Saul
Rudico
Původy osiva
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší
certifikované ekologické, konvenční
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší
certifikované ekologické, konvenční, farmářské horší, farmářské lepší
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší
certifikované ekologické, konvenční, farmářské lepší, farmářské horší
konvenční, farmářské lepší, farmářské horší
Laboratorní pokusy: Hodnocení klíčivosti, dynamiky klíčení, délky kořínků klíčních rostlin,
rychlosti příjmu vody a efektivnosti jejího využití, vlastností kořenů a metoda simulace
klíčení v podmínkách stresu byla v našich předchozích pracích (zejména Bláha et al., 2011).
Polní doplňkový pokus: Pokus byl založen v kvalitní půdě (podle obsahu živin a organických
látek, struktury atd.) za účelem posouzení vlivu provenience v řízených podmínkách na
lokalitě Ruzyně. Rostliny všech genotypů a proveniencí byly pěstovány v přesném sponu s
hustotou výsevu 400 rostlin na metr čtvereční, na malých parcelkách (4m2) v blokovém
uspořádaní pokusu ve třech opakováních. Voda do půdy byla doplňována tak, aby její obsah
byl optimální. Postupnými odběry se hodnotil nárůst biomasy, na konci vegetace základní
výnosové prvky a sušina v době zralosti.
Výsledky a diskuze
Vliv provenience osiva na kořenový systém se projevil u všech sledovaných znaků, nejvíce
však u objemu, tedy u povrchu kořenů (Obr.1), který též koreloval s výnosem rostlin
z doplňkového pokusu v době metání(r=0,83**).
Obr. 1: Vliv provenience na objem kořenů juvenilních rostlin(100 ks)
Jak dále ukazuje obrázek 2, provenience osiva má kladný vliv na klíčivost i po třech letech
skladování v laboratorní místnosti bez klimatizace.
41
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Mezi plodinami a jednotlivými odrůdami jsou samozřejmě značné rozdíly. Vzhledem k
rozsahu výsledků nelze hodnotit každou zvláště, proto je zde uváděn převážně obecný trendtedy průměr přes provenience. Z výsledků je ale zřejmé, že i když existují rozdíly mezi
genotypy, tak vždy kvalitnější osivo produkovalo kvalitnější kořenový systém (r=0,96**).
Obr. 2: Průměrná klíčivost v % po třech letech skladování v lavboratorních podmínkách
(Bláha et al., 2011)
Obrázky 3 a 4 zobrazují vliv provenience semen na délku kořínků a vitalitu stanovenou jako
klíčivost semen po dvou dnech.
Obr. 3: Průměrná délka hlavních kořínků po týdnu klíčení v klimaboxu ve standardních
podmínkách (Bláha et al., 2011)
Obr. 4: Průměrná klíčivost za dva dny (vitalita) u jednotlivých proveniencí osiva
Obrázek 5 zobrazuje rychlost klíčení semen jednotlivých proveniencí. U farmářského horšího
osiva je relativně vysoká klíčivost, protože má nižší hmotnost, menší objem obilek a proto
přijatá voda dříve stačí na počátek klíčení. V ostatních hodnocených parametrech jsou
většinou farmářská osiva horší (zde nejsou uvedeny).
42
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 5: Průběh klíčení u jednotlivých proveniencí osiva
Obr. 6 a, b: Vliv původu osiva na vzcházení v podmínkách sucha (6a - dobrá partie, 6b špatná partie, levá miska z dvojice optimální podmínky, pravá miska stres)Foto K. Pazderů
6a
6b
Na obrázcích 6 a, b je zobrazen doplňkový pokus, zaměřený na roli původu osiva. Nebyl
sledován vliv lokality, ale vliv partie na vzcházení rostlin v podmínkách stresu suchem odrůda jarního ječmene Bojos, kategorie C1. Z výsledků vyplývá, že i když rozdíly
v hmotnosti semen nebyly tak velké, ostatní fyziologické a biochemické procesy při klíčení a
vzcházení se lišily. Toto bývá dáno celou řadou vlivů (anatomie, obsah organických.a
anorganických látek, fytohormonů atd.).Jak ukazuje obrázek 7 osivo farmářské provenience
má vždy mírně vyšší obsah makroprvků (mg/kg sušiny). U mikroprvků žádná závislost nebyla
prokázána.Obdobné výsledky jsme zjistili i u dalších plodin. U řepky ozimé osivo s dobrou
klíčivostí, vitalitou, vhodnou proveniencí a s odolností vůči působení stresů během klíčení
zaručuje nejen lepší vzcházivost, růst a vývoj kořenové soustavy, ale i zvýšenou celkovou
odolnost vůči nejvýznamnějším fyzikálním stresorům působícím během další vegetace. Tyto
vlastnosti ovlivňují nejen kvalitu založeného porostu, přezimování a další růst, vývoj, ale i
konečný efekt pěstitelského úsilí, tj. na výnos semene. Kvalitní osivo může zvýšit výkon až o
10 %.
Obr. 7: Obsah živin v obilkách z jednotlivých proveniencí (odrůda SW Kadrilj)
Laboratorně stanovená vzcházivost osiva může přispět k predikci výše výnosu. Největší vliv
na výnos a suchovzdornost řepky ozimé má objem i délka kořenového systému a rychlý vývoj
kořenů, zvláště v časných vývojových fázích po vzcházení. Dalším významným znakem
43
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
kořenového systému je rychlost regenerace a růstu kořenů po ukončení zimního období a
zlepšení poměru hmotnosti sušiny kořenů a nadzemní části ve prospěch kořenové hmoty
především v podmínkách sucha během vegetace. Důležitost jednotlivých znaků však určuje
lokalita, průběh počasí, provenience a původ odrůdy (Bláha 2011 a,b, Bláha et al. 2011).K
měření kořenů je možno při jejich hodnocení s úspěchem použít elektrickou kapacitu kořenů,
zejména v podmínkách optimální zásobenosti vodou (Heřmanská et al., 2012, Heřmanská a
Bláha 2012 a,b). Jednoduchá metoda měření elektrické kapacity velikosti kořenového
systému rostlin dokáže vyselektovat genotypy s větším kořenovým systémem (Chloupek,
1977, Středa, 2009). Naměřené hodnoty se uvádějí v jednotkách kapacity nanofaradech (nF).
Odrůdy plodin, které mají schopnost vyvinout větší kořenový systém, jsou nejen
předpokladem tolerance k suchu, ale mohou zajistit i výnosovou stabilitu v suchých letech
(Heřmanská a Bláha, 2012). Hodnoty průměrné elektrické kapacity kořenového systému (nF)
u sedmi odrůd pšenice jarní ve fázi sloupkování a metání pozitivně, většinou průkazně
korelují s vlastnostmi kořenů (Obr.8).
Obr. 8: Průměrná elektrická kapacita kořenového systému (nF) pšenice jarní ve fázi sloupkování a
metání na třech lokalitách v letech 2010-2012 (odrůdy Amaretto (AM), Barbaro-B (BA), Bhouth 4
(BH), Frontana (FR), Granny (GR), Septima (SE),-Zuzana (ZU)/
Pomocí elektrické kapacity kořenového systému byly ke křížení vybrány rodičovské odrůdy.
Efektivní byl výběr jedinců v generaci F2 a F3. Položíme-li si nyní otázku, zda je možná
selekce rostlin pomocí elektrické kapacity kořenů, jednoznačně můžeme říci ano. Nejen na
základě výše uvedených výsledků (Heřmanská et al., 2012), ale i výsledků dalších autorů, lze
pravděpodobně provádět výběr rostlin na velikost kořenového systému pomocí této metody.
Porovnáváme-li vlastnosti hodnocených kořenů s elektrickou kapacitou kořenového systému
v jednotlivých prostředích - ve standardním prostředí, v podmínkách snížené zásobenosti
vodou a v celovegetačním suchu, pro tři důležité základní parametry kořenů - sušinu, objem a
délku v době počátku nalévání zrna, tak z výsledků vyplývá, že nejvhodnější prostředí pro
měření je standardní prostředí.
Závěr
Výsledky potvrzují význam zaměření na vlastnosti kořenů a semen v rostlinné výrobě.
Zhoršující se kvalita půdy v posledních letech, zvyšující se variabilita počasí a dlouhá období
sucha přímo potvrzují nutnost zvýšit podporu výzkumu vlastností kořenového systému a
semen, zejména v souvislosti s odolností vůči stresům. Zde se nabízí také využití genetických
zdrojů odolnosti, krajových odrůd a genetických zdrojů planých druhů. Kvalitní kořenový
systém může zlepšit celou řadu vlastností rostlin, právě tak, jako kvalitní osivo.
Dedikace
Práce vznikla za podpory projektů NAZV QI91C123, QH82285 a Záměru MZE0002700604.
44
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Použitá literatura
Konvalina, P., Moudrý, J. (2007): Volba odrůdy,struktura pěstování a výnosu hlavních obilnin
v ekologickém zemědělství. In: Sborník konference "Ekologické zemědělství 2007", 6.2. – 7.2.
2007, ČZU, Praha: 67-69, ISBN: 978-80-213-1611-9
Bláha, L., Laskafeld, D., Stehno, Z., Capouchová, I., Konvalina, P.: Hodnocení vlastností a
praktického použití certifikovaných a farmářských osiv u obilnin. In: Osivo a sadba, sborník
referátů, 2011, X. Odborný a vědecký seminář:50-56, ISBN 978-80-213-2153-3
Bláha, L. (2011): Influence of seed quality on the root growth and development. Proceedings of 7th
International Symposium on Structure and Function of Roots, September 5-9, 2011, Nový
Smokovec, Slovakia: 32-33.
Bláha, L. (2011): Vliv původu a odrůdy semen řepky na klíčivost v různých teplotních podmínkách.
Proceedings of 10th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings Location: Czech Univ
Life Sci, Prague, Czech Republic, February 10, 2011: 164-168.
Bláha, L. (2011): Znaky adaptability k podmínkám stresu u zemědělských plodin. Salaš, P. (ed):
"Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice 20.- 21. 10. 2011, Úroda, vědecká příloha:
726 - 735, ISSN 0139-6013
Bláha, L.,Vyvadilová, M., Klíma, M. (2011): Vliv genotypových rozdílů v parametrech kořenového
systému na suchovzdornost a výnos řepky ozimé. Úroda 12, Vědecká příloha:141-144.
Bláha, L.,Heřmanská, A. (2012): Možnost selekce pšenice pomocí elektrické kapacity kořenů, Úroda
12: 64-67.
Bláha, L., Vyvadilová, M., Klíma, M. (2011): Vliv vlastností semen na výnos vybraných genotypů
řepky ozimé. Nové poznatky z genetiky a šlachtenia polnohospodárskych rastlín. Zborník z 18.
vedeckej konferencie, Piešťany VÚRV, 2011: 69-71.
FAOSTAT (2011). On - line: Dostupné z: http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx 9.9.2013
Heřmanská, A., Bláha, L., Bižová,I. (2012): Selection for drought resistance of wheat using electrical
capacity measurements as indicator of root system size. In:Tagungsband der 63.Jahrestagung der
Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs.LFZ Raumberg-Gumpenstein
2013: 107-108, ISBN 978-3-902559-88-3
Heřmanská, A., Bláha, L.(2012): Velikost kořenového systému – možné selekční kritérium pro
suchovzdornost pšenice, Úroda 12, vědecká příloha:155-158, ISSN,0139-6013
Chloupek, O.: Evaluation of size of a plant´s root system using its electrical capacitance. Plant Soil 48,
1977: 525-532.
Našinec, I. (2009): Problematika testování suchovzdornosti trav, in: Vliv abiotických a biotických
stresorů na vlastnosti rostlin 4.-5. 3. In.:Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin,
celostátní konference: 86-88.
Niggli, U. (2009): Projet d’une plate-forme technologique européenne sur l’agriculture biologique :
Une vision pour la recherche en agriculture biologique à l’horizon 2025. Innovations
Agronomiques 4: 473-482.
Pazderů, K., Bláha, L (2013): Trends in Plant Breeding and Seed Production to Improve Abiotic Stress
Tolerance. In: 11th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings, CULS Prague: 29-33,
ISBN 978-80-213-2358-2
Pazderů, K. (2013): From the Seed to the Plant. In: Importance of Plant Integrity in Research, Plant
Breeding and Production. Crop Research Institute, Prague:61-67, ISBN:978-80-7427-129-8
Středa, T., Dostál, V., Chloupek, O. (2009): Šlechtění a výběr odrůd obilnin s větší tolerancí k suchu.
Úroda 57, 5:10-12.
Kontaktní adresa:
Ing. Ladislav Bláha, CSc.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73, 161 06 Praha 6-Ruzyně
e-mail: [email protected]
45
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV INTENZITY MULČOVÁNÍ NA MNOŽSTVÍ
MIKROSKOPICKÝCH HUB VE VZDUCHU
Effect of mulching intensity on the amount of microscopic airborne fungi
Hortová B.1, Palicová J.1, Strejčková M.2, Cholastová T.2,
Nedělník J.2
1
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha - Ruzyně
2
Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko
Abstrakt
V roce 2012 byl sledován výskyt mikroskopických hub ve vzduchu v travních porostech.
Maloparcelové pokusy byly založeny na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří), na každé z nich byly
použity dvě varianty ošetření mulčováním (intenzivní a extenzivní). Odběr vzduchu probíhal
sedimentační metodou. Nejčastěji byli zaznamenáni zástupci rodu Penicillium, Cladosporium a
Fusarium. Intenzita mulčování ani lokalita neměla statisticky průkazný vliv na výskyt hub rodu
Fusarium. Vzdušná mykoflora sledovaných travních porostů byla zastoupena výhradně rody
mikromycetů, které zahrnují známé patogenní, oportunistické či alergenní druhy.
Klíčová slova: travní porosty, mulčování, Fusarium
Abstract
In 2012 was the occurrence of airborne microscopic fungi monitored. Small plot trials were
established on two localities (Troubsko, Zubří), two variants of treatment (intensive and extensive)
were applied. The sedimentation method was used for air collection. The members of genera
Penicillium, Cladosporium and Fusarium were recorded most frequently. Mulching intensity and
character of locality did not show any statistically significant effect on the occurrence of the genus
Fusarium. Airborne mycoflora of studied grassland was represented exclusively by micromycete
genera, which include well-known pathogens, opportunistic and allergenic species.
Key words: grassland, mulching, Fusarium
Úvod
Trvalé travní porosty (TTP) zaujímají v České republice téměř čtvrtinu z celkové výměry
zemědělské půdy. Mají nezastupitelnou úlohu nejen jako zdroj obživy pro hospodářská
zvířata, ale mají také velký význam z hlediska ochrany půdy, vodních zdrojů, zajištění vysoké
biodiverzity ekosystémů a patří zároveň mezi nejdůležitější krajinotvorné prvky (Gaisler et al.
2010). Podmínkou pro plně funkční travní porost po stránce produkční i mimoprodukční je
jeho pravidelná údržba. Mulčování představuje alternativní způsob obhospodařování travních
porostů, při kterém je strojově většina nadzemní biomasy oddělena od strniště, rozdrcena a
rozhozena pokud možno rovnoměrně zpět na strniště (Mládek et al. 2006).
Travní porosty jsou tvořeny pestrými společenstvy trav, jetelovinami a dalšími bylinnými
druhy. Tyto fytocenózy jsou hojně osidlovány mikroskopickými houbami, jak patogenními,
tak saprofytickými. Mezi nejběžnější a nejčastější patří rod Fusarium, především druhy F.
graminearum, F. sporotrichioides, F. equiseti, F. oxysporum, F. avenaceum, F. culmorum a
F. poae (Klimeš 1997, Inch and Gilbert 2003, Voženílková et al. 2010). Jedná se o významné
kontaminanty jednak rostlinného materiálu, ale také vzduchu. Při údržbě travních porostů se
jejich partikule, spory a hyfy, uvolňují do ovzduší a mohou způsobovat mykózy (vnější i
vnitřní), alergické reakce, chronické rýmy nebo astma. V ovzduší se dále vyskytují zástupci
rodu Alternaria, Cladosporium a Penicillium. Mnohé z těchto hub se navíc řadí mezi
producenty mykotoxinů, které mohou mít karcinogenní nebo mutagenní účinky (Cvetnić and
Pepeljnajk 1997, Hameed and Awad 2005, Nardoni et al. 2005, Kakde and Kakde 2013).
46
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Při studiu vzdušné mykoflóry jsou užívány nejrůznější metody a přístroje. Sedimentační
metoda je nejstarší, nejjednodušší a nejlevnější. Tomšíková a Nováčková (1971) uvádějí, že
je-li metoda používána za stejných podmínek, jsou získané výsledky velmi spolehlivé.
Vyskytují se ale též kritiky, že sedimentační metoda je selektivní a poskytuje výhody těžším
sporám (Šimordová 1978). Je tedy doporučeno využívat tuto metodu spíše pro identifikaci
druhů přítomných v ovzduší a ne pro jejich kvantitativní vyhodnocení. Mikroorganismy ve
vzduchu jsou obvykle kvantifikovány buď přímým počítáním pomocí mikroskopu nebo
kultivační metodou - zachycování mikroorganismů na vhodné médium (Fišar a kol. 1990) .
Většina autorů, kteří používají kultivační metodu, neztotožňuje počet vyrostlých kolonií
s počtem spor ve vzduchu, ale používá termín CFU („colony forming units“), což označuje
jednotky, které jsou schopné vytvořit kolonii. Tento termín je přesnější, protože skutečný
počet spor ve vzduchu je větší než počet narostlých kolonií.
Cílem práce bylo sledovat vliv intenzity mulčování travních porostů na množství
mikroskopických hub ve vzduchu se zaměřením na zástupce rodu Fusarium.
Materiál a metodika
Na dvou lokalitách (Troubsko, Zubří) byly založeny maloparcelové polní pokusy. V rámci
těchto ploch byly odlišeny dvě varianty ošetření (intenzivní – 4 mulčování/vegetaci a
extenzivní – 2 mulčování/vegetaci). Odběr vzduchu probíhal sedimentační metodou pomocí
agarových ploten (1 Petriho miska na parcelu, doba expozice 10 minut), vždy 14 dní po
posledním mulčování, termíny odběru: intenzivní ošetření: 30.5., 11.7., 4.9., 18.10. 2012,
extenzivní ošetření: 21.6., 1.10. 2012. Petriho misky s agarovým médiem (bramborovodextrózový agar - PDA) byly rozmístěny do porostu. Zachycené mikroskopické houby byly
determinovány morfologicky pouze do rodů, zástupci rodu Fusarium i druhově, a to na
základě morfologických a molekulárně-genetických znaků. Získaná data byla statisticky
zpracována analýzou rozptylu (ANOVA, homogenita rozptylů byla ověřena Levenovým
testem) v programu Statistica 10.
Výsledky a diskuze
Kvalitativní analýza vzorků vzduchu (viz graf 1, 2) ukázala, že ve všech variantách výrazně
převažovaly houby rodu Penicillium. V Zubří při extenzivním ošetření se zástupci rodu
Penicillium vyskytovali s 62,5% frekvencí, při intenzivním ošetření s 83,7% frekvencí.
V Troubsku byl však zaznamenán vyšší počet zástupců tohoto rodu u extenzivní varianty
(75,7%) než u intenzivní (68,4%). Druhý nejvýznamnější rod Cladosporium se vyskytoval na
obou lokalitách s podobnými frekvencemi, vždy více v extenzivně ošetřeném porostu (Zubří
14,9%, Troubsko 16,6%) než v intenzivně ošetřeném (Zubří 5,2%, Troubsko 6,8%). Nejvyšší
výskyt zástupců rodu Alternaria byl zjištěn v Troubsku při intenzivním ošetření (15,2%)
oproti extenzivnímu (0,2%). Na lokalitě Zubří se vyskytoval tento rod s frekvencí 7%
(intenzivní ošetření) a 1% (extenzivní). Zástupci rodu Fusarium byli izolováni v Zubří častěji
ze vzduchu u extenzivně mulčovaných ploch (6,7%) než u intenzivních (0,2%). V Troubsku
tomu bylo naopak (extenzivní 1,1%, intenzivní 2,2%). V menší míře byly zaznamenáni
zástupci rodů Mucor (max.1,3%), Stemphylium (pouze v Zubří 0,1%) a několik typů sterilních
mycelií (max. 6,5%). Kromě mikroskopických hub se ve vzorcích vyskytovaly také bakterie
(max. 5,5%).
Z výsledků je patrné, že nelze vysledovat závislost mezi intenzitou mulčování a množstvím
CFU jednotlivých rodů mikroskopických hub ve vzduchu. Naše hypotéza, že vzdušná
mykoflora nad extenzivně mulčovanými plochami bude kvantitativně bohatší oproti
intenzivní variantě, stejně jako mykoflora extenzivně mulčované travní hmoty (Hortová a kol.
2013 v tisku), se nepotvrdila. U každého rodu tomu bylo jinak a někdy se lišily i obě lokality.
Použitá sedimentační metoda zřejmě nepostačuje k objasnění této závislosti. Dává spíše
47
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
informaci o rodovém spektru mikroskopických hub v ovzduší testovaných travních porostů.
Kvantitativní údaje mohou být patrně zkreslené vlivem velkého množství kolonií na
agarových plotnách, tudíž obtížného počítání jednotlivých kolonií. Výskyt zástupců rodu
Fusarium v jednotlivých variantách byl statisticky vyhodnocen z hlediska působení 2 faktorů:
intenzity mulčování a lokality. Vliv těchto faktorů na výskyt hub rodu Fusarium nebyl
statisticky prokázán, intenzita mulčování (p=0,24), lokalita (0,38) viz tab. 1. Z druhového
spektra rodu Fusarium byly nejčastěji zaznamenány F. poae, F. culmorum a v menší míře
také F. avenaceum
Rodové spektrum vzdušné mykoflory mulčovaných travních ploch je obdobné jako u autorů,
kteří se zabývali studiem toxinogenních druhů v atmosféře (Ctvetnić and Pepeljnjak 1997),
studiem mikromycetů v ovzduší Prahy (Patáková 1997, Štejfová 1981, Hajná 1996) a Plzně
(Tomšíková a Nováčková 1970). Ve vzdušné mykofloře mulčovaných ploch byl nižší podíl
zástupců rodu Cladosporium, kteří patřili mezi nejhojnější ve zmiňovaných studiích.
Hameeda and Khodera (2001) uvádějí, že pěstitelské celky trvalých travních porostů mají
velký podíl na výskytu spor patogenních druhů hub v ovzduší. Z lékařského hlediska je
zajímavý fakt, že všechny izolované rody mikromycetů zahrnují známé patogenní,
oportunistické či alergenní druhy. Mezi nejvýznamnější vzdušné alergeny jsou všeobecně
považovány konidie hub rodů Alternaria a Cladosporium (Achatz et al. 1995, Lacey 1996).
Graf 1: Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Zubří
Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Zubří
90
80
70
60
%
50
40
30
20
extenzivní ošetření
Mucor
sterilní
mycelia
bakterie
Stemphylium
Fusarium
Penicillium
Cladosporium
Alternaria
Basipetospora
Mucor
sterilní
mycelia
bakterie
Stemphylium
Fusarium
Penicillium
Cladosporium
Alternaria
0
Basipetospora
10
intenzivní ošetření
Graf 2: Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Troubsko
Frekvence výskytu (%) mikroskopických hub na lokalitě Troubsko
90
80
70
60
%
50
40
30
20
10
extenzivní ošetření
Mucor
sterilní
mycelia
bakterie
Penicillium
Fusarium
Cladosporium
Alternaria
Basipetospora
Mucor
sterilní
mycelia
bakterie
Penicillium
Fusarium
Cladosporium
Alternaria
Basipetospora
0
intenzivní ošetření
Tab. 1: Statistické vyhodnocení výskytu hub rodu Fusarium (ANOVA)
SČ
Efekt
Abs. č len
Lokalita
Ošetření
Chyba
Stupně
PČ
F
p
volnosti
5953,500
1 5953,500 27,91067 0,000004
168,750
1 168,750 0,79112 0,378492
308,167
1 308,167 1,44472 0,235664
9598,750
45 213,306
48
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Závěr
Trvalé travní porosty plní řadu produkčních a mimoprodukčních funkcí a způsob
obhospodařování je důležitý faktor, který zabezpečuje jejich správné fungování. Tyto
pěstitelské celky jsou hojně osidlovány mikroskopickými houbami, jejichž spory se
nevhodnými zásahy uvolňují do ovzduší a mohou způsobovat řadu onemocnění. Z výše
uvedených výsledků není patrný rozdíl mezi množstvím CFU jednotlivých rodů
mikroskopických hub ve vzduchu u extenzivně a intenzivně mulčovaných travních porostů.
Tato vzdušná mykoflora je zastoupena rody mikromycetů, které zahrnují známé patogenní,
oportunistické či alergenní druhy.
Dedikace:
Práce byla podpořena projektem Mze ČR NAZV č. QI 111C016.
Literatura
Achatz G., Oberkofler H., Lechenauer E., Simon B., Unger A., Kandler D., Ebner C., Prillinger H.,
Kraft D. and Breitenbach M (1995): Molecular cloning of major and minor allergens of Alternaria
alternata and Cladosporium herbarum. Molecular Immunology 32: 213-227.
Cvetnić Z., Pepeljnjak S. (1997): Distribution and mycotoxin-producing ability of some fungal isolates
from the air. Atmospheric environment 31: 491-495.
Fišar Z., Hýsek J., Binek B. (1990): Quantification of airborne microorganisms and investigation of
their interactions with non-living particles. International Journal of Biometeorology 34: 189-193.
Gaisler J., Pavlů V., Pavlů L., Mikulka J. 2010: Extenzivní obhospodařování trvalých travních porostů
v podhorských oblastech mulčováním. VÚRV, v.v.i., Praha 6-Ruzyně: 24.
Hammed A. and Khoder M.I. (2001): Suspended particulates and bioaerosols emitted from an
agricultural nonpoint source. Journal of Environmental Monitoring 3: 206-209.
Hortová B., Palicová J., Strejčková M., Cholastová T., Nedělník J. (2013): Mykobiota na
mulčovaných plochách. In: 3. Česko-slovenská vědecká mykologická konference, Olomouc 29.31.8.2013 (v tisku).
Inch S. and Gilbert J. (2003): The incidence of Fusarium species recovered from inflorescences of
wild grasses in southern Manitoba. Candian Journal of Plant Pathology 25: 379-383.
Kakde U. B. and Kakde H. U. (2012): Incidence of post-harvest disease and airborne fungal spores in
a vegetable market. Acta Botanica Croatica 71: 147-157.
Klimeš F. (1997): Lukařství a pastvinářství: Ekologie travních porostů. JU ZF České Budějovice: 140.
Lacey J.(1996): Spore dispersal – its role in ecology and disease: the British contribution to fungal
aerobiology. Mycological Research 100: 641-660.
Mládek J., Pavlů V., Hejcman M., Gaisler J. (eds.) 2006: Pastva jako prostředek údržby trvalých
travních porostů v chráněných územích. VÚRV, v.v.i., Praha 6-Ruzyně: 104.
Patáková J. (1997): Studium mikromycetů v aspirabilní frakci prašného aerosolu v ovzduší Prahy. 109
p., ms. [Dipl. pr., depon. In: Knih. kat. botaniky PřF UK Praha].
Šimordová M. (1978): Mikroflóra ovzduší u různých zemědělských technologií a metody jejího
sledování. 109 p., ms. [Postgr. pr., depon. In: Knih. kat. botaniky PřF UK Praha].
Tomšíková A., Nováčková D. (1970): Zum Studium der opportunischen Pilze. I. Pilzflora in der
Atmosphäre von Pilsen (ČSSR) (Teil A). Mykosen 13(2): 589-602.
Voženílková B., Klimeš F., Kobes M., Suchý K., Květ J. (2010): Influence of mowing on
phytopathological aspects of mountain meadows dynamics. Ekológia 29: 290-293.
Kontaktní adresa:
Ing. Hortová Bronislava
VÚRV, v.v.i., Drnovská 507/73, 16106 Praha 6-Ruzyně
[email protected]
49
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ZHODNOCENÍ SPEKTRA HUB RODU FUSARIUM NA TRVALÝCH
TRAVNÍCH POROSTECH S VYUŽITÍM DRUHOVĚ – SPECIFICKÉ
PCR
Evaluation of Fusarium spp. occurring on the permanent grassland
using species – specific PCR
Cholastová T.1, Hortová B.2, Palicová J.2
1
2
Zemědělský výzkum, s.r.o., Troubsko
Výzkumný ústav rostlinné výrob, v.v.i.
Abstrakt
V letech 2011 a 2012 bylo sledováno spektrum nejčastěji se vyskytujících patogenních hub r. Fusarium
na trvalých travních porostech (TTP). S využitím druhově – specifické PCR byly sledovány 4 druhy
fuzárií (F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae). Hodnocení bylo prováděno u
dominantních druhů jílek mnohokvětý a jetel luční v lokalitě Závišice (281 m. n. m.) a psárka luční,
trojštět žlutavý a jetel plazivý v lokalitě Lukov (334 m. n. m.). Na uvedených lokalitách byl zjišťován
výskyt druhů rodu Fusarium ve vzorcích zelené hmoty a ve vzduchu. Ze 4 sledovaných patogenů r.
Fusarium byl nejčastěji detekovaným druhem vyskytujícím se na trvale travních porostech (zelená
hmota, vzduch) jednoznačně druh F. avenaceum, v menší míře následovaly F. poae a F. culmorum. V
minimálním množství byl zastoupen druh F. graminearum.
Klíčová slova: Fusarium spp., PCR, patogen – specifické primery, trvalé travní porosty
Abstract
The presence of the most common pathogenic fungi from genus Fusarium, which is occurring on
permanent grassland, was monitored during the years 2011 and 2012. Using species – specific PCR
the occurrence of four Fusarium species were investigated (F. avenaceum, F. culmorum, F.
graminearum and F. poae). The evaluation was carried out on dominant species Italian ryegrass
(Lolium multiflorum) and red clover (Trifolium pratense) at the locality Závišice (281 m. a. s. l.) and
meadow foxtail (Alopecurus pratensis L.), yellow oat grass (Trisetum flavescens) and white clover
(Trifolium repens) at the locality Lukov (334 m. a. s. l.). In the area of interest with permanent
grassland the following variants were evaluated: green matter and air. The most frequently detected
species occurring on permanent grassland, isolated from green mass and air, was clearly F.
avenaceum, followed by F. poae and F. culmorum to a smaller extent. The smallest amount was
represented by F. graminearum species.
Key words: Fusarium spp., PCR, pathogen – specific primers, permanent grassland
Úvod
Trvalé travní porosty (TTP) zaujímají v České republice přes 23 % výměry zemědělské půdy.
Je to zhruba 970tis. ha, z toho je asi 800tis. ha využívaných pro produkci píce. Už sama tato
čísla napovídají, že jde o významnou součást agroekosystému.
Kvetoucí luční porosty s převahou trav jsou nejen zdrojem pylu (z alergologického hlediska),
ale mohou se stát také zdrojem fuzarióz s nekontrolovatelným únikem do okolního prostředí.
Mezi nejběžnější a nejčastější patří druhy F. avenaceum, F. culmorum F. graminearum, F.
poae, F. sporotrichioides, F. equiseti a F. oxysporum (Klimeš, 1997; Inch & Gilbert, 2003;
Voženílková et al., 2010). Rod Fusarium je bohatým zdrojem široké palety bioaktivních
sekundárních metabolitů, trichothecenů, zearalenonů a fumonisinů. V posledních letech
vstoupily do pozornosti i mnohé další důležité mykotoxiny, jako jsou moniliformin, enniatiny,
beauvericin a fusaproliferin (Sorensen, 2009). V rámci sledování kvality a bezpečnosti krmiva
je proto důležité monitorovat výskyt fuzarióz s toxinogenním účinkem.
Určení druhu na základě morfologie je mnohdy neúspěšné, protože morfologické a
fyziologické charakteristiky jednotlivých druhů jsou velmi podobné a druhy se příliš neliší ani
50
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
svými projevy po napadení hostitele. Navíc situaci ztěžuje geografické rozšíření druhů,
protože se často na jednom území vyskytuje současně více než jeden druh rodu Fusarium.
Klasické mikrobiologické kultivační metody jsou navíc poměrně časově náročné a do jisté
míry subjektivní. V současné době je však potřeba rychlá a jednoznačná detekce patogena. To
všechno jsou důvody pro používání moderních molekulárně biologických metod pro
identifikaci a detekci Fusarium spp. Jednou z nich je polymerázová řetězová reakce s
použitím specifických primerů. Genetické studie na základě PCR prováděl u rodu Fusarium
spp. například Schilling et al. (1996), který odlišil F. culmorum a F. graminearum. Detekci
rodu Fusarium spp. pomocí polymerázové řetězové reakce uvádí také Lees (1995), Turner et
al. (1998), Doohan et al. (1998) a Arif et al. (2012).
Cílem řešení bylo sledovat přítomnost 4 nejčastěji se vyskytujících patogenních hub r.
Fusarium (F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae) napadajících TTP
prostřednictvím polymerázové řetězové reakce s využitím patogen – specifických primerů.
Materiál a metody
Biologický materiál. V letech 2011 a 2012 bylo prováděno hodnocení u dominantních druhů
jílek mnohokvětý a jetel luční v TTP v lokalitě Závišice (281 m. n. m.) a psárka luční, trojštět
žlutavý a jetel plazivý v lokalitě Lukov (334 m. n. m.). V zájmovém území TTP byly
posuzovány následující varianty: zelená hmota a vzduch. Vzorky zelené hmoty byly z každé
lokality odebrány před 1. a 2. sečí ze 4 míst pokusného pozemku. Před 1. a 2. sečí byl odebrán
rovněž vzorek vzduchu. Odběr vzduchu probíhal sedimentační metodou pomocí agarových
ploten (doba expozice 10 minut). Petriho misky s agarovým médiem (bramborovo-dextrózový
agar – PDA) byly rozmístěny do porostu. Zachycené mikroskopické houby byly
determinovány morfologicky pouze do rodů, zástupci rodu Fusarium i druhově, a to na
základě morfologických a molekulárně-biologických metod.
Jako standardy byly použity izoláty Fusarium avenaceum CCM 8015, Fusarium culmorum
CCM F-553, Fusarium graminearum CCM 8244 a Fusarium poae CCM F-169 získané
z České sbírky mikroorganismů Masarykovy univerzity v Brně.
Izolace DNA. Genomová DNA byla izolována z nárůstu mycélia pomocí komerčně
dostupného kitu DNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen, Německo). Kvalita DNA byla testována
elektroforeticky.
PCR amplifikace a agarózová gelová elektroforéza. Reakční směs o celkovém objemu
25µl se skládala z 2x koncentrovaného PPP Master Mixu (Top – Bio, ČR), primerů
(Metabion, Německo) o koncentraci 0,2µM a 1,5µl templátové DNA. Pro identifikaci
patogenů byly použity následující dvojice primerů, které použili níže citovaní autoři: F.
avenaceum (AF/AR; Lees, 1995), F. culmorum (OPT18F470/OPT18R470; Schilling et al.,
1996), F. graminearum (Fg11F/R; Nicholson et al., nepublikováno) a F. poae (Fp82F/R;
Parry et Nicholson, 1996). K amplifikaci houbové DNA byl použit teplotní a časový profil,
který se měnil v závislosti na specificitě primerů. Použitím F. avenaceum specifických
primerů byl termocykler naprogramován na 40 cyklů (95°C-30s, 60°C-30s a 72°C 40s).
Program pro F. graminearum a F. poae specifické primery byl podobný s výjimkou
annealingové teploty, která byla upravena na 62°C. Použitím F. culmorum specifických
primerů byl termocykler naprogramován na 30 cyklů (94°C-1min., 55°C-1min. a 72°C
2min.). V závěrečném cyklu každého programu byl poslední krok prodloužen na 5min., aby
byly dosyntetizovány chybějící úseky fragmentů.
Produkty amplifikace byly separovány na horizontální elektroforéze HE 99X (Hoefer, USA) v
1,5% agarózovém gelu při konstantním napětí 120V po dobu 80 minut.
51
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky a diskuze
Z biologického materiálu byla vyizolována vysokomolekulární DNA s kvalitou vhodnou pro
následnou amplifikaci.
Pomocí F. avenaceum specifických primerů AF/AR byly amplifikovány produkty o délce
920bp, primer Fp82F/R specifický pro detekci F. poae amplifikoval fragment o velikosti
220bp, produkt amplifikovaný F. culmorum specifickým primerem OPT18F470/OPT18R470
měl velikost 472bp a s využitím primerové kombinace Fg11F/R byla velikost
amplifikovaného produktu detekujícího F. graminearum 400bp. Tyto velikosti PCR
amplikonů uvádí též Doohan et al. (1998) a Schilling et al. (1996). Yli-Mattila et al. (2004)
uvádí pro F. graminearum 400bp velikost specifického fragmentu, která byla potvrzena i
v této práci.
Analýza vzorků zelené hmoty (viz graf 1) ukázala, že v r. 2011 byl na lokalitě Závišice
dominantním druhem F. avenaceum. Jeho procentuální zastoupení bylo 63,2 % ve vzorcích
zelené hmoty odebrané před 1. sečí a 29,6 % v zelené hmotě odebrané před 2. sečí. Navíc
byly ve vzorcích zelené hmoty před 2. sečí nalezeny v menší míře (3,7 %) i zástupci druhu F.
culmorum. V r. 2012 byl ve vzorcích zelené hmoty odebrané před 2. sečí na lokalitě Závišice
na rozdíl od r. 2011 dominantním druhem F. poae vyskytující se se 60% frekvencí. Ve
vzorcích zelené hmoty (1. seč, 2012) nebyly detekovány mikromycety r. Fusarium.
Graf 1: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve
vzorcích zelené hmoty na lokalitě Závišice
V letech 2011 a 2012 byla na lokalitě Lukov zjištěna prevalence druhu F. avenaceum ve
všech odebraných vzorcích zelené hmoty (viz graf 2). Nejvyšší frekvenci výskytu (66,7 %)
tento druh dosahoval při odběru zelené hmoty, 1. seč v r. 2012. V zelené hmotě (2. seč, 2011)
byly v menší míře zaznamenány druhy F. poae (22,2 %) a v minimálním množství i druh F.
graminearum (2,2 %).
52
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Graf 2: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve
vzorcích zelené hmoty na lokalitě Lukov
Výrazná dominance druhu F. avenaceum se projevila i ve vzorcích vzduchu (viz graf 3) na
lokalitě Závišice. Max. frekvence výskytu (100 %) byla zjištěna u vzorků vzduchu odebraném
ze zelené hmoty před 1. sečí (2011) a 2. sečí (2012).
Graf 3: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve
vzorcích vzduchu na lokalitě Závišice
Prevalence druhu F. avenaceum na lokaliě Lukov byla zjištěna ve vzorcích vzduchu
odebraném ze zelené hmoty před 2. sečí (2011) a 1. sečí (2012). Frekvence výskytu
dosahovala 90 % a 50 %. Navíc se ve vzorcích vzduchu, 2. seč (2011) vyskytoval ve vyšší
míře (70 %) druh F. poae, který je známým producentem trichothecenů.
53
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Graf 4: Frekvence výskytu (%) F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum a F. poae ve
vzorcích vzduchu na lokalitě Lukov
Závěr
Ze 4 sledovaných patogenů r. Fusarium byl nejčastěji detekovaným druhem vyskytujícím se
na trvale travních porostech (zelená hmota, vzduch) jednoznačně druh F. avenaceum, v menší
míře následovaly F. poae a F. culmorum. V minimálním množství byl zastoupen druh F.
graminearum. Individuální frekvence výskytu je samozřejmě ovlivněna environmentálními
faktory, jako jsou vlhkost, teplota, půdní typ, půdní textura nebo předcházející plodina. Houby
r. Fusarium patří mezi fytopatogenní houby, které nelze přehlížet ani při nízkém výskytu.
Neměla by být proto podceňována ani jejich schopnost produkovat nebezpečné mykotoxiny.
Ačkoliv F. avenaceum není producentem trichothecenů a fumonisinů, je důležitým
producentem moniliforminu, beauvericinů a enniatinů. F. poae je známý hlavně jako
producent širokého spektra trichothecenů. F. culmorum produkuje podobný profil mykotoxinů
a jiných biologicky aktivních metabolitů jako F. croockwellense, což představují hlavně
trichotheceny, zearalenon, kulmorin, moniliformin a jiné (Thrane, 1989; 2001; Weidenbörner,
2001). F. graminearum je silným producentem trichothecenů, především deoxynivalenolu.
Dedikace
Výsledky byly získány za finanční podpory MZe ČR NAZV při řešení výzkumného projektu
č. QI111C016 a za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj
výzkumné organizace.
Použitá literatura
Arif M., Chawla S., Zaidi N. W., Rayar J. K., Variar M., Singh U. S. (2012): Development of
specific primers for genus Fusarium and F. solani using rDNA sub-unit and transcription
elongation factor (TEF-1a) gene. African Journal of Biotechnology, 11 (2): 444 – 457.
Doohan F. M., Parry D. W., Jenkinson P., Nicholson P. (1998): The use of species-specific
PCR-based assays to analyse Fusarium ear blight of wheat. Plant Pathology 47: 197 – 205.
54
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Inch S., Gilbert J. (2003): The incidence of Fusarium species recovered from inflorescences
of wild grasses in southern Manitoba. Canadian Journal of Plant Pathology 25: 379 – 383.
Klimeš F. (1997): Lukařství a pastvinářství – Ekologie travních porostů. JU ZF České
Budějovice: 140.
Lees A. K. (1995): Diagnosis and Control of Foot Rot Pathogens of Wheat. Buckinghamshire,
UK: Open University, Ph.D. thesis.
Nicholson et al. (nepublikováno) - In.: Doohan F. M., Parry D. W., Jenkinson P., Nicholson
P. (1998): The use of species-specific PCR-based assays to analyse Fusarium ear blight of
wheat. Plant Pathology 47: 197 – 205.
Parry D. W., Nicholson P. (1996): Development of a PCR assay to detect Fusarium poae in
wheat. Plant Pathology 45: 383 – 91.
Schilling A. G., Möller E. M., Geiger H. H. (1996): Polymerase chain reaction – based assays
for specific detection of Fusarium culmorum, F. graminearum and F. avenaceum.
Phytophatology 86: 515 – 522.
Sorensen J. L. (2009): Preharvest fungi and their mycotoxins in maize. Ph. D. Thesis.
Lyngby: Center for Microbial Biotechnology, 2009. ISBN: 978-87-91494-68-0.
Soroka J. J., Gossen B. D. (2005): Phytophagous arthropods and silvertrop levels associated
with postharvest residue treatments in three turfgrass species grown for seed. Canadian
Journal of Plant Science 56: 213 – 224.
Thrane U. (1989): Fusarium species and their specific profiles of secondary metabolites. In
Desjardins A. E. (2006): Fusarium Mycotoxins. Chemistry, Genetics and Biology.
Minnesota, APS Press, 2006, 260 p. ISBN: 0-89054-335-6.
Thrane U. (2001): Developments in the taxonomy of Fusarium species based on secondary
metabolites. In Desjardins A. E. (2006): Fusarium Mycotoxins. Chemistry, Genetics and
Biology. Minnesota, APS Press, 2006, 260 p. ISBN: 0-89054-335-6.
Turner A. S., Lees A. K., Rezanoor H. N., Nicholson P. (1998): Refinement of PCR –
detection of Fusarium avenaceum and evidence from DNA marker studies for phenetic
relatedness to Fusarium tricinctum. Plant Pathology 47: 278 – 288.
Voženílková B., Klimeš F., Kobes M., Suchý K., Květ J. (2010): Influence of mowing on
phytopathological aspects of mountain meadows dynamics. Ekológia 29: 290 – 293.
Weidenbörner M. (2001): Encyclopedia of Food Mycotoxins. Giessen, Springer, 2001, 294 p.
ISBN: 3-540-67556-6.
Yli-Mattila T., Paavanen-Huhtala S., Parikka P., Konstantinova P., Gagkaeva T. Y. (2004):
Molecular and morphological diversity of Fusarium species in Finland and north-western
Russia. European Journal of Plant Pathology 110: 573 – 585.
Kontaktní adresa:
Cholastová Tereza, Mgr.
Zemědělský výzkum s. r.o., Zahradní 400/1, Troubsko
[email protected]
55
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
BIODIVERZITA HMYZU SE ZAMĚŘENÍM NA ŠKŮDCE
V MULČOVANÉM A NEMULČOVANÉM TRAVNÍM SYSTÉMU
Insect biodiversity focused on pests inmulched and not mulched
grass system
Frydrych J.1, Cagaš B.1, Kolařík P.2, Rotrekl J.2, Barták M.3
1
2
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Zubří
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
3
Česká zemědělská univerzita v Praze
Abstrakt
Pro monitoring hmyzu v letech 2008-2011 byly vybrány dvě stanoviště na nemulčovaném a
mulčovaném trvalém travním porostu na stanovišti ve Stříteži nad Bečvou. V letech 2008-2011bylo na
dvou pokusných stanovištích zjištěno prostřednictvím emergentních lapáků celkem 81980 jedinců,
z nich 29885 v nemulčovaném systému a 52095 v mulčovaném systému. Celkový počet
morphospecies (4 608) byl vyšší u mulčovaného systému než u nemulčovaného systému. Vyšší
hodnoty u všech indexů diverzity jsou na mulčovaném stanovišti. Zcela novým poznatkem je zjištění
menšího počtu ploštic v mulčovaném travním porostu oproti nemulčovanému. Pro zjištění vlivu
mulčování na výskyt ploštic a běloklasosti v travním porostu byl založen pokus s kostřavou červenou
na stanovišti v Zubří. Novým poznatkem je rovněž zjištění vlivu zvýšení intenzity mulčování na
snížení výskytu ploštic v travním porostu.
Klíčová slova: zemědělská technologie, biodiverzita hmyzu, mulčování, travní porost, škůdce
Abstract
For monitoring of insects in the period 2008-2011 were selected two stations in not mulched and
mulched permanent grassland habitats in Střítež nad Bečvou. The total of 81,980 specimen were
identified through emergent traps at two experimental sites in 2008-2011, from which: 29,885
specimen in not mulched and 52,095 in the mulching system. The total number of morphospecies
(4608) was higher in selected groups of mulched than in variants of not mulched groups. Higher
values of all indices of diversity are in the mulched sites. A completely new finding is detecting fewer
true bugs in the mulched grass stand compared to not mulched. To determine the effect of mulching on
the occurrence of true bugs and silvertop in grassland experiment was established with red fescue at
the station in Zubří. New finding is also detecting the effect of increasing the intensity of mulching to
reduce the occurrence of true bugs in the grass stand.
Key words: agricultural technology, biodiversity of insects, mulch, grass stand, pests
Úvod
Mulčování ovlivňuje mnohé vlastnosti půdy (udržuje půdní vlhkost, snižuje erozi, dodává
živiny, potlačuje plevele a klíčení semen, snižuje teplotní extrémy, a poskytuje kryt pro
mnoho živočichů). OSEVA vývoj a výzkum s.r.o. v Zubří ve spolupráci s Českou
zemědělskou univerzitou v Praze a Zemědělským výzkumem s.r.o. v Troubsku řešila projekt
„Ovlivňování biodiverzity hmyzu v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a
zemědělskými technologiemi se zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“.
Cílem projektu byl monitoring variability hmyzu v rozdílných způsobech zemědělského
využívání půdy a zemědělských technologiích se zaměřením na variabilitu hmyzích škůdců a
jejich bioregulátorů v travních a jetelovinových porostech. Součástí projektu byl i výzkum
variability hmyzu na travních porostech, kde se provádí mulčování.
Významnými škůdci v travních a jetelových porostech jsou ploštice, zejména zástupci čeledi
Miridae – klopuškovité. Původcem běloklasosti, významné choroby trav pěstovaných na
56
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
semeno, je klopuška hnědožlutá (Leptopterna dolobrata), hmyz z podřádu Heteroptera –
ploštice, čeledi Miridae – klopuškovité.
Škody způsobované tímto onemocněním nabyly významu s postupně se zvyšujícím
množstvím ploch trav s víceletým využíváním. V 60. letech 20. století dosáhlo poškození
kalamitního charakteru. Toto onemocnění je druhově specifické a napadá výhradně pěstované
druhy rodu Poa, Agrostis, dále např. druhy Festuca pratensis, F. rubra a F. ovina, Trisetum
flavescens, Cynosurus cristatus a některé další méně významné travní druhy. Se stářím
porostu se intenzita napadení zvyšuje. Typickým projevem choroby je zcela odumřelé,
slámovitě zabarvené a „berlicovitě“ zahnuté stéblo. Celá květní lata je odumřelá (hluchá),
konec stébla (po oddělení od bazální části) má charakteristické zaškrcení s bělavým
povlakem, kde se často nachází mycelium houby Fusarium poae. Na rozdíl od starších údajů,
kdy jako původci byli označováni roztoči Siteroptes graminum a Steneotarsonemus spirifex,
bylo zjištěno, že primárním a nejzávažnějším původcem u nás je klopuška hnědožlutá
(Rotrekl et al. 1985, Cagaš et al. 1986), která nabodává stéblo v období od sloupkování do
metání a svými toxiny za spolupůsobení fusaria způsobuje odumření fertilního stébla.
Následkem tohoto onemocnění fertilního stébla trav dochází zejména k přímým ztrátám na
výnosu semen.
Materiál a metody
Charakteristika stanovišť pro monitoring hmyzu
Lokalita – Střítež nad Bečvou – louka využitá pro sklizeň sena a senáže
Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o systém obhospodařování sečením a odvoz
hmoty z trvalého travního porostu. V systému nejsou zařazeny hnojiva ani pesticidy. Louka se
sklízí za rok 2-3 krát. Tento systém hospodaření na stanovišti převládá již více jak deset let.
Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí 7,5°C, dlouhodobý roční úhrn srážek
představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází půdní druh střední půdy ( pH 5,3;
hloubka ornice 15 cm, obsah základních živin P – 14 mg.kg-1, K – 75 mg.kg-1, Mg – 180
mg.kg1, Ca – 2030 mg.kg-1 ).
Topografické údaje o lokalitě jsou souřadnice N 49°27’12,2“, E 18°02’40,8,“, nadmořská
výška je 425 m. Z hlediska botanické charakteristiky (pro hodnocení byla použita Braun –
Blanqueta stupnice pokryvnosti a početnosti)je na stanovišti nejpočetněji zastoupen Agrostis
stolonifera L. (% pokryvnosti 30, stupeň 3).
Lokalita – Střítež nad Bečvou – mulčovaná louka
Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o systém mulčování a ponechání hmoty
z trvalého travního porostu na stanovišti. V systému nejsou zařazeny hnojiva ani pesticidy.
Louka se mulčuje 2krát za rok. Tento systém hospodaření na stanovišti převládá již více jak
čtyři roky. Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí 7,5°C, dlouhodobý roční
úhrn srážek představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází půdní druh střední půdy,
podle vlhkostních podmínek zamokřená, ( pH 5,3; hloubka ornice 15 cm, obsah základních
živin P – 14 mg.kg-1, K – 75 mg.kg-1, Mg – 180 mg.kg1, Ca – 2030 mg.kg-1 ).
Topografické údaje o lokalitě jsou souřadnice N 49°27’11,9“, E 18°02’38,3“, nadmořská
výška je 424 m. Z hlediska botanické charakteristiky (pro hodnocení byla použita Braun –
Blanqueta stupnice pokryvnosti a početnosti) je na stanovišti nejpočetněji zastoupen Agrostis
stolonifera L. (% pokryvnosti 35, stupeň 3).
Na stanovištích byly instalovány emergentní lapáky (jeden lapák na každé lokalitě) a
odebírány vzorky hmyzu ve vegetačním období v průběhu let (2008-2011). Sběry probíhaly
jednou měsíčně. Veškerý materiál členovců ze všech vzorků z emergentních lapáků byl
vyhodnocen metodou morfospecies. Do úrovně druhů byli určeni jedinci skupin: ploštice,
pavouci, střevlíkovití, brouci a mnoho čeledí dvoukřídlého hmyzu. Emergentní lapák
se skládá z látkového trychtýře o základně 1 m2, který se dolním koncem zakopá do země na
57
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
stanovišti a ze sběrné hlavy v podobě 1 litrové polyetylénové láhve naplněné až po okraj 70%
etylalkoholem. Metodou morfospecies se rozumí rozlišení odchyceného materiálu do „druhů“
na základě jejich podobnosti (Barták et al., 2010). Vzorky byly dále vyhodnoceny indexy
kvantitativní synekologické analýzy. Při synekologických rozborech byl počítán Simpsonův a
Shannon-Wienerův index druhové rozmanitosti a Margalefův index druhové pestrosti.
Simpsonův index druhové rozmanitosti se vypočte dle vztahu: D = 1 /  pi2, kde pi = relativní
početnost i-tého druhu. Tento index vyjadřuje, s jakou mírou pravděpodobnosti patří dva
náhodně odebraní jedinci dvěma různým druhům. Shannonův index se vypočte podle vzorce:
H = -  pi ln pi a vychází z pravděpodobnosti, s jakou bude další ulovený jedinec patřit
předpokládanému druhu
Index druhové pestrosti je mírou druhové bohatosti vzorku. Byl používán ve dvou podobách a
to 1) celkový počet zjištěných druhů (resp. morfospecies) a 2) Margalefův index druhové
pestrosti (ten respektuje odlišnosti vzorků různě početných, ale v našich odběrech jsme volili
metodiku emergentních lapáků, které se příliš neliší v počtech odebraných jedinců).
Margalefův index druhové pestrosti se vypočítá jako P = (Nd - 1) / log N, kde Nd je počet
druhů ve vzorku a N celkový počet jedinců.
Pro výzkum vlivu intenzity mulčování na výskyt běloklasosti a klopušky hnědožluté
v kostřavě červené trávě náchylné na běloklasost v letech 2008-2011 byl založen pokus
na stanovišti v Zubří.
Kostřava červená v roce 2007 byla založena ve čtyřech variantách pro výzkum vlivu
mulčování na běloklasost v souvislosti s biodiverzitou členovců v travním porostu. Pokus
nebyl sklízen na semeno. Byl sledován výskyt stařiny, počet běloklasých stébel a počet
jedinců klopušky hnědožluté v pokuse. Na základě upřesnění metodiky pro rok 2009 bylo
zařazeno do pokusu smýkání entomologickým smýkadlem se zaměřením na zjištění počtu
jedinců klopušky hnědožluté způsobující běloklasost.
Režim ošetření pokusu v letech 2008-2011 (počet mulčování za rok)
Varianty:
1- mulčováno 1x, 2- mulčováno 2x, 3 - mulčováno 3x,4- mulčováno 4x
Lokalita – Zubří - charakteristika lokality s pokusem kostřavy červené
Z hlediska způsobu obhospodařování se jedná o ekologický systém pěstování trávy na semeno
bez použití pesticidů a průmyslových hnojiv. Tento systém hospodaření na stanovišti probíhá
v roce 2011 čtvrtým rokem. Na stanovišti je založen pokus s mulčováním a následným
vyhodnocením výskytu běloklasosti. Dlouhodobá průměrná roční teplota na stanovišti činí
7,5°C, dlouhodobý roční úhrn srážek představuje sumu 864,5 mm. Na stanovišti se nachází
půdní druh písčitohlinitá půda, půdní typ nivní půdy glejové ( pH 4,64 hloubka ornice 25 cm,
obsah základních živin P – 30 mg.kg-1, K – 152 mg.kg-1, Mg – 94 mg.kg-1, Ca – 1,498 mg.kg1
).
Topografické
údaje
o
lokalitě
jsou
souřadnice
N
49°27’48,0“,
E 18°04’49,4“, nadmořská výška je 351 m. Z hlediska botanické charakteristiky je
nejpočetněji zastoupen na stanovišti Festuca rubra L. Valaška. (% pokryvnosti 80, stupeň 5).
58
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky a diskuze
Počet jedinců na stanovišti mulčovaného a nemulčovaného trvalého travního porostu ve
Stříteži nad Bečvou v letech 2008 – 2011
Rok
2008
2009
2010
2011
Celkem
Střítež
10654
7011
7149
27281*
52095
mulč.
Střítež
10717
6827
4701
7640
29885
nemulč.
Celkem
21371
13838
11850
34921
81980
Vyšší počet jedinců (52095) byl zjištěn na stanovišti louky, kde se provádí mulčování
travního porostu
* v roce 2011 bylo zjištěno 20724 jedinců mšic Aphidomorpha na mulčovaném stanovišti
Počet taxonů morfospecies na stanovišti mulčovaného a nemulčovaného trvalého
travního porostu ve Stříteži nad Bečvou v letech 2008 – 2011
Rok
Střítež
mulč.
Střítež
nemulč.
Celkem
2008
607
2009
614
2010
655
2011
511
Celkem
2387
745
580
445
451
2221
1352
1194
1100
962
4608
Počet morphospecies (2387) byl vyšší u stanoviště, kde se provádí mulčování
Počet jedinců ploštic určených do druhů na stanovištích trvalého travního porostu
v letech 2008 - 2011
2008
2009
2011
2011
Celkem
Střítež
T
9
25
12
53
99
mulč.
Střítež
nemulč.
T
51
30
13
29
123
V mulčovaném travním porostu bylo zjištěno menší zastoupení ploštic oproti nemulčovanému
(T – travní porost)
Průměrné hodnoty vypočtených indexů diverzity v letech 2008-2011
Simpson’s
Shannon’s index
sindex
Margalef’s index
Střítež nad Bečvou – nemulč.
19,75
3,27
13,74
Střítež nad Bečvou – mulč.
29,74
3,62
16,60
Vyšší hodnoty u všech indexů jsou na mulčovaných stanovištích. Zde byl i vyšší počet
jedinců a taxonů morphospecies.
59
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky v pokusu s vlivem intenzity mulčování na výskyt běloklasosti a klopušky
hnědožluté v porostu kostřavy červené.
V roce 2008 byl výskyt běloklasých stébel pouze na variantě bez mulčování a to ojedinělý.
Na mulčovaných variantách se běloklasost nevyskytla. V roce 2010 a 2011 byl výskyt
běloklasosti zaznamenán pouze na variantě č. 1 u kostřavy červené, kde bylo mulčováno
pouze jedenkrát ročně v roce 2010 (9 běloklasých stébel u kostřavy červené na m2) a v r. 2011
3 běloklasá stébla u kostřavy červené na variantě č. 1, u ostatních mulčovaných variant se
běloklasost nevyskytla.
Nevětší počet běloklasých stébel a průkazný výskyt klopušky hnědožluté byl zaznamenán
v roce 2009.
Pokus byl mulčován u varianty č. 1, 2, 3 a 4 v dubnu 2009. Varianty 2, 3 a 4 byly dále
mulčovány v červnu 2009. Varianty 3 a 4 potom byly mulčovány v červenci 2009 a varianta
č. 4 v záři 2009. Celý pokus varianty 1-4 byl mulčován včetně kontroly v říjnu 2009.
Hodnocení stařiny bylo provedeno v dubnu 2009. Počet klopušek byl zjištěn na všech
variantách v květnu 2009. Počet běloklasých stébel byl zjištěn v červnu 2009 před druhým
mulčováním. Stejný režim mulčování byl proveden i v roce 2008, 2010 a 2011.
Hodnocení výskytu klopušek ve vztahu k počtu běloklasých stébel u kostřavy červené
v roce 2009
Varianta
Výskyt stařiny
Počet klopušek
Počet běl. stébel m2
6. 4. 2009
15. 5. 2009
1. 6. 2009
1
90%
220
66
2
50%
196xx
39xx
3
30%
18xx
17xx
4
15%
14xx
7xx
Počet nymf klopušek - ANOVA LSD 0,05: 9,432 LSD 0,01: 13,563
Počet běloklasých stébel - ANOVA LSD 0,05: 4,629 LSD 0,01: 6,656
xx – vysoce průkazný rozdíl
S intenzitou mulčování klesá výskyt běloklasých stébel a výskyt klopušky hnědožluté.
Nejvyšší počet běloklasých stébel a největší počet klopušek byl zjištěn na variantě, č. 1 která
byla mulčována na podzim a bylo zde i nejvíce mulče (stařiny) z podzimu. Na této variantě
byl zaznamenán největší počet běloklasých stébel. S intenzitou mulčování klesá výskyt
běloklasých stébel a výskyt nymfálního stádia klopušky hnědožluté jak je patrno z tabulky.
Z těchto výsledků vyplývá největší výskyt běloklasosti na variantě s největším zastoupením
mulče. Tam, kde je nejvíce stařiny, je i nejvíce klopušky hnědožluté tnz. škůdců.
Závěr
V letech 2008-2011 bylo na dvou pokusných stanovištích prostřednictvím emergentních
lapáků celkem zjištěno 81980 jedinců, 29885 v nemulčovaném systému a 52095
v mulčovaném systému. Větší počet jedinců byl v mulčovaném systému než
v nemulčovaném. Celkový počet morphospecies (4 608) byl vyšší u mulčovaného stanoviště.
Vyšší hodnoty u všech indexů diverzity jsou na mulčovaných stanovištích. Zcela novým
poznatkem je zjištění menšího počtu ploštic v mulčovaném travním porostu oproti
nemulčovanému a zjištění vlivu zvýšení intenzity mulčování na snížení výskytu ploštic
60
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
v travním porostu. U varianty s kostřavou červenou č. 4, kde bylo provedeno mulčování 4 x
ročně, bylo nejnižší zastoupení stařiny (15 %), nejnižší výskyt klopušek (14) a nejnižší počet
běloklasých stébel (7) oproti variantě č. 1, kde bylo provedeno mulčování jednou ročně a byly
zde zaznamenány nejvyšší hodnoty ve všech sledovaných znacích ze všech variant
(zastoupení stařiny 90 %, výskyt klopušek 220, počet běloklasých stébel 66.) Mezi těmito
dvěma variantami č. 1 a č. 4 je vysoce průkazný rozdíl ve výskytu klopušek a počtu
běloklasých stébel. Vysoce průkazný rozdíl u kostřavy červené ve výskytu klopušek a počtu
běloklasých stébel je i mezi variantou č. 1 (1x mulčováno), č. 2 (2x mulčováno) a č. 3 (3x
mulčováno).
Dedikace
Příspěvek byl zpracován na základě podpory projektu „Ovlivňování biodiverzity hmyzu
v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a zemědělskými technologiemi se
zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“ č. QH 72151 Národní agentury
pro zemědělský výzkum České republiky.
Použitá literatura
Barták M., Krupauerová A., Frydrych J, Cagaš B., Rotrekl J., Kolařík P: Comparison of
arthropod diversity in mulched and conventionally managed grassland agroecosystems.
Workshop on animal biodiversity, Jevany, Czech Republic, 7. 7. 2010. p. 14-24. ISBN:
978-80-213-2146-5.
Cagaš, B., Klumpar , J., Rotrekl, J., Bumerl, J.: Chemická ochrana proti běloklasosti trav. Sb.
ÚVTIZ – Ochrana rostlin 22(4): 295-300, 1986.
Rotrekl, J., Klumpar, J., Cagaš, B., Bumerl, J.: Ploštice a totální běloklasost trav. Sb. ÚVTIZ
Ochrana rostlin 21(4): 267-274, 1985.
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Frydrych
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o.
Hamerská 698, 756 54 Zubří
[email protected]
61
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV ROZDÍLNÉHO HOSPODAŘENÍ SE SLÁMOU NA DRUHOVOU
DIVERZITU PLEVELŮ
Influence of different straw management on weed species diversity
Winkler J., Svoboda M.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Tato práce je zaměřena na zjištění vlivu rozdílného hospodaření se slámou na druhovou diverzitu
plevelů. Pozorování bylo provedeno v roce 2011 a 2012 na školním pozemku v Žabčicích, konkrétně
v monokultuře ječmene jarního. Jednotlivé varianty hospodaření se slámou byly aplikovány ve třech
variantách a to odvoz slámy s pozemku pryč, zaorání slámy a nebo její pálení. Z půdou se zde
hospodařilo ve dvou variantách a to pomocí tradičního a nebo minimalizačního způsobu zpracování.
Získané výsledky byly vyhodnoceny matematicko-statistickými analýzami DCA (Detrended
Correspondence Analysis) a RDA (Redundancy Analysis). Druhová diverzita plevelů byla nejvíce
omezena na pozemku, kde se sláma pálila. V největším množství se plevelné druhy vyskytovaly na
pozemcích, kde se sláma odvážela nebo byla zaorána. Vliv rozdílného hospodaření se slámou byl
znatelný u těchto druhů: Fallopia convolvulus, Galium aparine, Lamium amplexicaule, Microrrhinum
minus, Silene noctiflora, Stellaria media.
Klíčová slova: plevele, hospodaření se slámou, zpracování půdy, diverzita
Abstract
This thesis is focused on determination of the influence of the different straw management on weed
species diversity. The observations were made in 2011 and 2012 on school grounds in Žabčice,
specifically in the monoculture of spring barley. Individual variations of the straw management were
applied in three variants, namely pick straw off the land, plowing of the straw or its burning. The land
was farmed here in two variants, namely using a traditional or minimization method of processing.
The results were evaluated by mathematical and statistical analysis DCA (Detrended Correspondence
Analysis) and RDA (Redundancy Analysis). Weed species diversity was most limited in the grounds,
where the straw was burned. The largest amount of the weed species occurred in plots, where the straw
was taken away or plowed. The influence of different straw management was apparent in this
following species: Fallopia convolvulus, Galium aparine, Lamium amplexicaule, Microrrhinum
minus, Silene noctiflora, Stellaria media.
Key words: weeds, straw management, soil tillage, diversity
Úvod
Změny struktury rostlinné a živočišné výroby se nutně promítají i ve změnách, které působí
na celý ekosystém (ŠARAPATKA, 2010). LAŠTŮVKA A KREJČOVÁ (2000) ve své
publikaci uvádějí, že pole je příkladem ekosystému vytvořeného člověkem za účelem
produkce zemědělských plodin.
JEZDINSKÝ et al., (2010) uvádějí, že plevelná společenstva procházejí složitým vývojovým
cyklem, doprovázejí kulturní rostliny od vzniku zemědělství a patří mezi nejproblematičtější
škodlivé činitele, na jejichž odstranění bylo vždy obětováno obrovské množství úsilí a
energie. Jednotlivé druhy plevelů se postupně přizpůsobovaly měnícím se přírodním
podmínkám, později technologiím pěstování. Některé rostliny nebyly schopné postupně se
přizpůsobovat obdělávání půdy a z polí v dávné době zaniknuly. Některé zase byly tak závislé
na technologii pěstování, že po změně technologie nebyly schopné se v nových podmínkách
rozmnožovat (koukol polní).
Vývoj druhového spektra a společenstev byl a stále bude ovlivňován řadou faktorů. Nejvíce
ovšem byla plevelná společenstva ovlivněna zavedením osevních sledů, rozvojem
mechanizace, která ovlivnila kvalitu agrotechniky, rostoucí intenzitou využívání statkových a
62
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
průmyslových hnojiv a nejvíce používáním herbicidů v posledních padesáti letech
(JEZDINSKÝ, A. et al., 2010).
Vliv hnojení slámou na agrosystém je hodnocen v celé řadě prací. Jedním takovým
výzkumem se zabývali CHRISTIAN a BACON (1991), kteří ve svém díle prováděli pokusy
s různým využitím slámy v kombinaci s různým zpracováním půdy na hlinité a jílovité půdě.
Sláma byla pálena, sklízena nebo drcena a rozprostřena po pozemku. Mělké zpracování půdy
zajištovalo horší zapravení slámy do půdy než orba, snižovalo klíčení a počáteční růst ozimé
pšenice, ale v konečném efektu nemělo vliv na výnos. Přímé setí ozimé pšenice do
nezpracované půdy pokryté rozdrcenou slámou snižovalo výnos na jílovité půdě, ale na půdě
hlinité.
RULE et al. (1990) porovnávali zapravení slámy do půdy s pálením slámy. Výsledný efekt na
výnosy byl malý, kromě případů vyššího zaplevelení. Po zapravení slámy nebylo pozorováno
zvýšené napadení chorobami a škůdci. Největší problém byl se zaplevelením trávovitými
pleveli, speciálně na těžkých půdách po mělkém zpracování půdy nebo setí ozimé pšenice do
nezpracované půdy. Naopak PREW et al. (1983) zaznamenali při zapravování slámy do půdy
vyšší napadení houbovými chorobami. Naproti tomu KOS (1981) na základě dlouholetých
výsledků, ve své publikaci uvádí, že nejsou odůvodněné obavy ze zvyšování napadení ozimé
pšenice chorobami pat stébel po zaorávání slámy. Dále uvádí, že účinek zaorávané slámy
závisí na povětrnostních podmínkách, které ovlivňují průběh rozkladu slámy. Lepší účinek má
sláma ve vláhově příznivých letech. Naopak nižší výnosy monokultury ozimé pšenice po
mělkém zapravování slámy talířovými kypřiči ve srovnání s orbou zaznamenali PREW,
LORD (1988). Při zapravování slámy do půdy se projevovala tendence ke zvyšování
zaplevelení, především když byla sláma zapravována mělce.
Jak ukazují výsledky, hnojení slámou v kombinaci s minimalizačními technologiemi
zpracování (mělké zapravení slámy, přímé setí do nezpracované půdy pokryté rozdrcenou
slámou) je často provázeno problémy s kvalitním založením porostu. Z důvodu vyšší
koncentrace slámy ve vrchní vrstvě nebo na povrchu půdy, není zajištěna požadovaná hloubka
a rovnoměrnost uložení semen do půdy. Dále se se často projevuje inhibiční vliv slámy na
klíčení, vzcházení a počáteční růst pěstovaných plodin. Většinou pozitivně na výnosy
následné plodiny působí pálení slámy. Použitelnost tohoto opatření je však omezená
s ohledem na technické problémy a kvalitu životního prostředí (HŮLA, PROCHÁZKOVÁ,
2002).
Materiál a Metody
Zájmová lokalita leží v Jihomoravském kraji v celkové vzdálenosti přibližně 25 km od města
Brna, v okrese Brno – Venkov, mezi obcemi Žabčice a Židlochovice v Dyjsko-svrateckém
úvalu, který je tvořen převážně neogenními sedimenty. Samotný pokus byl uskutečněn
v centru lokality Žabčice-Obora, která je pokusnou plochou ústavů agrosystémů a
bioklimatologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Pozemky jsou rovinného
charakteru s nadmořskou výškou 179 m n. m. Oblast lze považovat za velmi teplou a suchou.
Průměrná roční teplota pro daný klimatický region je 9,2°C a průměrný roční úhrn srážek
483,3 mm. Horninové podloží tvoří nezpevněné sedimenty mořského neogénu – jíly, písky,
štěrky, které jsou místy pevněji stmelené a v různé míře vápnité. Pod půdním profilem
v hloubce 180 cm, je v neustálé zásobě spodní voda. Jelikož v suchém období půda vysychá,
vznikají velké praskliny. Ornice je hlinitá, jílovitá s mocností 35 cm, kde přechodný horizont
zasahuje do hloubky 45 cm, který je zrnitostně těžší šedohnědý.
Polní pokus byl založen v roce 1970 jako monokultura jarního ječmene, která je zde
pěstována dodnes. Pokus má dvě varianty zpracování půdy a to tradiční a minimalizační
metodě. Tradiční metoda zpracování půdy, probíhá s orbou do hloubky 0,22 m.
Minimalizační metoda zpracování půdy pomocí talířových podmítačů, probíhá do hloubky
63
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
0,12 m. Dále jsou zde použity tři různé způsoby hospodaření se slámou. První způsob byl se
sklízením slámy, druhý se zaoráním slámy a třetí způsob, kde byla sláma pálena. Velikost
jedné pokusné parcely, kde výzkum probíhal je 5,3 m x 7,0 m.
Hodnocení zaplevelení proběhlo ve dnech 2. 5. 2011 a 3. 5. 2012. K vyhodnocení byla
použita početní metoda, počet jedinců byl zjišťován na ploše 1 m2, v osmi opakováních pro
každou metodu zpracování půdy, hospodaření se slámou a rok. Vyhodnocování bylo
prováděno před aplikací herbicidů. Názvy druhů v českém a latinském jazyce byly použity
podle Kubáta (KUBÁT, 2002).
Získaný počet jedinců byl zpracován dvěma různými způsoby. Prvním způsobem je Index
diverzity (Idiv.), který byl vypočten dle vzorce Idiv. = S.I-1, kde S je počet druhů a I je počet
jedinců. Ke statistickému zpracování počtu druhů plevelů, počtu jedinců a indexu diverzity
bylo použito počítačového programu STATISTICA.CZ, byla aplikována analýza rozptylu a
následně metody minimální průkazné diference (LSD).
Druhým způsobem zpracování výsledků byla mnohorozměrná analýza ekologických dat. Ta
se řídila délkou gradientu (Lenghts of Gradient), který byl zjištěn pomocí segmentové analýzy
DCA (Detrended Correspondence Analysis). Po té byla použita redundanční analýza RDA
(Redundancy Analysis), která je založena na modelu lineární odpovědi (Linear Response). Při
testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáváno 499 permutací. Výsledná
data byla zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0 (TER BRAAK, 1998).
Výsledky a diskuze
Celkem bylo nalezeno 26 druhů plevelů. Zastoupení jednotlivých druhů plevelů je uvedeno
v Tab.1. V Tab. 2 jsou uvedeny výsledky testování LSD počtu druhů, jedinců a indexů
diverzity a statistické průkaznosti mezi variantami hospodaření se slámou, zpracováním půdy
a roky.
Tab.1. Průměrný počet jedinců jednotlivých druhů plevelů
Druhy plevelů
Amaranthus
Anagallis arvensis
Avena fatua
Carduus acanthoides
Cirsium arvense
Convolvulus arvensis
Echinochloa crus-galli
Euphorbia helioscopia
Fallopia convolvulus
Galium aparine
Chenopodium album
Lamium amplexicaule
Lamium purpureum
Microrrhinum minus
Persicaria lapathifolia
Polygonum aviculare
Silene noctiflora
Solanum nigrum
Sonchus arvensis
Sonchus oleraceus
Stachys palustris
Stellaria media
Thlaspi arvense
Veronica persica
Veronica polita
Viola arvensis
Hospodaření se slámou
Sklízená
Zaorávaná
Pálená
0,00
0,00
0,02
0,26
0,13
0,15
0,66
0,50
0,15
0,01
0,00
0,00
0,15
0,10
0,00
0,00
0,05
0,01
0,16
0,10
0,05
0,00
0,01
0,00
1,29
1,66
0,76
5,71
7,60
1,07
0,08
0,05
0,00
0,57
0,56
0,63
0,00
0,02
0,05
1,40
0,09
0,42
0,22
0,21
0,09
0,08
0,05
0,00
1,99
1,29
0,84
0,00
0,00
0,01
0,00
0,00
0,01
0,06
0,06
0,01
0,01
0,00
0,00
0,21
0,49
0,26
0,04
0,01
0,09
0,15
0,10
0,06
0,08
0,05
0,02
0,07
0,09
0,03
64
Rok
2011
0,01
0,17
0,87
0,01
0,07
0,00
0,06
0,00
1,11
5,33
0,04
0,84
0,05
1,02
0,25
0,03
2,39
0,01
0,01
0,09
0,01
0,59
0,07
0,20
0,10
0,10
2012
0,00
0,19
0,01
0,00
0,09
0,04
0,15
0,01
1,37
4,25
0,05
0,33
0,00
0,25
0,10
0,06
0,35
0,00
0,00
0,00
0,00
0,05
0,03
0,01
0,00
0,03
Zpracování půdy
Tradiční
Minimalizační
0,00
0,01
0,17
0,19
0,01
0,87
0,00
0,01
0,04
0,13
0,00
0,04
0,13
0,08
0,01
0,00
1,29
1,18
1,41
8,17
0,07
0,02
0,50
0,67
0,05
0,00
0,87
0,40
0,32
0,03
0,05
0,03
2,22
0,53
0,01
0,00
0,00
0,01
0,04
0,05
0,01
0,00
0,39
0,25
0,03
0,06
0,11
0,09
0,08
0,02
0,11
0,02
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky vyhodnocení zaplevelení monokultury jarního ječmene byly zpracovány analýzou
DCA. Délka gradientu u dat získaných byla 3,237, a proto byla vybrána pro následující
zpracování dat redundanční analýza (RDA). Na Obr. 1. jsou zobrazeny výsledky analýzy
RDA, ve které byl hodnocen vliv hospodaření se slámou na plevele. Tyto výsledky jsou
signifikantní na hladině významnosti α = 0,002 pro všechny kanonické osy a vysvětlují 14,7
% celkové variability v datech. Podle ordinačního diagramu můžeme druhy rostlin rozdělit do
4 skupin: V první skupině, se vyskytují druhy plevelů, které měly vyšší frekvenci výskytu
nebo větší početnost na variantě se sklízením slámy a patří sem: Avena fatua, Cirsium
arvense, Echinochloa crus-gali, Chenopodium album, Persicaria lapathifolia, Polygonum
aviculare, Silene noctiflora, Sonchus oleraceus, Veronica persica, Veronica polita. Druhá
skupina plevelů se vyskytovala na variantě se zaoráním slámy, a jsou to tyto plevelné druhy:
Convolvulus arvensis, Euphorbia helioscopia, Stellaria media. Třetí skupina druhů plevelů
byla nalezena na variantě s pálením slámy a jsou to tyto druhy: Amaranthus sp., Lamium
amplexicaule, Lamium purpureum, Solanum nigrum, Sonchus arvensis, Thlaspi arvense. Do
čtvrté skupiny lze zařadit plevelné druhy, které byly ovlivněny jiným faktorem, majícím vliv
na výsledky a jsou to tyto druhy: Anagallis arvensis, Carduus acanthoides, Fallopia
convolvulus, Galium aparine, Microrrhinum minus, Stachys palustris, Viola arvensis.
Tab.2 Výsledky testování LSD
Rok sledovaní
2011
2012
Zpracování půdy
Tradiční
Minimalizační
Zpracování půdy
Tradiční
Minimalizační
Hospodaření se
slámou
Sklizená
Zaorávaná
Pálená
Hospodaření se
slámou
Sklizená
Zaorávaná
Pálená
Počet druhů
Průměr
Statistická
(druh.m-2)
průkaznost
(α =0,01)
4,13
a
2,61
b
Statistická
Průměr
průkaznost
-2
(druh.m )
(α =0,01)
3,52
a
3,22
a
Průměr
Statistická
(druh.m-2)
průkaznost
(α =0,05)
3,52
a
3,22
b
Průměr
Statistická
(druh.m-2)
průkaznost
(α =0,01)
3,69
a
3,64
a
2,78
b
Průměr
Statistická
(druh.m-2)
průkaznost
(α =0,05)
3,69
a
3,64
a
2,78
b
Počet jedinců
Průměr
Statistická
(jedinec.m-2)
průkaznost
(α =0,01)
12,19
a
8,28
b
Statistická
Průměr
průkaznost
-2
(jedinec.m )
(α =0,01)
7,91
a
12,85
b
Průměr
Statistická
(jedinec.m-2)
průkaznost
(α =0,05)
7,91
a
12,85
b
Průměr
Statistická
(jedinec.m-2)
průkaznost
(α =0,05)
13,2
a
13,22
a
4,73
b
Průměr
Statistická
(jedinec.m-2)
průkaznost
(α =0,05)
13,2
a
13,22
a
4,73
b
Index diverzity
Průměrný index
Statistická
diverzity
průkaznost
(α =0,01)
0,41
a
0,6
b
Statistická
Průměrný index
průkaznost
diverzity
(α =0,01)
0,59
a
0,41
b
Průměrný index
Statistická
diverzity
průkaznost
(α =0,05)
0,59
a
0,41
b
Průměrný index
Statistická
diverzity
průkaznost
(α =0,05)
0,38
a
0,36
a
0,75
b
Průměrný index
Statistická
diverzity
průkaznost
(α =0,05)
0,38
a
0,36
a
0,75
b
Z dvou letých výsledků (2011 – 2012) je patrné, že mezi plevelné druhy, které nejvíce
zaplevelují, lze zařadit: Silene noctiflora, Galium aparine, Microrrhinum minus, Fallopia
convolvulus, Lamium amplexicaule, Stellaria media.
Druhová diverzita je na variantách s odklidem slámy a se zaoráním slámy statisticky stejná.
Průměrná hodnota indexu diverzity na variantě, kde byla sláma odvezena je 0, 38. Na variantě
kde se sláma zaorávala je 0,36. Obecně lze říci, že s vyšší diverzitou roste odolnost
společenstva. Při masivním používání chemických prostředků však zůstává otázkou, zda je
vůbec možné druhovou diverzitu plevelů nějak zachovat a současně podpořit, protože celý
65
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ekosystém je výrazně ovlivňován vůli člověka – pěstitele. Průměrná hodnota indexu diverzity,
se lišila až na variantě, kde se sláma pálila. Index diverzity, zde dosáhnul počtu 0,78. Na této
variantě se vyskytovalo méně zaplevelujících jedinců a to konkrétně v roce 2012 (8,28
jedinců.m-2), oproti roku 2011 (12,19 jedinců.m-2). Tento rozdíl by se dal vysvětlit pomocí
meteorologických podmínek, kdy byl velice suchý rok, na zájmové území dopadalo málo
dešťových srážek, tudíž byla minimální půdní vláha a plevele neměly dobré podmínky pro
svůj růst a další vývoj.
Nejvyšší počet jednotlivých plevelných druhů byl pozorován na variantách s odvozem a
zaoráváním slámy. Statistické hodnoty u obou případů jsou téměř stejné. Na pozemku, kde se
sláma odvážela, byl průměrný počet jedinců na m2 3,59. Na pozemku kde se sláma zaorávala,
průměrný počet jedinců dosáhnul hodnoty 3,64 m2. Při zaorávání slámy, bude tento jev
pravděpodobně způsobený tím, že většina dozrálých semen a plodů zůstává na původním
místě svého výskytu a je se slámou zaorána. Semena a plody, jsou v živné a hnojené půdě,
tudíž mají výborné podmínky pro brzké vzcházení v následujícím roce.
Obr. 1: Ordinační diagram vyjadřující vztah výskytu plevelů a variant hospodaření se slámou
Legenda k ordinačnímu diagramu: Sklizeni: tradiční odklid slámy, Zaorani: zaorání slámy, Paleni:
pálení slámy.Zkratky druhů plevelů: Ana arve (Anagallis arvensis), Ave fatu (Avena fatua), Car acan
(Carduus acanthoides), Cir arve (Cirsium arvense), Con arve (Convolvulus arvensis), Ech crus
(Echinochloa crus-gali), Eup heli (Euphorbia helioscopia), Fal conv (Fallopia convolvulus), Gal apar
(Galium aparine), Che albu (Chenopodium album), Lam ampl (Lamium amplexicaule), Lam purp
(Lamium purpureum), Mic minu (Microrrhinum minus), Per lapa (Persicaria lapathifolia), Pol avic
(Polygonum aviculare), Sil noct (Silene noctiflora), Sol nigr (Solanum nigrum), Son arve (Sonchus
arvensis), Son oler (Sonchus oleraceus), Sta palu (Stachys palustris), Ste medi (Stellaria media), Thl
arve (Thlaspi arvense), Ver pers (Veronica persica), Ver poli (Veronica polita), Vio arve (Viola
arvensis).
Na půdě, kde byla sláma zaorávána, jsme nejčastěji nacházeli plevelné druhy rostlin jako
Galium aparine, Fallopia convolvulus, Silene noctiflora. Při hospodaření se slámou, kde byla
použita varianta pálení slámy, bylo zaplevelení na zkoumaném pozemku během dvouletého
sledu nejnižší. Počet druhů, které se vyskytovaly na pozorovaném pozemku v 1 m2, dosáhnul
hodnoty 2,78. Důvodem nejspíše bude vysoký žár a teplo, které hořící oheň vyzařuje. Tím
pravděpodobně dochází ke zničení většiny semen a plodů ve slámě a tudíž není obohacena
půdní semenná banka a to se projevuje v poklesu aktuálního zaplevelení. Pálení slámy mělo
negativní vliv především na tyto druhy: Galium aparine, Silene noctiflora, Fallopia
convolvulus, Microrrhinum minus. Z pohledu zemědělce pálením slámy dosáhne jím chtěné
66
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
regulace druhů rostlin, které na svém pozemku nechce, ale z pohledu praktického uplatnění
tato varianta není možná z důvodu legislativního omezení.
Závěr
Největší zaplevelení při hospodaření se slámou, bylo nalezeno na variantě, kde se sláma
zaorávala a odvážela z pole pryč. Je to dáno tím, že při zaorávání slámy, většina dozrálých
semen a plodů zůstává na původním místě svého výskytu a je se slámou zaorána. Nejméně
plevelných druhů se vyskytovalo na pozemku, kde se sláma pálila. Při tomto způsobu
hospodaření, je nejspíše se slámou spálena většina semen a plodů, což znamená, že není
obohacena půdní semenná banka a to má za následek pokles aktuálního zaplevelení.
Zpracování půdy výrazně ovlivnilo především intenzitu zaplevelení (počet jedinců). Na
variantě s tradičním zpracováním půdy bylo menší zaplevelení než na variantě s
minimalizačním zpracováním půdy. Na obou variantách se vyskytovaly obdobné druhy,
ovšem na minimalizační variantě ve znatelně větším počtu jedinců.
Dedikace
Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP
10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu
zemědělských kultur“.
Použitá literatura
Hůla, J. Procházková B. : Vliv minimalizačních a půdoochranných technologií na plodiny, půdní
prostředí a ekonomiku. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2002, 103 s.
ISBN 80-7271-106-7.
Christian, D. G., Bacon, E. T. G., : The effects of straw disposal and depth of cultivation on the
growth, nutrient uptake and yield of winter wheat on a clay and a silt soil. Soil Use and
Management, 4, 1991, 217-222.
Jezdinský, A., et al.: Význam plevelů, Dostupné na:
http://tilia.zf.mendelu.cz/ustavy/553/dzi/www/plevele/vyz_plevele.htm (citováno 19.3.2013)
Kos, M., : Modely specializovaných osevních sledů pro jednotlivé výrobní oblasti. Metodika UVTIZ,
UVTIZ Praha, 1981, 33 s.
Kubát, K., 2002: Klíč ke květeně České republiky. Academia. Praha. 928 s. ISBN 80-200-0836-5.
Laštůvka, Z., Krejčová, P.: Ekologie. 1. vyd. Brno: Konvoj, 2000, 184 s. ISBN 80-85615-93-2.
Prew, R. D. et al., : Effects on eight factors on the growth and nutrient uptake of winter wheat and on
the incidence of pests and deseases. J. agric. Sci., Camb., 100, 1983, 363-382.
Prew, R. D., Lord, E. I., : The straw incorporation problem. Aspect of Applied Biology, 2, 1988, 163171.
Rule, J. S., : Seven years` straw incorporation. Arable Farming, 17, 1990, 49-50.
Šarapatka, B., : Agroekologie: východiska pro udržitelné zemědělské hospodaření. Olomouc:
Bioinstitut, 2010, 440 s. ISBN 978-80-87371-10-7.
Ter Braak, C., J., F.: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by [partial]
[detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-88-02 Agricultural
Mathematics Group. Wageningen, 1998.
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Winkler, Ph.D.
Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav agrosystémů a bioklimatologie
Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika
[email protected]
67
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
TECHNOLOGIE KOMPOSTOVÁNÍ ZBYTKOVÉ BIOMASY
ZE ZEMĚDĚLSKÉ ČINNOSTI
Composting Technology of Biomass Residues from Agriculture
Plíva P., Kovaříček P., Vlášková M.
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha
Abstrakt
Údržba trvalých travních porostů pouhým sečením nebo mulčováním nepřináší celospolečensky
očekávanou návratnost vložených nákladů. Způsobuje problémy s rozkladem biomasy a změny
spektra travního porostu. Zbytkovou travní hmotu mohou zemědělci využít pro výrobu kompostu jako
náhradu za chybějící hnůj ke hnojení na obdělávané orné půdě. Příspěvek hodnotí, za jakých
podmínek si kompost mohou vyrobit levněji než jeho nákupem z komerční kompostárny. Náklady na
výrobu kompostu v zemědělském podniku bez využití dotací se pohybují od 800 do 1 000 Kč.t-1, jsou
mírně nad úrovní tržní ceny kompostu z komerčních kompostáren. Po uplatnění plošných dotací se
náklady sníží na cca 450 až 550 Kč.t-1 a jeho výroba se stává již rentabilní. Ještě příznivější
ekonomické výsledky jsou v oblastech s možností využití dotací LFA, kdy se náklady sníží na 200 až
300 Kč.t-1.
Klíčová slova: údržba trvalých travních porostů (TTP), organická hmota (OH), kompostování,
náklady na výrobu kompostu, extenzivního systému pěstování TTP
Abstract
Conservation of permanent grasslands only by mowing or mulching doesn’t bring the expected
recovery of used investment costs, causes the problems with biomass decomposition, contamination of
groundwater by nitrates and changes in grass cover spectrum. The superfluous grass matter can be
utilized by farmers for the production of compost instead of missing farmyard manure and this
compost can be then used to a fertilization of cultivated arable land. The contribution evaluates under
what conditions it is possible to produce a compost in a cheaper way, than by its purchase from
commercial composting plant. The costs for compost production without utilization of subsidies in an
agricultural enterprise range from 800 to 1000 CZK.t-1 and there are slightly over level of market price
of compost originating from commercial composting plants. After utilization of subsidies the costs
diminish to the level of cca 450-550 CZK.t-1 and compost production becomes already profitable.
Even more favourable economic results can be reached with subsidies given in the LFA areas. In this
case the costs decrease to 200-300 CZK.t-1.
Keywords: conservation of permanent grasslands, organic matter, composting, compost production
costs, extensive system of permanent grasslands cultivation
Úvod
Údržba trvalých travních porostů (dále TTP) pouhým sečením nebo mulčováním nepřináší
celospolečensky návratnost nákladů, ale působí problémy s rozkladem zbytkové biomasy,
poškozením spodních vod nitráty a způsobuje nepříznivé změny spektra porostu (Pozdíšek,
a kol., 2004). Nařízení vlády Zákon 242/2000 Sb. o provádění agroenvironmentálních
programů uvádí, že kultury travních porostů lze spásat nebo sekat minimálně dvakrát ročně a
biomasa musí být odstraňována z pozemku. Z tabulky 1 vyplývá, že v kukuřičné a řepařské
výrobní oblasti jsou TTP průměrně na 15 % obhospodařovaných ploch, v obilnářské na 30 %,
v bramborářské na 25 % a pícninářské téměř na 60 %. Polovinu travní hmoty, která není
z těchto ploch využita k výrobě sena, lze využít pro výrobu kompostu na dočasných složištích
v blízkosti zdrojových ploch. Kompost mohou na dočasných plochách vyrábět zemědělci pro
svou vlastní potřebu pro hnojení na obdělávané orné půdě. Většina zemědělců je vybavena
68
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
dopravními prostředky, rozmetadly hnoje a nakladači a tak se snižují investice na dovybavení
kompostárny.
Tabulka 1 – Zastoupení plodin v ČR na orné půdě (Agrocenzus, 2011)
Zastoupení plodin na orné půdě
Výrobní
oblast
Orná
půda
Kukuřičná
Řepařská
Obilnářská
Bramborářská
Pícninářská
Celkem
ha
155116
577980
963300
607620
228228
2532244
Obilniny
Olejniny +
technické
plodiny
%
60
60
60
62
80
%
7
12
20
17
20
Kukuřice Okopaniny
%
27
15
5
4
0
%
0
8
3
6
0
Pícniny
na OP
Zornění
%
6
5
12
10
0
%
86
87
71
74
41
ZP
ha
180367
664345
1356761
821108
556654
3579235
z toho
TTP
ha
25251
86365
393461
213488
328426
1046991
Materiál a metoda
Podle Neuberga a kol. (1995) každý rok na obdělávané půdě zmineralizuje 3,5 t.ha-1
organické hmoty (dále OH). Vach a kol. (1996) udávají minimální roční normativ na úhradu
OH 1,8 až 2,2 t (v sušině). Pro udržení úrodnosti půdy je potřeba uhradit alespoň toto
minimum, pro zlepšování půdních vlastností dávky OH zvýšit.
Při hospodaření bez živočišné výroby je ekonomicky výhodné ponechat na poli a zapravit do
půdy veškeré posklizňové zbytky. V zjednodušeném pětihonném osevním postupu,
odvozeném z průměrného zastoupení plodin v jednotlivých výrobních oblastech ČR (tab. 1)
vzniká při doplňování OH do půdy deficit 0,3 až 0,6 t.ha-1.rok-1. V zemědělském podniku
hospodařícím bez živočišné výroby a bez hnojení hnojem je podle „Metodiky výživy
a hnojení plodin“ (Neuberg, 1995) každých 5 roků průměrný požadavek na hnojení dávkou
17 t.ha-1 kompostu o vlhkosti 50 % (tab. 2).
Tabulka 2 – Potřeba doplnění organické hmoty do půdy a potřeba hnojení orné půdy
kompostem za dobu pětileté rotace plodin
Výrobní oblast
Kukuřičná
Řepařská
Obilnářská
Bramborářská
Pícninářská
Bilance posklizňových
zbytků
t.ha-1.rok-1
2,19
1,88
1,68
1,65
1,8
Potřeba doplnění sušiny
OH
t.ha-1.rok-1
1,31
1,77
1,87
1,89
1,7
Potřeba kompostu za dobu
pětileté rotace plodin
t.ha-1 o.p.
13,1
17,7
18,7
18,9
17,0
Organická hmota v surovinách pro výrobu kompostu představuje sortiment látek různě
odolných mikrobiologickému rozkladu. Rychlost rozkladu organické hmoty je závislá na
poměru uhlíku a dusíku (C:N). Obsah uhlíku představuje polovinu obsahu organické hmoty.
Kompostované hmoty s poměrem C:N užším než 10:1 se rozkládají velmi rychle a jsou
mikrobiologicky dobře využitelné. Naopak hmoty se širokým poměrem C:N nad 50:1 se
rozkládají pomalu (Váňa, 1994).
Výstupem kompostování zbytkové travní hmoty a dalších surovin je kompost bez registrace,
který splňuje jakostní znaky ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“. Lze ho využívat pro
vlastní potřebu zemědělského podniku na hnojení orné půdy. Skladba surovin vyráběných
kompostů se může měnit podle výrobního zaměření zemědělského podniku a jejich
dostupnosti v lokalitě. V tabulce 3 jsou uvedeny příklady surovinové skladby zakládek
kompostů, jejichž součástí je vždy travní hmota z údržby TTP, pastvin a neprodukčních
ploch, popřípadě znehodnoceného sena.
69
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka 3 – Příklady surovinové skladby zakládek kompostů
m3
Objemová
hmotnost
t.m-3
Listí
Tráva
Kompost
2
2
-
0,267
0,416
-
Listí
Tráva
Sláma
Kompost
1
2
2
-
0,272
0,384
0,135
-
Listí
Tráva
Seno
Kompost
2
2
2
-
0,323
0,386
0,066
-
Sláma
Tráva
Kompost
1
3
-
0,135
0,416
-
Surovina
Objem
Hmotnost
Vlhkost
t
%
Surovinová skladba č. 1
0,534
35,0
0,832
80,1
0,520
41,2
Surovinová skladba č. 2
0,544
45,0
0,384
76,3
0,270
21,0
0,504
39,0
Surovinová skladba č. 3
0,646
47
0,772
78
0,132
17
0,515
43
Surovinová skladba č. 4
0,135
19
1,248
80,1
0,502
42,2
C:N
pH
48,3
13,8
14,9
8,4
8,7
7,2
46,2
12,0
85
10,3
7,9
8,6
6,9
8,2
51,5
12,6
25,0
13,6
8,38
8,29
8,40
7,2
90
13,8
16,9
6,9
8,7
7,8
Celková
hmotnost
t
1,366
0,520
1,198
0,504
1,550
0,515
1,383
0,502
Při realizaci i jednoduché kompostárny hraje významnou roli pořizovací cena vhodné
kompostovací plochy. Plocha pro kompostování může být vybrána přímo na zemědělské půdě
jako vodohospodářsky nezabezpečená. Použití vhodných zpevněných ploch, například
nevyužitých bývalých polních hnojišť, zpevněných ploch u polních letišť apod., rozšíří
operativní dostupnost pro mechanizační prostředky i na období dlouhodobých dešťových
srážek.
Charakteristika kompostovací plochy na zemědělské půdě:
 travní hmota spolu s ostatními surovinami se zpracovává v místě nebo blízkosti svého
vzniku přímo „na poli“ (obr. 1),
 kompostovací plocha je dočasná, není vodohospodářsky zabezpečená, platí pro ni stejné
podmínky jako pro „polní hnojiště dočasné“,
 nevýhodou je snížená schopnost pohybu mechanizace pro kompostování po ploše
v případě snížené únosnosti povrchu půdy vlivem povětrnosti,
 variantním řešením je kompostování na nezpevněné ploše souběžně s komunikací nebo
polní cestou (obr. 2) – používaná mechanizace se pohybuje po zpevněné komunikaci.
Obrázek 1 – Pásové hromady kompostu založené na dočasné ploše (zemědělské půdě)
(1- dovoz surovin, 2- pásová hromada přikrytá kompostovací plachtou, 3- překopávání kompostu,
4- dávkování kapalin, 5- manipulace se surovinami, 6- odvoz kompostu)
70
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Pro přívěsné traktorové překopávače kompostu je výhodné zakládat dvě hromady vedle sebe.
Traktor s překopávačem zpracovává druhou hromadu při jízdě v protisměru. Mezera mezi
zakládkami kompostu pro průjezd stroje je 2,5 m, mezi hromadami 0,5 m. Na začátku a konci
hromad je nutná manipulační plocha 4-5 m. Při předpokládané délce hromady 90 m se tím
potřebná kompostovací plocha zvětšuje o 10 %. Za hospodářský rok lze počítat s dvěma
rotacemi výroby kompostu na kompostovací ploše.
Z farmářských surovin (tab. 3) se vyrobí kompost s nízkou objemovou hmotností – 0,55 t.m-3.
Z těchto uvedených vstupních podmínek pro surovinovou skladbu č. 4 „sláma + tráva“ byl
stanoven normativní požadavek na délku pásových hromad a kompostovací plochu (tab. 4).
Obrázek 2 – Pásové hromady založené na nezpevněné ploše souběžně s komunikací po jedné
či obou stranách
Tabulka 4 – Požadavky na kompostovací plochu pro výrobu 1 t kompostu z vybraných
surovin dle tabulky 3 (Roy a kol, 2010)
t
Objemová
hmotnost
t.m-3
Listí
Tráva
Kompost
1,03
1,60
1,00
0,27
0,42
0,55
Listí
Tráva
Sláma
Kompost
1,08
0,76
0,54
1,00
0,27
0,38
0,14
0,55
Listí
Tráva
Seno
Kompost
1,25
1,50
0,26
1,00
0,32
0,39
0,07
0,55
Sláma
Tráva
Kompost
0,27
2,49
1,00
0,14
0,42
0,55
Surovina
Hmotnost
Délka hromady zakládky
na 1 t kompostu
m-3
m
Surovinová skladba č. 1
3,85
3,85
2,82
1,82
Surovinová skladba č. 2
3,97
1,98
3,64
3,97
1,82
Surovinová skladba č. 3
3,88
3,88
4,27
3,88
1,82
Surovinová skladba č. 4
1,99
5,98
2,92
1,82
Objem
Normativní plocha na
výrobu 1 t kompostu
m2
4,76
6,14
7,21
4,93
Základním článkem strojní linky pro kompostování je kolový traktor (Plíva a kol., 2009) nebo
univerzální čelní nakládač. Ke zvolenému mobilnímu energetickému prostředku je možné
připojovat stroje, které zajišťují jednotlivé technologické operace kompostování (obr. 3).
71
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obrázek 3 – Varianty technického řešení zemědělské kompostovací linky
Pro výrobu kompostu v zemědělském podniku se uvažuje s výrobou kompostu ze zbytkové
travní hmoty z TTP a slámy. Při tomto složení zakládky je možné uvažovat s výraznějším
zjednodušením kompostovací linky:
 sběr slámy a produkce TTP a doprava na kompostárny – traktor 60 kW + samosběrací
vůz,
 manipulace, naskladnění a vyskladnění materiálu – traktor 60 kW s univerzální čelní
lopatou,
 překopávání kompostu – traktor 60 kW + přípojný překopávač kompostu.
Pro výpočet vlastních nákladů se modelově vychází ze zemědělského podniku s 1000 ha
zemědělské půdy v obilnářské, bramborářské a pícninářské výrobní oblasti s modelovým
zastoupením ploch plodin stanovených podle statistických údajů. Požadavek na hnojení
kompostem byl zvolen ve výši 2 t.ha-1.rok-1 (sušiny), větší než je požadované minimum
k úhradě OH. Aplikace kompostu na ornou půdu (ve zboží o vlhkosti 50 % hmotnostních) se
předpokládá v intervalu každých 5 let v průměrné výši 20 t.ha-1 o.p.. Pro výrobu kompostu
byla zvolena surovinová skladba č. 4 (tab. 3) z travní hmoty z TTP a slámy, které jsou ve
všech výrobních oblastech dostupné.
Výsledky a diskuse
Kritériem při ekonomickém hodnocení ekonomiky výroby a využití faremního kompostu jsou
náklady na 1 t vyrobeného kompostu (ve srovnání s cenou kompostu na trhu) a náklady na
jeho aplikaci (Kovaříček a kol., 2012).
Při stanovení nákladů na 1 t kompostu se uvažuje s těmito nákladovými položkami:
 náklady na vstupní suroviny,
 náklady na užití plochy ke kompostování,
 náklady na provoz kompostárny,
 náklady na aplikaci kompostu.
Náklady byly zpracovány s využitím databáze normativů pro poradenství, dostupných pro
uživatele na webových stránkách www.vuzt.cz, v části Databáze a programy/Normativy pro
poradenství (Abrham a kol., 2011).
Náklady na vstupní suroviny
Travní hmota
V podniku bez živočišné výroby jsou při extenzivním obhospodařování TTP dvakrát ročně
sklízeny rotační sekačkou a převláčeny, jedenkrát za 10 let je počítáno s obnovou travního
porostu (přísev, hnojení, chemické ošetření). Celkové náklady na pěstování a sklizeň jsou
minimalizovány na 6 550 Kč.ha-1 (zahrnuje variabilní nálady i fixní náklady). Jsou to náklady
pro výrazně extenzivní pěstování a sklizeň TTP, v běžném produkčním roce se neuvažuje
hnojení ani chemická ochrana.
72
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Náklady na jednotku produkce jsou ovlivněny výnosem v dané výrobní oblasti (obilnářská –
13,5 t.ha-1, bramborářská - 12,5 t.ha-1, pícninářská 11,0 t.ha-1) a závisí na možnostech využití
dotací (tab. 5). Náklady lze snížit využitím dotací SAPS+TOP UP (v roce 2011 ve výši
4 686 Kč.ha-1), v oblastech LFA lze získat další dotace na travní porosty (zde se uvažuje
dotace LFA ve výši 2 800 Kč.ha-1 travních porostů. Použití dotací náklady výrazně sníží,
v oblastech LFA mohou být celkové dotace i vyšší než náklady na pěstování a sklizeň
travních porostů.
Tabulka 5 – Náklady na jednotku produkce travní hmoty
Varianta
Bez dotace
Dotace SAPS+TOP UP
Dotace SAPS+TOP UP+LFA
Jednotka
Kč.t-1
Kč.t-1
Kč.t-1
obilnářská
485
138
-69
Výrobní oblast
bramborářská
524
149
-75
pícninářská
595
169
-85
Sláma
Cena je stanovena metodou s využitím rozčítacích koeficientů stanovených na základě krmné
hodnoty zrna a slámy – u ozimých obilovin 12 %, u jarních obilovin 15 % celkových nákladů.
Cena 1 t slámy bez započtení dotací je 500 Kč.t-1, při využití plné dotace SAPS a TOP UP
400 Kč.ha-1. V místech zvýšené poptávky (např. pro energetické nebo surovinové využití)
může být tržní cena slámy vyšší. Pro dopravu slámy na kompostárnu byla zvolena nejlevnější
varianta – sběr a odvoz sběracími vozy. Výsledná cena slámy bez dotací je 620 Kč.t-1, při
využití dotací SAPS a TOP UP 520 Kč.t-1. Výsledný jednotkový náklad na objem slámy
potřebný pro výrobu 1 t kompostu je 167 Kč.t-1 bez dotace, 140 Kč.t-1 s dotací.
Náklady na kompostovací plochu a překopávání
Na dočasně umístěnou kompostovací plochu na zemědělské půdě bez vodohospodářského
zajištění byly stanoveny fixní náklady a roční ušlý zisk ve výši 5 000 Kč.ha-1. Pro výrobu
kompostu v pásových hromadách s dvěma výrobními cykly za rok je normativní plocha na 1 t
kompostu 6 m2. Výsledné náklady jsou na 1 t vyrobeného kompostu ve výši 3 Kč.t-1.
Při technologickém postupu výroby kompostu jsou využívány univerzální mechanizační
prostředky (kolový traktor, univerzální čelní nakladač). Jejich náklady jsou určeny
z hodinových sazeb pro roční využití obvyklé velikosti podniku s 1000 ha z.p. (kolový traktor,
samosběrací vůz).
Při nízké výrobní kapacitě kompostárny zemědělského podniku je roční využití překopávače
kompostu (CM-ST 30C, 550 tis. Kč, 1 000 m3.h-1) malé. Pro požadované množství kompostu
vyrobeného ve 2 cyklech, každý s 6 překopávkami, to je 54 h v obilnářské a bramborářské
výrobní oblasti a pouhých 30 h v pícninářské výrobní oblasti. To se negativně projevuje na
jednotkových nákladech na 1 t vyrobeného kompostu – 117 Kč.t-1 v obilnářské
a bramborářské výrobní oblasti a 175 Kč.t-1 v pícninářské. Výraznější snížení nákladů na
kompostování lze docílit společným využíváním překopávače kompostu pro více
zemědělských kompostáren.
Závěr
Celkové náklady na výrobu kompostu v zemědělském podniku bez využití dotací (tab. 6) se
pohybují od 800 do 1 000 Kč.t-1 a jsou tedy mírně nad úrovni tržní ceny kompostu
z komerčních kompostáren. Je to dáno cenou vstupů, které mohou být u komerčních
kompostáren dokonce záporné (zpracovávají vstupy, za které dostávají úhradu, jak za jejich
odvoz, tak i za zpracování).
73
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Po uplatnění plošných dotací se náklady sníží na cca 450 až 550 Kč.t-1 a jeho výroba se stává
již rentabilní. Ještě příznivější ekonomické výsledky jsou v oblastech s možností využití
dotací LFA, kdy náklady na výrobu kompostu se sníží na 200 až 300 Kč.t-1.
Výhodný je extenzivní systém pěstování TTP, výnosy jsou sice nižší (cca 11 až 13 t čerstvé
travní hmoty na 1 ha), ale výsledné náklady na 1 t produkce jsou příznivé. Zvyšováním
intenzity pěstování (především hnojení, chemická ochrana) se zvyšují výnosy travní hmoty,
ale rychleji rostou náklady, takže výsledné náklady na 1 t produkce se zvyšují.
Výhodnost extenzivního systému pěstování TTP podporuje i současný systém dotací, kdy
dotace jsou stanoveny sazbou na jednotku plochy a se zvyšováním výnosů se příznivý vliv
dotace na jednotku produkce snižuje.
Tabulka 6 – Celkové náklady na výrobu kompostu v zemědělském podniku
Náklady na kompostování bez dotací
Kč.t-1
náklady na materiálové vstupy
Kč.t-1
náklady na kompostovací plochu
Kč.t-1
náklady na kompostování
Kč.t-1
náklady na naložení a rozmetání
Kč.t-1
Celkem
Kč.t-1
Náklady na kompostování s využitím plošných dotací
sláma Kč.t-1
náklady na materiálové vstupy
tráva
Kč.t-1
náklady na kompostovací plochu
Kč.t-1
náklady na kompostování
Kč.t-1
náklady na naložení a rozmetání
Kč.t-1
Celkem
Kč.t-1
Náklady na kompostování s využitím plošných dotací
+ LFA
sláma
Kč.t-1
náklady na materiálové vstupy
tráva
Kč.t-1
náklady na kompostovací plochu
Kč.t-1
náklady na kompostování
Kč.t-1
náklady na naložení a rozmetání
Kč.t-1
Celkem
Kč.t-1
sláma
tráva
obilnářská
167
485
3
117
50
822
obilnářská
140
138
3
117
50
448
Výrobní oblast
bramborářská
167
524
3
117
50
861
bramborářská
140
149
3
117
50
459
pícninářská
167
595
3
175
50
991
pícninářská
140
169
3
175
50
538
obilnářská
bramborářská
pícninářská
140
-69
3
117
50
240
140
-75
3
117
50
235
140
-85
3
175
50
283
Dedikace
Výsledky publikované v tomto článku vznikly díky finanční podpoře MZe ČR v rámci řešení
výzkumného projektu NAZV č. QJ1210263 „Agronomická opatření ke snížení vodní eroze na
orné půdě s využitím zapravení organické hmoty“ a při řešení výzkumného záměru
MZE0002703102 „Výzkum efektivního využití technologických systémů pro setrvalé
hospodaření a využívání přírodních zdrojů ve specifických podmínkách českého
zemědělství“.
Použitá literatura
Abrham Z., Herout M., Richter J.: Ekonomika doporučených strojních souprav. [Economy of
recommended machine sets]. Soubor normativů na internetových stánkách VÚZT, v.v.i.,
v části Databáze a programy/Normativy pro poradenství; 2011
Abrham Z., Kovářová M., Richter J.: Ekonomika pěstování plodin. [Economy of crop
production]. Soubor normativů na internetových stánkách VÚZT v.v.i., v části Databáze a
programy/Normativy pro poradenství; 2011
74
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Agrocenzus 2010 - regiony, strukturální šetření v zemědělství a metody zemědělské výroby,
ČSÚ Praha, kód publikace 2129-11, Praha, 2011
ČSN 46 5735 „Průmyslové komposty“
Kovaříček P., Abrham Z., Hůla J., Plíva P., Vlášková M., Kroulík M., Mašek J.: Technologie
a ekonomika zvyšování protierozní odolnosti půdy zapravením organické hmoty. Uplatněná
certifikovaná metodika. Praha, VÚZT, v.v.i., 2012, 34 s.
Neuberg J., Jedlička J., Červená H.: Výživa a hnojení plodin. Metodika. Praha, ÚZPI, 1995,
č. 8, 66 s
Plíva P., Altmann V., Habart J., Jelínek A., Kollárová M., Marešová K., Mimra M., Váňa J.,
Dostoupal B.: Kompostování v pásových hromadách na volné ploše. Praha, Vydavatelství
Profi Press, s.r.o., 2009. 1. vydání, 136 s.
Pozdíšek J., Kohoutek A., Bjelka M., Nerušil P.: Využití trvalých travních porostů chovem
skotu bez tržní produkce mléka. Zemědělské informace, ÚZPI, Praha, 2, 2004, 103 s.
Roy A., Laurik S., Plíva P.: Výroba kompostů s různou objemovou hmotností. Metodika pro
praxi. Praha, VÚZT, 2010, 20 s.
Vach M., Vrkoč F., Šimon J., Prugar J.: Ekologická optimalizace rostlinné výroby. Metodika
zemědělské praxe. ÚZPI, Praha, 1996, č. 2, 32 s.
Váňa J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání ministerstva
zemědělství ČR v Praze, Příručka, 1994, 40 s.
Zákon č. 242/2000 Sb., o ekologickém zemědělství
Kontaktní adresa:
Ing. Petr Plíva, CSc.
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.
Drnovská 507
161 01 Praha 6 – Ruzyně
tel. 233 022 367
petr.plí[email protected]
75
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
PLYV ROČNÍKA, ODRODY A LISTOVÝCH BIOPRÍPRAVKOV NA
ÚRODU A KVALITU REPY CUKROVEJ
Influence of year, variety and foliar biopreparations on root yield and
quality of sugar beet
Pačuta V., Molnárová J., Černý I., Kašičková I.
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Abstrakt
Cieľom práce bolo zistiť vplyv ročníka, odrody a prípravkov obsahujúcich biologicky aktívne látky
(Biafit Gold a Pentakeep –V) na úrodu buliev a digesciu repy cukrovej v podmienkach kukuričnej
výrobnej oblasti Slovenska. Pokusy boli realizované v rokoch 2008 až 2010 na pozemkoch
experimentálnej bázy Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre. V pokusoch boli použité dve
odrody repy cukrovej –Viktor a Jambus a dva prípravky s obsahom biologicky aktívnych látok Biafit
Gold a Pentakeep – V. Listové preparáty boli aplikované dva krát (Biafit Gold) resp. tri krát
(Pentakeep - V) počas vegetácie. Výsledky ukázali, že listové preparáty mali štatisticky vysoko
preukazný negatívny vplyv na digesciu. Pri úrode buliev nebol ich vplyv preukazný. Odroda mala
štatisticky vysoko preukazný vplyv len na digesciu. Pri úrode buliev bol vplyv odrody rovnako
nepreukazný. Poveternostné podmienky ročníka ovplyvnili vysoko preukazne oba sledované
parametre.
Kľúčové slová: repa cukrová, listový bioprípravok, úroda buliev, digescia
Abstrakt
The aim of the study was investigate the effects of weather condition, variety and preparations
containing biologically active substances (Biafit Gold and Pentakeep-V) on root yield and digestion of
sugar beet in conditions of Slovakia maize growing area. Experiments were carried out during years
2008 and 2010 at experimental bases of the Slovak University of Agricultural in Nitra. In the
experiments were used two varieties of sugar beet Viktor, Jambus and two preparations containing
biologically active substances Biafit Gold and Pentakeep - V. The leaf preparations were applied twice
(Biafit Gold) respectively three times (Pentakeep - V) during the vegetation. The results showed that
leaf preparation had a negative statistically significant influence on digestion. The effect on root yield
was not significant. Variety had a statistically significant influence only on digestion, but variety did
not influence the root yield. The weather conditions of the years affected both monitored parameters
statistically highly significant.
Key words: Sugar beet, leaf biopreparation, root yield, digestion
Úvod
Repa cukrová je z hľadiska biologických a produkčných vlastností v rámci trhového
hospodárstva považovaná za strategickú plodinu. Výživa repy cukrovej ako základný
intenzifikačný faktor, zasahuje do všetkých fyziologických a biochemických procesov (Pačuta
et al., 2006). Repa cukrová patrí medzi plodiny s vysokými nárokmi na agrotechniku a výživu
(Ložek et al., 1997). Vyžaduje si preto sústredenie pozornosti a odborné riadenie, pri ktorom
treba vychádzať z poznatkov o vlastnostiach pôdy, o dynamike a spotrebe živín,
o fyziologických požiadavkách plodiny i o vplyve a dopade poveternostných podmienok na
tieto procesy. Predpokladom dosiahnutia vysokej úrody a dobrej kvality buliev repy cukrovej
je vyvážená a zodpovedajúca ponuka živín. Ak je ponuka nízka, vznikajú straty na úrode,
prípadne sa znižuje aj kvalita. Ak je vysoká, dochádza najmä k zníženiu technologickej
kvality.
76
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Prípravky obsahujúce biologicky aktívne látky sa používajú na stimuláciu metabolických
funkcií rastlín, zlepšenie adaptácie rastlín na sucho, na biotický a abiotický stres, zlepšuje sa
regenerácia rastlín po pôsobení stresových faktorov a potenciálne podporujú príjem živín
rastlinou z pôdy. Tieto prípravky nie sú listové hnojivá ale môžu obsahovať makroelementy
a mikroelementy. Za biologicky aktívne látky, ktoré pozitívne ovplyvňujú životne dôležité
funkcie rastlín môžeme považovať mnohé látky prírodného alebo syntetického pôvodu, napr.
rastlinné hormóny, aromatické nitrozlúčeniny, močovinu, kyselinu salicylovú, živice, urónové
kyseliny alebo humínaté látky (Černý et al., 2000, Fecková, 2005, Pulkrábek et al., 1999).
Materiál a Metódy
Poľné pokusy boli založené metódou delených dielcov podľa Ehrembergerovej (1995) v troch
opakovaniach na pozemkoch experimentálnej bázy Slovenskej poľnohospodárskej univerzity
v Nitre v rokoch 2008 – 2010. V pokusoch boli použité dve odrody repy cukrovej (Viktor,
Jambus) a dva preparáty obsahujúce biologicky aktívne látky Biafit Gold a Pentakeep – V.
Príprava pôdy a založenie porastu boli vykonané v súlade so zásadami technológie pestovania
repy cukrovej s výsevom na konečnú vzdialenosť. Predplodinou bola pšenica letná forma
ozimná. Základné hnojenie bolo vykonané bilančnou metódou na základe agronomických
rozborov pôdy na predpokladanú úrodu 60 t.ha-1. Charakteristika prípravkov použitých
v pokusoch: Biafit Gold je listový prípravok obsahujúci biologicky aktívne prírodné látky ako
sú živice, cukry, urónové kyseliny a vitamíny. Aplikáciou na list sa zintenzívňuje výživa
rastlín, podporuje rast koreňového systému a celej rastliny. Je to prípravok na báze organickej
živice, ktorá sa získava ako odpad pri spracovaní smreku. Odporúčané použitie tohto
preparátu je dva krát v priebehu vegetácie v rastových fázach a v dávkach, ktoré sú uvedené
v tabuľke 1.
Tab. 1. Aplikácia prípravku Biafit Gold v jednotlivých rastových fázach
Dávka
Rastová fáza repy
19 BBCH – rozvinutých 9 a viac listov (aplikácia pri rozvinutých 11
1. 10 l.ha-1
listoch)
-1
2. 10 l.ha
33 BBCH – uzatváranie porastu (30 % rastlín sa dotýka)
Pentakeep - V je prípravok s obsahom stimulátora fotosyntézy - kyselina 5-aminolevulová
(ALK). ALK je biologicky aktívna látka, ktorá sa vyskytuje v živých organizmoch. Prípravok
Pentakeep – V bol aplikovaný tri krát v priebehu vegetácie v rastových fázach a v dávkach,
ktoré sú uvedené v tabuľke 2.
Tab. 2. Aplikácia prípravku Pentakeep – V v jednotlivých rastových fázach
Dávka
Rastová fáza repy
19 BBCH – rozvinutých 9 a viac listov (aplikácia pri rozvinutých 11
1. 1,5 l.ha-1
listoch)
2. 1,5 l.ha-1 31 BBCH – začiatok uzatvárania porastu
3. 1,5 l.ha-1 33 BBCH – uzatváranie porastu (30 % rastlín sa dotýka)
V tabuľke 3 sú uvedené termíny, v ktorých sme aplikovali prípravky v jednotlivých rokoch.
77
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 3. Termíny aplikácie listových prípravkov
1. aplikácia
(Biafit Gold, Pentakeep – V)
2. aplikácia
(Pentakeep – V)
2. aplikácia (Biafit Gold),
3. aplikácia (Pentakeep – V)
27.5.2008
4.6.2009
3.6.2010
6.6.2008
18.6.2009
24.6.2010
25.6.2008
3.7.2009
30.6.2010
V poľných pokusoch boli sledované dve certifikované, geneticky jednoklíčkové odrody repy
cukrovej: Viktor - diploidná, dvojtolerantná odroda voči rizománii a cerkosporióze, N/C typu.
Jambus – diploidná, dvojtolerantná odroda voči rizománii a cerkosporióze, N/C typu. Získané
výsledky boli spracované analýzou rozptylu a regresnou analýzou (Bonferroniho test)
v štatistickom programe Statistica.
Výsledky a diskusia
Rok - zhodnotením všetkých troch pokusných rokov môžeme konštatovať, že najvyššiu úrodu
buliev sme dosiahli v roku 2010 ( 88,76 t.ha-1). Rok 2010 bol rok, ktorý bol z pohľadu zrážok
považovaný za veľmi vlhký, no prevažná časť zrážok spadla v období máj (182,2 mm) a jún
(147,5 mm). Dostatočné množstvo zrážok v mesiacoch júl a august sa pozitívne prejavilo na
úrode buliev. Teplotne bol rok 2010 normálny. Naopak najnižšiu úrodu sme dosiahli v roku
2009 (66,59 t.ha-1), čo bolo o 12,44 t.ha-1 menej v porovnaní s rokom 2008 a o 22,17 t.ha-1
v porovnaní s rokom 2010. Rozdiel bol štatisticky preukazný. Pri digescii bola situácia presne
opačná a najvyššiu digesciu sme zaznamenali v roku, kedy bola dosiahnutá najnižšia úroda
buliev, čiže v roku 2009 (18,70 °S), čím sa potvrdili zistenia viacerých autorov (Pačuta,
Černý, Pulkrábek; etc). V roku 2010 bola digescia 16,21 °S a v roku 2008 17,52 °S. Rozdiel
bol tiež štatisticky vysoko preukazný.
Odroda – pri porovnaní odrôd Viktor a Jambus dosiahla pri úrode buliev v priemere
sledovaných rokov lepšie výsledky odroda Jambus (78,24 t.ha-1). Rozdiel medzi odrodami bol
však malý (0,23 t.ha-1) a nebol štatisticky preukazný. Štatisticky preukazný rozdiel sme
zaznamenali pri digescii, kde odroda Jambus dosiahla hodnotu 17,60 °S , čo bolo o 0,25 °S
viac ako pri odrode Viktor.
Preparát - pri hodnotení vplyvu použitých prípravkov sme v priemere sledovaných rokov
zistili pri úrode buliev jej nasledovné zvýšenie v porovnaní s kontrolým variantom (75,08 t.ha1
): Biafit Gold + 1,34 t.ha-1, Pentakeep – V + 7,81 t.ha-1. Rozdiely však neboli preukazné. Pri
digescii malo použitie prípravkov negatívny efekt a spôsobilo zníženie digescie. Na
kontrolnom variante bola zistená priemerná digescia 17,71 °S, použitie Pentakeepu – V ju
znížilo o 0,11 °S (0,62 %) a Biafitu Gold o 0,37 °S (2,09 %). Najlepšie výsledky v priebehu
sledovaných rokov sme pri úrode buliev dosiahli v roku 2010 pri odrode Jambus s použitím
prprípravku Pentakeep – V 106,19 t.ha-1. Naopak najnižšiu úrodu sme zaznamenali v roku
2009 pri odrode Viktor na kontrolnom variante. Pri digescii sme jej najvyššiu hodnotu
dosiahli v roku 2009 na kontrolnom variante pri odrode Jambus. Najnižšia digescia bola pri
odrode Viktor na kontrolnom variante v roku 2010.
78
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 4.Analýza rozptylu
Úroda buliev
Digescia
Rok
0,0000**
0,0000**
Odroda
0,9372
0,0006**
Preparát
0,0783
0,0001**
* - štatisticky preukazný vplyv faktora
**- štatisticky vysoko preukazný vplyv faktora (zdroja variability) na sledovaný parameter
Záver
Pestovateľský ročník štatisticky vysoko preukazne ovplyvnil úrodu buliev aj digesciu. Odroda
Jambus v porovnaní s odrodou Viktor dosiahla priaznivejšie hodnoty pri úrode buliev aj pri
digescii, pričom pri digescii to bolo aj štatisticky vysoko preukazné. Použitie obidvoch
preparátov zvýšilo úrodu buliev, rozdiel však nebol štatisticky preukazný. Naopak vplyvom
preparátov Biafit Gold a Pentakeep - V došlo k štatisticky vysoko preukaznému zníženiu
digescie.
Poďakovanie
Práca a jej prezentácia vznikla za podpory grantov VEGA č.1/0099/08 Biologizácia
produkčného procesu cukrovej repy v podmienkach klimatickej zmeny, VEGA č. 1/0237/11
Produkcia a kvalita významných druhov poľných plodín pri uplatnení prvkov
racionalizačných technológií v podmienkach klimatickej zmeny a projektu: Rozvoj
medzinárodnej spolupráce za účelom transferu a implementácie výsledkov výskumu a vývoja
do vzdelávacích programov realizovaného z OP Vzdelávanie, kód ITMS: 26110230085.
Literatúra
Černý I., Pačuta, V., Villár, G. (2000): Vplyv Atoniku na úrodu a technologickú kvalitu
cukrovej repy. In Listy cukrovarnícke a řepařské. ISSN 1210-3306, roč. 116, č. 12, s. 316319.
Ehrenbergerová, J. (1995): Zakládání a hodnocení pokusu. Brno : MZLU, 109 s. ISBN 807157-153-9.
Fecková, J. (2005): Produkcia a kvalita cukrovej repy v závislosti na vybraných
antropogénnych faktoroch : doktorandská dizertačná práca. Nitra : SPU, 92 s.
Ložek, O. et al. (1997): The effect of foliar application of humate on wheat grain yield and
quality. In Rostlinná výroba, č. 43(1), s. 37-41.
Pačuta, V., Černý, I. (2006): Niektoré poznatky v oblasti technológie pestovania repy
cukrovej. In Naše pole. ISSN 1335-2466, roč. 10, č. 12, s. 42 - 43.
Pulkrábek, J., Šroller, J., Zahradníček, J. (1999): Vliv regulátorů růstu na výnos a jakost
bulev cukrovky. In Rostlinná výroba, č. 45, (8), s. 379 –386.
Kontaktná adresa:
Prof. Ing. Vladimír Pačuta, CSc.
SPU v Nitre, Katedra rastlinnej výroby
Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra
e-mail: [email protected]
79
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VPLYV LISTOVEJ VÝŽIVY A STIMULÁTORA RASTU NA VÝŠKU
A KVALITU ÚRODY ZRNA JAČMEŇA SIATEHO
The influence of foliar nutrition and growth stimulators on the malting
barley yield quantity and quality
Molnárová J., Pačuta V.
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Abstrakt
Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho jarného sme
sledovali v dvoch poveternostne diametrálne odlišných ročníkoch, čo sa významnou mierou
odzrkadlilo na dosiahnutých výsledkoch. Medzi sledovanými ročníkmi bol rozdiel v úrode štatisticky
vysoko preukazný (p>0.99) a v priemere za celý pokus dosiahol 4,12 t.ha-1. Vplyvom ošetrenia porastu
najvýraznejšie zvýšenie úrody v porovnaní s neošetrenou kontrolou bolo zaznamenané pri zvýšenej
dávke N (80 kg.ha-1) v kombinácii s listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom rastu Sungreen
(var.e) v zrážkovo priaznivejšom ročníku (2011) a to 1,72 (Claire), resp. 2,72 t.ha-1 (Marthe).
Požiadavky na kvalitný sladovnícky jačmeň spĺňala iba odroda Marthe s priemerným obsahom HP
10,33 % a extraktu 81,70 %, najnižší obsah hrubého proteínu (9,93 %) a súčasne najvyšší obsah
extraktu dosiahla pri ošetrení listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom rastu Sunagreen (var.e).
Medzi sledovanými variantmi ošetrenia bol štatisticky vysoko preukazný rozdiel (p>0.99).
Kľúčové slová: jačmeň jarný, listová výživa, stimulátor rastu, úroda, kvalita zrna
Abstract
The influence of foliar nutririon and growth stimulator on the malting barley yield amount and
quantity was observed in two climately different years, what could have been significantly seen in
achieved results. Among the observed years was statistically significant yield difference determined
(p> 0.99) and in average for the whole experiment it reached 4.12 t.ha-1. By an influence of vegetation
treatment the most significant increase of crop yield in comparison with the untreated control was
observed at an increased dose of N (80 kg.ha-1) in combination with Zincuran SC Foliar fertilizer and
Sungreen (var.e) growth stimulator in favorable rainfall year (2011) namely 1.72 (Claire), respectively
2.72 t.ha-1 (Marthe). The requirements for quality malting barley met only a variety Marthe with an
average content of HP 10.33 % and 81.70 % of the extract, the lowest content of crude protein (9.93
%), and also the highest content of the extract were obtained by a treatment of Zincuran SC Foliar
fertilizer and growth stimulator Sunagreen (var.e). Among the observed variants of treatment was a
significant difference demonstrated (p> 0.99).
Key words: spring barley, foliar nutrition, growth stimulators, yield quality
Úvod
Listovou výživou je možné vyrovnať nerovnomernosti pri príjme živín, posilňovať účinok N,
Mg - hnojív, stimulovať účinok biosyntézy rastlín, zlepšiť výživový stav a stresovú odolnosť
počas vegetácie (Pilař, 2002). Výhodami aplikácie listových hnojív je väčšia saturácia
mikroživín pri odrodách s vysokým úrodotvorným potenciálom a pri vysokých dávkach NPK
(Varga - Filová, 2004). Pri delenej dusíkatej výžive obilnín má mimokoreňová výživa
podstatne dôležitejšiu úlohu. Zabezpečuje sa ňou totiž pravidelný príjem dusíka spolu
s ochrannými látkami a morforegulačnými prípravkami (Ložek, 2006). Nedostatok N výživy
pri jarnom jačmeni je možné skorigovať vedecky riadenou listovou výživou na základe
analýzy rastlín, ktorou okrem N vyrovnáme aj deficit ďalších mikro a makroprvkov
(Molnárová, 2004). Podobne význam listovej výživy vyzdvihujú práce aj ďalších autorov
(Růžek, Pišanová a Trčková, 2006, Vaněk, et al., 2007). Zinok podporuje tvorbu chlorofylu a
biologicky aktívnych látok, zlepšuje dietetickú hodnotu rastlinných produktov a zvyšuje
úrodu a kvalitu produkcie. Jeho nedostatok spôsobuje odumieranie vzrastových vrcholov.
Okrem listovej výživy z hľadiska tvorby úrody autori veľký význam pripisujú ošetrovaniu
80
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
porastov stimulátormi rastu, ktoré by mali zabezpečiť vyrovnanie odnoží, odstránenie
neproduktívnych odnoží, zvýšenie odolnosti proti poliehaniu, zvýšenie úrody a kvality
produkcie. Vašák (2013) konštatuje, že účinok Sunagreenu v jarnom jačmeni v porovnaní so
pšenicou ozimnou viac kolíše v závislosti na priebehu sezóny. Autor to odôvodňuje menšou
kompenzačnou schopnosťou jačmeňa dohnať výpadok v počte klasov na meter štvorcový
produkcie klasov. V pokusoch dosiahol rovnaké priemerné navýšenie úrody u oboch
sledovaných druhov (400 kg.ha-1).
Kvalita zrna má veľmi dôležitý vplyv na vhodnosť vzorky jačmenného zrna pre sladovníctvo.
Kvalitný sladovnícky jačmeň by mal mať zrno vyrovnané, s nízkym obsahom dusíkatých
látok (NL), rovnomernou energiou klíčivosti a s vysokou klíčivosťou. Podľa Owensa (2002)
fyzický stav zrna a obsah dusíka v zrne sú všeobecne považované za významné ukazovatele
jeho sladovníckeho potenciálu. Savin et al. (1997) a Šoltýsová a Danilovič (2005) zistili pri
sladovníckych jačmeňoch zvýšenie obsahu NL v suchých rokoch, v ktorých sa narúša
rovnomerný a plynulý presun NL do zrna. Obsah bielkovín v sušine sa pohybuje 8 – 13 %. Zo
sladovníckeho hľadiska optimálny je obsah od 9,5 do 10,8 %. Vyšší obsah bielkovín nad 11
% zvyšuje tvrdosť zrna, príjem vody, lúštiteľnosť, znižuje extrakt a škrob, odbúravanie
bielkovín. Nízky obsah bielkovín pod 9 % oslabuje enzymatickú zložku sladu a má vplyv na
plnosť, penivosť, stabilitu a chuť piva. Muchová a i. (2007) uvádzajú, že vysoký obsah
hrubého proteínu znamená znížený obsah škrobu a extraktu. Obsah extraktu v sušine pri
kvalitných jačmeňoch by nemal klesnúť pod 80 %.
Hlavným cieľom štúdie bolo zhodnotiť vplyv listovej výživy v kombinácii s LAV hnojivom
a stimulátorom rastu a bez stimulátora na výšku a technologickú kvalitu zrna jarného
jačmeňa siateho.
Materiál a Metódy
V rokoch 2011 a 2012 bol sledovaný vplyv listového hnojiva Zincuran SC a rastového
stimulátora Sunagreen v kombinácii s liadkom amónno- vápenatým, Amofosom a 60 % KCL
na výšku a kvalitu úrody zrna jarného jačmeňa siateho. Výskumná úloha bola riešená v rámci
poľných polyfaktorových pokusov založených na EXBA FAPZ SPU v Nitre, v lokalite Dolná
Malanta, na stredne ťažkej hnedozemi, stredne dobre zásobenej P a dobre K, obsahom
humusu 2,16-2,23 % a pH pôdy 5,29-5,7. Priemerný ročný úhrn zrážok je 532,5 mm
a priemerná teplota je 9,8 °C. Pokusy boli založené po repe cukrovej s dvoma odrodami
jačmeňa jarného (Claire a Marthe), pri piatich variantoch ošetrenia porastov metódou
delených blokov, dodržaním náhodnosti (Ehrenbergerová, 1995), v troch opakovaniach: a= 0
kontrola, b= 60 kg N + 30 kg P + 120 kg K, c= 60 kg N + 30 kg P + 120 kg K + Zincuran SC
+ Sunagreen, d= 80 kg N + 30 kg P + 120 kg K + fungicídne ošetrenie Bumper Super, e= 80
kg N + 30 kg P + 120 kg K + Zincuran SC + Sunagreen + fungicídne ošetrenie Capalo 2x:1
na konci odnožovania, 2. vo fáze zástavkového listu. Listové hnojivo bolo aplikované
v rastovej fáze plného odnožovania (BBCH 25) v dávke 1l na hektár a stimulátor rastu bol
aplikovaný v rastovej fáze steblovania (BBCH 32) v dávke 0,5 l.ha-1. Zinkuran SC- je
špecializované zinočnaté hnojivo, koncentrované, určené hlavne k doplnkovej výžive rastlín.
Obsahuje v 1 litri 500 g čistého zinku, v dvoch odlišných formách: v rýchlo dostupnej
chelátovej a v pozvoľna dostupnej oxidovej. Jeho špecializáciou je, že zinok môže byť
prijímaný aj listami aj koreňmi ošetrených rastlín. Odporúčaná dávka je 0,5 - 1,0 l.ha-1, a to
počas odnožovania až do vytvorenia druhého kolienka. Sunagreen je rastlinný stimulátor
určený pre optimalizáciu počtu produktívnych odnoží v obilninách a hlavne slúži k
zvyšovaniu ich úrod a kvality. Odporúčaný termín aplikácie je v priebehu odnožovania až
steblovania, 7 - 10 dní pred klasením a tretí termín aplikácie je po odkvitnutí.
Zberalo sa v plnej zrelosti maloparcelkovým kombajnom Class Dominátor. Úroda zrna bola
prepočítaná na štandardnú 14 % vlhkosť. Na stanovenie kvality boli odobraté laboratórne
81
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
vzorky. Chemické ukazovatele (obsah hrubého proteínu a extraktu) boli stanovené na
šľachtiteľskej stanici Hordeum Sládkovičovo s.r.o. Rozdiely medzi sledovanými variantmi
ošetrenia ako odrodami a ročníkmi boli vyhodnotené viacfaktorovou analýzou rozptylu a boli
otestované Tukeyovým testom.
Výsledky a diskusia
Vplyv listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody zrna jačmeňa siateho
jarného bol významnou mierou podmienený priebehom poveternostných podmienok ročníka
a odrodou. Medzi sledovanými ročníkmi bol rozdiel štatisticky vysoko preukazný (p>0.99) a
v priemere za obidve sledované odrody dosiahol 4,12 t.ha-1. Najvýraznejšie zvýšenie
v porovnaní s neošetrenou kontrolou sme zaznamenali pri zvýšenej dávke N (80 kg.ha-1)
v kombinácii s listovým hnojivom Zincuran SC, stimulátorom rastu Sungreen a fungicidným
ošetrením Capalo 2x (var.e) v zrážkovo priaznivejšom ročníku (2011). V závislosti od
sledovaných odrôd sa úroda zvýšila v porovnaní s neošetrenou kontrolou o 1,72 (Claire), resp.
2,72 t.ha-1 (Marthe) (tab.1). V suchom ročníku štatisticky preukazné (p>0.95) zvýšenie úrody
sme zaznamenali iba pri odrode Marthe a nižšom obsahu N (60 kg.ha-1) v kombinácii s
listovým hnojivom Zincuran SC, stimulátorom rastu Sungreen a fungicidným ošetrením
Bumper Super. Tieto výsledky sú v súlade s výsledkami ďalších autorov (Varga - Filová,
2004, Ložek, 2006, Vašák, 2013).
Tab. 1 Úroda zrna jarného jačmeňa pri rôznych variantoch ošetrenia v ročníkoch 2011
a 2012
Odroda
Variant
Úroda zrna v t.ha-1
Rozdiel vplyvom ošetrenia
ošetrenia
v t.ha-1
2011
2012
2011
2012
5,63
2,33
C
a
L
7,18
2,43
1,55
0,10
b
A
6,44
2,62
0,81
0,29
c
I
7,13
2,43
1,50
0,10
d
R
7,35
2,84
1,72
0,51
e
E
6,75
2,53
x
5,02
2,21
M
a
A
6,49
2,59
1,47
0,38
b
R
7,05
2,85
2,03
0,64
c
T
6,57
2,45
1,55
0,25
d
H
7,72
2,62
2,72
0,42
e
E
6,57
2,54
x
5,33
2,27
a
6,84
2,51
1,51
0,24
b
X
6,75
2,74
1,42
0,47
c
6,85
2,44
1,52
0,17
d
7,54
2,73
2,21
0,46
e
6,66
2,54
x
Hd 0.05 odroda 0.25172, rok 0.25172,hnojenie 0.56518
Hd 0.01
0.33917
0. 33917
0.69581
Obsah hrubého proteínu (HP) sa má pohybovať od 9,5 do 11,8 %, optimum je 9,5 -10,8 %
(STN461100-5). Rozdiel medzi ročníkmi a odrodami bol vysokopreukazný (p>0.99) (tab.2).
Vysokopreukazne najnižší obsah HP bol zaznamenaný v roku 2011 pri odrode Claire.
82
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
V priemere všetkých variantov ošetrenia obsah HP nedosiahol 9,5 %, tým uvedená odroda
nespĺňala kritériá štandardu. Na rozdiel od Claire, odroda Marthe spĺňala požiadavky
kvalitného sladovníckeho jačmeňa s priemerným obsahom HP 10,33 %. Medzi sledovanými
variantmi ošetrenia bol štatisticky vysoko preukazný rozdiel (p>0.99), ale všetky varianty
spĺňali kritériá výberového sladovníckeho jačmeňa (tab.2,4). Najnižšia hodnota HP (9,93 %)
bola zaznamenaná pri variante ošetrenia „e“, kde bola aplikovaná zvýšená dávka N spolu s
listovým hnojivom a stimulátorom rastu. V ročníku 2012 obidve sledované odrody prekročili
normou stanovenú štandardnú hodnotu, keďže v priemere za všetky varianty ošetrenia
dosiahli 14,4, resp. 13,83 % HP. Štatisticky nižšie hodnoty dosiahla odroda Marthe (p>0.95).
Najnižšiu hodnotu HP (13,45 %) uvedená odroda dosiahla pri variante ošetrenia „b“ (60
kg.ha-1N+ Zincuran SC). Ošetrenie stimulátorom rastu viedlo k nepatrnému, štatisticky
nepreukaznému zvýšeniu HP. Podobne Savin et al. (1997) a Šoltýsová a Danilovič (2005)
zistili pri sladovníckych jačmeňoch zvýšenie obsahu NL v suchých rokoch, v ktorých sa
narúša rovnomerný a plynulý presun NL do zrna.
Tab. 2 Obsah hrubého proteínu v zrne jarného jačmeňa pri rôznych variantoch
ošetrenia v ročníkoch 2011 a 2012
Odroda
Varianty
Obsah hrubého proteínu
Rozdiel vplyvom ošetrenia
ošetrenia
2011
2012
2011
2012
9,44
14,02
C
a
L
9,48
14,28
0,04
0,26
b
A
8,92
14,34
-0,52
0,32
c
I
9,36
14,71
-0,08
0,69
d
R
9,11
14,65
-0,33
0,63
e
E
x
9,26
14,40
10,02
13,91
M
a
A
10,52
13,45
0,50
0,46
b
R
10,93
13,60
0,91
-0,31
c
T
10,24
14,36
0,22
0,46
d
H
9,93
13,82
-0,09
-0,09
e
E
x
10,33
13,83
Hd 0.05 odroda 0.22407, rok 0.22407, hnojenie 0.50310
Hd 0.01
0.30191,
0.30191
0.61937
Muchová a i. (2007) uvádzajú, že vysoký obsah hrubého proteínu znamená znížený obsah
škrobu a extraktu. Obsah extraktu v sušine pri kvalitných jačmeňoch by nemal klesnúť pod 80
%. Obsah extraktu je veľmi dôležitým kritériom pre posúdenie vhodnosti spracovania
jačmeňa na slad. Na obsahu extraktu sa podieľajú hlavne škrob a cukry, ale aj obsah ďalších
organických látok ako sú pektíny, kyseliny a N – látky. Obsah extraktu v sušine sa pohybuje
od 77 – 82 %. Na obsah extraktu odroda a rok reagovali štatisticky vysoko preukazne
(p>0.99) (Tab.3,4). V roku 2011 obsah extraktu v priemere za sledované varianty ošetrenia
dosiahol 81,37 % (Claire), resp. 81,70 % (Marthe). V roku 2012 ani jedna zo sledovaných
odrôd nedosiahla normou stanovenú spodnú hranicu 77 % a v priemere za varianty ošetrenia
sa pohybovala od 74,45 % (Claire) do 75,74 % (Marthe). Interakčný vplyv listovej výživy
a stimulátora rastu sa najviac prejavil pri odrode Marthe v roku 2011 na variante ošetrenia „e“
(80 kg.ha-1 N + Zincuran SC+ Sunagreen + Capalo 2x), kde bola zaznamenaná hodnota
obsahu extraktu 82,30 %, čo bolo v porovnaní s neošetrenou kontrolou o 0,85 % viac (Tab.3).
83
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 3 Obsah extraktu v zrne jarného jačmeňa pri rôznych variantoch ošetrenia
v ročníkoch 2011 a 2012
Odroda
Varianty
Obsah extraktu
Rozdiel vplyvom ošetrenia
ošetrenia
2011
2012
2011
2012
82,00
74,93
C
a
L
81,42
74,53
-0,58
-0,40
b
A
81,40
74,30
-0,60
-0,63
c
I
81,05
74,47
-0,85
-0,46
d
R
81,00
74,03
-1,00
-0,90
e
E
x
81,37
74,45
81,45
75,72
M
a
A
81,75
75,64
0,30
-0,08
b
R
81,30
76,11
-0,15
-0,39
c
T
81,70
75,52
0,25
-0,20
d
H
82,30
75,69
-0,15
-0,03
e
E
x
81,70
75,74
Hd 0.05 odroda 0.28447, rok 0.28447, hnojenie 0.63872
Hd 0.01
0.38330,
0.38330
0.78634
Tab. 4 Priemerné hodnoty obsahu extraktu a hrubého proteínu a preukaznosti ich
rozdielov podľa Tukeya (2011-2012)
Obsah hrubého
Obsah extraktu
proteínu
Faktor
Variant
n
x
Sx
x
Sx
30
81.52
0.38
9.81
0.30
Rok
2011
30
75.05
0.38
14.11
0.30
2012
12
78.53
0.79
11.44
0.62
Ošetrenia
a
12
78.31
0.79
11.99
0.62
b
12
78.30
0.79
12.06
0.62
c
12
78.06
0.79
12.11
0.62
d
12
78.23
0.79
12.20
0.62
e
30
77.85
0.38
11.83
0.30
Odroda
Claire
30
78.72
0.38
12.08
0.30
Marthe
Záver
Z dvojročného hodnotenia vplyvu listovej výživy a stimulátora rastu na výšku a kvalitu úrody
zrna jačmeňa siateho jarného vyplýva, že ich účinok je do značnej miery ovplyvnený
priebehom poveternostných podmienok ročníka a odrodou. Kladný, štatisticky preukazný
vplyv ošetrenia porastu bol zaznamenaný v zrážkovo priaznivom ročníku, kedy v závislosti od
odrody v porovnaní s neošetrenou kontrolou sa úroda zvýšila o 1,72 t.ha-1 (Claire), resp. 2,72
t.ha-1 (Marthe). Ošetrenie porastu malo vplyv aj na sladovnícku kvalitu v závislosti od odrody.
Najvýraznejšie zvýšenie úrody zrna pri obidvoch odrodách a optimálne hodnoty hrubého
proteínu aj extraktu pri odrode Marthe v poveternostne priaznivom ročníku boli dosiahnuté
pri zvýšenej hladine N (80 kg.ha-1), spolu s listovým hnojivom Zincuran SC a stimulátorom
rastu Sunagreen.
Poďakovanie
Príspevok a jeho prezentácia vznikli za finančnej podpory grantového projektu VEGA
1/0237/11 „Produkcia a kvalita významných druhov poľných plodín pri uplatnení prvkov
84
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
racionalizačných technológií v podmienkach klimatickej zmeny“ a projektu: „Rozvoj
medzinárodnej spolupráce za účelom transferu a implementácie výsledkov výskumu a vývoja
do vzdelávacích programov realizovaného z OP Vzdelávanie, kód ITMS: 26110230085“.
Použitá literatúra
Ehrenbergerová, J. 1995. Zakladání a hodnocení pokusu. Brno: MZLU,109 s. ISBN 80-7157153-9.
Ložek, O. 2006. Uplatnenie mimokoreňovej výživy rastlín na Slovensku. In Racionální
použití hnojiv: sborník mezinárodní konference, Praha: ČZU, 2006, s. 62 – 67. ISBN 80213-1558-X.
Molnárová, J. 2004. Význam listového hnojiva Campofort fortestim – alfa vo výžive jačmeňa
siateho jarného. In Úroda, roč.8, 2004. č. 4, s. 40 – 41, ISSN 1335-2466.
Muchová, Z. 2007. Hodnotenie surovín a potravín rastlinného pôvodu. Nitra: SPU, 2007. s.
215. ISBN 978-80-8069-835-5.
Owens, G. 2002. Cereals processing technology. Oxford, England: Woodhead Publishing,
2002. 238 p. ISBN 978-1-85573-561-3.
Pilař, M. 2002b. Úloha listových hnojív Campofort v komplexním systému hnojení obilovin.
In:Pestovanie a využitie obilnín v treťom tisícročí. Nitra. 2002.ISBN80-7139-091-7.
Ružek, P. – Pišanová, J. – Trčková, M. 2006.Vliv mimokořenové aplikace hnojiv na výnos
a kvalitu zrna obilovin. In Racionální použití hnojiv: sborník mezinárodní konference,
2006, s. 41 – 45. ISBN 80 – 213 – 1558 – X.
Savin, R. – Stone, P. J. – Nicolas, M. E. – Wardlaw, I. F. 1997. Grain growth and malting
quality of barley. Effects of heat stress and moderately hight temperature. In Australian
Journal of Agricultural Research, vol. 48, 1997, no. 5, p. 615 – 624. ISSN 0004-9409.
Šoltýsová a Danilovič (2005). Zmeny úrod a kvalitatívnych parametrov jačmeňa siateho
jarného v závislosti od podmienok prostredia. Výskumný ústav rastlinnej výroby Piešťany
Ústav agroekológie Michalovce. In: Rožnovský, J., Litschmann, T. (ed): „Bioklimatologi
současnosti a budoucnosti“, Křtiny. 2005. ISBN 80-86 690–31-08. [cit.6-3-2011].
Dostupné na internete: <http://www.cbks.cz/sbornik05b/prispevky.htm >
Vaněk, V – Balík, J. – Pavlíková, D. – Tlustoš, P. 2007. Výživa polních a zahradních plodin.
Praha : Profi Press, 2007, 176 s. ISBN 976-80-86726-25-0.
Varga, L. – Filová. A. 2004. Foliárna výživa poľnohospodárskych rastlín. Dostupné na
internete <http://www.nasepole.sk/pole04/clanok.asp?ArticleID=23>
Vašák, J. a kol. (2003-2010) Sunagreen v obilninách. Dostupné na internete
www.chemapagro.sk/clanky-sunagreen-v-obilninach.html
Kontaktná adresa:
Doc. Ing. Juliana Molnárová, PhD.
Katedra rastlinnej výroby, Slovenská poľnohospodárska univerzita
Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra
e-mail: [email protected]
85
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
SRHA LALOČNATÁ V JETELOVINOTRAVNÍCH SMĚSÍCH
Dactylis glomerata in grass-legume mixtures
Lang J.
Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko
Abstrakt
V pokusu je řešena problematika zařazení pozdní odrůdy srhy laločnaté (novošlechtění - VV 115132/10) do jetelovinotravních směsí pěstovaných na orné půdě, zejména pro využití na suchých
lokalitách. Byly zkoušeny směsi, u kterých bylo osivo mícháno v poměru 20 % srhy a 80 % vojtěšky a
50 % srhy a 50 % vojtěšky. Podobně byly vytvořeny směsi s jetelem lučním. Jako srovnávací sloužily
identické směsi, u kterých byl na místo srhy zařazen mezirodový hybrid Felina. V pokusu byla
sledována konkurenceschopnost travního komponentu v porostu a výnosy směsí. Z výsledků vyplývá,
že pozdní odrůdu srhy laločnaté je možné využít do vojtěškotravních směsí v oblastech s nedostatkem
srážek.
Klíčová slova: srha, Felina, vojtěška, jetel, jetelovinotravní směs, výnos
Abstract
In this experiment the clasification of late variety cocksfoot (Dactylis glomerata L - VV 115-132/10)
in grass-legume mixtures grown on arable land was studied. Seed mixtures were mixed in the ratio
20:80 % cocksfood and alfalfa. Next mixture 50:50 % cocksfood and alfalfa. Mixtures with red clover
were mixed in the same way. The same mixtures were mixed for confrontation, where cocksfood was
replaced by intergeneric grass hybrid Felina. In this experiment the competetitiveness of grass
component and yield of mixtures were monitored. The results show that cocksfood can be used in
grass-alfalfa mixtures in areas with precipitation deficiency.
Key words: Dactylis, Felina, alfalfa, clover, grass-legume mixtures, yield
Úvod
Srha laločnatá (Dactylis glomerata L., Poaceae) se vyznačuje dobrou suchovzdorností a
dobře snáší polostín. Roste od nížin po vysokohorské polohy, má vysokou konkurenční
schopnost a je velmi výnosná, zvlášť při hnojení dusíkem. Kvalita píce je výborná při včasné
sklizni, po vymetání kvalita rychle klesá. Srha metá pouze k první sklizni. Vyznačuje se
rychlým jarním růstem a tím má špatně sladěný růstový rytmus s jetelovinami. Z toho důvodu
se v minulosti do směsí s jetelovinami nepoužívala. V současné době jsou na trhu pozdní
odrůdy (např. Vega – Oseva Uni, Choceň, Greenly – Seed service, Vysoké Mýto), které
bývají zařazovány do luk a pastvin. Pozdní odrůdy srhy je potřeba vyzkoušet i ve směsích
pěstovaných na orné půdě, zejména pro využití v suchých oblastech. Vzhledem k jejich
ranosti předpokládáme, že budou mít lépe sladěný růstový rytmus s jetelovinami.
Konkurenceschopnost komponent i výnos ve směsích jsou ovlivněny biologickými
vlastnostmi komponent a podmínkami stanoviště. Rozhodující jsou povětrnostní podmínky,
zejména teplota a množství srážek, nezanedbatelný vliv mají fyzikální a chemické vlastnosti
půdy. V pokusu byla sledována dynamika zastoupení komponent a výnosy suché hmoty.
Materiál a Metody
V roce 2011 byl na lokalitě Troubsko založen maloparcelový pokus s jetelovinotravními
směsmi. K vojtěšce seté ´Zuzana´ a jeteli lučnímu ´Vltavín´ byla v první skupině pokusu
přidána pozdní odrůda srhy laločnaté (tab. 1) (novošlechtění pod pracovním názvem VV 115132/10) v poměru 80 % jeteloviny a 20 % srhy, a ve druhé skupině byl poměr 50 % jeteloviny
a 50 % srhy. Obdobně byly založeny směsi druhé skupiny, ve kterých byla srha pro srovnání
86
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
nahrazena mezirodovým hybridem (MRH) Felina. MRH Felina je doporučována jako vhodná
komponenta do jetelovinotravních směsí i do suchých oblastí. Je určena k vícesečnému
využití (dlf, 2013 [on-line]).
Lokalita Troubsko patří do řepařské výrobní oblasti, s nadmořskou výškou 270 m, průměrnou
roční teplotou 8,6 °C, ve vegetaci (duben – září) 14,8 °C. Roční suma srážek činí 547 mm, ve
vegetaci 346 mm. Průměrné měsíční teploty a srážky ve sklizňových letech uvádí tabulky 2 a
3, ve kterých je také uvedeno klimatologické hodnocení měsíců. Teplotní a srážkové
hodnocení bylo provedeno podle doporučení WMO pro popis klimatologických podmínek
(Kožnarová, Klabzuba, 2002).
Pokus byl založen na jaře bez krycí plodiny metodou znáhodněných bloků ve 4 opakováních.
Vzdálenost řádků v parcelách byla 12,5 cm, sklizňová plocha parcel byla 10 m2. Před
založením, ani během kultivace, nebyla použitá žádná hnojiva. V roce 2011 probíhaly
odplevelovací, nevážené seče. Rok 2012 byl první sklizňový, rok 2013 druhý sklizňový.
V obou letech byly provedeny čtyři sklizně, v tomto článku jsou hodnoceny v každém roce
sklizně tři. Při sklizních byl odebrán vzorek čerstvé hmoty, který byl vysoušen po dobu 24
hodin při 60 °C a sloužil pro přepočet výnosu suché hmoty. Termíny prvních sklizní byly
zvoleny na základě růstové fáze metání u nejranějšího travního komponentu, v tomto případě
u srhy. Další sklizně byly provedeny ve fázi butonizace ranější jeteloviny (jetele lučního),
protože ani jeden z travních komponentů ve směsi po první sklizni nemetají. Termíny sklizní
uvádí tab. 4. Před každou sklizní byl ze všech opakování odebrán vzorek z plochy 1 m2 na
určení procentuálního zastoupení komponent ve směsi. Statistické hodnocení zastoupení
komponent a výnosů suché hmoty bylo provedeno metodou analýzy variance (ANOVA
P>0.05) s následným hodnocením Tukeyovým testem.
Tab. 1: Podíl osiva ve směsích a jejich výsevek
směs č.
Směs
1
vojtěška setá + srha laločnatá
zastoupení [%]
jetelovina tráva
80
20
výsevek[kg.ha-1]
jetelovina tráva
14,4
4
2
vojtěška setá + srha laločnatá
50
50
9
10
3
jetel luční + srha laločnatá
80
20
14,4
4
4
jetel luční + srha laločnatá
50
50
9
10
5
vojtěška setá + MRH Felina
80
20
14,4
6
6
vojtěška setá + MRH Felina
50
50
9
15
7
jetel luční + MRH Felina
80
20
14,4
6
8
jetel luční + MRH Felina
50
50
9
15
Tab 2: Klimatologické hodnocení vegetačních měsíců v roce 2012
2012
teplota
srážky
měsíc
průměr hodnocení celkem hodnocení
1
-3
březen
6,2
1,8
0
-2
duben
9,9
12,1
1
-2
květen
16,0
25,4
1
0
červen
18,8
60,6
2
0
červenec
20,4
60,0
2
0
srpen
19,7
72,4
Hodnocení teplot: 0 = normální, 1 = teplý, 2 = silně teplý
Hodnocení srážek: 1 = vlhký , 0 = normální, -1 = suchý, -2 = silně suchý, -3 = mimořádně suchý.
87
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab 3: Klimatologické hodnocení vegetačních měsíců v roce 2013
2013
teplota
srážky
měsíc
průměr hodnocení celkem hodnocení
-1
1
březen
1,0
42,1
0
-1
duben
9,9
18
0
1
květen
13,7
105,6
0
1
červen
17,4
116,2
3
-3
červenec
21,5
4,8
2
0
srpen
19,9
68,8
Hodnocení teplot: 0 = normální, 1 = teplý, 2 = silně teplý
Hodnocení srážek: 1 = vlhký , 0 = normální, -1 = suchý, -2 = silně suchý, -3 = mimořádně suchý.
Tab. 4: Termíny sklizní
sklizeň
rok 2012 rok 2013
1.
22.V
16.V
2.
28.VI
28.VI
3.
7.VIII
7.VIII
Výsledky a diskuze
Zastoupení komponent ve směsích s vojtěškou setou
V prvním sklizňovém roce (2012), který byl ve vegetaci silně, až mimořádně suchý, byla
zastoupena srha v první sklizni ve směsi č. 1 (vojtěška + srha s poměrem osiva 80:20 %)
z 12,5 %, u směsi č. 2 (vojtěška + srha s poměrem osiva 50:50 %) byla zastoupena ze 17,5 %.
Přes rozdílné zastoupení osiva trávy není rozdíl v zastoupení srhy v porostu statisticky
průkazný. U dalších sklizní vzrostlo vlivem vláhy zastoupení srhy u obou směsí. Celkové
zastoupení komponent v porostu během vegetace uvádí tab. 5.
Srovnatelné zastoupení trávy, jaké je popsáno u směsí se srhou, měly směsi č. 5 a 6
s hybridem Felina, vyznačující se stejným složením, ale rozdílným travním komponentem.
Rozdíly mezi zastoupením srhy a MRH Felina jsou ve směsích neprůkazné. Z výsledku je
zřejmé, že konkurenceschopnost srhy je v suchých podmínkách podobná, jako u MRH Felina.
Ve druhém užitkovém roce (2013) nadprůměrné množství srážek způsobilo nárůst zastoupení
srhy v první sklizni v obou směsích s vojtěškou, rozdíly mezi užitkovými roky 2012 a 2013
jsou průkazné. Ve směsi s poměrem osiva 80:20 byla srha zastoupena ve 41,6 %, ve směsi
s poměrem 50:50 byla zastoupena ze 34,1 %, rozdíly jsou neprůkazné. Vyšší zastoupení srhy
ve směsi svědčí o konkurenční vnitrodruhové i mezidruhové síle srhy při dostatku vláhy.
Rozdíl v zastoupení MRH Felina ve směsích s vojtěškou není ve sklizňových letech 2012 a
2013 průkazný. Neprůkazný je i rozdíl ve druhém sklizňovém roce ve variantách s MRH
Felina rozdílných v poměru osiva.
Z výsledků druhého užitkového roku vyplývá, že zkoušená odrůda srhy je ve směsi při
dostatku vláhy větším konkurentem než MRH Felina, u kterého bylo zjištěno zastoupení
(v identické směsi s poměrem osiva 80:20) 26,3 %, rozdíl je statisticky průkazný. Podle
našich dřívějších studií je potřeba podíl MRH Felina ve směsích s jetelovinami pěstovaných
na orné půdě z hlediska konkurenceschopnosti volit velmi opatrně a vzít v úvahu půdněklimatické podmínky (Vorlíček a kol., 2009). Pro vypěstování kvalitní píce je potřeba, aby
podíl travního hybridu v 1. seči nepřekročil u vojtěškotrav 25 % ve hmotě. Tomu odpovídá
např. směs osiva16 kg vojtěšky + 3 kg MRH Felina určená pro výsev na 1 ha (Vorlíček a kol.,
2009). Jestliže budeme vycházet z uvedeného doporučení, pak z výsledků zkoušených směsí
88
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
vyplývá, že aby bylo u směsi vojtěšky a pozdní odrůdy srhy (VV 115-132/10) nebo MRH
Felina v uvedeném složení na suchých stanovištích dosaženo 25 % zastoupení travního
komponentu, je potřeba použít podíl osiva trávy až 50 %. Na srážkově bohatých stanovištích
je v případě srhy potřeba snížit podíl osiva pod 20 %, v případě hybridu Felina vyhovuje 20%
zastoupení osiva.
Zastoupení komponent ve směsích s jetelem lučním
V prvním užitkovém roce (2012) byla srha v první seči ve směsi č. 3 (jetel + srha s poměrem
osiva 80:20 %) zastoupena v 16 %, ve směsi č. 4 (jetel + srha s poměrem osiva 50:50 %) ve
27,2 %, rozdíl zastoupení není statisticky průkazný. U směsi č. 7 (jetel + Felina s poměrem
osiva 80:20) byl zastoupen hybrid Felina ve 32,7 % a u směsi č. 8 (jetel + Felina s poměrem
osiva 50:50) ve 24 %, rozdíl zastoupení není statisticky průkazný. Neprůkazné jsou i rozdíly
ve směsích se stejným poměrem, ale s rozdílným travním komponentem (směs č. 3 x 7 a směs
č. 4 x 8). Z výsledků vyplývá, že v podmínkách nedostatku vláhy má srha srovnatelnou
konkurenční schopnost ve směsi s jetelem lučním jako Felina. U směsí č. 7 a 8 došlo během
vegetace k nárůstu travního komponentu. Tento nárůst není způsoben vyšší konkurenční
schopností srhy vůči jeteli, ale je způsoben tím, že jetel z porostu v roce 2012 postupně mizel
a na jeho místě zůstávala prázdná místa.
Ve druhém užitkovém roce došlo k nárůstu podílu srhy ve směsi. Nárůst není, ve srovnání
s prvním sklizňovým rokem, statisticky průkazný, u směsi s jetelem se neprojevila taková
konkurenční síla, jak bylo zaznamenáno u směsi s vojtěškou. Ve směsích jetele s MRH Felina
také nebyl zjištěn rozdíl v zastoupení mezi sklizňovými roky.
Podíly srhy ve směsích č. 3 a 4 (směsi osiva s poměrem 80:20 a 50:50 %) nejsou statisticky
rozdílné. Z porovnání směsí se stejným poměrem, ale rozdílným travním komponentem
vyplývá, že při dostatku vláhy není rozdíl v konkurenceschopnosti srhy ve směsi s jetelem
lučním a s MRH Felina. Podle Vorlíčka a kol. (2009) je pro vypěstování kvalitní píce potřeba,
aby podíl travního hybridu u jetelotrav v 1. seči nepřekročil 30 % ve hmotě. Z výsledků
pokusu nelze jednoznačně vyvodit poměr osiva jetele a srhy, který by byl vhodný do srážkově
normálních lokalit, ale lze říci, že množství osiva srhy by mělo tvořit nejméně 20 % směsi. Do
suchých lokalit se jetelotrávy, kvůli vyšším nárokům na přísun vody, nehodí.
Tab. 5: Zastoupení komponent směsí v prvním sklizňovém roce
rok 2012
směs
č.
směs
1 vojtěška setá + srha laločnatá
2 vojtěška setá + srha laločnatá
procentuální podíl osiva 1.sklizeň
ve směsi
80
20
87,5
50
50
82,3
3
4
jetel luční + srha laločnatá
jetel luční + srha laločnatá
80
50
20
50
84,0
72,8
5
6
vojtěška setá + MRH Felina
vojtěška setá + MRH Felina
80
50
20
50
77,7
80,3
7
8
jetel luční + MRH Felina
jetel luční + MRH Felina
80
50
20
50
67,3
76,0
procentuální zastoupení rostlin ve směsi
2.sklizeň 3.sklizeň 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň
vojtěška
srha
76,5
86,1
12,5
23,5
13,9
73,5
73,6
17,7
26,5
26,4
jetel
srha
74,7
65,8
16,0
25,3
34,2
72,1
57,7
27,2
27,9
42,3
vojtěška
MRH Felina
77,2
82,8
22,3
22,8
17,2
74,6
79,3
19,7
25,4
20,7
jetel
MRH Felina
79,0
78,7
32,7
21,0
21,3
63,2
38,5
24,0
36,8
61,5
Výnosy směsí
Výnosy suché hmoty ovlivnil zejména průběh počasí. Průměrný výnos suché hmoty
celkového souboru (všech variant) v roce 2012 byl 1,57 t/ha, v roce 2013 3,39 t/ha.
Na základě statistického rozboru je možné vytvořit ve sklizňovém roce 2012 dvě odlišné
výnosové skupiny. Do první skupiny s vyšším výnosem spadají směsi trav s vojtěškou a
vojtěška samotná, které se ve výnosu průkazně lišily od druhé skupiny, do kterých spadají
směs trav s jetelem lučním a samotné trávy a jetele. Výnosy suché hmoty jsou uvedeny v tab.
89
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
7. U směsí s vojtěškou statisticky neprůkazný trend naznačuje, že výnosnější byly směsi se
srhou než s hybridem Felina. Ze stejné tabulky lze vyvodit podobně neprůkazný trend u směsí
s jetelem. Rovněž nejvyšší výnos byl zaznamenán u směsí jetele se srhou, potom u směsí
s MRH Felina. Nejméně výnosné byly samotné trávy.
V roce 2013 lze na základě výnosů vytvořit tři skupiny. Do první skupiny s nevyšším
výnosem patří vojtěška a její směsi s travami v neprůkazném klesajícím trendu srha - Felina.
Do druhé skupiny patří jetel a jeho směsi s travami. Do třetí skupiny s nejnižším výnosem
patří trávy s neprůkazně klesajícím trendem v pořadí srha-Felina.
Tab. 6: zastoupení komponent směsí ve druhém sklizňovém roce
rok 2013
směs
č.
směs
1 vojtěška setá + srha laločnatá
2 vojtěška setá + srha laločnatá
3
4
jetel luční + srha laločnatá
jetel luční + srha laločnatá
5
6
vojtěška setá + MRH Felina
vojtěška setá + MRH Felina
7
8
jetel luční + MRH Felina
jetel luční + MRH Felina
procentuální zastoupení rostlin ve směsi
procentuální podíl osiva 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň 1.sklizeň 2.sklizeň 3.sklizeň
ve směsi
vojtěška
srha
80
20
58,4
63,5
89,1
41,6
36,5
10,9
50
50
65,9
62,2
80,6
34,1
37,8
19,4
jetel
srha
80
20
43,0
51,1
69,2
57,0
48,9
30,8
50
50
62,6
46,0
61,3
37,4
54,0
38,7
vojtěška
MRH Felina
80
20
73,7
72,5
82,2
26,3
27,5
17,8
50
50
59,6
61,6
85,1
40,4
38,4
14,9
jetel
MRH Felina
80
20
76,0
66,3
66,9
24,0
33,7
33,1
50
50
73,7
56,6
76,3
26,3
43,4
23,7
Tab. 7: Výnosy suché hmoty ve dvou sklizňových letech
rok 2012
var.č.
směs
rok 2013
1.seč 2.seč 3.seč celkem 1.seč 2.seč 3.seč celkem
1
vojtěška setá
1,78 3,68 2,48
7,94
4,81 5,00 5,91
15,72
2
jetel luční
0,52 1,71 0,78
3,01
3,17 2,49 2,30
7,96
3
MRH Felina
0,39 0,58 0,09
1,06
1,94 1,17 0,77
3,88
4
srha laločnatá
0,17 0,63 0,35
1,15
2,21 1,31 0,83
4,36
5
vojtěška setá + srha laločnatá
2,03 3,59 2,33
7,95
5,58 4,22 5,22
15,02
6
vojtěška setá + srha laločnatá
1,63 3,54 2,46
7,64
5,65 4,17 5,83
15,65
7
jetel luční + srha laločnatá
0,94 2,00 0,92
3,86
4,17 2,21 2,04
8,42
8
jetel luční + srha laločnatá
0,55 1,99 0,83
3,38
3,79 2,00 1,67
7,46
9
vojtěška setá + MRH Felina
1,67 2,80 2,31
6,79
5,16 4,43 5,40
14,98
10 vojtěška setá + MRH Felina
1,89 3,29 2,26
7,44
4,93 4,19 4,69
13,81
11 jetel luční + MRH Felina
0,72 1,76 0,82
3,30
3,66 2,12 1,91
7,70
12 jetel luční + MRH Felina
0,66 1,54 0,74
2,95
3,33 2,09 1,79
7,21
Závěr
Závěrem lze říci, že při dostatku vláhy má zkoušená pozdní odrůda srhy laločnaté ve směsích
s vojtěškou vyšší konkurenční sílu, než v podmínkách sucha. V optimálních vláhových
podmínkách je silnějším konkurentem než MRH Felina. V suchých podmínkách je
konkurenceschopnost srhy srovnatelná s hybridem Felina. Pro vypěstování kvalitní píce se
zastoupením travního komponentu do 25 % na srážkově bohatých stanovištích je v případě
srhy potřeba volit podíl osiva pod 20 % počítaného z celkového výsevku osiva 18,4 kg.ha-1,
při zastoupení podílu osiva srhy 20 %. V případě hybridu Felina je optimální podíl osiva 20%
při celkovém výsevku osiva 20,4 kg.ha-1 při zastoupení podílu osiva MRH Felina 20 %.
Ve směsích s jetelem lučním se konkurenceschopnost srhy v suchých a vlhkých podmínkách
příliš neliší, za optimálních vlhkostních podmínek není tak silná jako ve směsi s vojtěškou.
90
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Konkurenceschopnost srhy je srovnatelná s hybridem Felina. Pro optimální zastoupení
komponent porostu je potřeba zastoupení nejméně 20 % osiva srhy ve směsi.
Výnos suché hmoty směsí a samotných komponent je přirozeně ovlivněn průběhem počasí.
Z hlediska výnosů je pozdní odrůda srhy laločnaté (VV 115-132/10) vhodným komponentem
do směsí s vojtěškou jak do suchých, tak i do srážkově normálních lokalit. Směsi jetele
lučního a srhy poskytují v dané lokalitě nižší výnosy. Není ale vyloučeno použití takových
směsí v lokalitách s vyšším přísunem vody, což je předmětem výzkumu další části projektu,
stejně jako zhodnocení kvality směsí pro výživu dojnic. Jetelotrávy jsou nevhodné do
srážkově chudých oblastí.
Pozdní odrůda srhy laločnaté (VV 115-132/10) se jeví jako vhodná alternativa k dosud
převážně používaným festucoidním hybridům zejména do vojtěškotrav pěstovaných na orné
půdě i suchých lokalitách.
Dedikace
Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj
výzkumné organizace
Použitá literatura:
DLF hladké životice: Naše odrůdy [on-line] 2013. [cit.
2013-09-05].
Dostupné
z:
<http://www.dlf.cz/upload/fl_-_felina.pdf>
Kožnarová, V., Klabzuba, J.: Doporučení WMO pro popis meteorologických, resp.
Klimatologických podmínek definovaného období. Rostlinná výroba 2002: roč. 48, č.
4, s. 190 – 192.
Vorlíček, Z., Hanuš, O, Šindelková, I.: Zvýšení podílu energie v objemných krmivech
ekologických farem pěstováním vhodných travních a jetelovinotravních směsí.
Certifikovaná metodika, Troubsko 2009, 16 s. ISBN 978–80–86908–09–0
Kontaktní adresa:
Ing. Jaroslav Lang, Ph.D.
Zemědělský výzkum, spol. s r.o.
Zahradní 1
66441 Troubsko
[email protected]
91
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
DLOUHODOBÝ VÝVOJ KLIMATICKÝCH FAKTORŮ VÝSKYTU
VĚTRNÉ EROZE
Long term development of wind erosion climatic factors
Středová H., Mužíková B., Středa T.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Pro hodnocení vývoje klimatických faktorů výskytu větrné eroze v jarním období (březen a duben)
byla použita data o stavu povrchu holé půdy z 29 stanic sítě Českého hydrometeorologického ústavu.
Počet dnů se suchým povrchem půdy v každém roce byl srovnán s průměrným počtem suchých dnů v
období 1961–2010. Byla zjištěna průkazná závislost (p<0,01) mezi počtem dnů se suchým povrchem
půdy a nadmořskou výškou (r = -0,51, n = 29). Analýza trendu časové řady nevykazuje jednoznačný
trend růstu či poklesu výskytu suchých období. Nicméně, v poslední kompletní dekádě (2001 – 2010)
byly čtyři roky (2002, 2003, 2007 a 2009) klasifikovány jako suché a dva (2001 a 2006) jako vlhké.
To nasvědčuje růstu extremity počasí v jarním období.
Klíčová slova: větrná eroze, povrch půdy, vlhkost půdy
Abstract
To evaluate moisture conditions in spring period, data of bare soil surface state were used. Analysis
included 29 stations throughout the Czech Republic. Number of days with dry soil surface in each year
was compared with the average number of those days in the period 1961–2010 for a given station.
There is a significant correlation (p<0.01) between number of days with dry condition of soil and
elevation (r = -0.51, n = 29). Trend analysis did not produce conclusive results, but linear trend of
smoothing April data was significantly increased in most localities. The number of days with dry
condition of soil in the past decades has no significant upward or downward trend. However in recent
years four years (2002, 2003, 2007 and 2009) have been evaluated as dry and two (2001 and 2006) as
wet. An amount of extreme spring weather increases.
Key words: wind erosion, soil surface, soil moisture
Úvod
Rostoucí teploty a změny v rozložení srážek mají výrazný dopad na různá odvětví lidské
činnosti, včetně zemědělství. Jedním z nežádoucích projevů klimatických extrémů je výskyt
suchých období, který často koresponduje s obdobím nedostatku srážek a horkým počasím.
Pongrácz et al. (2006) analyzovali vybrané zemědělské teplotní a srážkové indexy a jejich
změny v druhé polovině 20. století. Výsledky ukázaly, že regionální intenzita a četnost
extrémních srážek se zvýšila, zatímco celkově srážek ubylo a klima stalo se sušší. Pro Českou
republiku scénáře vývoje klimatu neukazují na výrazné snížení celkových srážek, ale vyšší
teploty spojené s intenzivnějším výparem a větším kolísáním srážek, může přinášet problémy
s nedostatkem vody více než dnes. Častěji než dříve se vyskytují velmi teplá a suchá období
již na počátku vegetace v dubnu a v květnu. Náchylnost půdy k větrné erozi je výsledkem
kombinace půdních a klimatických činitelů. Větrná eroze souvisí s vlhkostí půdy a tedy i s
výskytem sucha. Obecně jsou za nejvíce ohroženy považovány lehké půdy v aridních
oblastech. Za hrubou hranici sucha je v podmínkách České republiky (ČR) považován roční
úhrn srážek 550 mm. Ze zemědělského pohledu se při posouzení suchosti prostředí vychází
často ze vztahu mezi evapotranspirací a úhrnem srážek (Litschmann a Rožnovský 1995).
Vhodným ukazatelem je např. vláhová bilance, která v širším slova smyslu vyjadřuje vláhové
poměry v krajině. Pasák a Janeček (1971) použili erozně klimatický faktor k vymezení oblastí
potenciálně ohrožených větrnou erozí a vymezili na území Československa 5 stupňů
92
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
náchylnosti k větrné erozi. Janeček (1997) na základě erozně klimatického faktoru a podle
závislosti erodovatelnosti půdy na procentickém obsahu částic půdy < 0,01 mm vymezil 6
kategorií potenciální ohroženosti na území ČR. Šest stupňů potenciální ohroženosti území
větrnou erozí používá i Podhrázská (2008). Na základě klimatických charakteristik v
kombinaci s pedologickými informacemi rajonizovali potenciální ohrožení půd větrnou erozí
v České republice Podhrázská a Novotný (2007). Limitujícím faktorem zmíněných analýz je
datový podklad klimatických charakteristik, pocházející z období 1901–1950.
Materiál a metody
Pro vyhodnocení vláhových podmínek v jarním období byly použity údaje o stavu půdy v
březnu a dubnu, monitorované na stanicích ČHMÚ (Český hydrometeorologický ústav).
Použita byla data z 29 klimatologických stanic v nadmořské výšce do 500 metrů z období
1961-2010. Pozorování povrchu půdy se provádí na pozemcích bez vegetace v blízkosti
stanice třikrát denně. Stav půdy je registrován podle zadaných číselných kódů (Žídek a Lipina
2003). V práci byl kladen důraz především na analýzu dnů, kdy se suchý povrch půdy
vyskytnul alespoň v jednom pozorovacím termínu. Počet dnů se suchým povrchem půdy v
každém roce byl srovnáván s průměrným počtem těchto dní v období 1961–2010. Počty dnů
se suchým povrchem půdy byly porovnány se vypočteným 10., 25., 75. a 90. percentilem z
období 1961–2010.
Byly tak vymezeny následující kategorie:
Hodnota percentilu
Kategorie
< 10
Silně podnormální počet dnů
> 25
Podnormální počet dnů
≤ 25, 75 ≥
Normální počet dnů
> 75
Nadnormální počet dnů
> 90
Silně nadnormální počet dní
Trendová analýza časových řad byla provedena v software STATISTICA 7.0 po vyhlazení
4253H filtrem (Velleman 1980). Trend byl hodnocen v případě dvou stanic s nejnižší
nadmořskou výškou (158 m n.m. Doksany a Brandýs 179 m n.m.) a dvou stanic s nejvyšší
nadmořskou výškou (497 m n.m. Vítkov a Ondřejov 485 m n.m.).
Výsledky a diskuze
Průměrný počet dnů se suchým povrchem půdy v březnu a dubnu kolísal na jedné stanici od 5
do 21. Nejvyšší průměrný počet suchých dnů byl zjištěn v Doksanech (21 dnů), v Olomouci a
Kuchařovicích (20 dnů). Stanicí s nejnižším výskytem dnů se suchým povrchem půdy v
březnu bylo Jablonné v Podještědí, kdy se během 12 let nevyskytl žádný den se suchým
povrchem půdy. Při samostatném hodnocení podmínek v březnu a dubnu byl zjištěn v
průměru čtyřikrát nižší počet suchých dnů v březnu. Obdobné výsledky uvádí pro stanici
Hurbanovo i Tekušová et al. (2011).
Absolutně nejvyšší roční počet dnů se suchým povrchem půdy (51 dnů) byl zjištěn na stanici
Doksany v roce 1974 a ve Frenštátě pod Radhoštěm – 48 dnů v roce 1974. Rok 1974 byl
velmi suchý i na ostatních stanicích, jak je vidět na obrázku 1. Obrázek 1 uvádí podrobné
hodnocení podmínek stavů půdy pro každou stanici. Prezentuje výsledky srovnání
průměrného počtu dnů se suchým povrchem půdy pro daný měsíc v období 1961 – 2010 a
měsíčním počtem těchto dnů v konkrétním roce. Odstíny červené označují nadnormální stav,
odstíny modré podnormální stav, bílá kóduje normální stav dle percentilů (viz. metodika).
Trendová analýza počtu dnů se suchým povrchem půdy v březnu nevykazuje jednoznačný
trend. Lineární trend dubnových dat pro dvě a dvě stanice s nejvyšší a nejnižší nadmořskou
výškou byl průkazně rostoucí (p <0.01) na stanici Vítkov (r2 = 0,648), Brandýs (r2 = 0,751) a
93
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Ondřejov (r2 = 0,211). Lineární trend na stanici Doksany byl průkazně (p <0.05) klesající (r2 =
0,104).
Obr. 1: Počet dnů se suchým povrchem půdy ve srovnání s průměrem (1961 – 2010)
YEAR HOL TUR KUC STR VRA CBU TAB TRE DOM KRAL CHEB FREN LUC MOSN OPAV VITK OLOM PRER VALM VSET PKAR PKBE PRUZ BRAN SEMC HAVL ONDR DOKS JAPO
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Poznámka: HOL – Holešov, TUR – Tuřany, KUC – Kuchařovice, STR – Strakonice, VRA –
Vráž, CBU – České Budějovice, TAB – Tábor, TRE – Třeboň, DOM – Domažlice, KRAL –
Kralovice, CHEB – Cheb, FREN – Frenštát pod Radhoštěm, LUC – Lučina, MOSN – Mošnov,
OPAV – Opava, VITK – Vítkov, OLOM – Olomouc, PRER – Přerov, VALM – Valašské
Meziříčí, VSET – Vsetín, PKAR – Praha-Karlov, PKBE – Praha-Kbely, PRUZ – Praha-Ruzyně,
BRAN – Brandýs nad Labem, SEMC – Semčice, HAVL – Havlíčkův Brod, ONDR – Ondřejov,
DOKS – Doksany, JAPO – Jablonné v Podještědí
Závěr
Výrazně více dnů se suchým povrchem půdy se v průměru vyskytuje v dubnu, ve srovnání s
březnem. V obou měsících dohromady činí průměrný počet dnů se suchým povrchem půdy
11. Suché jaro bylo zaznamenáno především v letech 1961, 1968, 1974, 1981, 1990, 2002,
2003, 2007 a 2009. Vlhké jaro bylo v letech 1965, 1970, 1980, 2001 a 2006.
Lineární trend vyhlazených dubnových dat počtu dnů se suchým povrchem půdy vykazoval
významný růst na většině lokalit. Počet dnů se suchým povrchem půdy nemá, narozdíl od
teplot vzduchu, v posledním desetiletí významný vzestupný trend. Nicméně, v poslední
dekádě byly čtyři roky (2002, 2003, 2007 a 2009) vyhodnoceny jako suché a dva (2001 a
2006) jako vlhké. Jen čtyři roky tak lze na základě použité metodiky hodnotit jako normální.
Výskyt sucha v závislosti na podmínkách stavu povrchu půdy většinou koresponduje s
výsledky studií provedených na bázi výpočtů indexů sucha, dálkového průzkumu Země a in
situ metod měření. I přes to, že je tato charakteristika ovlivněna do určité míry subjektivitou,
je to velmi užitečný nástroj především při hodnocení stavu povrchu půdy. Dostupná je
94
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
celoplošná databáze dat, včetně historických podkladů. Pro účely hodnocení rizik větrné eroze
a jejich vývoje je tak k dispozici cenný materiál, který bude dále analyzován v rámci projektu
NAZV.
Dedikace
Práce byla podpořena projektem NAZV QJ1220054 „Vliv změny klimatických faktorů na
rozvoj procesů větrné eroze, koncepční řešení opatřeními pozemkových úprav“.
Použitá literatura
Janeček M. 1997: Potenciální ohroženost půd České republiky vodní a větrnou erozí. Vědecké
práce. VÚMOP Praha, č. 9, s. 53–64.
Litschmann T., Rožnovský J. 1995: Hodnocení aridity pomocí agroklimatologických
charakteristik. In. : “Současná agroklimatologie 1995“, MZLU Brno, s. 111–120.
Pasák V., Janeček M. 1971: Vliv klimatu na rozšíření větrné eroze v ČSSR. Meteorologické
zprávy, roč. 24, č. 3–4, s. 67–69.
Podhrázská J. 2008: Optimalizace funkcí větrolamů v zemědělské krajině: Metodika. Vyd. 1.
Praha: VÚMOP, 24 s., CD ROM. ISBN 978-80-904027-1-3.
Podhrázská, J., Novotný, I. 2007: Evaluation of the Wind Erosion Risks in GIS. Soil and
Water Research, roč. 2, č. 2, s. 10–14.
Pongrácz, R., Bartholy, J. 2006: Tendency Analysis of Extreme Climate Indices with Special
Emphasis on Agricultural Impacts. In: Bioklimatológia a voda v krajine. Medzinárodná
vedecká konferencia, Strečno, 11.–14. 9. 2006. CD-ROM. ISBN 80-89186-12-2.
Tekušová, M., Horecká, V., Jančovičová Ľ. 2011: Stav povrchu pôdy vo vzťahu k
zrážkomerným charakteristikám počas vegetačných období v Hurbanove. In Salaš, P. (ed.):
"Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice 20.–21.10.2011, Úroda, vědecká
příloha, s. 629–639.
Žídek, D., Lipina, P. 2003: Návod pro pozorovatele meteorologických stanic ČHMÚ.
Metodický předpis č. 13. ČHMÚ, Ostrava, 90 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Hana Středová, Ph.D.
Mendelova univerzita v Brně
Ústav aplikované a krajinné ekologie
Zemědělská 1
613 00 Brno
e-mail: [email protected]
95
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
CHARAKTERIZACE PŮDNÍCH POMĚRŮ VYBRANÝCH LOKALIT
PŘIROZENÝCH LESNÍCH SPOLEČENSTEV JZ OKRAJE NÍZKÉHO
JESENÍKU
Soil conditions characterization of selected localities of nature forest
communities of SW edge of Nízký Jeseník
Cenklová V.
Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, VÚRV, v.v.i. Olomouc
Abstrakt
Na základě předchozí geobotanické studie přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého
Jeseníku byly analyzovány vzorky půd reprezentující dříve lokalizované fytocenózy především
suťových lesů a kyselých bučin. Byl studován chemismus půd z horních i nižších vrstev půdního
profilu. Kromě zrnitostního složení a mateční horniny byly hodnoceny aktivní a výměnné pH půdy,
hydrolytická reakce půdy, nasycenost sorpčního komplexu, množství organické hmoty (C, N) a
humusu, zastoupení Al3+ a některých základních živin (Ca2+, Mg2+). V daném území převažovaly silně
kyselé, silně nenasycené, minerálně chudé a dobře propustné půdy s dostatkem humusu ve svrchních
půdních horizontech. Různý obsah živin a organických látek v půdě a různá nasycenost sorpčního
komplexu se ukázaly jako možné rozhodující faktory pro výskyt konkrétních přirozených lesních
společenstev ve vybraných lokalitách.
Klíčová slova: půdní sondy, fytocenologie, opadavé lesy, fyzikální vlastnosti a chemismus půd
Abstract
Based on previous studies geobotanical natural forest communities of SW edge of Nízký Jeseník were
analyzed soil samples representing previously localized mainly phytocenosis of forests of slopes,
screes and ravines and acidic beech forests. The chemistry of soils was studied in the upper and lower
layers of the soil profile. In addition to the granular composition and parent rock were evaluated active
and exchangeable soil pH, hydrolytic reaction of soil, saturation of sorption complex, the amount of
organic material (C, N) and humus representation, content of Al3+ and certain essential nutrients (Ca2+,
Mg2+). In the area dominated the strongly acidic, highly unsaturated mineral-poor, well-drained soils
with plenty of humus in the upper soil horizons. Various nutrients and organic material in the soil and
different saturation of the sorption complex, proved to be decisive factors in the occurrence of specific
natural forest communities in selected locations.
Key words: soil probes, phytosociology, deciduous forests, physical properties and chemism of soils
Úvod
JZ okraj Nízkého Jeseníku představuje několika údolími rozčleněnou pahorkatinu vystupující
z rovinatého Hornomoravského úvalu do výšek přes 600 m n. m. a přecházející S směrem do
oblasti vysočiny. Údolí jsou úzká s příkrými svahy, vystupujícími skalami a s krátkými
sráznými úžlabinami s menšími přítoky údolního toku. Geologicky je území jednotné
s převahou plynule se střídajících kulmských drob a drobových pískovců s vložkami slepenců
a jílovitých břidlic, s rozvojem svahových hlín a místy štěrkových lavic (Barth 1956).
Z pedologického hlediska zde převažují dobře propustné hlinitopísčité hnědé lesní půdy
(Chmelař 1968). Chemismus půd může ovlivňovat výskyt vegetace a celých rostlinných
společenstev a současně díky výskytu konkrétní vegetace může nezávisle na geologickém
podkladu docházet ke změnám v chemismu půd (VanBreemen et al. 1998). Ve studovaném
území se střídá kulturní a zemědělská krajina s lesními porosty, místy se zachovalou
přirozenou skladbou lesa s převahou zonální vegetace opadavého listnatého lesa a
společenstev suťových lesů (Cenklová 1994, Slavík 1988). Vyvstává otázka, jaké
charakteristiky půd jsou pro výskyt těchto přirozených lesních společenstev v daném území
96
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
rozhodující a zda se chemismus půd pro jednotlivá společenstva liší. Proto byl proveden
rozsáhlý odběr půdních vzorků a jejich následná analýza.
Materiál a metody
Pro stanovení půdních poměrů bylo vybráno 18 lokalit s typickým výskytem přirozených
lesních společenstev, vycházelo se z předchozího geobotanického průzkumu území (Cenklová
1994). Studie zahrnovala vybrané typické fytocenózy zjištěné v podhůří Nízkého Jeseníku
v zalesněných oblastech mezi Velkou Bystřicí, Šternberkem a Hrubou vodou (Obr. 1);
podrobně: Cenklová (1994). Nomenklatura vegetačních společenstev vychází z prací Moravec
(1982) a Neuhaüsel a Neuhaüsel-Novotná (1967). Pro stanovení pedologických poměrů byly
v r. 1993 kopány půdní sondy hluboké 90-130 cm, ojediněle až 180 cm. Byl stanoven půdní
profil, hodnoceny horizonty A00, A0, A1, (B), Cd (Cenklová 1994) a pro pedologické rozbory
byly odebrány vzorky z horizontu A1 a ze svrchní části horizontu (B) - (Cenklová 1994).
Následovala charakterizace půd na základě analýz jejich chemických a fyzikálních parametrů.
Chemické rozbory půd vycházely ze souborů metodik Kubíková (1971) a Jandák (1989). Bylo
provedeno potenciometrické stanovení pH aktivní půdní reakce (H2O) a výměnné půdní
reakce (KCl) podle Válek (1954) a mezinárodní normy ISODIS 10390 (1992), stanovení
hydrolytické půdní reakce (HA) půdního sorpčního koloidního komplexu a stanovení hodnot
S, T, V - stupně nasycení půdního sorpčního koloidního komplexu bazickými kationy
standardními metodikami lesnické pedologie podle Kappena (Kappen 1929, Bascomb 1964),
stanovení humusu titračně (stanovení celkového oxidovatelného uhlíku - Cox) metodou
Walkley Blafl v modifikaci Novák-Pelíšek (1938), orientační stanovení uhličitanů podle
Zapletal a Šikula (1954), standardní stanovení celkového dusíku podle Kjeldahl-Foestera
(Kjeldahl 1883, Olsen 1905, Scharf 1988), stanovení obsahu výměnných kationtů (celkových
živin) v půdě (Ca2+, Mg2+) podle upravené metodiky Anonymous (1973) a ČSN ISO 11260
(1998), stanovení aktivního hliníku podle Sokolova (Sokolov 1939, ČSN EN ISO 12782-3
(2012). Rovněž byla zjišťována zrnitost metodou odhadu roztíráním mezi prsty podle Valla et
al. (1983). Pedologická nomenklatura je uváděna podle Pelíšek (1961).
Obr. 1: Přibližná lokalizace půdních sond č. 1-18 a lesů na JZ okraji Nízkého Jeseníku
Výsledky a diskuse
Byla prováděna charakterizace vzorků půd odebraných z reprezentativních fytocenologických
snímků asociací přirozených lesních společenstev, zjištěných předchozím geobotanickým
průzkumem daného území (Cenklová 1994), které představují asociace převážně listnatých
lesů: Aceri-Carpinetum Klika 1941 (půdní sondy č. (dále jen PSč.) 1, 2), Lunario-Aceretum
Schüter in Grüneberg et Schüter 1957 (PSč. 3, 4), Mercuriali-Fraxinetum (Klika 1942)
Husová 1982 (PSč. 5, 6, 7), Melico-Fagetum Siebert 1954 (PSč. 8, 9), Dentario enneaphylliFagetum Oberdorfer ex W. et A. Matuszkiewicz 1960 (PSč. 10, 11), Festuco-Fagetum
Schüter in Grüneberg et Schüter 1957 (PSč. 12, 13, 14), Abieto-Quercetum Mráz 1959 (PSč.
15, 16), Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932) Passarge 1953 (PSč. 17, 18). Z analýzy
půdních profilů vyplývá zařazení půd do středoevropských hnědých lesních půd s vysokou
příměsí skeletu matečních hornin určených jako drobové břidlice (PSč. 1, 8, 16), slepence
97
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
(PSč. 2), kulmské droby a břidlice (PSč. 3, 6, 12, 13, 14, 15, 17, 18), drobové břidlice a droby
(PSč. 4, 9), kulmské droby (PSč. 5, 10, 11), drobové a jílovité kulmské břidlice (PSč. 7). Půdy
byly kategorizovány jako písčitohlinité, hlinité, hlinitopísčité, jílovitohlinité, s nárůstem
jílovitých částic směrem do spodních vrstev půdy (Tab. 1, 2).
Tab. 1: Charakteristiky půd z horizontu A1 půdních sond č. 1-18
půdní sonda
číslo:
č. snímku *
horizont
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
25
A1
7 až
13
PH
3,5
3
58,3
131
126
A1
A1
10 až 10 až
15
15
H
H
4,1
3,3
3,4
3,1
146,8 50,8
Mg2+
3,88
5,82
13,09
3,90
3,15
9,22
Al3+
30,60 29,61 19,08 21,33 13,77 16,36 12,61 33,84
9,63
28,89 11,88 16,02 29,07 25,02 29,16 31,59 10,98 35,55
druh půdy
pH (H2O)
pH (KCl)
výměnné
ionty (mg/
100g)
2
22
16
83
121
43
68
53
122
135
76
79
139
137
140
123
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
A1
10 až 10 až 25 až 15 až 20 až 10 až 10 až 10 až 15 až 15 až 15 až 20 až 15 až 20 až 15 až
15
15
30
25
30
15
20
15
20
20
25
30
20
30
20
PH
PH
PH
H
PH
HP
H
PH
PH
HP
PH
H
H
PH
PH
3,8
4,4
4,3
3,6
4,3
3,4
3,2
3,3
3,9
3,5
3,5
4,3
3,3
3,8
3,7
3,4
3,4
3,5
3,2
3,6
3,2
2,9
2,9
3,5
3
3
3,6
3,1
3,1
3,1
109,5 74,9 131,0 99,3 90,0 63,5 148,0 133,8 154,8 70,8 97,5 128,3 114,0 90,8 50,0
hloubka v cm
nasycenost
sopčního komplexu
1
Ca2+
8,54
6,66
6,43
4,81
4,20
3,79
3,08
4,97
4,23
2,87
6,36
H+
8,82 2,79 2,34 1,93 0,99 24,29 16,92 3,69 3,87 21,69 9,99 0,36 14,58 19,26 2,52 18,45
Ha mmol/
16,71 20,04 19,08 20,74 10,68 23,54 30,10 44,88 19,69 26,51 30,28 7,88 28,26 21,88 17,68 22,49
100g
S (mmol/
0,8
4,2
5
8,8
3,4
1,2
0,6
4,2
9,6
0
3,6
2,2
3,6
2,2
1,2
0
100g)
T(mmol/
17,51 24,24 24,08 29,54 14,08 24,74 30,70 47,08 29,29 26,51 33,88 10,08 31,86 24,08 18,88 22,49
100g)
V (%)
4,57
17,33 20,77 29,79 24,16
4,85
1,95
8,92
32,02
0
10,63 21,84 11,30
9,14
6,36
0
CaCO3 (%)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Cox (%)
1,07 2,89 4,58 5,42 2,23 1,57 6,68 4,44 7,10 4,21 4,02 1,22 4,81 2,85 2,62 4,25
N (%)
0,10 0,57 0,40 0,46 0,35 0,18 0,51 0,87 0,65 0,34 0,61 0,13 0,36 0,26 0,21 0,34
C:N
10,36 5,05 11,54 11,71 6,33 8,92 13,18 5,12 10,98 12,44 6,59 9,21 13,36 11,08 12,28 12,58
Humus (%)
1,84 4,99 7,89 9,35 3,85 2,71 11,52 7,56 12,25 7,25 10,31 2,10 8,30 4,91 4,51 7,33
Druh půdy: písčito-hlinitá (PH), hlinitá (H), jílovito-hlinitá (JH), hlinito-písčitá (HP), * číslo fytocenologického snímku (Cenklová 1994)
1,62
7,29
9,19
15,40
2,8
1,2
9,99
16,60
28,04
7,23
0
1,78
0,26
6,91
3,06
0
0,76
0,18
4,32
1,31
Aktivní půdní reakce může aktuálně ovlivňovat příjem živin rostlinami a rychle reagovat na
změny v prostředí, zatímco potenciálně výměnná půdní reakce bývá stálejší a z dlouhodobého
hlediska může lépe odrážet aciditu půd (Podrázský et al. 2011). Chemické analýzy potvrdily
předpoklad, že půdy ve většině lokalit byly velmi silně až silně kyselé jak podle aktivní půdní
reakce (pH (H2O)), tak podle potenciální výměnné půdní reakce (pH (KCl)). Pouze horizont
(B) PSč. 5 a 18 byl středně kyselý (Tab. 1, 2). Hodnoty půdní reakce v horizontu (B) byly
většinou nepatrně vyšší nebo stejné jako v horizontu A1, což by mohlo být způsobeno tvorbou
kyselin při rozkladu rostlinného materiálu. Kyselost půd podporuje také zjištěná absence
uhličitanů (Tab. 1, 2). Výměnná půdní reakce je částečně určována přítomností výměnných
iontů, zvláště H+ a Al3+,(Tab. 1, 2) na druhou stranu výše zmíněná přirozená acidifikace půd
může napomáhat k uvolňování hliníku z mateční horniny a výsledky stanovení obsahu Al3+
iontů mohou určovat aktuální nebezpečí jeho toxicity (Kratina et al. 2010). Ve většině případů
byly stanoveny vyšší hodnoty hliníku v horizontu A1, zatímco jen některé vzorky vykazovaly
vyšší obsah celkového hliníku v hlubším horizontu (B) - PSč. 1, 3, 6, 7, 9, 11, 12, 14 (Tab. 1,
2), což bylo pravděpodobně důsledkem složení mateční horniny a nízkým obsahem organické
hmoty. Hodnoty Al3+ iontů byly v rozmezí od 5,67 do 33,55 mg/100g suché jemnozemě (Tab.
1, 2). Hydrolytická acidita (Ha), potenciální hydrolytická půdní reakce, udává množství
kyselých kationtů a spolurozhoduje o nasycenosti sorpčního komplexu půd. Nejnižší hodnota
Ha byla stanovena pro horizont (B) PSč. 17 a 15 a nejvyšší pro PSč. 8 (B) a 18 A 1, kde byly
zjištěny i nejvyšší hodnoty maximální sorpční kapacity výměnných iontů (T), poukazující na
vysokou nasycenost sorpčního komplexu těchto půd (Tab. 1, 2).
98
2,26
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 2: Charakteristiky půd z horizontu (B) půdních sond č. 1-18
půdní sonda
číslo:
č. snímku *
horizont
hloubka v cm
nasycenost
sopčního komplexu
výměnné
ionty (mg/
100g)
druh půdy
pH (H2O)
pH (KCl)
Ca2+
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
22
16
83
121
43
68
53
122
135
76
79
139
137
140
123
25
131
126
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
(B)
20 až 25 až 50 až 30 až 50 až 25 až 50 až 20 až 20 až 30 až 30 až 50 až 40 až 35 až 60 až 15 až 30 až 60 až
30
30
60
40
60
35
60
30
30
40
40
60
50
40
70
20
35
70
H
PH
PH
JH
PH
PH
H
PH
PH
HP
PH
JH
JH
PH
H
PH
JH
JH
4,2
4,3
4,3
3,7
4,5
3,5
3,9
3,3
3,6
3,9
3,7
4,1
3,6
3,9
4,1
3,7
4,4
4,7
3,5
3,1
3,7
3,3
3,9
3,3
3,4
3
3,3
3,5
3,3
3,6
3,3
3,2
3,2
3,1
3,2
3,7
88,3
76
112 89,8 77,5 66,5 82,5 63,5 81,3
73
89,8 50,3
52
65,3 105 108,3 165,8 110,3
Mg2+
7,44
15,97
2,64
14,3
18,09
Al3+
32,67 23,85 21,33 13,86 12,51 30,32 29,61 29,43 26,19 27,18 13,86 17,19 17,91 25,56 16,02
24,3
5,67
12,87
5,93
4,66
4,60
3,72
6,85
2,44
4,55
5,84
2,30
4,60
3,98
3,08
2,62
H+
1,44 12,41 0,90 0,54 1,26 0,99 2,01 21,96 1,35 0,90 0,54 1,98 17,28 7,83 1,44 19,62 0,72 0,045
Ha mmol/
11,55 16,45 12,69 8,05 9,10 17,15 17,94 27,48 16,80 13,91 15,49 9,36 9,28 19,95 5,51 21,52 3,41 39,9
100g
S (mmol/
3,2
3,2
0
3
1,0
1,0
0
1,6
7,2
1,0
0,6
1,2
1,0
3,2
5,4
0,8
9,8
8,8
100g)
T(mmol/
14,75 19,65 12,69 11,05 10,10 18,15 17,94 29,08 24,00 14,91 16,09 10,56 10,28 23,15 10,91 22,38 13,21 48,70
100g)
V (%)
21,69 16,28
0
27,15
9,90
5,51
0
5,50
30,00
6,71
3,73
11,36
9,73
13,82 49,48
3,58
74,19 18,05
CaCO3 (%)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Cox (%)
0,05 1,07 1,97 1,59 1,32 1,48 2,71 3,60 2,71 1,87 2,80 0,15 0,79 2,71 1,92 3,35
N (%)
0,12 0,20 0,20 0,09 0,33 0,13 0,22 0,29 0,32 0,13 0,26 0,12 0,12 0,24 0,12 0,25
C:N
0,40 5,37 9,93 18,01 3,99 11,17 12,29 12,24 8,58 14,13 10,60 1,29 6,70 11,52 16,29 13,41
Humus (%)
0,08 1,84 3,40 2,74 2,28 2,55 4,67 6,20 4,67 3,22 4,83 0,26 1,36 4,67 3,30 5,78
Druh půdy: písčito-hlinitá (PH), hlinitá (H), jílovito-hlinitá (JH), hlinito-písčitá (HP), * číslo fytocenologického snímku (Cenklová 1994)
Stupeň nasycení sorpčního komplexu bazickými kationy (V) úzce souvisí s obsahem
oxidovatelného uhlíku (Cox) reprezentujícího množství přítomné organické hmoty, která tvoří
u půd chudých na jílovité částice hlavní složku sorpčního komplexu (Kratina et al. 2010).
Podle obsahu oxidovatelného uhlíku byly půdy převážně středně až vysoce humózní
v horizontu A1, jen v jediném případě byl obsah Cox velmi nízký (PSč. 18), podobně i horizont
(B) měl střední až vysoký obsah humusu ještě v šesti vzorcích (PSč. 7, 8, 9, 11, 14, 16). Podle
stupně nasycenosti sorpčního komplexu (V) byly půdy, kromě několika výjimek, extrémně až
vysoce nenasycené v obou sledovaných horizontech. Maximální sorpční kapacita výměnných
kationtů (T) řadila většinu vzorků horizontu A1 do vysoce až středně nasycených půd, zatímco
horizont (B) měl půdy převážně středně nasycené (Tab. 1, 2). Naopak okamžitý obsah
výměnných bazických kationtů (S) byl pro většinu vzorků obou horizontů velmi nízký nebo
nízký, pouze u PSč. 4, 9, 17, 18 byl obsah kationtů (S), hlavně v horizontu (B), střední (Tab.
1, 2). Rychlost rozkladu a míšení organických a minerálních součástí v rámci daného
vegetačního společenstva odrážely obsah celkového humusu. Půdy horizontu A1 byly
převážně silně humózní až humózní s výjimkou dvou slabě humózních vzorků (PSč. 1 a 18),
což korelovalo s obsahem Cox (Tab. 1). V horizontu (B) byla většina vzorků humózních až
silně humózních, došlo zde k úměrnému poklesu obsahu celkového humusu oproti horizontu
A1, což odpovídalo postupnému obohacování nižších vrstev půdy humusem (Tab. 2). Celkový
obsah dusíku (N) ve všech analyzovaných půdách byl velmi nízký a indikoval pomalou
dekompozici organického materiálu. Obsah N v horizontu A1 se pohyboval v rozmezí 0,100,87 % a v horizontu (B) byl 0,09-0,33 %. Hodnoty Ca2+ ve svrchním horizontu A1 byly 50,0154,8 mg/100g suché jemnozemě, v hlubším horizontu (B) byly hodnoty u většiny vzorků
výrazně nižší v rozmezí 50,3-112,0 mg/100g s výjimkou 7 vzorků, kde u PSč. 2, 6, 10 se
hodnoty Ca2+ téměř shodovaly. Tyto půdy byly současně i extrémně nenasycené. Vzorky půd
z PSč. 15, 16, 17, 18 měly velmi výrazný nárůst obsahu Ca2+ v hlubším horizontu (B) a to až
na více než dvojnásobek hodnot v horizontu A1. Hodnoty se pohybovaly v rozmezí 105,0165,8 mg/100g suché jemnozemě (Tab. 1, 2). Podobný nárůst obsahu hořčíku Mg2+ byl u 5
vzorků horizontu (B) - PSč. 1, 11, 15, 17, 18, kde byly hodnoty 2-9x vyšší než v horizontu A1.
V horizontu A1 se obsah hořčíku pohyboval mezi 2,26-13,09 a v horizontu (B) mezi 2,3099
0
0,30
0,11
2,76
0,53
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
18,09 mg/100g suché jemnozemě (Tab. 1, 2). Nejvíce vápníku případně hořčíku ve svrchních
horizontech, kde bylo i nejvíce humusu, by mohlo ukazovat na účinný odběr živin lesním
porostem, ale současně je možné zvýšené vyplavování živin z hlubších vrstev půdy. Navýšení
hodnot vápníku i hořčíku ve spodnějším horizontu může souviset se složením matečních
hornin, nasyceností sorpčního komplexu půd a ukázalo se typické pro 3 typy vegetačních
společenstev: Abieto-Quercetum Mráz 1959, Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932)
Passarge 1953 a Aceri-Carpinetum Klika 1941 (PSč. 15, 17, 18 a částečně pro PSč. 1, 2).
Všechna popsaná přirozená lesní společenstva v daném území se vyskytovala převážně na
půdách silně kyselých, extrémně až silně nenasycených, minerálně chudých, velmi
kamenitých a dobře propustných s dostatkem humusu, zvláště ve svrchních půdních
horizontech. Vyšší nasycenost sorpčního komplexu půd se ukázala charakteristická pro
společenstva Melico-Fagetum Siebert 1954, Dentario enneaphylli-Fagetum Oberdorfer ex W.
et A. Matuszkiewicz 1960, Festuco-Fagetum Schüter in Grüneberg et Schüter 1957. Pro
Luzulo albidae-Quercetum (Hilitzer 1932) Passarge 1953 a Aceri-Carpinetum Klika 1941 byl
prokázán velmi nízký obsah humusu, půdy zde byly velmi slabě až slabě humózní a současně
zde byly stanoveny i nejnižší hodnoty oxidovatelného uhlíku (Cox) a celkového dusíku.
Výskyt těchto společenstev byl vázán na půdy s nejméně organickými látkami, které se jen
velmi pozvolna uvolňovaly do půdy. Asociace Lunario-Aceretum Schüter in Grüneberg et
Schüter 1957 a Mercuriali-Fraxinetum (Klika 1942) Husová 1982 se vyskytovaly na půdách
s nízkým avšak v celém profilu podobným obsahem vápníku a hořčíku, tedy na půdách velmi
minerálně chudých a silně humózních hlavně ve svrchních horizontech. Na rozdíl od
studovaných lokalit přirozených lesních společenstev vykazují půdy pod převážně smrkovými
monokulturami v daném území silnou degradaci, vyplavování minerálů, výraznější okyselení
horních půdních horizontů hrabankou a slabě zvýšenou depozici dusíku (Chmelař 1968).
Zjištěné závislosti výskytu přirozených lesních společenstev na konkrétních typech půd
umožní lesnímu hospodářství optimalizovat skladbu dřevin při obnově lesa či zakládání
nových, přírodě blízkých lesních porostů, ozdravení lesa a možné zvýšení produkce dřeva.
Závěr
Studované území přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého Jeseníku je
charakteristické velmi kamenitými silně kyselými půdami, extrémně až silně nenasycenými,
minerálně chudými a dobře propustnými s dostatkem humusu zvláště ve svrchních půdních
horizontech. Chemismus půd, zvláště výkyvy v obsahu živin, organických látek a nasycenost
sorpčního komplexu, se zdají být důležitými faktory ovlivňujícími výskyt přirozených lesních
společenstev ve vybraných lokalitách. Charakterizace půd významně pomůže vhodně zvolit
dřeviny při obnově či zakládání lesních porostů s ohledem na původní vegetaci a lokalitu.
Dedikace
Výsledky vznikly s podporou grantu ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro
biotechnologický a zemědělský výzkum.
Použitá literatura
Anonymous: Technical Bulletin 27, Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, London,
1973.
Barth V.: Předběžné výsledky geologického mapování. Sborník Vys. Šk. Ped. Olomoc Přírod. Věd. II: 25-36, 1956.
Bascomb C. L.: Rapid Metod for the determination of cationt-exchange kapacity of
calcareous and non-calcareous soils. J. Sci. Food Agriculture 12: 821-823, 1964.
100
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Cenklová V.: Fytocenologická studie přirozených lesních společenstev JZ okraje Nízkého
Jeseníku, diplomová práce, (depon. in: knihovna katedry botaniky PřF UP Olomouc),
1994.
ČSN EN ISO 12782-3 (836231): Kvalita půdy - Parametry pro geochemické modelování
vyluhování a speciace složek v půdách a materiálech - Část 3: Extrakce oxidů a hydroxidů
hliníku oxalátem amonným a kyselinou šťavelovou, 2012.
ČSN ISO 11260 (836225): Kvalita půdy - Stanovení kationtové výměnné kapacity při pH
půdy a výměnných kationtů za použití roztoku chloridu barnatého, 1998.
Chmelař M.: všeobecná část lesního hospodářského plánu na období od 4.1.1968 do
31.12.1977, LZ Šternberk, p.162, 1968.
ISO/DIS 10390: Soil Quality - Determination of pH. Int. org. for standardization. 1992.
Jandák, J.: Cvičení z půdoznalství. Ediční středisko VŠZ v Brně, p.213, 1989.
Kappen H.D.: Bodenazidität. Berlín, 1929.
Kjeldahl, J.: A New Method of Determining Nitrogen in Organic Substances. Z. Anal. Chem.,
22: 366−382, 1883.
Kratina J., Borůvka L., Tejnecký V., Drábek O., Šebek O.: Rozdíly ve vlastnostech horských
lesních půd na kysel. a bazických matečních horninách. Geol. Výzk. Mor. Slez. Brno,
2010.
Kubíková J.: Geobotanické praktikum, Praha, 1971.
Moravec J.: Die Assoziatonen mesophiler und hygrophyler Laubwälder in der Tschechischen
Sozialistischen Republic. Vegetace ČSSR, A 12, Academia. Praha: p.296, 1982.
Neuhaüsel R. and Neuhaüsel-Novotná Z.: Syntaxonomische Revision der azidophilen Eichenund Eichenmischwälder im westlichem Teile der Tsechoslovakei. Folia geobot Phytotax.,
Praha 2: 1-41, 1967.
Novák V. Pelíšek J.: K titračnímu určování humusu pro půdní kartografii, 1938.
Olsen J. Ch.: A text-book of quantitative chemical analysis by gravimetric, electrolytic,
volumetric and gasometric methods, with 72 laboratory exercises giving the analysis of
pure salts, alloys, minerals and technical products. Ed. NewYork, D.VanNostrand
Company, 1905.
Pelíšek J.: Atlas hlavních půdních typů ČSSR. SZN, Praha: p.441, 1961.
Podrázský V., Procházka J., Remeš J: Produkce a vývoj půdního prostředí porostů na
bývalých zemědělských půdách v oblasti Českomoravské vrchoviny. Zprávy Lesnického
Výzkumu, 56, speciál: 27-35, 2011.
Scharf H.: One hundred years of the kjeldahl method for nitrogen determination. Archiv Fuer
Acker: 321-332, 1988.
Slavík B.: Fytocenologická charakteristika. In: Hejný S., Slavík B. (red.) Květena České
socialistické republiky 1., Praha: 65-121, 1988.
Sokolov A. V.: Determination of active aluminium in the soil. Khim. Sotsial. Zemled, 7: 7071, 1939.
Válek B.: Reakce půdy. In: Praktikum fytocenologie, ekologie, klimatologie a půdoznalství
(J. Klika, V. Novák a A. Gregor, Eds.), p. 520-532. Nakladatelství ČSAV, Praha, 1954.
Valla M., Kozák J., Drbal J.: Cvičení z půdoznalství. II., VŠZ Praha, p.280, 1983.
VanBreemen N., Finzi A. C.: Plant-soil interactions: ecological aspects and evolutionary
immplications. Biogeochemistry, 42: 1-19, 1998.
Zapletal, A. a Šikula, J.: Stanovení obsahu uhličitanu vápenatého v půdě. In: Praktikum
fytocenologie, ekologie, klimatologie a půdoznalství (J. Klika, V. Novák a A. Gregor,
Eds.), Nakladatelství ČSAV, Praha: 513 – 519, 1954.
Kontaktní adresa: RNDr. Věra Cenklová, Ph.D., Centrum regionu Haná pro
biotechnologický a zemědělský výzkum, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Olomouc;
[email protected]
101
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
KVALITA VÍCELETÝCH PÍCNIN A TRAVNÍCH DRUHŮ PŘI
POSTUPNÉ SKLIZNI
The quality of the perennial forage and grass species at gradual harvest
Houdek I.1, Kohoutek A.2, Odstrčilová V.2
1
2
DLF – TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o.
VÚRV Praha - Ruzyně, Výzkumná stanice travních ekosystémů Jevíčko
Abstrakt
V pokusu byly sledovány přírůstky sušiny a změny v koncentraci živin a energie 7 druhů a odrůd trav
(v příspěvku bude hodnocena kvalita šesti významných druhů) ze 7 postupných odběrů v týdenních
intervalech od počátku května na stanovišti Hladké Životice. Pokus založený v roce 2010 na stanovišti
v Hladkých Životicích (277 m/m, průměrná roční teplota 7,9 oC, dlouhodobý průměr srážek 642 mm)
a byl sledován ve dvou letech – 2011 a 2012. V příspěvku jsou uvedeny travní druhy Dactylis
glomerata L. ´Vega´, Festuca arundinacea L. ´Kora´, Festulolium ´Hykor´ and ´Hostyn´, Festuca
pratensis L. ´Kolumbus´and Lolium perenne L. ´Kentaur´ (4n). Odrůdy Vega, Kolumbus a Kentaur
jsou v sortimentu daných druhů odrůdami pozdními. První seč byla přihnojena dávkou dusíku 60 kg
ha-1 jednorázově zjara, první termín sklizně v r. 2011 27.dubna a v r. 2012 2.května. V suchém 2.
roce sledování se s nižším výnosem projevila i horší kvalita píce - s výjimkou obsahu dusíkatých látek,
který byl vyšší (stejná dávka hnojení a podstatně nižší výnos píce).
Klíčová slova: trávy, víceleté pícniny, kvalita píce, doba sklizně
Abstract
The trial evaluates changes in dry matter yields and nutrients concentrations of 6 grass species and
varieties in the 1st cut from 7 sequential samplings in weekly intervals from the beginning of May at
the site in Hladké Životice. The trial was established in 2010 in Hladké Životice site on fluvisoil (277
m above sea level, 7.9 oC, long-term rainfall average 642 mm) with six grass species (Dactylis
glomerata L. ´Vega´, Festuca arundinacea L. ´Kora´, Festulolium ´Hykor´ and ´Hostyn´, Festuca
pratensis L. ´Kolumbus´and Lolium perenne L. ´Kentaur´ (4n). Vega, Kolumbus and Kentaur are late
varieties from the given assortment of their species. The trial was fertilized 60 kg N/ha in spring.
First date of harvest was on 27 th April 2011 and 2th May 2012. In the second year of observation
substantial drought resulted in lower yield as well as worse forage quality expressed by deterioration
of parameters, except for crude protein concentration which was higher (the same rate of fertilization
and much lower forage yield).
Key words: grass; perennial forrage, quality feed; time of harvest
Úvod
Růst mléčné užitkovosti dojeného skotu v ČR (nad 7000 kg FCM) v posledních letech klade
zvýšené nároky na kvalitu objemné píce. Nejvíce se kvalita píce mění v nárůstu první seče.
Optimální termín sklizně jednotlivých druhů lze stanovit na základě postupných odběrů z
nárůstu 1. seče. Mezi jednotlivými druhy pícního sortimentu trav v ČR jsou významné rozdíly
v ranosti (1 – 3 týdny), rozdíly v kvalitě píce však mohou být vyšší, a to 3 – 4 týdny (Pozdíšek
a kol. 2002).
Materiál a metoda
V roce 2011 a 2012 jsme na šlechtitelské stanici Hladké Životice ( 277 m/m, průměrná roční
teplota 7,9oC, dlouhodobý průměr srážek 642 mm). Sledováno bylo 7 druhů, ale v příspěvku
jsou uvedeny travní druhy srha laločnatá Dactylis glomerata L. ´Vega´ (označení DG),
kostřava rákosovitá Festuca arundinacea L. ´Kora´ (FA), kostřavovitý hybrid Festulolium
´Hykor´ (Fl-Hy), jílkovitý hybrid ´Hostyn´ (Fl-Ho), kostřava luční Festuca pratensis L.
102
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
´Kolumbus´ (FP) a jílek vytrvalý tetraploidní Lolium perenne L. ´Kentaur´ (LP). (Sedmý
sveřep bezbranný Bromus inermis Leysser cv. ´Tabrom´ je pro stř. Evropu travou naprosto
okrajovou). Odrůdy Vega, Kolumbus a Kentaur jsou v sortimentu daných druhů odrůdami
pozdními. První seč byla přihnojena dávkou dusíku 60 kg.ha-1 jednorázově zjara, další
přihnojení dávkou 60 kg dusíku po sklizni 1. sečí a osekání obrostlých parcel v r. 2011, ( po
sklizni 1. sečí v r 2012 již nebyl pokus dále sledován). Současně s jarním přihnojením
dusíkem byl pokus přihnojen fosforem dávkou 35 kg.ha-1 ve formě superfosfátu a100 kg ha-1
draslíku ve formě draselné soli.
Cílem bylo stanovit v období nárůstu 1. seče výnosy, koncentraci živin. Sledován byl obsah
dusíkatých látek, vláknina, energie (NEL) a stravitelnost. Kvalita píce byla stanovena NIRS.
Stravitelnost byla stanovena laboratorní metodou ELOS (Míka a kol., 2009).
První termín sklizně v r. 2011 byl 27. dubna, a v r. 2012 2. května.
Pro tento příspěvek, s ohledem na jeho omezený rozsah, byly výnosy píce vyhodnoceny jen v
kritičtějším suchém roce 2012 pomocí lineární regrese, vypočteny koeficienty korelace a
vyhodnoceny kritické hodnoty rα (n=7) koeficientu korelace pro α0,05 a α0,01.
Výsledky a diskuse
Rok 2011 byl charakterizován holomrazy a suchem v předjaří, rychlým nástupem jara
s nadnormální teplotou v dubnu (+3,04 °C), s výraznějšími srážkami až ke konci měsíce a
počátkem května, což výrazně urychlilo vývoj vegetace o více než týden. Produkce sušiny
hodnocených druhů v termínu 1. odběru 27. dubna 2011 byla v průměru druhů 2,72 t.ha-1,
nejvyšší v zelené píci sice u hybridu Hostyn, avšak v sušině u jílku vytrvalého (3,23 t.ha-1
DM), nejnižší u srhy (2,44 t.ha-1). Ve 4. termínu odběru (18. května 2011) nejvyšší produkci
píce v zelené hmotě i sušině dosáhl hybrid Hostyn (9,42 t.ha-1 DM), nejnižší opět srha (6,79
t.ha-1).
Koncentrace dusíkatých látek (CP) v píci u 1. odběru v průměru druhů byla 180,9 g.kg-1
sušiny, vlákniny (CF) 201,1 g.kg-1 sušiny, NEL 7,09 MJ.kg-1 sušiny a stravitelnost organické
hmoty (OMD ELOS) 850,4 g.kg-1 sušiny. V průběhu nárůstu klesala koncentrace dusíkatých
látek (CP) o 15,9 g.kg-1 sušiny nejvýrazněji u srhy, nejpomalejší pokles byl zaznamenán u
hybridu Hostyn. Vláknina (CF) stoupala v průměru o 24 g.kg-1 sušiny (nejvýrazněji u srhy,
nejmenší nárůst byl zaznamenán u kostřavy rákosovité), u NEL klesala o 0,4 MJ.kg-1 sušiny (s
nevýraznými rozdíly mezi druhy) za každý týden nárůstu. Pozdíšek a kol. (2002) zjistili
v průběhu jarního nárůstu týdenní pokles koncentrace NEL v píci trav o 0,26 MJ.kg-1sušiny.
Stravitelnost (OMD) klesala v průměru týdně o 43,4 g.kg-1 sušiny, podle očekávání
nejrychleji u srhy, nejpomaleji u hybridu Hykor a jílku vytrvalého.
Nízká koncentrace NL u jílku vytrvalého a jílkovitého hybridu Hostyn byla v roce 2011
způsobena jednak suchem na počátku vegetace, kdy tyto druhy s mělčím kořenovým
systémem si v případě sucha hůře osvojují živiny (Garwood, Sinclair, 1979, Thomas, 1986), a
především po vydatnějších srážkách koncem dubna a počátkem května, kdy byla část
nitrátového dusíku vyplavena a zbylého dusíku z 60 kg aplikovaného na jaře bylo málo při
vysoké produkci píce, které oba druhy dosahovaly. Vytrvalé a hlubokokořenící druhy srha
laločnatá, kostřava rákosovitá a luční, jakož i kostřavovitý hybrid Festulolium Hykor nebyly
předjarním suchem ovlivněny.
Rok 2012 byl suchý nejen v předjaří, s výjimkou jednoho přívalového deště počátkem května
bylo jaro až do 5. června velmi suché a od poslední dekády dubna i dosti teplé. Průběh počasí
se odrazil na výnosech nejen sledovaného pokusu, ale všeobecně - nejen v pokusech s lučními
směsmi - byly výnosy lučních porostů zhruba poloviční, u trav jílkovitého typu ještě nižší.
Produkce sušiny hodnocených druhů (Obr. 1) v termínu 1. odběru 2. května 2012 byla
v průměru druhů 1,5 t.ha-1, nejvyšší u hybridu Hykor (2,14 t.ha-1 DM), nejnižší u hybridu
103
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Hostyn (0,91 t.ha-1). Ve 4. termínu odběru (23. května 2012) nejvyšší produkci píce v zelené
hmotě i sušině dosáhl hybrid Festulolium Hykor (6.51 t.ha-1 DM) a za ním kostřava
rákosovitá, nejnižší výnos píce poskytl jílek vytrvalý (3,99 t.ha-1).
V tomto suchém 2. roce sledování se s nižším výnosem projevila i horší kvalita píce - s
výjimkou obsahu dusíkatých látek, který byl vyšší (stejná dávka hnojení a podstatně nižší
výnos píce). Nejvýrazněji byla ovlivněna kvalita sklizené píce suchým a teplým jarem u
zmíněných dusíkatých látek (CP), a to zvýšením obsahu dusíkatých látek u všech druhů,
s největším rozdílem proti minulému roku u jílkovitých trav. V 1. termínu odběru u jílku
vytrvalého o 99 g.kg-1 sušiny, u hybridu Hostyn o téměř 121 g.kg-1 sušiny. V dalších
termínech se rozdíly zužovaly, u kostřav byl v 7. termínu minimální. Vláknina (CF) v 1.
termínu odběru byla vyšší u srhy o 53 g.kg-1 sušiny, u ostatních trav cca o 20 – 30 g, rozdíly
se rychle zmenšovaly a v posledních třech termínech (od 30. května) byly zjištěny nižší
obsahy vlákniny ve srovnání s minulým rokem (vlivem přicházejících srážek). V koncentraci
NEL byly rozdíly mezi oběma ročníky u vytrvalých druhů malé, u hybridu Hostyn a jílku
vytrvalého se rozdíl pohyboval mezi 0,4 až 0,6 MJ.kg-1 sušiny, průběh zhruba kopíroval
průměr ročníků. Naopak ve stravitelnosti byly větší rozdíly u vytrvalých druhů v prvních
třech termínech, přičemž v 1. termínu odběru byla OMD v r. 2012 o 70 až 80 g.kg-1 sušiny
nižší, u jílkovitých byly rozdíly minimální.
Pokud pro stanovení optimální doby sklizně použijeme jako hlavní kriterium stravitelnost,
potom pro vytrvalejší travní druhy je to počátek druhé dekády až polovina května (třetí
termín), pro jílky o týden později. Koncentrace NEL i obsah vlákniny je v těchto termínech u
stejných druhů na přijatelné úrovni. Avšak obsah dusíkatých látek při dané výživě (60 kg/N
ha) ve vláhově příznivém roce je v těchto termínech již nízký, a jednoznačně ze zjištěného
vyplývá potřeba vyššího hnojení dusíkem. Při požadavku sklizně na počátku metání trav by
porost měl dostat ve dvou dávkách nejméně 80 kg N/ha, aby v píci bylo v době sklizně cca 16
% dusíkatých látek v sušině.
Obr. 1: Produkce sušiny z postupných odběrů druhů trav, Hladké Životice 2012
10
9
8
yKentaur = 1,0186x - 0,0786
yHostyn = 0,9868x + 0,1257
R2 = 0,9891
R2 = 0,9533
yHykor = 1,2682x + 1,1157
yprůměr druhů = 1,1646x + 0,5478
R2 = 0,9902
R2 = 0,9821
SŘ Vega
KR Kora
RH Hykor
RH Hostyn
KL Kolumb
JV Kentaur
SB Tabrom
průměr druhů
RH ´Kora´
RH ´Hykor´
SŘ ´Vega´
SB ´Tabrom´
RH ´Hostyn´
KL ´Kolumbus´
JV ´Kentaur´
průměr druhů
yKora = 1,2089x + 1,1243
R2 = 0,9742
Produkce sušiny t.ha -1
7
yTabrom = 1,4021x - 0,0614
R2 = 0,9936
yVega = 1,0975x + 0,9771
6
R2 = 0,9312
5
yKolumbus = 1,1704x + 0,6314
R2 = 0,9744
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
Termíny odběru
104
6
7
8
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obsah dusíkatých látek (CP) vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny ]
Koncentrace NEL vybraných druhů v 7 termínech odběrů [MJ.kg-1sušiny]
105
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obsah vlákniny (CF) vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny ]
Stravitelnost píce (OMD) ELOS vybraných druhů v 7 termínech odběrů [ g.kg-1 sušiny x10 ]
106
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace
Příspěvek vznikl v rámci řešení výzkumného projektu NAZV č. QI101C199.
Použitá literatura
Garwood, E. A., and J. Sinclair. (1979):. Use of water by six grass species. 2. Root
distribution and use of soil water. J. Agric. Sci. (Cambridge) 93:25-35.
Pozdíšek, J., Míka,V. , Kohoutek, A., Jakešová, H., Němcová-Schuplerová, P. (2002):
Nutritive value of selected grass species (cultivars) and tetraploid red clover in sequential
sampling. In Multi-function Grasslands (Quality Forages, Animal Products and
Landscapes. France, La Rochelle. 2002. pp. 150-151. ISBN 2-9504110-3-7.
Thomas, H. 1986a. Water use characteristics of Dactylis glomerata L., Lolium perenne L.
and Lolium multiflorum Lam. Plants. Ann. Bot. 57:211-223.
Míka, V., Kohoutek, A., Pozdíšek, J., Němcová, P. (2009): Stanovení ELOS (enzymaticky
rozpustné organické hmoty) v píci s využitím tuzemských celuláz z Trichoderma reesei.
Uplatněná certifikovaná metodika. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 26 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Ivan Houdek,
šlechtitelská stanice
DLF – TRIFOLIUM Hladké Životice, s.r.o.,
Fulnecká 95, 742 47 Hladké Životice
[email protected]
107
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
NOVÝ PŘÍSTUP K HODNOCENÍ GLYKEMICKÉHO INDEXU NA
PRINCIPU ANALÝZY STRAVITELNOSTI SACHARIDŮ
A new approach to glycemic index evaluation by analysis
of the carbohydrate digestibility
Štočková L., Bradová J.
Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha-Ruzyně
Abstrakt
Glykemický index vyjadřuje rychlost, za jakou se komplexní sacharidy obsažené v přijímané potravě
přemění v trávicím traktu na glukózu, která se dostane do krevního oběhu. Běžně je tento parametr
stanovován pomocí nutričních testů s lidskými dobrovolníky a měření glykemické odezvy v krvi.
Metoda odhadu glykemického indexu v laboratoři vychází z analýzy stravitelnosti sacharidů
enzymovým aparátem, zjednodušeně kopírujícím lidský trávicí systém. V této práci byla
optimalizována analytická metoda pro stanovení stravitelnosti sacharidů na základě enzymatického
rozkladu pankreatickými enzymy. Optimalizovány byly dva klíčové parametry metody – rychlost
horizontálního třepání vzorku při enzymatické reakci, která je klíčová pro stabilní výsledky při analýze
méně homogenních vzorků a množství směsi pankreatických enzymů, které je přidáváno ke vzorku a
představuje hlavní ekonomickou zátěž analýzy. Problematika „in vitro“ hodnocení glykemického
indexu je rozvíjena v návaznosti na probíhající klinické studie.
Klíčová slova: glykemický index, glukóza, HPLC, stravitelnost
Abstract
A glycemic index ranks complex saccharides according to the reaction rate of their conversion into a
free glucose released into a bloodstream. Glycemic index values are determined experimentally by
feeding human test subjects and assessing the blood glucose response. Laboratory approach to the
glycemic index estimation is based on the determination of saccharides digestibility using a simplified
enzymatic system similar to the human gastro-intestinal tract. This article describes an optimization of
the method concerning two key parameters – intensity of horizontal shaking during the enzymatic
reaction and the amount of pancreatin enzyme mix added to the sample that presents the main factor
determining the cost of analyses.
Key words: glycemic index, glucose, HPLC, digestibility
Úvod
Sacharidy jsou důležitým zdrojem energie lidí na celém světě a ovlivňují mnoho
metabolických a fyziologických pochodů v těle, včetně činnosti mozku a fyzické výkonnosti.
Centrálním bodem metabolismu sacharidů je molekula glukózy. Ve vztahu k rychlosti, s
jakou je glukóza v potravině dostupná se po jídle mění hladina krevního cukru v těle
(glykémie). Ta je v lidském těle za normálních podmínek stálá a je udržována regulačními
mechanismy. Přechodně se hladina krevního cukru zvyšuje po jídle a v závislosti na čase tvoří
křivku, jejíž amplituda a strmost je odvozena právě od dostupnosti glukózy v dané potravině a
ovlivněna regulačními mechanismy hormonální soustavy člověka. Dostupnost glukózy z dané
potraviny je proto klíčovým faktorem ovlivňujícím nutriční vlastnosti sacharidů. Odlišná
dynamika uvolňování glukózy do krve po konzumaci potraviny je velmi dobře popsána
glykemickým indexem (GI) potraviny. Glykemický index zjednodušeně vyjadřuje rychlost, za
jakou se komplexní sacharidy obsažené v přijímané potravě přemění v trávicím traktu na
glukózu, která se dostane do krevního oběhu. Vyjádření glykemického indexu je relativní
hodnocení této rychlosti vůči glukóze, která má index hodnoty 100. Čím rychleji dokáže
potravina zvýšit hladinu glukózy v krvi, tím má potravina vyšší glykemický index. Nejvyšších
hodnot dosahují jednoduché sacharidy, nejnižších komplexní sacharidy. Glykemický index v
108
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
potravině je ovlivněn mnoha faktory, jako je třeba množství vlákniny, obsah tuků, kyselin,
sacharózy nebo technologické zpracování. Klasifikovaní sacharidů podle jejich glykemického
indexu doporučili organizace WHO a FAO (FAO/WHO, 2003; Frost a Dornhorst, 2005).
Hodnocení potravin podle glykemického indexu je používáno ve zdravé výživě, redukční
dietě a diabetické dietě. Zdravá výživa je prevencí nadváze a obezitě, a také proti různým
onemocněním, např. inzulínové rezistenci a následně i diabetes mellitus 2. typu. V diabetické
dietě má glykemický index význam při udržování stálé hladiny glukózy v krvi. Potraviny s
nízkým GI se na redukci hmotnosti podílejí zvětšením pocitu sytosti a podporou metabolizace
lipidů na úkor metabolického využití sacharidů. Naopak konzumace potravin s vysokým GI
vede k rychlému výkyvu postprandiální glykemie. Může tak prohlubovat pocit hladu a tím
stimulovat chuť k jídlu, urychlovat uvolnění adrenalinu a kortisolu podporující ukládání
energie získávané z jídla do tělesného tuku. Současné studie ukazují, že vysoký glykemický
index potravy je rizikovým faktorem vzniku diabetu, kardiovaskulárních chorob a obezity
(University of Sydney, 2013).
Klasický způsob stanovení GI je prováděn stanovením hladiny glukózy po požití 50g porce
sledované potraviny zdravým dobrovolníkem, přičemž jako referenční potravina slouží roztok
glukózy, nebo bílé pečivo. Byť jde o spolehlivý a zavedený způsob stanovení nutričních
vlastností potraviny, má určité nevýhody, které jeho používání limitují. Klinické testy
zahrnující práci s lidskými dobrovolníky jsou náročné jak finančně, tak i organizačně. Navíc
jejich provádění podléhá přísným pravidlům a schvalovacímu procesu etické komise. To jsou
důvody, proč u konkrétních výrobků mnozí výrobci nechtějí glykemický index stanovovat a
existují pouze obecné tabulky, byť je to zcela proti současnému trendu informovaného
zákazníka.
Již několik let probíhají po celém světě výzkumy, které mají za cíl nahradit klinické testy
laboratorní metodou bez nutnosti využívat lidské dobrovolníky. Četné studie (Englyst et al.
2003, Goni et al. 1997, Gibson et al. 2011 a Chung et al. 2011) potvrdily významnou
souvislost mezi úrovní GI a stravitelností polysacharidů resp. podílu rychle a pomalu
dostupné glukózy (rapidly available glucose – RAG, slowly available glucose – SAG).
Metoda odhadu glykemického indexu v laboratoři vychází z analýzy stravitelnosti sacharidů
enzymovým aparátem, zjednodušeně kopírujícím lidský trávicí systém (Englyst at al., 2003,
Englyst at al. 1999). Z naměřených parametrů pak lze určit, jaký bude mít konzumace
potraviny vliv na hladinu cukru v krvi konzumenta a odhadnout glykemický index potraviny.
Podle matematických modelů prezentovaných Englystem et al.(1999) je glykemická odezva
(tj. plocha pod křivkou glykemie závislá na obsahu rychle dostupné glukózy v potravině
(rovnice 1).
Glykemická _ odezva  K ( RAG )
(1)
Konstanta K je obecně závislá na typu potraviny, na daném jedinci a na obsahu sacharidů
v konzumované porci. Variabilitu představovanou testovaným jedincem lze eliminovat po
vztažení glykemické odezvy k výsledkům pokusu s volnou glukózou (prakticky jde o výpočet
glykemického indexu), variabilitu představovanou obsahem sacharidů je možné eliminovat
standardním provedením klinických testů se stejným množstvím sacharidů. Variabilita
způsobená různými typy potravin je nevyhnutelná, lze však předpokládat, že u potravin
s vysokým obsahem glukózových polysacharidů bude nízká. Zařazení dalších proměnných
charakterizujících kvalitu sacharidů do regresního modelu (konkrétně obsahu volné glukózy,
pomalu dostupné glukózy a celkového obsahu glukózy) by tuto variabilitu mělo snížit.
Cílem této práce bylo optimalizovat „in vitro“ laboratorní metodu pro stanovení volné
glukózy, rychle a pomalu dostupné glukózy a celkové glukózy a přizpůsobit ji podmínkám
naší laboratoře.
109
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a Metody
Pro srovnávací studie byly vybrány dva referenční vzorky s předpokladem různého složení
sacharidů: 1) bramborový škrob a 2) kukuřičné lupínky.
Vzhledem k tomu, že hydrolyzovaný bramborový škrob neobsahoval žádnou volnou glukózu
a fruktózu, byly pro validaci metody stanovení volných cukrů vedle kukuřičných vloček
použity dětské piškoty.
Vzorek kukuřičných vloček a dětských piškotů byl před analýzou připraven a
zhomogenizován tak, aby připomínal tráveninu vstupující do žaludku. Škrob před analýzou
upravován nebyl. Poté byly referenční vzorky podrobeny enzymatickému trávení škrobu
směsí pankreatických enzymů izolovaných z vepřové slinivky (specifikace 8xUSP),
amyloglukosidázy (EC 3.2.1.3) a invertázy (EC 3.2.1.26). V reakční směsi byl stanovován
obsah uvolněné glukózy po dvaceti a sto dvaceti minutách (G20 resp. G120), z kterého lze určit
obsah rychle dostupné (RAG) a pomalu dostupné glukózy (SAG), viz rovnice 2 a 3. Zbylá
glukóza v trávenině byla uvolněna termostabilní amyloglukosidázou při 70°C a posléze byl
stanoven celkový obsah glukózy v trávenině (TG - total glucose), nutný pro určení podílu
rezistenní glukózy (RG) podle rovnice 4. Paralelně byl v druhém vzorku stanoven obsah
volné glukózy a fruktózy po inverzi sacharózy (FSG -free sugar glucose). Obsah rychle a
pomalu dostupné glukózy, celkové glukózy a volné glukózy byl stanoven metodou HPLC s
refraktometrickou detekcí.
RAG  G20
SAG  G120  G20
RG  TG  G120
(2)
(3)
(4)
Optimalizovány byly dva klíčové parametry metody – rychlost horizontálního třepání vzorku
při enzymatické reakci a množství směsi pankreatických enzymů, které je přidáváno ke
vzorku. Celkem byly testovány 3 úrovně třepání: 90, 120 a 200 kyvů za minutu a 2
koncentrace směsi pankreatických enzymů: 1g enzymatické směsi/0,6 g celkových sacharidů
ve vzorku a 0,5 g enzymatické směsi/0,6 g celkových sacharidů ve vzorku.
Výsledky byly statisticky vyhodnoceny s využitím analýzy rozptylu dvojného třídění
(p<0.05). Všechny analýzy byly provedeny ve čtyřech opakováních, pro stanovení
opakovatelnosti byly analýzy provedeny v šesti opakováních.
Výsledky a diskuze
Stanovení volných sacharidů
Metodika stanovení volných sacharidů byla přejata z práce uveřejněné Englystem et al.
(1999), přičemž jedinou změnou, která byla oproti publikované metodice provedena, je
použití jiné analytické koncovky (HPLC/RI) místo použití výměnné iontové chromatografie
s elektrochemickou detekcí. Detekce pomocí refraktometrického detektoru je sice obecně
méně citlivá v porovnání s elektrochemickou detekcí, díky odlišné přípravě vzorku před
analýzou však bylo dosaženo dostatečné citlivosti pro naše účely. Limit detekce námi
zavedené metody je 0,001 mg/ml a limit kvantifikace 0,0025 mg/ml pro glukózu i fruktózu,
což odpovídá koncentraci 0,09 mg/g resp. 0,22 mg/g vzorku.
Metoda byla validována pro dvě referenční matrice, po zjištění, že škrob neobsahuje volné
sacharidy, byla validace rozšířena o dětské piškoty. Obsah volných cukrů po inverzi
sacharózy a opakovatelnost stanovení jsou uvedeny v tabulce 1.
110
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 1: Obsah volných cukrů v % hmotnosti vzorku a opakovatelnost stanovení (n=6)
vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (%)
Matrice
Analyt
fruktóza
glukóza
Obsah volných cukrů (% w)
Kukuřičné
Dětské piškoty
Škrob†
lupínky
3,2
<0,025
19,0
3,3
<0,025
26,4
Opakovatelnost (RSD %)
Kukuřičné
Dětské piškoty
lupínky
3,5
3,2
8,1
†Obsah volné glukózy a fruktózy po inverzi byl menší než limit kvantifikace použité metody.
Stanovení stravitelnosti sacharidů
Stanovení stravitelnosti sacharidů bylo prováděno modifikovanou metodou dle Englysta et al.
(1999). Analytická koncovka byla změněna obdobně jako při analýze volných sacharidů.
Limit detekce této metody je 0,001 mg/ml a limit kvantifikace 0,0025 mg/ml pro glukózu i
fruktózu, což odpovídá koncentraci 0,1 mg/g resp. 0,25 mg/g vzorku pro stanovení G20 a G120
a 0,4 mg/g resp. 1 mg/g vzorku pro stanovení TG.
Vzhledem k tomu, že třepání vzorku při enzymatickém rozkladu je udáváno jako klíčový
faktor (Englyst et al. 1999), byla provedena série pokusů s různou rychlostí třepání. V souladu
s literárními údaji měl tento parametr statisticky významný vliv na podíl G20, G120 a TG
vztažený k hmotnosti vzorku (Graf 1a a 2a). Při vztažení G20 a G120 k obsahu celkové glukózy
se se změnou intenzity třepání statisticky významně neměnil. Obecně lze říci, že charakter
křivky stravitelnosti nebyl výrazně změněn (Graf 1 a 2).
Graf 1: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v kukuřičných lupíncích vlivem rychlosti
třepání (90, 120 a 200 kyvů/min). Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v %
TG (b)
Graf 2: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v bramborovém škrobu vlivem rychlosti
třepání (90, 120 a 200 kyvů/min). Obsah sacharidů vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v %
TG (b)
Rychlost třepání však velmi ovlivnila opakovatelnost stanovení jednotlivých frakcí (Graf 3) a
to především u kukuřičných lupínků, které jsou méně homogenní a na rozdíl od škrobu
netvoří rovnoměrně hustou, stabilní suspenzi. U kukuřičných lupínků proto optimální rychlost
111
3,0
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
třepání zajišťuje rovnoměrné rozložení vzorku v testovací zkumavce a tím i stejnou
koncentraci substrátu pro enzymatický rozklad škrobu obsaženého v lupíncích. Tím bylo
dosaženo snížení RSD na přijatelné hodnoty (Graf 3a). Naopak, u suspenze škrobu žádné
výrazné rozdíly pozorovány nebyly (Graf 3b).
Graf 3: Vývoj RSD pro jednotlivé frakce glukózy při enzymatické hydrolýze kukuřičných
lupínků (a) a bramborového škrobu (b) v závislosti na rychlosti třepání (90, 120 a 200
kyvů/min)
Pro hydrolýzu sacharidů je používána vysoce aktivní směs pankreatických enzymů
(specifikace 8×USP), díky tomu jde o ekonomicky náročnou analýzu. Z těchto důvodů byla
v naší laboratoři testována možnost snížení koncentrace enzymu ve vzorku. Byly porovnány 2
koncentrace směsi pankreatických enzymů, vyšší, daná metodikou zveřejněnou Englystem et
al. (1999) a nižší, poloviční dávka.
Z výsledků uvedených v grafech 4 a 5 je zřejmé, že enzymatická hydrolýza při přidání nižší
dávky pankreatinu probíhá pomaleji (rozdíl je statisticky významný), ale relativní obsah
jednotlivých frakcí vztažený k celkové glukóze (TG) zůstává prakticky stejný. Z toho
vyplývá, že je-li možné určit glykemický index z relativních hodnot vztažených k celkové
glukóze, není nutné nechat enzymatickou reakci probíhat kvantitativně s přebytkem enzymu a
stačí poloviční dávka pankreatinu pro získání relevantních výsledků. Výzkum této
problematiky bude probíhat návazně na v současnosti prováděné klinické testy hodnocení GI.
Graf 4: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v kukuřičných lupíncích vlivem
rozdílného množství směsi pankreatických enzymů, přidávaných ke vzorku. Obsah sacharidů
vyjádřen v % hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)
112
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Graf 5: Změny v enzymatické hydrolýze sacharidů v bramborovém škrobu vlivem rozdílného
množství směsi pankreatických enzymů, přidávaných ke vzorku. Obsah sacharidů vyjádřen v
% hmotnosti vzorku (a); v % TG (b)
Závěr
Byla optimalizována analytická metoda pro stanovení stravitelnosti sacharidů na základě
enzymatického rozkladu pankreatickými enzymy. Bylo zjištěno, že rychlost třepání vzorku je
klíčová pro opakovatelnost tohoto stanovení především u méně homogenních matric a že
ekonomická náročnost metody může být za určitých předpokladů snížena použitím nižšího
množství pankreatické směsi enzymů.
Pro využití této metody k odhadu glykemického indexu je potřeba ověřit její správnost
porovnáním s výsledky klinického stanovení, které v současnosti probíhá ve spolupráci
s diabetickou a podiatrickou ambulancí.
Dedikace
Výzkum byl realizován za podpory projektu QJ1310219 a 0002700604 Ministerstva
zemědělství ČR
Použitá literatura
K N Englyst, H N Englyst, G J Hudson, T J Cole, J H Cummings (1999): Rapidly available
glucose in foods: an in vitro measurement that reflects the glycemic response. Am. J. Clin.
Nutr. 1999;69:448–54.
K. N. Englyst, S. Vinoy, H. N. Englyst and V. Lang. (2003): Glycaemic index of cereal
products explained by their content of rapidly and slowly available glucose; Br. J. Nutr. 89:
329–339.
I. Goni, A. Garcia-Alonso, F. Saura-Calisto. (1997): A Starch Hydrolysis Procedure to
estimate glycemic index. Nutr. Res. 17: 427 – 437.
N. Gibson, H. C. Schönfeldt, B. Pretorius. (2011): Development of a rapid assessment method
for the prediction of the glycemic index; J Food Comp. Anal., 24: 750–754.
H.J. Chung, Q.Liu, R. Hoover, T.D. Warkentin, B. Vandenberg, (2008): In vitro starch
digestibility, expected glycemic index, and thermal and pasting properties of flours from
pea, lentil and chickpea cultivars. Food Chem., 111: 316–321.
FAO/WHO (2003). Diet, nutrition and prevention of chronic diseases. In WHO Technical
Report Series 916.
G. Frost, A. Dornhorst (2005): Glycemic Index. Encyclopedia of Human Nutrition. Volume
Two. Second Edition. Elsevier Academic Press, 2005, 413-419.
University of Sydney, (2013): Dostupné na www.glycemicindex.com (2. 9. 2013).
Kontaktní adresa:
Ing. Lenka Štočková, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507 161 06 Praha 6,
email: [email protected]
113
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
KVALITA ŠKROBU KUKUŘIČNÝCH HYBRIDŮ VE VÝŽIVĚ DOJNIC
Starch quality of maize hybrids in nutrition of cows
Třináctý J.1, Nedělník J.1, Lang J.1, Loučka R.2, Kučera J. 3, Jambor V.4
1
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i., Praha
3
Svaz chovatelů českého strakatého skotu, Praha
4
Nutrivet, s.r.o.
2
Abstrakt
Byla testována degradovatelnost sušiny a škrobu zrna dvou hybridů kukuřice typu semiflint a
dent. Vzorky byly pomlety na sítu 1 a 5 mm, na stanovení degradovatelnosti byla použita
metoda mobilních sáčků. Délka inkubace v bachoru byla 12 hodin. U degradovatelnosti
sušiny byla zjištěna tendence (P<0,1) vyšší degradovatelnosti pro mletí 5 mm u typu dent.
Degradovatelnost škrobu u typu dent při mletí 1 mm byla zjištěna nižší (75,3 vs. 71,2 %;
P<0,05). Naopak vyšší degradovatelnost škrobu (P<0,05) u typu dent byla zjištěna při mletí 5
mm (54,5 vs. 59,2 %).
Klíčová slova: škrob, bachorová stravitelnost, degradovatelnost, kukuřičné zrno
Abstract
The degradability of dry matter and starch at two hybrids of maize corn, semiflint and dent
types were tested. Samples were milled through 1 and 5 mm sieve, the degradability was
determined by mobile bag method. The time of incubation in rumen was 12 hours. At
degradability of dry matter was found only a tendency (P<0.1) for higher values at dent type,
sieve 5 mm. The starch degradability value was found lower at dent type at sieve 1 mm (75.3
vs. 71.2 %; P<0.05). In oposite, higher value of starch degradability (P<0.05) at dent type was
found at sieve 5 mm (54.5 vs. 59.2 %).
Key words: starch, ruminal digestibility, degradability, corn maize
Úvod
V zrnech kukuřice běžných odrůd jsou obvykle zastoupeny dva typy endospermu, odlišnost je
v jejich vzájemném poměru a rozmístění, což je určující pro rozlišení typu zrna dent a flint.
V případě kukuřice typu flint vyplňuje sklovitý endosperm obvykle veškerý prostor pod
osemením (perikarpem) zrna včetně jeho vrcholu, moučnatý endosperm bývá v menším
množství přítomen ve středu. Procentuální podíl tohoto typu endospermu je kvantitativním
vyjádřením parametru zvaného sklovitost (vitreousness). Podíl sklovitého endospermu v zrnu
a tedy sklovitost se také zvyšuje se stářím rostliny.
Pokud jsou zrna kukuřice (především u genotypu flint) rozdrcena na větší částice, zůstává
vyšší podíl škrobu ochráněn v odolném prolaminovém tmelu, to snižuje jeho dostupnost pro
trávicí enzymy (Svihus et al., 2005).
Komplexně vyhodnotili vliv obou zmíněných faktorů (typ zrna, velikost částic) na
stravitelnost škrobu kukuřičného zrna ve své práci Ramos et al. (2009). Použitím metody in
sacco byla kromě vlivu typu zrna a velikosti částic na bachorovou degradovatelnost škrobu
prokázána i interakce obou faktorů (větší diference v degradovatelnosti škrobu mezi typy zrn
byla zjištěna v případě nejmenších částic (mletí 3 mm). Signifikantní rozdíl v bachorové
degradovatelnosti škrobu mezi mezi kukuřicí typu flint a dent byl např. zjištěn u zrna v silážní
114
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
zralosti i po jeho fermentaci (Philippeau and Michalet-Doreau, 1997). Nižší celotraktová
stravitelnost škrobu zrna kukuřice s vyšší sklovitostí byla potvrzena v krmném pokusu na
dojnicích (Lopes et al., 2009). Autoři Allen et al. (2008) potvrdily vyšší váhu faktoru typu
endospermu na celotraktovou stravitelnost škrobu u laktujících kanylovaných dojnic ve
srovnání s faktorem velikosti částic, vliv faktor hrubosti mletí byl potvrzen v případě
bachorové stravitelnosti.
Cílem experimentu bylo užitím metody in situ porovnat bachorovou stravitelnost zrna
kukuřice typu dent ve srovnání s typem semiflint v interakci s různou velikostí mletí (síto 1 a
2 mm).
Materiál a metody
Byla testována stravitelnost škrobu zrna dvou hybridů: DKC 3307 a DKC 4014, sklizená
v plné zralosti. DKC 3307 (FAO 240 siláž/230 zrno) je víceúčelový (siláž, zrno), rovnoměrně
dozrávající hybrid s typem zrna mezityp více tvrdý (semiflint). DKC 4014 (FAO 300) je
zrnový rychle dozrávající hybrid s typem zrna koňský zub (dent). Vzorky zrna kukuřice byly
pomlety přes síta s velikostí otvorů 1 a 5 mm. Vzorky s hrubostí mletí 1 mm byly použity na
stanovení obsahu vybraných živin. U obou vzorků byl stanoven obsah sušiny, popele,
dusíkatých látek (NL), tuku a škrobu dle Věstníku ÚKZÚZ (2005). Bachorová stravitelnost
(degradovatelnost) sušiny a škrobu u obou vzorků zrna a obou variant mletí byla stanovena na
dvou zaprahlých dojnicích opatřených ruminální kanylou. Byla použita metoda in situ
s použitím nylonových sáčků (Uhelon 130 T, otvory 42 μm) s účinnou plochou 10 x 5 cm.
Vzorky byly naváženy do sáčků (2,5 ± 0,05 g). Na každou variantu bylo použito 2 x 6 sáčků,
tyto byly uchyceny na 2 nosiče (Třináctý et al., 1996), které byly prostřednictvím bachorové
kanyly vloženy (každý do jedné dojnice po ranním krmení) na dno vetrálního vaku bachoru.
Po dvanácti hodinách (délka inkubace dle Sapienza (2002)) byly nosiče vyjmuty, sáčky byly
opláchnuty od hrubých nečistot pod tekoucí vodou a vloženy do mrazícího boxu (-18°C). Před
analýzou byly inkubované sáčky rozmrazeny a vyprány studenou vodou v automatické pračce
bez odstředění 3 x 4 minuty. Současně bylo provedeno vyprání sáčků s neinkubovanými
vzorky v počtu tří opakování na každou variantu. Sáčky se vzorky byly po vyprání sušeny při
teplotě 55 °C po dobu 48 hodin, zkondicionovány (24 h) a zváženy. Obsahy inkubovaných
sáčků byly sloučeny a zhomogenizovány za každou variantu (typ zrna, hrubost mletí a zvíře),
obsahy sáčků určených na stanovení ztráty praním byly analyzovány jednotlivě. Na základě
úbytku sušiny a škrobu byla vypočítána jejich degradovatelnost v případě inkubovaných
vzorků a ztráta praním (parametr „a“) u neinkubovaných vzorků. Výsledné hodnoty byly
porovnány užitím statistického softwaru SYSTAT 12 na základě modelů:
Yijk = μ + Ti + Mj + (T x M)ij + Zk + εijk
(pro degradaci sušiny a škrobu) a
Yijk = μ + Ti + Mj + (T x M)ij + εijk
(pro ztrátu sušiny a škrobu praním),
kde μ = celkový průměr, Ti = vliv typu zrna (i = 2), Mj = vliv hrubosti mletí (j = 2 ), (T x M)ij
= interakce vlivu typu zrna a mletí (i = 2, j = 2), Zk = vliv zvířete (k = 2), εijk = reziduální
chyba.
Výsledky a diskuse
Obsahy vybraných živin u obou typů zrna kukuřice jsou srovnatelné a nachází se v běžném
rozpětí (Tab. 1). V Tab. 2 jsou porovnány hodnoty ztráty sušiny a škrobu praním. Jedná se o
parametr uváděný v rámci výsledků metody in situ jako okamžitě degradovatelná složka
(parametr „a“) hodnocené živiny. Jde o sumu podílu rozpustného a podílu ve formě částic,
které prošly přes síťovinu sáčků při praní. V případě sušiny byl zjištěn nižší parametr „a“
(P<0,01) jak celkový tak i pro mletí 1 mm u typu zrna semiflint ve srovnání s typem dent.
V případě škrobu nebyl v u celkového průměru parametru „a“ mezi typy zrn zjištěn
signifikantní rozdíl (P>0,05). Jako důvod se jeví interakce mezi použitými faktory (typ zrna a
115
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
hrubost mletí). Pro mletí 1 mm byl parametr „a“ nižší u typu semiflint (P<0,05) pro mletí 5
mm tomu bylo naopak (P<0,05). Autoři Philippeau and Michalet-Doreau (1997), kteří použili
mletí 3 mm, publikovali hodnotu parametru „a“ pro zrno typu flint ve výši 15,7 % a pro dent
25,2 % a získali tak odlišné výsledky. Ve stejné práci provedli uvedení autoři porovnání
vyprání částic škrobu ze sáčků při různém mletí u anonymního hybridu. Pro mletí 2 mm byl
podíl vypraných částic ve výši 12,4 % pro 5 mm ve výši 5,8 %. Je zřejmé, že v případě mletí
2 mm a méně, může podíl vypraných částic tvořit majoritní složku parametru „a“ a zkreslit
tak výslednou hodnotu. Vzhledem k tomu, že v našem případě nebyl stanoven podíl
vypraných částic, nelze výsledné hodnoty v případě mletí 1 mm správně interpretovat, neboť
nelze určit jakou část parametru „a“ představuje rozpustný podíl, tedy skutečnou, okamžitě
degradovatelnou složku škrobu.
Hodnocení vlivu typu zrna (semiflint, dent) a hrubosti mletí na degradovatelnost (za 12 hod
inkubace) sušiny a škrobu je uvedeno v Tab. 3. V případě degradovatelnosti sušiny nebyl
zjištěn signifikantní (P>0,05) rozdíl mezi typy zrna u celkového průměru ani pro mletí 1 mm.
Pro mletí 5 mm byla zjištěna tendence (P < 0,1) ve vyšší degradovatelnosti sušiny u typu zrna
dent. Námi zjištěné hodnoty degradovatelnosti sušiny byly vyšší než publikovali NgonyamoMajee et al. (2008) při mletí 3 mm a délce inkubace 14 hod u zrna hybridů kukuřice typu flint
(cca 30 %) a dent (48 %). Dle uvedených autorů degradovatelnost sušiny zrna kukuřice silně
koreluje s degradovatelností škrobu, což je zřejmé i z našich výsledků pro bachorovou
degradovatelnost (Tab. 3). V případě celkových průměrů nebyl v důsledku silné interakce
mezi oběma faktory zjištěn rozdíl mezi typy zrn. Mletí 1 mm vykázalo výsledky, které jsou
v rozporu s teoretickými předpoklady, neboť u typu zrna semiflint byla prokázána vyšší
degradovatelnost ve srovnání s typem dent. Tento výsledek může být jednak zkreslen
z důvodu výše uvedeného vysokého a nedefinovaného podílu vyplavených částic, ale dle
některých teorií ho však zcela vyloučit nelze. Jak uvádí McAllister et al. (2006), vzhledem
k velmi pevné vazbě škrobových zrn s prolaminovou matricí u kukuřičného zrna typu flint
může docházet především při jemném mletí k narušování povrchu velkého počtu škrobových
zrn, což může přispět k razantnímu navýšení stravitelnosti škrobu a paradoxně tak může
v některých případech převýšit i stravitelnost u typu dent. V případě mletí 5 mm byla
prokázána (P<0,05) nižší degradovatelnost škrobu u typu zrna semiflint ve srovnání s typem
dent o cca 10 % relat., což odpovídá teoretickým předpokladům. Autoři Philippeau and
Michalet-Doreau (1997) publikovali rozdíl v efektivní degradovatelnosti škrobu mezi typem
flint a dent vyšší (40,1 vs. 60,3 %), přičemž hodnota pro typ zrna dent je srovnatelná
s hodnotou stanovenou v našem experimentu. V případě typu flint je naše hodnota vyšší, je
však třeba si uvědomit, že v našem případě se nejednalo u hybrid čistě flint ale o mezityp,
který se typu pouze flint blíží.
Závěr
V případě mletí 5 mm byly užitím metody in situ potvrzeny publikované výsledky v podobě
nižší bachorové stravitelnosti (degradovatelnosti) škrobu u kukuřičného hybridu s typem zrna
semiflint ve srovnání s typem dent.
116
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka 1. Obsah živin v testovaném zrnu kukuřice
Typ zrna
Semiflint
Dent
Hybrid
DKC
3307
DKC
4014
Sušina
Popel
NL
Tuk
Škrob
%
% suš
% suš
% suš
% suš
230
88,8
1,35
7,88
4,51
77,13
300
88,8
1,37
8,31
3,49
75,49
FAO
Tabulka 2. Vliv typu zrna a hrubosti mletí na parametr „a“ u sušiny a škrobu testovaného
zrna kukuřice při použité metodě in situ
Faktor
Semiflint
Dent
SEM
P
Okamžitě degradovatelná složka (parametr „a“) sušiny v %
Typ zrna
17,7
19,4
0,3
0,0081
Mletí 1 mm
22,8
25,3
0,4
0,0075
Mletí 5 mm
12,6
13,5
0,4
0,1750
Okamžitě degradovatelná složka (parametr „a“) škrobu v %
Typ zrna
22,7
22,4
0,3
0,4757
Mletí 1 mm
25,9
27,3
0,4
0,0551
Mletí 5 mm
19,6
17,6
0,4
0,0136
Tabulka 3. Vliv typu zrna (semiflint, dent) a velikost síta při mletí na degradovatelnost (12
hod) sušiny a škrobu zrna kukuřice stanovená metodou in situ
Faktor
Semiflint
Dent
SEM
P
Bachorová stravitelnost (degradovatelnost) sušiny (za 12 h) v %
Typ zrna
59,5
61,3
0,8
0,2125
Mletí 1 mm
68,1
67,5
1,1
0,7457
Mletí 5 mm
50,9
55,0
1,1
0,0812
Bachorová stravitelnost (degradovatelnost) škrobu (za 12 h) v %
Typ zrna
64,9
65,2
0,6
0,7266
Mletí 1 mm
75,3
71,2
0,9
0,0423
Mletí 5 mm
54,5
59,2
0,9
0,0290
117
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace
Publikace vznikla za podpory projektu QJ1210128.
Použitá literatura
Allen M. S., Longuski R. A., Ying Y. (2008): Endosperm type of dry ground corn affects
ruminal and total tract digestion of starch in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 91(E-Suppl.
1), 529, (Abstr.)
Lopes J.C., Shaver R.D., Hoffman P.C., Akins M.S., Bertics S.J., Gencoglu H., Coors J.G.
(2009): Type of corn endosperm influences nutrient digestibility in lactating dairy cows.
Journal of Dairy Science, 92, 4541 – 4548.
McAllister T.A., Gibb D.J., Beauchemin K.A., Wang Y. (2006): Starch type, structure and
ruminal digestion. Pages 30 – 41 in Proc. Cattle Grain Processing Symposium, Oklahoma
State University, Oklahoma, Tulsa.
Ngonyamo-Majee D., Shaver R.D., Coors J.G., Sapienza D., Lauer J.G. (2008): Relationships
between kernel vitreousness and dry matter degradability for diverse corn germplasm II.
Ruminal and post-ruminal degradabilities. Animal Feed Science and Technology, 142, 259
– 274.
Philippeau C., and B. Michalet-Doreau. 1997. Influence of genotype and stage of maturity on
rate of ruminal starch degradation. Anim. Feed Sci. Technol. 68:25-35.
Ramos B.M.O., Champion M., Poncet C., Mizubuti I.Y., Noziere P. (2009): Effects of
vitreousness and particle size of maize grain on ruminal and intestinal in sacco degradation
of dry matter, starch and nitrogen. Anim. Feed Sci. Technol. 148:253-266.
Sapienza D.A. (2002): Pioneer tripartite method: linking nutrient content to availability. Pages
27 – 40 in 64th Mtg. Cornell Nutrition conference for Feed Manufacturers, 23 – 25 Oct.
Cornell University, Ithaca, New York.
Svihus B., Uhlen A.K., Harstad O.M. (2005): Effect of starch granule structure, associated
components and processing on nutritive value of cereal starch: A review. Animal Feed
Science and Technology, 122, 303 – 320.
Třináctý J., Šimek M., Komprda T. (1996): The influence of a nylon bag carrier on alfalfa
crude protein degradability. Animal Feed Science and Technology, 57, 129 – 137.
Věstník ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského (2005): Národní referenční
laboratoř, 1 [serial online]. Available from www.ukzuz.cz/Uploads/6644-7-12005pdf.aspx
(accessed Jan, 2005)
Kontaktní adresa:
Dr. Ing. Jiří Třináctý
Zemědělský výzkum, spol. s r.o.
Zahradní 1, 664 41 Troubsko
e-mail: [email protected]
Mob.: +420 603 352 127
118
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
119
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ZMĚNY V PODMÍNKÁCH SKLADOVÁNÍ ZRNIN A JEJICH VLIV NA
UKAZATELE KLÍČIVOSTI, VITALITY A OBSAHU ZÁKLADNÍCH
ŽIVIN V SEMENECH
Changes in the storage conditions of the grain crops and their influence on
germination, vitality and content of basic nutrients in seeds
Vaculová K.1, Milotová J. 1, Zavřelová M. 1, Kýhos K. 2
1
2
Agrotest fyto, s.r.o., Kroměříž
Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i.
Abstrakt
Byl hodnocen vliv prostředí (sklad genové banky a skleník s rozdílným průběhem teplot) a typu obalu
(vakuum, zatavený PE sáček a papírový sáček) na ukazatele biologické kvality (klíčivost-K, energieEK, rychlost-RK a index-IK klíčení) a obsah základních živin (dusík, škrob a tuk) různých zrnin
(ječmen, oves, pšenice, tritikale, kukuřice a hrách), skladovaných v období let 2010-2013. Druh a
délka skladování byly hlavními faktory proměnlivosti sledovaných ukazatelů biologické a nutriční
kvality zrna. Byl pozorován nárůst obsahu tuku s dobou skladování, avšak druhy s vyšším obsahem
tuku vykazovaly horší ukazatele vitality semen (zejména RK a IK). Byly zjištěny statisticky významné
rozdíly mezi zvolenými prostředími pro ukazatele klíčivosti a vitality semen a byla zjištěna interakce
typu obalu s prostředím. Byla potvrzena možnost využít skladování v tzv. modifikované atmosféře v
podmínkách teplotně korigovaného skladovacího prostředí.
Klíčová slova: zrniny, skladování, rozdílné podmínky skladování, biologická a nutriční kvalita
Abstract
Influence of environment (storage of gene bank and greenhouse with a different temperature
behaviour) and type of packaging (vacuum, welded PE bag and paper bag) on the parameters of
biological quality (germination ability-GA, energy-GE, speed-GS and index of germination-GI) and
content of basic nutrients (nitrogen, starch and fat) in different grain crops (barley, oat, wheat, triticale,
maize and pea) stored in period 2010-2013 were evaluated. Species of grain crops and duration of
storage were the main factors of variability of biological and nutritional grain quality parameters. The
increase in the fat content during time of storage was observed, but species with a higher fat content
showed worse indicators of seeds vitality (particularly GS and GI). Significant differences for the
parameters of GA and seed vitality under selected environments were found and interaction between
type of packaging and environment was established. The possibility of storage in controlled
atmosphere in the conditions of storage environment with corrected temperature was confirmed.
Key words: grain crops, storage, different storage conditions, biological and nutritional quality
Úvod
Při dlouhodobém uchovávání je nezbytné vytvořit a upravit skladovací podmínky tak, aby se
nejen snížilo nebezpečí napadení semen skladištními škůdci a plísněmi, ale aby se současně
zachovala jejich biologická, fyziologická a nutriční kvalita. Všude tam, kde je využití
chemických prostředků ochrany vyloučeno, se jako slibné ukazují výsledky skladování v tzv.
modifikované atmosféře, tedy atmosféře bez nebo se sníženým obsahem O2, vyšším obsahem
inertních plynů, CO2, apod. (Adler et al. 2000, Navarro 2006, Riudavets et al. 2010, aj.).
Pokusy s ošetřením zrnin v modifikované atmosféře s využitím vakua a atmosféry s plynným
N2 prokázaly, že po dobu nezbytnou k úplné inaktivaci skladištních škůdců nedochází ke
statisticky významnému snížení vybraných ukazatelů biologické a nutriční kvality zrna
(Vaculová et al. 2012). Při práci s genovými zdroji jsou pracovní kolekce uchovávány v
temperovaných skladech a periodicky vysévány pro obnovení požadovaných semenářských
vlastností. Zajímalo nás, zda skladování v podmínkách modifikované atmosféry může být
přínosem i pro práci s genetickými zdroji zrnin. V předloženém příspěvku jsou uvedeny
120
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
výsledky hodnocení vybraných biologických a nutričních ukazatelů kvality různých druhů
zrnin, skladovaných v rozdílných typech obalů při odlišných teplotních podmínkách.
Materiál a metody
Zrno vybraných druhů zrnin (ječmen jarní: odrůdy Bojos, Sebastian a AF Lucius, oves setý:
Neklan a Pogon, pšenice jarní: Vánek, tritikale jarní: Kargo, kukuřice setá: hybrid CE2607 a
hrách polní: Concorde a Zekon), vyprodukované za standardních pěstebních podmínek v roce
2009, bylo naváženo (po 0,5 kg/vzorek – celkem 11 vzorků á 2 opakování) do: a) sáčků z PE
folie, které byly následně ošetřeny odsátím vzduchu (typ obalu V), b) sáčků z PE folie, které
byly zataveny bez odsátí vzduchu (typ obalu Z) a c) do standardních papírových sáčků (typ
obalu PS). Sáčky byly skladovány ve dvou prostředích (sklad genové banky s rozsahem teplot
-10°C až 15°C – dále jen GB a ve skleníku s neregulovanou teplotou prostředí – rozsah teplot
od -20°C po +65°C – dále jen S) od 05/2010 do 05/2013. Na počátku skladování a dále v 10
časových termínech odběru byly u vzorků zrna ze všech variant hodnoceny ukazatele
klíčivosti, vitality a dále obsah základních živin (obsah dusíku – N, škrobu a tuku – vše v %
sušiny dle platných metodik ČSN, ISO a norem ICC). Klíčivost (K, %) byla stanovena
zkouškou klíčivosti dle ČSN 46 1011-13-19, energie klíčení (EK %) dle ČSN 46 1011-14,
rychlost klíčení (RK, %) a index klíčení (IK, %) dle metodiky EBC (EBC 1998). Postup
přípravy sáčků pro naplnění zrnem a ošetření vzorků vakuováním s odsátím O2 je popsán v
užitném vzoru č. PUV 21488 (Kýhos et al. 2010). Zavaření PE sáčků bez odsátí vzduchu bylo
provedeno v laboratorních podmínkách (VACSY® svářečka sáčků fy Zepter).
Experimentální data byla hodnocena software STATISTICA, verze 10.0 (StatSoft, Inc., Tulsa,
Oklahoma, USA). Diference mezi regresními rovnicemi v odlišných variantách pokusu byly
hodnoceny Chow testem (Chow 1960), kde byly dosažené hodnoty Fc porovnány s Fkritériem Fisher-Snedecora při uvedených stupních volnosti a P≤0.05 a P≤0.01.
Výsledky a diskuze
Výrazné rozdíly mezi jednotlivými druhy v obsahu živin, klíčivosti a ukazatelích vitality byly
hlavním faktorem proměnlivosti, který převýšil ostatní vlivy - tedy datum odběru, prostředí i
typ obalu. V modelu, kde byly jako faktory proměnlivosti zvoleny jen druh a datum odběru,
byly oba faktory statistický významné a rozdíly mezi jejich jednotlivými úrovněmi jsou
zřejmé z Tab. 1. Variační koeficienty (V, %) dosahovaly vysokých hodnot zejména pro
ukazatele biologické kvality semen (EK a RK) a kolísaly v závislosti na sledovaném druhu a
také počtu hodnocených odrůd v rámci druhu. Nejvyšší proměnlivost jsme naměřili u hrachu
(98,9 % - ukazatel RK), zatímco nejnižší měla pšenice a tritikale (9,4 a 9,7 % - ukazatel EK).
Kukuřice, třebaže byla zastoupena pouze jedním hybridem, byla druhem s vyšší proměnlivostí
ukazatelů vitality semen (zejména EK: V=50,8 % a RK: V= 68,6 %), na rozdíl například od
ječmene, který byl zastoupen 3 odlišnými odrůdami. Vzhledem k detekovaným diferencím
mezi druhy bylo obtížné vysledovat jakékoliv zřejmé trendy v průběhu skladování, spojené
pouze s daty odběru vzorků na hodnocení.
Po vyloučení druhu jako faktoru proměnlivosti z analýzy variance zůstal termín odběru
průkazným faktorem celkové proměnlivosti pro obsah tuku, klíčivost, RK a IK, přičemž
variabilita posledního ukazatele byla navíc průkazně ovlivněna i interakcí typu obalu s
prostředím (Tab. 2). Průměrné hodnoty ukazatelů statisticky významně ovlivněných dobou
skladování u jednotlivých druhů zrnin v 10 termínech odběru znázorňuje Obr. 1. I když byl
průběh změn obdobný pro většinu hodnocených druhů, také v tomto případě nebyly hodnoty
ukazatelů v jednotlivých termínech odběru uspořádány tak, aby bylo možné vizuálně
vysledovat nějakou jednoduchou matematickou závislost. Obsah tuku, bez ohledu na rozdíly
mezi druhy, vykazoval u většiny vzorků v závislosti na době skladování vzrůstající trend (s
121
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
výjimkou kukuřice), shodně jako v případě hodnocení obdobného souboru zrnin,
skladovaných v modifikovaném prostředí s využitím plynného N2 (Vaculová et al. 2012).
Tab. 1 - Průměrné hodnoty a variabilita obsahu živin, klíčivosti a ukazatelů vitality semen
experimentálních zrnin podle druhů a termínů odběru
Ukazatel1)
škrob, %
N, %
tuk, %
K, %
EK, %
RK, %
IK, %
prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, % prům. V, %
druh
ječmen jarní
2)
1.9c
1.7a
8.7
63.4c
2.0
2.4c 19.6 85.8c 16.6
75.0d
22.8 33.0c 35.2
4.2d 11.8
6.9
47.4a
5.6
4.9e 23.5 64.6a 26.6
17.8b
71.0
3.7a
82.9
3.3a 16.3
hrách polní
3.6e
4.0
52.9b
2.1
1.8a 45.5 77.0b 24.7
9.5a
97.6
2.0a
98.9
kukuřice setá
1.8b
2.9
66.8e
1.2
4.4d 21.4 97.2e
4.2
49.9c
50.8 12.2b 68.6
3.4b
pšenice jarní
2.2d
3.9
65.1d
1.2
2.5c 23.0 91.2d
4.3
84.0e
9.4
31.0c 37.2
3.9c 12.4
tritikale jarní
1.7a
3.5
70.7f
1.1
2.0b 25.0 87.3cd 5.4
datum odběru
81.9e
9.7
36.1d 29.8
4.2d 11.5
07-2010
2.2c 36.0 59.6cd 13.5
2.4a 54.7 70.9a 30.3 46.7abc 67.7 20.9de 84.4
4.0b 16.7
09-2010
2.2c 33.7 59.2bc 15.2 3.4d 49.8 88.8d 10.6
44.9a
83.7 14.2a 102.6 3.5a
11-2010
2.1a 31.8 59.0b 14.7
2.2a 53.5 89.9d
45.1a
85.9 15.2ab 103.7 3.6a 10.2
03-2011
2.2bc 30.3 60.3e 14.0
3.8e 46.6 88.7d 10.5 49.9cde 70.4 17.6bc 94.2
04-2011
2.2ab 33.1 58.8ab 14.0 2.7b 45.0 82.6c 23.2
56.4 20.6de 83.0
3.6a 24.0
06-2011
2.2bc 34.3 58.6a 14.7 2.6b 46.9 74.5ab 27.8 52.8def 55.7 22.5ef 77.6
3.9b 14.8
12-2011
2.1a 32.8 58.6a 14.9 3.2cd 39.2 86.0cd 14.4 49.4bcd 77.0 17.9c 93.9
3.7a 12.0
06-2012
2.3d 33.8 59.7d 12.5
3.1c 40.0 74.7ab 26.9
61.8 24.5e 80.7
3.9b 25.3
12-2012
2.2bc 31.6 59.8d 11.5
3.1c 38.7 82.8c 14.5 45.9ab 71.1 17.1bc 89.9
3.6a 18.1
05-2013
2.2bc 32.8 59.7d 12.0
3.1c 39.8 77.1b 26.1 51.4de 60.4 19.2cd 83.7
3.6a 27.2
oves setý
9.7
55.8f
53.5ef
3.2a 21.0
4.9
8.8
3.7a 12.6
1)
- viz. Materiál a metody. 2) - průměrné hodnoty označené ve sloupci rozdílnými písmeny jsou průkazně odlišné
při P≤0.05
Tab. 2 - Efekt vlivu faktorů na obsah živin a ukazatele biologické kvality semen (GLM,
ANOVA)
Zdroj
proměnlivosti1)
MS
df
energie
klíčení
Typ obalu-A
2 0.01 0.15
0.21
103.1
396.8
Prostředí-B
1 0.03 0.00
0.30
303.3
226.9
Termín odběru-C
9 0.11 20.12 13.80*** 2837.8***
881.8
AxB
2 0.00 0.95
0.05
208.1
739.1
AxC
18 0.00 0.87
0.32
113.3
130.6
BxC
9 0.01 1.72
0.33
493.4
385.3
AxBxC
18 0.00 0.62
0.27
203.6
64.8
Chyba
540 0.57 72.86
1.95
265.1
1246.7
1) - viz. Materiál a metodika; * - P≤0.05; ** - P≤0.01, *** - P≤0.001
N
škrob
tuk
klíčivost
rychlost index
klíčení klíčení
109.6
0.7
0.0
0.9
618.8* 1.7***
305.5
1.5*
31.1
0.2
154.6
0.7
11.1
0.2
301.6
0.5
Klíčivost v počátečních měsících skladování narůstala, poté následoval pokles a opětovný
nárůst, ale již na nižší úrovni než na počátku hodnocení. Nejvyšší průměrné hodnoty klíčivosti
byly zjištěny u kukuřice (pohybovaly se od 90 do 98%), která se tak statisticky významně
(P≤0,05) lišila od ovsa a ve většině termínů i od hodnot dosažených u hrachu. Shodně s
výsledky uvedenými v práci Vaculová et al. (2012), také v daném souboru genotypů se
materiály ovsa (a rovněž odrůdy hrachu) chovaly opačně, než uvádějí Benková et al. (2011),
kteří zjistili u ovsa po 10 letech skladování v genové bance naopak nejvyšší hodnoty
klíčivosti. Rychlost a index klíčení byly ve všech termínech vyšší pro ječmen, pšenici a
122
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
110
6
100
5
90
4
80
3
70
2
60
1
50
0
40
ječmen jarní,
pšenice jarní,
oves setý,
hrách polní,
07-2010
09-2010
11-2010
03-2011
04-2011
06-2011
12-2011
12-2012
06-2012
05-2013
K, %
7
07-2010
09-2010
11-2010
03-2011
04-2011
06-2011
12-2011
12-2012
06-2012
05-2013
tuk, %
tritikale (statisticky významné rozdíly byly zjištěny zejména u ukazatele RK), u nichž měla
spojnice jednotlivých dat odběru stoupající tendenci, zatímco u kukuřice byl s dobou
skladování pozorován spíše klesající trend. Oves a hrách měly nízké hodnoty RK a IK již na
počátku skladování, takže variabilita naměřených hodnot byla nízká a tato tendence se
zachovala v celém průběhu hodnocení.
kukuřice setá,
tritikale jarní
50
5,0
40
4,5
IK, %
RK, %
60
30
20
4,0
3,5
10
3,0
0
07-2010
09-2010
11-2010
03-2011
04-2011
06-2011
12-2011
12-2012
06-2012
05-2013
2,5
07-2010
09-2010
11-2010
03-2011
04-2011
06-2011
12-2011
12-2012
06-2012
05-2013
-10
Obr. 1
Průběh průměrných hodnot a variabilita sledovaných ukazatelů, statisticky průkazně
ovlivněných dobou skladování (2010-2013)
Rozdíly mezi druhy v ukazatelích biologické hodnoty zrna nás vedly k závěru, že pro
přesnější vyhodnocení vlivu jednotlivých prostředí a typů obalů je nezbytné posuzovat změny
ne absolutně, ale ve vztahu k hodnotám naměřeným na začátku pokusu. Na grafu vytvořeném
znázorněním průměrů získaných metodou nejmenších čtverců (Obr. 2) jsou uvedeny diference
klíčivosti (dK), energie (dEK), rychlosti (dRK) a indexu klíčení (dIK) vůči původním
naměřeným datům při založení pokusu, členěné podle typu obalu (vakuum, zavařený PE
sáček a papírový sáček) v obou experimentálních prostředích – skladu genové banky (BG) a
skleníku (S). Byly hodnoceny zvlášť odrůdy ječmene, ovsa, hrachu a ve společném souboru
pšenice, tritikale a kukuřice (P+T+K). Analýza variance, použitá k sestavení příslušných grafů
ukázala, že při daném způsobu hodnocení se u jednotlivých druhů projevily nejen rozdíly
vyvolané dobou skladování (tyto byly průkazné u všech druhů), ale také rozdíly dané
sledovanými faktory proměnlivosti (prostředí nebo typ obalu), přičemž se jako průkazná
jevila i proměnlivost vyvolaná interakcemi mezi těmito faktory a dobou skladování. Reakce
jednotlivých druhů na rozdílné prostředí a typy obalů se projevila jak nárůstem hodnot
měřených ukazatelů vůči počátečním hodnotám, tak naopak i jejich poklesem. Celkově
všechny nebo většina kladných hodnot, tedy hodnot vyšších než vykazovaly vzorky zrna na
počátku pokusu byla naměřena pro dK a pro dEK u ječmene a P+T+K. U ječmene bylo
123
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
pozorováno průměrné zvýšení diferencí také v případě ukazatele dRK, zatímco ostatní druhy
vykazovaly oproti původním hodnotám pokles rychlosti a všechny druhy také pokles indexu
klíčení (dIK) s dobou skladování.
Y1
25
0,2
0,1
0,0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,8
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
V
Z PS
klíčivost, % (Y1),
V
sklad GB
15
0,2
10
0,0
-0,2
-0,4
0
-0,6
-5
-0,8
-10
-1,0
-15
-1,2
V
energie klíčení, % (Y1),
V
0,4
5
Z
PS
rychlost klíčení, % (Y1),
V
Z
PS
index klíčení, % (Y2)
pšenice jarní, tritikale jarní, kukuřice setá
ječmen jarní
Z PS
20
Z PS
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
V
Y2
hrách polní
oves setý
0,0
20
0,0
-0,1
15
-0,1
-0,2
10
-0,2
-0,3
5
-0,3
-0,4
0
-0,4
-0,5
-5
-0,5
-0,6
-10
Z PS
-0,6
V
Z PS
sklad GB
skleník
V
Z PS
skleník
Obr. 2
Průměrné hodnoty a variabilita diferencí ukazatelů biologické kvality semen vůči původním
hodnotám podle druhu, prostředí skladování a typu obalu (2010-2013)
Z grafů na Obr. 2 je zřejmý rozdílný trend pro odlišná prostředí v kombinaci s použitými typy
obalů. Obecně byly hodnoty dK, dEK, dRK a dIK v prostředí GB vyšší oproti datům ze
skleníku v případě P+T+K, ovsa a hrachu, zatímco u ječmene se jako lepší skladovací prostor
jevil skleník, i když statisticky průkazný rozdíl mezi GB a S byl potvrzen pouze pro dRK. Při
skladování v teplotně korigovaném prostředí skladu GB se u většiny druhů jevil jako lepší typ
obalu vakuovaný sáček, zatímco při výrazném kolísání teplot ve skleníkových prostorách se
tento typ obalu neosvědčil a obdobně i zatavený sáček z PE folie. Nejvyšší hodnoty dK, dEK,
dRK i dIK jsme naměřili u vzorků uskladněných v papírových sáčcích bez ohledu na to, zda
zjištěné diference byly průkazné či nikoliv. Z laboratorních výsledků, které získali Kučerová
et al. (2013) při studiu vlivu teploty a délky expozice modifikované atmosféry na různá
vývojová stádia skladištních škůdců vyplývá, že vyšší teplota významně zvyšuje mortalitu
pokusného hmyzu a snižuje potřebnou délku expozice. Z tohoto pohledu jsou pro další práci
příznivé poznatky, že v teplotně korigovaném prostředí klesají hodnoty ukazatelů biologické
kvality zrna pomaleji v obalech s modifikovanou atmosférou (vzorky ve vakuovaných
sáčcích) než v běžných papírových obalech.
Jak jsme uvedli výše, bez ohledu na průkaznost faktoru "doba skladování" pro všechny
hodnocené ukazatele biologické a nutriční kvality zrna, variabilita naměřených hodnot
neumožňovala stanovit jednoznačně rozdíly mezi pozorovanými trendy při zohlednění dalších
faktorů skladování, tedy vlivu prostředí a typu obalu. Z tohoto důvodu jsme použili testovací
kritérium Fc, které hodnotí průkaznost rozdílů dvou nebo více regresních křivek (tzv. Chow
test). Výsledky vypočtené pro jednotlivé druhy uvádí Tab. 3.
124
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 3 - Průkaznost Chow testu pro diference mezi regresemi hodnocených znaků s daty
odběru v odlišných prostředích a typech obalu
Ukazatel1)
N, %
škrob, %
tuk, %
K, %
EK, %
RK, %
IK, %
dK, %2)
dEK, %
dRK, %
dIK, %
ječmen jarní
GBxS VxZxPS
0.07
0.15
0.32
0.62
2.42
0.66
2.07
0.33
0.51
1.41
3,67*
1.10
3,11*
0.56
1.07
0.17
0.42
1.17
9,05** 2.63
9,05** 1.06
oves setý
GBxS VxZxPS
0.20
0.61
0.58
0.51
0.89
0.26
2.97
0.49
4,99** 1.30
4,32*
1.87
2.52
0.94
3.28*
0.54
4,54*
1.19
4,33*
1.88
2.35
0.88
hrách polní
GBxS VxZxPS
1.19
0.09
0.15
1.24
0.33
0.67
1.38
0.53
1.88
0.08
2.01
0.04
5,99** 3,32*
1.31
0.51
1.46
0.06
1.61
0.03
6,04** 3,35*
kukuřice setá
GBxS VxZxPS
3,19*
0.68
0.04
1.43
0.31
0.29
0.43
0.48
0.43
0.39
0.56
0.54
1.35
0.95
0.43
0.48
0.43
0.39
0.56
0.54
1.35
0.95
pšenice jarní
GBxS VxZxPS
0.61
0.31
1.04
0.33
3,26** 0.28
0.56
0.55
1.29
1.42
0.41
0.20
0.16
0.11
0.56
0.55
1.29
1.42
0.41
0.20
0.16
0.11
tritikale jarní
GBxS VxZxPS
0.04
1.08
0.63
1.02
3,56*
0.62
7,51** 2.72
3,75*
1.60
2.81
0.50
1.29
0.32
7.51** 2.72
3.75*
1.60
2.81
0.50
1.29
0.32
1)
- viz. Materiál a metody; 2) - diference klíčivosti a ukazatelů vitality v jednotlivých termínech odběru vůči původním
hodnotám; *, ** - průkazné při P≤0.05 a P≤0.01
Použití tohoto kritéria ukázalo, že průběh naměřených regresních křivek se statisticky
významně lišil zejména při porovnání výsledků získaných v případě skladování v GB a ve
skleníku, zatímco mezi jednotlivými úrovněmi faktoru "typ obalu" byla zjištěna statisticky
významná diference pouze u hrachu v hodnotách IK a dIK. Průkazné diference v průběhu
regresních křivek mezi zvolenými prostředími skladování, tedy GB a S, byly potvrzeny pro
RK, IK, dRK a dIK u ječmene, EK, RK, IK , dK, dEK, dRK a dIK u ovsa a IK a dIK u
hrachu. Na rozdíl od předchozího způsobu hodnocení bylo možné určit i rozdíly pro kukuřici,
pšenici a tritikale jednotlivě, takže se například ukázalo, že v případě pšenice nemá prostředí
významný vliv na hodnoty klíčivosti a vitality semen, kdežto u tritikale byly rozdíly pro
klíčivost a energii klíčení statisticky významné (P≤0,05).
Závěr
Vliv rozdílných prostředí, typu obalu a doby skladování se projevil změnami v ukazatelích
biologické a nutriční kvality zrna v závislosti na sledovaném druhu a kvalitě semen na
počátku skladování. Druh a doba skladování byly nejvýznamnějšími faktory proměnlivosti,
které zastínily vliv prostředí i typu obalu. Obsah tuku vykazoval u většiny druhů v závislosti
na době skladování vzrůstající trend (s výjimkou kukuřice). Rychlost a index klíčení byly ve
všech termínech vyšší pro ječmen, pšenici a tritikale a u těchto druhů měla spojnice
jednotlivých dat odběru stoupající tendenci, zatímco u kukuřice (a zčásti i ovsa) byl trend
spíše klesající. Vyhodnocení ukazatelů klíčivosti a vitality semen jako diferencí vůči
hodnotám na počátku pokusu umožnilo lépe vyhodnotit vliv prostředí i typů obalů. Bez
ohledu na klesající hodnoty klíčivosti s dobou skladování byly pro všechny druhy naměřené
diference pro klíčivost oproti původním hodnotám kladné a totéž platilo pro kukuřici, pšenici
a ječmen i pro energii a u ječmene také rychlost klíčení. Porovnání směrů regresních přímek
pomocí kritéria Fc (Chow test) umožnilo detekovat statisticky průkazné rozdíly mezi oběma
skladovacími prostředími a potvrdilo možnost využití předností modifikované atmosféry při
uchovávání vzorků semen v teplotně korigovaných skladech.
Dedikace
Příspěvek byl vypracován za finanční podpory projektu MZe ČR č. QI101B088 a Národního
programu konzervace a využití genofondu rostlin a agrobiodiverzity.
Použitá literatura: Citace použité literatury jsou k dispozici u autorů příspěvku.
Kontaktní adresa: Ing. Kateřina Vaculová, CSc., Agrotest fyto, s.r.o., Havlíčkova 2787/121,
767 01 Kroměříž, [email protected]
125
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
POROVNÁNÍ JAKOSTNÍCH ROZDÍLŮ BIO VÍNA A VÍNA
Z KONVENČNÍHO PĚSTOVÁNÍ
Comparison of differences in quality organic wines and wines made from
conventional cultivation
Šottníková V.1, Kučerová J.1, Umiraliyeva L.2, Gregor T.1, Hřivna L.1, Jůzl M.1
1
2
Mendelova univerzita v Brně
Almaty Technologycal University, Kazakhstan
Abstrakt
Práce sleduje jakostní znaky bio vína a vína z konvenčního pěstování. V úvodu jsou definovány
pravidla ekologické produkce. V metodice je popsáno měření barvy pomocí spektrofotometrie, měření
akloholu a cukrů pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) a senzorické hodnocení.
Hodnoceno bylo 6 bio vín a 6 vín z konvenčního pěstování. Mezi víny z konvenční a ekologické
produkce byl statisticky průkazný rozdíl v množství glukózy ve prospěch bio vín. Více alkoholu mělo
víno z konvenční produkce. Při senzorickém hodnocení nebyly patrné rozdíly mezi víny z konvenční a
ekologické produkce, rozdíly se vyskytovaly mezi jednotlivými odrůdami.
Klíčová slova: ekologické vinohradnictví, barva vína, chromatografie, senzorické hodnocení
Abstract
The work follows the quality features organic wines and wines from conventional cultivation. At the
beginning of the defined rules of organic production. The methodology described the color
measurement by spectrophotometry , measuring akloholu and sugars by high performance liquid
chromatography (HPLC) , and sensory evaluation. Rated organic wines were 6 and 6 wines from
conventional cultivation. Among the wines of conventional and organic production was statistically
significant difference in the amount of glucose in favor of organic wines. More alcohol was wine from
conventional production. Among the wines of conventional and organic production in sensory
evaluation were noticeable differences. Rather occurred differences between varieties .
Key words: organic viticulture , wine color , chromatography, sensory evaluation
Úvod
Biopotravina je vyrobená ze surovin pocházejících z ekologického zemědělství. Slovo bio
pochází z řeckého bios a v překladu je to život. Předpona bio znamená, že výroba biopotravin
je v souladu s přírodou. Bio produkce se u nás rozvíjí od roku 1993, kdy vznikla jednotná
směrnice ekologického zemědělství a začalo se používat národní logo BIO logo které je
chráněné Ministerstvem zemědělství. Prioritou ekologického zemědělství není kvantita
produkce, ale kvalita. Bio víno se vyrábí z hroznů, které byly vypěstovány podle zásad
ekologického zemědělství. Zakazuje používání syntetických přípravků pro podporu růstu
rostlin a jejich ochranu, ale i při zpracování hroznů na víno. Je třeba klást velký důraz na
kvalitu hroznů (LEIBL, 2009). Vliv na kvalitu hroznů má několik faktorů – např. daná odrůda
vysazená na správné půdě a ve správné oblasti, stáří a kvalita vinic, výnosnost na hektar,
kvalitní sběr a počasí v daném ročníku (HOFMANN, 2009). Pravidla pro produkci biovína
zakazují používání následujících enologických postupů: částečné zahuštění chladem, odsíření
fyzikálními metodami, ošetření elektrodialýzou k zajištění stabilizace vína proti vysrážení
vinného kamene, částečná dealkoholizace vína, nebo ošetření katexem k zajištění stabilizace
vína proti vysrážení vinného kamene. Některé enologické postupy jsou omezeny následujícím
způsobem: při tepelném ošetření nesmí teplota překročit 70°C, při odstřeďování a filtraci
s inertními pomocnými filtračními látkami nebo bez nich nesmí být velikost pórů menší než
0,2 µm. U biovín s méně než 2g/l zbytkového cukru je maximální povolená hranice pro síření
126
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
o 50mg/l méně než u konvenčních vín, u ostatních biovín je to o 30mg/l méně než u
konvenčních vín.
Díky náročnější péči jsou v biovinařství oblíbeny zejména odrůdy odolné proti houbovým
chorobám, s pevnou slupkou a vysokou cukernatostí hroznů (URBAN, 2008). Výsledkem
snahy biovinařů je přírodní víno bez syntetických reziduí, jehož výroba proběhla s
maximálním ohledem na životní prostředí (TRIOLI, HOFMANN U, 2009). Mezi země s
největší plochou ekologických vinic v Evropě patří Itálie, Francie, Španělsko, Řecko a
Německo. Podíl ekologických vinohradů nepřesahuje v jednotlivých zemích 5% z celkové
plochy vinic. Vývoj ekologicky pěstovaných vinic v České republice je v tab. 1.
Tab. č. 1 Vývoj struktury půdního fondu v ekologickém zemědělství (2008–2012) (Ročenka
ekologického zemědělství v ČR 2013)
Plochy (ha)
Trvalé kultury
(vinice)
rok 2008
výměra
rok 2009
výměra
rok 2010
výměra
rok 2011
výměra
rok 2012
výměra
341
645
803
965
1 000
Materiál a Metody
Víno použité k rozborům bylo z „Vinařství Sádek“. Vinohrady jsou pod hradem Sádek
(nadmořská výška 420–480 m.n.m.) chráněné ze tří stran lesem. Pro pěstování révy vinné jsou
zde velmi dobré podmínky. Vinařství náleží do viniční trati „Pod Sádkem“ ve vinařské obci
Kojetice na Moravě a uzavírá Jaroměřickou kotlinu. Celkový počet keřů révy vinné je
přibližně 12 000. Vedení je rýnskohesenské, střední (LAMPÍŘ, 2008).
Označení vzorků: 1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý
Portugal, 6 Medina, označení E je ekologické pěstování a K konvenční pěstování. K
vyjadřování vlastnosti světla a předmětů je vhodné používat pojem „barva“ ve spojeních
„barva světla“ a „barva předmětu“. Z hlediska zrakového vjemu je chromatická barva
trojrozměrnou veličinou, kterou lze charakterizovat třemi hodnotami: barevným tónem
(odstínem), λ Čistotou (sytostí) P Jasem L (GOMEZ-MIGUEZ et al., 2007). Stolní
spektrofotometr Konica Minolta CM – 3500d s geometrií d/8° umožňuje měření reflektance
na štěrbině 8 mm nebo 30 mm nebo transmitance v 1cm kyvetách. U vzorků je velice rychlým
způsobem změřena vlnová délka odráženého světla za podmínek metody. Lze tedy vyjádřit
konkrétní absolutní hodnoty vhodné k porovnání s jinými výsledky, případně autory nezávisle
na čase, ale výhodou je právě i zjišťování odchylek v rámci pokusu, kdy se u zkoumaného
materiálu mění barva v čase, například při biochemických procesech. Spektrofotometrické
měření barvy ve viditelné oblasti je vhodným doplňkem senzorické analýzy. Software CMS100w umoţňuje podle Mezinárodní komise pro osvětlování vyjádře-ní barvy v barevném
prostoru CIELAB (koule). Hodnoty L* (lightness) představují rozmezí od 0 (černá) do 100
(bílá). Barevné souřadnice a* a b* nabývají kladných nebo záporných hodnot podle umístění
v trojrozměrném systému. Na základě odchylky delta E lze potom popsat právě znatelný
rozdíl mezi dvěma měřeními. Měření bylo provedeno ve fyzikální laboratoři Ústavu
technologie potravin na MENDELU v Brně. Ke stanovení barvy byl použit spektrofotometr
Konica Minolta CM 3500d. Tento přístroj je připojený na počítač, ve kterém je nainstalován
softwarový program CMs-100w Spectramagic NX ke zpracování a exportu dat.
Tenkovrstvá kapalinová chromatografie poskytuje informace o čistotě preparátů (např.
organických činidel), lze ji pouţít např. k separaci přírodních látek (barviv), k identifikaci
pesticidů atd. (JANČÁŘ, JANČÁŘOVÁ, 2003). Měření bylo provedeno na ústavu
Technologie potravin v laboratoři v budově N. Pomocí této metody probíhalo měření všech
12 vzorků, a to ve čtyřech časových intervalech po třech měsících. Vzorky před měřením byly
127
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
na chvíli vloženy do ultrazvuku a odstředěny v odstředivce. Stanovení probíhalo za teploty
50°C a tlaku 8MPa. Jako mobilní fáze byla použita deionizovaná voda, nástřik 3 µl vzorku
pomocí injekční stříkačky. Průtok 0,5 ml/min.
Senzorické hodnocení všech vzorků probíhalo v senzorické laboratoři na ústavu Technologie
potravin. Body se zaznamenávaly do degustačního lístku 20-ti bodového hodnocení, Barvu,
vůni, čirost, chuť a celkový dojem hodnotilo deset proškolených hodnotitelů.
Výsledky a diskuze
U barvy vín byla velice rychlým způsobem změřena vlnová délka odráženého světla za
podmínek metody. Lze tedy vyjádřit konkrétní absolutní hodnoty vhodné k porovnání
s jinými výsledky, případně autory nezávisle na čase.
Chromatická barva
Obr. 1 Absolutní hodnoty při měření barevnosti
100
80
60
L-jas
40
C-sytost
20
h-odstín
0
E1
K1
E2
K2
E3
K3
E4
K4
E5
K5
E6
K6
1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý Portugal, 6 Medina, označení E - ekologické
pěstování a K - konvenční pěstování
Z obr.1 je patrné, že rozdíly v barvě z konvenčního a ekologického pěstování jsou mezi
bílými víny minimální. Všechny hodnoty jsou téměř vyrovnané. Barviva (chlorofyl, karotin a
xantofyl) dodávají bílým vínům různé odstíny zelenkavé a žluté barvy. Vína ze samotoku
nebo rychle lisovaná jsou zelenkavá, zatímco vína, jejichž mošt byl delší dobu ve styku se
slupkami, mívají barvu zlatožlutou (CASTILLO-SANCHEZ et al., 2007). U červených vín je
patrný pokles v hodnotě L* (jas) i pokles v hodnotách b* (úroveň žluté barvy) a h (odstín).
Naopak u červeného vína došlo k nárůstu sytosti (C*). Červená vína s vyšším obsahem
kyselin mají světlejší barvu a vína s nižším obsahem kyselin mají barvu tmavě červenou
(CLIFF et al., 2007). Červená vína s vyšším obsahem tříslovin mívají tmavší rubínově
červenou barvu. Při jejich stárnutí se antokyany rychleji rozkládají a barva vín se mění na
cihlově červenou (Balík, 2010)).
Etanol je důležitým jakostním kritériem, často souvisí s obchodní hodnotou vína. Jeho
zásluhou je víno plné a extraktivní a podporuje i aroma ve víně (STEIDL, RENNER, 2001).
Obsah etanolu byl u odrůd Moravský muškát, Rulandské bílé a Malverina srovnatelný u obou
systémech pěstování. U odrůd Hibernal, Modrý Portugal a Medina (obr. 2) byl naměřen vyšší
obsah etanolu v konvenčním systému pěstování v průměru o více než 1g/100ml. Nejvyšší
obsah etanolu měl vzorek Modrého Portugalu z konvenčního pěstování vyšší než z
ekologického a zároveň to byl nejvyšší obsah ze všech měřených vín viz obr. 2.
128
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 2 Vliv způsobu pěstování a odrůdy na množství etanolu v g/100ml
Glukóza a fruktóza se během kvašení přeměňují rozdílnou rychlostí. Poměr mezi glukózou a
fruktózou se u poměru 1 : 1 v moštu během kvašení mění (STEIDL, 2002). Rulandské bílé
obsahovalo nejvíce sacharidů. Daná odrůda asimiluje intenzivně a má schopnost zvýšit
koncem října cukernatost tak, aby se mohly vyrábět pozdní sběry a výběry z hroznů (KRAUS
et al., 1997). Odrůda Hibernal obr. 3 obsahovala nejméně sacharidů ze všech bílých vín,
zřejmě většina cukrů byla prokvašena na alkohol, což je patrné z obr. 2, je to pozdní odrůda a
během delší vegetace naasimilovala více cukru. U červených vín nejvíce sacharidů bylo
naměřeno u Mediny, a to u vzorku z ekologické produkce, zároveň zde byl naměřen nejvyšší
obsah fruktózy ze všech měřených vín. Mezi vínem z konvenční a ekologické produkce byl
statisticky průkazný rozdíl na hladině pravděpodobnosti 0,01 v množství glukózy ve prospěch bio vín
(obr. 3b)
Obr. 3 a) Průměrný obsah fruktózy, b) Průměrný obsah glukózy v g/ 100ml
0,08
1
Ekologické
Konv enční
0,06
6
0,08
Ekologické
Konv enční
0,06
2
0,04
1
6
0,02
0
2
0,04
0,02
0
5
3
5
3
4
3a)
3b)
4
1 Muškát moravský, 2 Rulandské bílé, 3 Malverina, 4 Hibernal, 5 Modrý Portugal, 6 Medina, označení E je ekologické
pěstování a K konvenční pěstování
Z obr. 4 jsou patrné jen minimální rozdíly v senzorickém hodnocení mezi víny v bio kvalitě a
víny konvenčními. Nejvíce body bylo ohodnoceno Rulandské bílé, toto víno ležením získává
na viskozitě, jeho barevné tóny a barva se zvýrazní (AMBROSI, SWOBODA, 2001 a
KRAUS, 2005) a více se zaplní (PAVLOUŠEK, 2006).
129
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 4 Vliv pěstování a odrůdy na celkové senzorické hodnocení v bodech
Zpracování hroznů na kvalitní víno s muškátovou vůní je náročné na umění vinaře. Při
nevhodných manipulacích jsou tenká, plochá, s nepříjemnými tóny mléčné kyseliny (KRAUS,
KOPEČEK, 2002). Červená vína použita v pokuse měla méně tříslovin, byla lehká, a proto
byla hodnocena měně body než výrazná odrůda Rulandské bílé.
Závěr
V práci byla hodnocena barva, obsah sacharidů, alkoholů a byla provedena senzorická
analýza vín, a to vždy s odstupem tří měsíců. Všechna vína pocházela z vinařství Sádek, které
se nachází v obci Kojetice na Moravě. Bylo zkoumáno 6 vzorků vín z konvenčního pěstování
a 6 vzorků stejných odrůd z ekologické produkce.
Mezi víny z konvenční a ekologické produkce nebyly výrazné rozdíly. Spíše se vyskytovaly
rozdíly mezi jednotlivými odrůdami.
Použitá literatura
Ambrosi H., Swoboda I., 2001: Jak správně vychutnat víno : Škola degustátorského umění.
Euromedia Group - Knižní klub, Praha, 102 s.
Balík J., 2005 Studium korelací anthokyaninů, barevnosti a resveratrolu v červených vínech.
MZLU v Brně, Zahradnická fakulta, Lednice.
Balík J., 2010: Anthokyaninová barviva v hroznech a vínech : Anthocyanin pigments in
grapes and wines. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 108 s.
Castillo-Sanchez J. X., Garcia-Felkon M. S., Garrido J., Martinez-Carballo E., 2007: Phenolic
compounds and colour stability of Vinha˜o wines:
Influence of wine-making protocol and fining agents. Food Chemistry 106: 18–26 p.
Cliff M., King C. M., Schlosser J., 2007: Anthocyanin, phenolic composition, colour
measurement and sensory analysis of BC commercial red wines. Food Research
International 40: 92–100 p.
Gomez-Miguez M. J., Gomez-Miguez M., Vicario I. M., Heredia J. F., 2007: Assessment of
colour and aroma in white wines vinifications: Effects of grape maturity and soil type.
Journal of Food Engineering 79: 758–764 p.
Kraus V. a kol. 2005: Nová encyklopedie českého a moravského vína : 1. díl. 1. vyd. Praha:
Praga Mystica, 306 s.
Kraus V., Kuttelvašer Z., Vurm B., 1997: Encyklopedie českého a moravského vína. 1. vyd.
Praha: Melantrich. 224 s.
130
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Kraus V., Kopeček J., 2002: Setkání s vínem. 1. vyd. Praha: Radix, 141 s.
Lampíř L., 2008: Vinařské centrum Sádek – jediné vinohrady v kraji Vysočina. Agromanuál
1/2008: 30-31 s.
Leibl M., 2009: Ekologické zemědělství a biopotraviny – ohlédnutí za rokem 2008.
Potravinářská revue 1/2009: 4-5
Pavloušek P., 2006: Výroba vína u malovinařů. 1. vyd. Praha: Grada, 96 s.
Steidl R. a kol., 2002: Kellerwirtschaft. Wien: Agrarverlag, 296 s.
Steidl R., Renner W., 2001: Gärprobleme : Ursachen, Beurteilung, Behebung. Stuttgart:
Eugen Ulmer Vrlg, 74 s.
Trioli G., Hofmann U., 2009: Kodex dobrého ekologického vinohradnictví : Orwine. Brno:
Svaz ekologické a integrované produkce vína Ekovín, 240 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Viera Šottníková, Ph.D.
Mendlova univerzita v Brně
Zemědělská 1, 613 00 Brno
[email protected]
131
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ŠŤÁVY Z MRKVE A ČERVENÉ ŘEPY JAKO ZÁKLAD FUNKČNÍCH
NÁPOJŮ
Carrot and beetroot juices as a base of functional drinks
Němečková I.1, Kejmarová M.1, Chramostová J.1, Roubal P.1, Laknerová I.2,
Gabrovská D2, Holasová M.2, Fiedlerová V.2, Ouhrabková J.2, Winterová R.2
1
2
Výzkumný ústav mlékárenský, s.r.o., Praha
Výzkumný ústav potravinářský Praha, v.v.i., Praha
Abstrakt
Šťáva z mrkve a z červené řepy byly kombinovány s dalšími druhy zeleninových šťáv, se syrovátkou
nebo s další složkami (rakytníkový sirup, brusinková šťáva, psyllium, agávový sirup, šťáva z aloe,
preparát s minerálními látkami z mléka). Testovány byly jak nefermentované varianty, tak
fermentované různými druhy bakterií mléčného kvašení. Provedeno bylo mikrobiologické, nutriční a
senzorické hodnocení a skladovací zkoušky. Senzoricky nejlépe byly hodnoceny nefermentované
šťávy s vyšším podílem červené řepy a šťávy s přídavkem agávového sirupu, a to řepná fermentovaná
Lactobacillus fermentum CCDM 154 (zakoupilo by 45 % hodnotitelů), řepná fermentovaná
Streptococcus thermophilus CCDM 144 a mrkvová fermentovaná mezofilní kulturou CCDM 17 (obě
by zakoupilo 36 % hodnotitelů). Po čtyřech týdnech skladování při 4 - 8 °C byla denzita zákysových
mikroorganismů v řepné šťávě s agávovým sirupem fermentované Str. thermophilus < 1 x 103 KTJ/ml,
zatímco ve druhých dvou jmenovaných > 1 x 107 KTJ/ml.
Klíčová slova: zeleninové šťávy, bioaktivní látky, nutriční, mikrobiologické a senzorické
hodnocení
Abstract
Carrot and beetroot juices were combined with other vegetables juices, whey or other ingredients
(common sea-buckthorn syrup, cranberry juice, psyllium, agave syrup, aloe vera juice or preparation
of milk-born minerals). Both non-fermented juices and juices fermented by various species of lactic
acid bacteria were tested. Microbiological, nutritional and sensory evaluation and storage test were
performed. The best sensory assessment was given to non-fermented juices with higher content of
beetroot and juices with the addition of agave syrup, namely beetroot juice fermented by Lactobacillus
fermentum CCDM 154 (it would be bought by 45 % of assessors), beetroot juice fermented by
Streptococcus thermophilus CCDM 144 and carrot juice fermented by the mesophilic culture CCDM
17 (the both of them would be bought by 36 % of assessors). Density of lactic acid bacteria in beetroot
juice fermented by Str. thermophilus was < 1 x 103 cfu/ml, while in the other ones mentioned above >
1 x 107 cfu/ml after 4 weeks storage at 4 - 8 °C.
Key words: vegetable juices, bioactive compounds, nutritional, microbiological and sensory
evaluation
Úvod
Mrkev (Daucus carota L.) a červená řepa (Beta vulgaris var. crassa) patří mezi kořenovou
zeleninu. Z nutričního hlediska mají významný obsah vlákniny, využitelných sacharidů,
vitaminů a minerálních látek, přičemž při výrobě zeleninových šťáv dochází k částečné
separaci vlákniny a vodného podílu. Senzorické vlastnosti šťáv jsou pak určeny zejména
obsahem cukrů (mrkev obsahuje 0,85 % glukosy, 0,85 % fruktosy a 4,24 % sacharosy,
červená řepa 0,18 % glukosy, 0,16 % fruktosy a 6,11 % sacharosy), přírodních barviv (v
mrkvi zejména β-karoten (0,6 - 1,2 %), v červené řepě betalainy (0,1 %), převážně betanin) a
vonných a chuťových látek (např. terpenoidy způsobující nahořklou chuť mrkve, nonanal,
karotol, bisabolen, karvon, karyofen aj. látky v mrkvi, geosemin či kys. isoskořicová
v červené řepě) (Velíšek a kol., 1999, Kopec a kol., 2008).
132
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál
Zelenina i další suroviny byly zakoupeny v tržní síti. Zákysové kultury byly použity jako
tekuté expediční kultury CCDM Laktoflora® (MILCOM a.s., Praha).
Metody
Příprava šťáv
Zeleninové šťávy byly získány lisováním na laboratorním lisu CHAMPION. Směsné
šťávy byly připraveny smísením jednodruhových šťáv, popř. i dalších surovin v požadovaném
poměru. Šťávy byly nality do PET lahví a ošetřeny vysokým tlakem (410 MPa/15 min). Pro
fermentované varianty byly šťávy navíc ještě pasterovány (85 °C/15 min). Fermentace
probíhala za těchto podmínek:
 směsná mezofilní kultura CCDM 17 - inokulum 1 %, 22 °C/16 - 18 h
 Lactobacillus fermentum CCDM 154 - inokulum 1 %, 30 °C/16-18 h
 Lactobacillus helveticus CCDM 92 - inokulum 1 %, 37 °C/16 - 18 h
 Streptococcus thermophilus CCDM 144 - inokulum 1 %, 37 °C/16 - 18 h
Hodnocení šťáv
Sušina byla stanovena sušením při 105 °C do konstantní hmotnosti, bílkoviny metodou podle
Kjeldahla, popel žíháním při 545 °C, vláknina potravy enzymově-gravimetrickou metodou,
sacharidy a energetická hodnota výpočtem; celkové polyfenoly (CP) - spektrofotometrickou
metod za použití Folin-Ciocalteuova činidla (měření při vlnové délce 765 nm) vitamin C
(vyjádřeno jako kyselina askorbová – AK) – titrační metodou podle ČSN ISO 6557/2,
antioxidační aktivita (AOA) v methanolových extraktech šťáv metodami DPPH a FRAP.
Senzorické hodnocení proběhlo ve specializované laboratoři VÚPP, a to v panelu 12
školených hodnotitelů. Použita byla stupnicová metoda s grafickou stupnicí o délce 100 mm.
Výsledky byly podrobeny testu normality (Shapiro-Wilkův test) a testu odlehlosti výsledků
(Dean-Dixonův test) na hladině významnosti α = 0,05.
Mezofilní mléčné koky byly stanoveny na půdě M17 po inkubaci 30 °C/3 dny, laktobacily na
půdě MRS 5,7 po inkubaci 37 °C/3 dny anaerobně a Str. thermophilus na půdě M17 po
inkubaci 37 °C/2 dny. Mikrobiologický rozbor byl proveden po fermentaci a po 4 týdnech
skladování při 4 - 8 °C.
Výsledky a diskuze
Z tab. 1 je patrné, že přídavek syrovátky ke šťávě z mrkve nebo z červené řepy, a to jak
v poměru 70:30, tak 50:50, nevedl k významným změnám nutričních hodnot výrobku. Je však
třeba vzít v úvahu, že nutriční hodnoty nepodchycují kvalitativní parametry. Například
smísením zeleninové šťávy se syrovátkou v poměru 50:50 došlo k náhradě přibližně poloviny
neplnohodnotných bílkovin za vysoce hodnotné syrovátkové bílkoviny.
Při senzorickém hodnocení (obr. 1) nebyly zjištěny významné rozdíly v chuti a celkovém
dojmu mezi šťávou smísenou se syrovátkou v poměru 50:50 a 70:30. Optimalizace poměru
šťávy a syrovátky by proto měla vycházet zejména z očekávaných nutričních benefitů a ceny
obou surovin.
133
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka č. 1: Nutriční hodnoty(g/100 ml; kJ/100 ml) nefermentovaných šťáv bez přídavku a
s přídavkem sladké obnovené syrovátky (12 g/100 ml)
šťáva/nutriční hodnocení
mrkev
mrkev + syrovátka (70:30)
mrkev + syrovátka (50:50)
č. řepa
č. řepa + syrovátka (70:30)
č. řepa + syrovátka (50:50)
syrovátka
sušina
bílkoviny
popel
sacharidy
energetická
hodnota
12,5
10,8
10,8
11,7
11,5
11,5
12,0
1,5
1,2
1,1
1,7
1,1
1,2
1,0
0,7
1,0
1,1
0,8
1,6
1,6
1,0
10,4
8,6
8,6
9,1
8,8
8,7
9,6
205
168
167
186
170
170
182
Obr. 1: Senzorické hodnocení jednodruhových šťáv s přídavkem syrovátky (0 vynikající….100 - odporný)
M - mrkev, ČŘ - červená řepa, S - syrovátka, 70:30 a 50:50 - poměry šťávy a syrovátky, 144 fermentováno Str. thermophilus CCDM 144
V tab. 2 jsou nutriční hodnoty vybraných nefermentovaných směsných zeleninových šťáv a
na obr. 2 jejich senzorické hodnocení. Smísením různých druhů zeleninových šťáv lze
dosáhnout senzoricky atraktivních kombinací (např. červená řepa + pastinák + kysané zelí,
červená řepa + mrkev + celer + kysané zelí, červená řepa + kysané zelí) a částečně
zamaskovat rozdíly mezi šťávami vyrobenými ze surovin z různých šarží.
Tabulka č. 2: Nutriční hodnoty nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí
(g/100 ml; kJ/100 ml)
šťáva/nutriční
sušina popel bílkoviny sacharidy
vláknina
energetická
hodnocení
potravy
hodnota
ČŘ-M-P-KZ
ČŘ-P-KZ
M-C-KZ
ČŘ-M-C-KZ
ČŘ-KZ
ČŘ-O-KZ
9,6
11,3
7,3
8,5
10,5
6,9
1,3
1,4
1,2
1,1
1,1
0,8
1,1
1,5
0,7
0,9
1,1
0,8
6,6
7,7
4,7
5,8
7,6
4,5
0,6
0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
ČŘ - červená řepa, M - mrkev, P - pastinák, KZ - kysané zelí, C - celer, O – okurka
134
136
162
98
119
154
96
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka č.3: Obsah vitaminu C, celkových polyfenolů a antioxidační aktivita (metoda
DPPH a FRAP) u nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí
šťáva/nutriční hodnocení
ČŘ-M-P-KZ
ČŘ-P-KZ
M-C-KZ
ČŘ-M-C-KZ
ČŘ-KZ
ČŘ-O-KZ
vit. C *
1,2
4,4
< 0,1
3,5
1,8
1,0
CP**
50,6
68,7
39,6
56,2
90,6
61,4
DPPH***
512,7
765,7
174,9
626,9
1500,9
563,4
FRAP***
498,4
754,9
191,5
626,8
1689,8
619,2
* v mg kyseliny askorbové /100ml
** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml)
*** v g AK(askorbové kyseliny)/1ml, která má stejnou antioxidační aktivitu
Obsah vitaminu C ve vybraných šťávách je nízký(tab.3). Nejvyšší hodnoty celkových
polyfenolů a antioxidační aktivity) byly nalezeny u šťáv ČŘ-KZ a ČŘ-P-KZ. Všechny šťávy
s vyšší antioxidační aktivitou obsahují vysoký podíl červené řepy. Obsah celkových
polyfenolů (tab.3) je v těsné korelaci s hodnotami antioxidační aktivity zjištěné metodou
DPPH a FRAP (r = 0,979, 0,960 resp.).
Obr. 2: Senzorické hodnocení nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí (0
- vynikající….100 - odporný)
ČŘ - červená řepa, M - mrkev, P - pastinák, KZ - kysané zelí, C - celer, O – okurka
V další skupině jsou šťávy s červenou řepou jako základní složkou a s přídavky brusinkového
či rakytníkového sirupu či šťávy. Stanovené nutrienty nevykazují statisticky významné
rozdíly mezi jednotlivými druhy šťáv, obsah vitaminu C je nízký, nejvyšší obsah polyfenolů
a antioxidační aktivity je u červená řepa-kysané zelí-rakytníková šťáva (tabulky č. 4 a 5).
Senzorické hodnocení bylo u všech čtyř druhů šťáv příznivé.
135
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka č. 4: Nutriční hodnoty nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí
obohacené o sirupy (g/100 ml; kJ/100 ml)
vláknina
šťáva/nutriční hodnocení
sušina bílkoviny popel tuk potravy sacharidy energie
ČŘ-KZ-RŠ
12,0
1,1
0,9
1,5
0,34
8,2
216
ČŘ-O-KZ-BS
10,1
0,9
0,63
1,4
0,31
6,9
185
ČŘ-P-BS
14,7
1,2
0,8
1,6
0,48
10,6
264
ČR-S-RS
13,6
1,1
0,9
1,7
0,18
9,8
248
RŠ – rakytníková šťáva, BS – brusinkový sirup, RS – rakytníkový sirup
Tabulka č.5: Obsah vitaminu C, celkových polyfenolů a antioxidační aktivita (metoda DPPH
a FRAP) u nefermentovaných směsných šťáv se šťávou z kysaného zelí obohacené o sirupy
šťáva/nutriční hodnocení
vit.C * CP**
DPPH*** FRAP***
ČŘ-KZ-RŠ
0,5
87,5
740
841
ČŘ-O-KZ-BS
0,4
41,3
378
459
ČŘ-P-BS
0,6
63,7
543
663
ČR-S-RS
0,5
54,5
359
539
* v mg kyseliny askorbové /100ml
** celkové polyfenoly vyjádřeny jako ekvivalent kyseliny gallové (mg GAE/100ml)
*** v g AK(askorbové kyseliny)/1ml, která má stejnou antioxidační aktivitu
Dále byl testován přídavek těchto složek: rakytníkový sirup (5 g/100 g), brusinková šťáva
(5 g/100 g), psyllium (1 g/100 g), agávový sirup (1 g/100 g), šťáva z Aloe vera (1 g/100 g) a
preparát minerálních látek z mléka (1 g/100 g) do mrkvové šťávy a do šťávy z červené řepy,
které byly fermentovány kulturami mezofilní CCDM 17, Lb. fermentum CCDM 154, Lb.
helveticus CCDM 92 nebo Str. thermophilus CCDM 144.
Přijatelné senzorické vlastnosti vykazovaly pouze šťávy s agávovým sirupem a s preparátem
minerálních látek z mléka, přičemž hodnocení čtyř nejlepších variant je shrnuto v tab. 6 a 7 a
na obr. 3. Při porovnání tab. 1 a 6 je patrný významný pokles obsahu sacharidů po fermentaci
bakteriemi mléčného kvašení, přestože byl před fermentací obsah sacharidů navýšen
přídavkem agávového sirupu. S výjimkou šťávy z červené řepy s přídavkem agávového
sirupu fermentované Str. thermophilus CCDM 144 šťávy obsahovaly požadovanou denzitu
bakterií mléčného kvašení (minimálně 1 x 106 KTJ/ml) i po 4 týdnech skladování při 4 - 8 °C.
Přestože byl přídavek agávového sirupu ze senzorického hlediska hodnocen většinou
pozitivně (fermentované šťávy měly příjemnou sladko-kyselou chuť), v případě mrkvové
šťávy fermentované Str. thermophilus CCDM 144 nevedl ke zlepšení senzorických vlastností
(obr. 1 a 3).
Tabulka č. 6: Nutriční hodnoty fermentovaných šťáv s přídavkem agávového sirupu
(g/100 ml; kJ/100 ml)
sušina bílkoviny
šťáva/nutriční hodnocení
mrkev + mezofilní kultura CCDM 17 + agáve
mrkev + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve
č. řepa + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve
č. řepa + Lb. fermentum CCDM 154 + agáve
6,6
8,4
8,9
8,7
136
0,6
0,8
1,1
1,1
popel
sacharidy
0,5
0,7
0,7
0,8
5,5
6,9
7,1
6,8
energetická
hodnota
103
131
140
134
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka č. 7: Denzita bakterií mléčného kvašení ve fermentovaných šťávách s přídavkem
agávového sirupu (g/100 g) po fermentaci a po 4 týdnech skladování při 4 - 8 °C
mrkev + mezofilní kultura CCDM 17 + agáve
mrkev + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve
č. řepa + Str. thermophilus CCDM 144 + agáve
č. řepa + Lb. fermentum CCDM 154 + agáve
denzita po fermentaci
(KTJ/ml)
denzita po skladování
(KTJ/ml)
2,7 x 108
3,2 x 106
1,8 x 106
4,0 x 107
6,7 x 107
9,4 x 106
< 1 x 103
1,7 x 107
Obr. 3: Senzorické hodnocení fermentovaných šťáv s přídavkem agávového sirupu (0 vynikající….100 - odporný)
M - mrkev, ČŘ - červená řepa, A - agávový sirup, 17 - fermentováno mezofilní kulturou CCDM 17,
144 - fermentováno Str. thermophilus CCDM 144, 154 - fermentováno Lb. fermentum CCDM 154
Závěr
Kombinace šťávy z mrkve nebo z červené řepy s dalšími druhy zeleninových šťáv nebo se
syrovátkou vedly ke vzniku řady senzoricky zajímavých variant. Přestože kombinace surovin
nevedly k významným změnám nutričních hodnot, kvalitativní změny v chemickém složení
jsou zřejmé. Z dalších surovin se osvědčil zejména agávový sirup, který dodává
fermentovaným šťávám příjemnou sladko-kyselou chuť.
Dedikace
Práce byla provedena v rámci projektu MZe QI91B089 „Nové metody a postupy využití
zemědělských surovin pro koncepci funkčních potravin“ v programu Výzkum v agrárním
komplexu.
Použitá literatura
Kopec, K., Lachman, J., Němcová, A., Prugar, J., Schulzová, V. (2008): Zahradnické
rostlinné produkty a lesní plody. V knize Prugar, J. a kol.: Kvalita rostlinných produktů na
prahu 3. tisíciletí. Vydal VÚPS, Praha, 2008. ISBN 978-80-86576-28-2.
Velíšek, J. (1999): Chemie potravin. Vydal OSSIS, Tábor, 1999. ISBN 80-902391-2-9.
Kontaktní adresa:
Ing. Irena Němečková, Ph.D., Výzkumný ústav mlékárenský s.r.o., Ke Dvoru 12a,
160 00 Praha 6,
[email protected]
137
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
STANOVENÍ AKTIVITY FOSFOLIPASY A2 U BÍLKOVIN
PATATINOVÉHO KOMPLEXU PURIFIKOVANÝCH Z HLÍZ
VYBRANÝCH DRUHŮ BRAMBOR
Determination of phospholipase activity of patatin proteins
purified from tubers of selected species of potato
Brabcová A.1, Bárta J. 1, Bártová V. 1, Horáčková V. 2
1
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta
2
Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, s.r.o.
Abstrakt
V příspěvku byla hodnocena aktivita fosfolipasy A2 u bílkovin patatinového komplexu purifikovaných
z hlíz vybraných genotypů kulturních - Solanum tuberosum (odrůdy Desireé a Kuras), netradičních
kulturních – Solanum andigenum, Solanum goniocalyx, Solanum phureja, Solanum stenotomum
a planých Solanum bulbocastanum, Solanum chacoense, Solanum fendleri, Solanum leptophyes druhů
brambor. Fosfolipasová aktivita patatinů byla zjištěna u všech vybraných druhů (spektrofotometricky)
a vyjádřena byla jako specifická aktivita. V rámci vybraných genotypů byla zaznamenána variabilita,
která se pohybovala v rozpětí 1,93 (S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min
mg].
Klíčová slova: patatin, fosfolipasa A2 PLA2, brambory, kulturní a plané druhy
Abstract
In this paper was evaluated activity of phospholipase A2 of patatin proteins purified from tubers of
selected species of cultural Solanum tuberosum (cv. Desireé and cv. Kuras), non-traditional cultural –
Solanum andigenum, Solanum goniocalyx, Solanum phureja, Solanum stenotomum and wild Solanum
bulbocastanum, Solanum chacoense, Solanum fendleri, Solanum leptophyes of potato species. Activity
of Phospholipase A2 was detected in all selected species (by spectrophotometry) and was expressed as
specific activity. It was obtained considerable variability within the selected genotypes in the range
1.93 (S. tuberosum, cv. Kuras) – 9.26 (S. leptophyes) μmol/[min mg].
Key words: patatin, phospholipase A2, potato, cultural (cultivated) and wild species
Úvod
Bílkoviny patatinového komplexu, neboli patatiny, jsou hlízové glykoproteiny nacházející se
ve všech doposud zkoumaných hlízách brambor a to včetně druhů planých či primitivních.
Molekulová hmotnost patatinů je okolo 40 kDa a představují 30-40 % z celkových bílkovin.
Jejich funkce je především zásobní, ale byla rovněž potvrzena řada enzymových aktivit.
Nejvýznamnější z nich je aktivita lipid acyl hydrolasy (označovaná také jako esterasová)
(Andrews et al. 1988), dále pak aktivita β- 1,3 – glukanasy (Rydel et al. 2003), β - 1,2 –
xylosidasy (Peyer et al. 2004) a cytosolové fosfolipasy A1 (PLA1) a A2 (PLA2) (Senda et al.
1996). Obecně je tento enzym aktivní s fosfolipidy, monoacylglyceroly a p-nitrofenyl estery
karboxylových kyselin, středně aktivní je s galaktolipidy, ale zřejmě neaktivní s di- a triacylglyceroly (Jiménez-Atiénzar et al. 2003). Bílkoviny patatinového komplexu mají řadu
významných vlastností, jako je například schopnost tvorby pěn a emulzí a předpokládá se
možnost jejich využití jako stabilizačního prvku v emulzních a pěnových systémech
(Koningsveld et al. 2002). Potenciál jejich využití je zejména v potravinářském průmyslu.
Společně s inhibitory proteas tvoří patatiny asi 85 % všech bílkovin přítomných v PFJ (potato
fruit juice, hlízová voda). V současné době je v České republice hlízová voda, tedy vedlejší
produkt škrobáren, používána pouze jako dusíkato-draselné organické hnojivo. Cenný nutriční
a biochemický potenciál této suroviny tak zůstává zcela nevyužit (Bárta and Bártová 2007).
138
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Fosfolipasy jsou lipolytické enzymy a klasifikovány jsou dle toho, v jaké pozici probíhá
štěpení. PLA1 katalyzuje hydrolýzu vazby mastných kyselin v pozici
sn-1
u diacylfosfolipidů; PLA2 v pozici sn-2. Patatiny jsou označovány jako enzymy s PLA2
aktivitou, jelikož tato aktivita je vyšší než PLA1. Obzvláště výrazná je PLA2 s použitím
substrátu fosfatidylcholinu s linolovou kyselinou a lipoxygenáz (LOX) jako spojovacího
enzymu (Jiménez-Atiénzar et al. 2003). Linolová kyselina, navázaná v pozici sn-2, je LOX
následně oxidována za vzniku hydroxyperoxidových derivátů. LOX mají v rostlinách
postavení v metabolické cestě, označované také jako oktadekanová, jejíž produkty mají funkci
jako růstové regulátory, antimikrobiální a antifungální sloučeniny, aromatické látky a také
jako signální molekuly. Předpokládá se také účast LOX při růstu a vývinu rostlin
a v odpovědi rostlin na stres, jako je například poranění nebo infekce rostlin patogenem
(Holková et al. 2009).
V odborných publikacích byla PLA aktivita patatinu, ale i ostatní enzymové aktivity (zejména
LAH), studovány výhradně u odrůd kulturního druhu bramboru Solanum tuberosum subsp.
tuberosum. Cílem tohoto příspěvku je proto zhodnotit úroveň fosfolipasové aktivity u druhů
(genotypů) v Evropě netradičních, které mohou mít praktický význam zejména ve šlechtění
rostlin, kde se stále hledají nové znaky a vlastnosti pro získání kvalitnějších, zejména
rezistentních, odrůd.
Materiál a metody
Rostlinný materiál byl získán z Genové banky bramboru udržované ve Výzkumném ústavu
bramborářském Havlíčkův Brod s.r.o. Vstupním materiálem pro analýzu byla lyofilizovaná
sušina hlíz vybraných druhů brambor Solanum andigenum (EVIGEZ 00235), Solanum
goniocalyx (EVIGEZ 00109), Solanum phureja (EVIGEZ 00136), Solanum stenotomum
(EVIGEZ 00001), Solanum tuberosum (odrůdy Desireé a Kuras), Solanum leptophyes
(EVIGEZ 00048), Solanum chacoense (EVIGEZ 00037), Solanum bulbocastanum (EVIGEZ
00310) a Solanum fendleri (EVIGEZ 00271).
Extrakce bílkovin byla provedena pomocí 25 mM pufru Tris-HCl pH 7,4, kdy poměr
sušina:pufr byl 1:10. Purifikace bílkovin
patatinového komplexu byla provedena
dvoustupňově pomocí iontovýměnné (DEAE-52 Cellulose Servacel; SERVA, Německo)
a afinitní chromatografie (Concanavalin A Sepharose 4B; GE Healthcare, USA). Purifikované
bílkoviny patatinového komplexu byly dále odsoleny a zakoncentrovány pomocí
centrifugačních filtrů s MWCO 3 kDa (Millipore, USA). U purifikovaných patatinů byla
stanovena koncentrace pomocí bicinchoninové kyseliny (BCA Protein Assay Kit; Pierce,
USA) a k analýzám byly použity roztoky patatinů o koncentraci 100 µg/ml. Výsledek
purifikace patatinů byl ověřen analýzou na automatické čipové elektroforese Experion (BioRad, USA) a byla vyhodnocena softwarem Experion, verze 3.0 (Bio-Rad, USA). Analýza
probíhala dle návodu výrobce. Fosfolipasová aktivita byla stanovena spektrofotometricky
pomocí dvoupaprskového spektrofotometru BioMate 5 (ThermoElectron, UK) dle metodiky
Jiménez-Atiénzar et al. (2003) při λ= 234 nm. Standardní reakce (1 ml) obsahovala 65 μM
[1,2-dilinoleoyl]PC (substrát), 0,2 μg/ml lipoxygenasy a 0,4 μg/ml patatinu v 50 mM
borátovém pufru (pH 9,5) obsahující 3 mM deoxycholat.
Statistické vyhodnocení dat (Tukey HSD test) bylo provedeno pomocí software
STATISTICA 10 (StatSoft USA, 2009).
Výsledky a diskuze
Fosfolipasová aktivita A2 (PLA2) u bílkovin patatinového komplexu byla stanovena na
základě spektrofotometrického měření dle metodiky Jiménez-Atiénzar et al. (2003). U všech
purifikovaných patatinů vybraných 10 druhů (genotypů) byla potvrzena aktivita fosfolipasy
A2. Aktivita lipid acyl hydrolasy není tedy jedinou, i když nejvýznamnější, enzymovou
139
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
aktivitou, kterou tato skupina bílkovin disponuje. Z naměřených hodnot absorbance byla
vypočtena specifická aktivita PLA2 patatinů dle sestrojené kalibrační křivky pomocí
zakoupené fosfolipasy A2 (Human Phospholipase A2 peptide; Abcam, USA), která sloužila
jako standard. Specifická aktivita PLA2 purifikovaných patatinů se pohybovala v rozpětí 1,93
(S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. V průběhu měření se
potvrdil také literárně uváděný předpoklad týkající se závislosti fosfolipasové aktivity na pH
prostředí. Optimální rozmezí pH se nachází v rozsahu 7-9 (Matos and Pham-Thi 2009). Mimo
tento rozsah nebyla zaznamenána žádná aktivita. Jak ve své práci naznačuje Senda et al.
(1996), enzymová aktivita patatinu je zřejmě regulována v závislosti na jeho lokalizaci. Ve
vakuolách parenchymatických buněk, kde je kyselé pH, je neaktivní. Pokud je však např.
vlivem poškození buněk, nebo v průběhu napadení rostliny uvolněn z vakuol nebo
transportován do cytosolu, kde je zásadité prostředí, stává se aktivním. V odborných
publikacích byla PLA aktivita patatinu, ale i ostatní enzymové aktivity (zejména LAH),
studovány výhradně u odrůd kulturního druhu bramboru Solanum tuberosum subsp.
tuberosum. Například Senda et al. (1996) studovaly PLA u odrůdy Irish, Jiménez-Atiénzar et
al. (2003) i Cenzano at al. (2008) u odrůdy Spunta, Polkowska-Kowalczyk et al. (2011)
u odrůdy Bzura. Velký význam mohou mít však i druhy, které se pěstují převážně v oblastech
původního rozšíření v Jižní Americe a Mexiku. Tyto druhy, kulturní i plané, mají využití ve
šlechtění jako genetické zdroje rezistence proti biotickým a abiotickým faktorům a mohou
také sloužit jako donory nejrůznějších kvalitativních vlastností. Informací o bílkovinné
skladbě u těchto druhů je však velmi málo, studie enzymových aktivit chybějí úplně.
Studovanou problematiku PLA2 bude tedy dále potřeba více prohloubit o studium kinetiky a
studovaný soubor genotypů více rozšířit.
Tabulka č. 1: Stanovení aktivity fosfolipasy A2 bílkovin patatinového komplexu u vybraných
druhů brambor
Druhy
Ploidita/EBN* Specifická aktivita PLA2
bílkovin
patatinového
komplexu (μmol/[min mg])
Kulturní
S. tuberosum, odrůda Desireé 4x/4
2,19 g
S. tuberosum, odrůda Kuras
4x/4
1,93 g
Netradiční kulturní
S. andigenum
4x/4
6,47 d
S. goniocalyx
2x/?
9,03 a
S. phureja
2x/2
5,88 e
S. stenotomum
2x/2
6,91 c
Plané
S. bulbocastanum
2x/1
5,80 e
S. chacoense
2x/2
5,49 f
S. fendleri
4x/2
8,52 b
S. leptophyes
2x/2
9,26 a
Neshodná písmena označují průkazný rozdíl založený na Tukey HDS testu (P< 0.05)
* dle Bradshaw et al. (Potato Genetics), 1994
Závěr
U bílkovin patatinového komplexu purifikovaných z hlíz vybraných kulturních i planých
druhů byla potvrzena aktivita fosfolipasy A2. Specifická aktivita PLA2 patatinů se pohybovala
v rozpětí 1,93 (S. tuberosum, odrůda Kuras) – 9,26 (S. leptophyes) μmol/[min mg]. Výsledky
měření PLA2 aktivity ukázaly, že zásobní funkce patatinů není jedinou funkcí, kterou tato
skupina bílkovin vykazuje a že v rámci praktického využití PLA2 a enzymových aktivit
140
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
patatinů obecně mohou být plané a netradiční kulturní druhy brambor zdrojem těchto bílkovin
s vyšší úrovní aktivity. Ve studiu enzymových aktivit hlízových patatinů je třeba i nadále
pokračovat a soubor studovaných genotypů u jednotlivých druhů více rozšířit.
Dedikace
Práce vznikla v rámci řešení výzkumných projektů NAZV QI91A069, GAJU 064/2013/Z a
GAJU 058/2013/Z.
Použitá literatura
Andrews, D.L., Beames, B., Summers, M.D., Park, W.D. (1988): Characterization of the lipid
acyl hydrolase activity of the major potato (Solanum tuberosum) tuber protein, patatin, by
cloning and abundant expression in a baculovirus vector. Biochemical Journal, 252: 199206.
Bárta, J., Bártová, V. (2007): Bílkoviny hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.), vědecká
monografie. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, 116.
Bradshaw, J.E., Mackay, G.R. (1994): Breeding strategies for clonally propagates potatoes.
in Potato Genetics, CAB International Wallingford, s. 552.
Cenzano, A., Cantoro, R., Racagni, G., De Los Santos-Briones C., Hernandez-Sotomayor, T.,
Abdala, G. (2008): Phospholipid and phospholipase changes by jasmonic acid during
stolon to tuber transition of potato. Plant Growth Regulation, 56: 307-316.
Holková, I., Bezáková, L., Vanko, M., Bilka, F., Obložinský, M. (2009): Lipoxygenázy a ich
význam v biochemických procesoch v rastinných organizmech. Chemické listy, 103: 487495.
Jiménez-Atiénzar, M., Cabanes, J., Gandía-Herrero, F., Escribano, J., García-Carmona, F.,
Pérez-Gilabert, M. (2003): Determination of the phospholipase activity of patatin by a
continuous spectrophotometric assay. Journal of Lipid, 38(6): 677-82.
Koningsveld van G. A., Gruppen, H., Jongh, de H. H. J., Wijngaards, G., Boekel, van
M.A.J.S., Waltra, P., Voragen, A. G. J. (2002): The solubility of potato proteins from
industrial potato fruit juice as influenced by pH and variol additives, Journal of Science of
Food and Agriculture, 82: 134-142.
Matos, A.R., Pham-Thi, A.-T. (2009): Lipid deacylating enzymes in plants: Old activities,
new genes. Plant Physiology and Biochemistry, 47: 491-503.
Peyer, C., Boney, P., Staudacher, E. (2004): Purification and characterization of ß-xylosidase
from potatoes (Solanum tuberosum). Biochemica et Biophysica Acta, 1672: 27–35.
Polkowska-Kowalczyk, L., Wielgat, B., Maciejewska, U. (2011): Involvement of
phospholipase A2 in the response of Solanum species to an elicitor from Phytophthora
infestans. Acta physiologiae plantarum, 33: 2521-2531.
Rydel, T. J., Williams, J. M., Krieger, E., Moshiri, F., Stallings, W., C., Browen, S. M.,
Pershing, J.C., Purcell, J.P., Alibhai, M.F. (2003): The crystal structure, mutagenesis, and
activity studies reveal the patatin is a lilip acyl hydrolase with a SER-ASP catalytic dyad.
Biochemistry, 42: 6696-6708.
Senda, K., Yoshioka, H., Doke, N., Kawakita, K. (1996): A cytosolic phospholypase A2 from
potato tissues appeal to be patatin. Plant Cell Physiology, 37(3): 347-353.
Kontaktní adresa
Ing. Adéla Brabcová
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05
České Budějovice, email: [email protected]
141
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
STUDIUM EXPRESE GENŮ SPOJENÝCH S ABIOTICKÝM STRESEM
U ŘEPKY
Expression analysis of defense-related genes in oilseed rape in response to
abiotic stress
Havlíčková L. 1, Jelínková I. 1, Chikkaputtaiah C. 1, Prášil I.T. 2, Urban M. O. 2
1
2
Biotechnologické centrum, ZF JU v Českých Budějovicích
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha 6 – Ruzyně
Abstrakt
Sucho je jedním z hlavních abiotických faktorů, který má vliv na růst a produktivitu
zemědělských plodin. Mechanismus signálních cest se v rámci rostlinné odpovědi na
abiotický stres často prolíná. V této studii byla testována úroveň exprese pěti vybraných genů
(BnDHN1, ERD10, ERD15, Bn115 a BnCOR25) s cílem charakterizovat, jejich chování
v rámci reakce na stres suchem u řepky olejky. Pro tyto účely byly vybrány čtyři odrůdy
(Viking, Cadeli, Californium a Navajo) s výraznými rozdíly v odolnosti k suchu. Výsledky
analýz jsou diskutovány jak z pohledu rozdílné strategie v rámci odrůd, tak z hlediska exprese
jednotlivých genů.
Klíčová slova: qRT-PCR, Brassica napus, suchovzdornost, genová exprese, stres
Abstract
Drought is the one of the major abiotic stresses that adversely affects plant growth and
agricultural productivity. Mechanism of signaling pathways within the plant response to
abiotic stress often involves extensive cross-talk between different pathways. In this study we
focus on expression analysis of five selected genes (BnDHN1, ERD10, ERD15, Bn115 and
BnCOR25) to characterize their behaviour in response to drought stress in oilseed rape.
For these purposes, the four varieties of oilseed rape (Viking, Cadeli, Californium and
Navajo) with significant differences in drought resistance were selected. The results of
expression analyses are discussed from the perspective of different strategies within varieties
and in terms of gene expression.
Keywords: qRT-PCR, Brassica napus, drought tolerance, gene expression, stress
Úvod
Pěstované kulturní plodiny jsou každoročně vystaveny celé řadě stresových situací, které mají
až 25% vliv na jejich výnos (Boyer 1982). Zvýšená tolerance plodin k environmentálnímu
stresu, zejména pak suchu, je hlavním cílem současných šlechtitelských programů. Stresová
aklimatizace rostlin je spojena s výskytem charakteristických změn v buňkách,
biochemických procesech a v genové expresi. Abiotické faktory jako je sucho, mráz či
zasolení redukují množství dostupné vody v rostlinných pletivech, která vede k buněčné
dehydrataci, čímž dochází k zasažení metabolismu a růstu. Z pohledu morfologie mohou
rostliny eliminovat vodní deficit například změnou strategie růstu (např. na úkor nových
výhonků). Na úrovni metabolismu pak syntézou nízkomolekulárních osmolitů, jako jsou
cukry, betainy či proliny, které zabraňují dehydrataci buněk a ztrátě buněčného turgoru (Hare
a kol. 1998). Charakteristickou reakcí na stres jsou také změny v genové expresi, které zvyšují
toleranci k danému stresu. Specifickou odpovědí na dehydrataci je syntéza ochranných
proteinů, které pomáhají rostlině čelit nedostatku vody. Předpokládá se, že se v rámci buněčné
odpovědi na stres účastní kromě jiných produktů také rodina LEA proteinů, které evolučně
vykazují značnou konzervativnost (Hundertmark a kol. 2008). Dehydriny (syn. LEA D11)
142
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
patří mezi hydrofilní, termostabilní proteiny aktivizující se zejména v průběhu buněčné
dehydratace a v rámci rozličných stresových reakcí například na sucho, nízké teploty, mráz,
zasolení, nebo v reakci na ABA (Rurek 2010). Dehydriny obsahují na lysin bohatou
konzervativní doménu zvanou „K-segment“, která je charakteristická motivem patnácti
aminokyselin EKKGIMDKIKEKLPG (Close a kol., 1997). Existuje také mnoho dalších
proteinů (tzv. „dehydrin-like proteins dlps“ a „dehydrin-related proteins“) obsahující podobný
motiv v této oblasti, reagujících na K-segment specifické protilátky. Účast dehydrinových
proteinů v reakci na stres suchem a chladem byla ověřena v nedávném experimentu u desítek
odrůd řepky olejky (Urban a kol. 2013; Urban a kol., nepublikovaná data). Autoři prokázali
zvýšenou intenzitu akumulace dehydrinů o velikosti 50 kDa v listech jednotlivých odrůd
řepky po několikatýdenním exponování chladem a suchem. V rámci odrůd bylo také
detekováno odlišné spektrum přítomných dehydrinů. Informace o kompletní cDNA či
genomické sekvenci genů pro tyto proteiny jsou však stále nedostatečné, stejně tak jako
výsledky funkční analýzy. Cílem této práce bylo ověřit/vyvrátit hypotézu zvýšené exprese
vybraných genů aktivujících se v podmínkách vodního deficitu, pomocí qRT-PCR u pěti
odrůd řepky olejky exponovaných suchu. Výsledky pomůžou pochopit strategii rostlin
v reakci na tento abiotický stres.
Materiál a metody
V experimentu byly použity odrůdy Viking, Californium, Cadeli a Navajo. Rostliny řepky
olejky byly po jarovizaci (80 dnů při 4°C) vystaveny graduálnímu suchu po dobu 4 týdnů
v řízených podmínkách ve fytotronu (fotoperioda 14/10 světlo tma, teplota 21/19°C den/noc,
světelná intenzita 400 µmol/m2/s, relativní vlhkost 85%, výměna vzduchu a nucená cirkulace
uvnitř boxu). Stres suchem byl navozen přerušením zálivky a izolace RNA byla provedena
z třetího nejmladšího listu ve fenologické fázi rostlin BBCH 57-65. Z exponovaných a
kontrolních rostlin byly odebrány a okamžitě hluboce zamraženy listy pro následnou RNA
izolaci a to v podobě bulku ze 3 biologických opakování (TRI Reagent Solution; Ambion).
RNA byla přečištěna (RNeasy Plant Mini Kit; Qiagen) a zbavena zbytkové DNA (Ambion’s
DNA-freeTMKit). Získaná cDNA (Standart Reverse Transcription Protocol; Promega) byla
použita pro qRT-PCR. Veškeré primery pro studované kandidátní geny BnDHN1
(gb|AY303803|), ERD10 (gb|AY376669|), BnCOR25 (gb|HM187577|), Bn115 (gb|S68726|) a
ERD15 (gb|GU189587|) byly navrženy v programu Primer Express 3.0 (AppliedBiosystem).
Jako referenční gen byl použit ACT7 (Chen a kol. 2010). Kvantitativní RT-PCR byla
provedena s použitím Fast Start Essential DNA Green Master na přístroji LightCycler 96
(Roche) za podmínek doporučených výrobcem a to ve třech technických opakováních pro
každý vzorek. „Fold change“ (FC) byla počítána následovně: 1) vzorky byly normalizovány
k vnitřní kontrole porovnáním cílového genu k endogenu ∆Ct = Ct cílového genu – Ct endogenní
-∆∆Ct
.
kontroly; 2) normalizace ke kalibrátoru ∆Ct vzorku - ∆Ct kalibrátoru = ∆∆Ct; 3) použití výpočtu 2
Jako kalibrátor byla pro všechny vzorky použita varianta "Viking kontrola".
Výsledky a diskuze
Výsledky expresní analýzy prokázaly signifikantní změny v genové expresi u třech stresem
exponovaných odrůd (Viking, Cadeli a Navajo) pro gen BnDHN1. Nejvýznamnější změna
byla detekována u odrůdy Cadeli, kdy v porovnání s kontrolními rostlinami dosahovala
hodnota exprese více než patnáctinásobné změny. Yao a kol (2005) prokázal zvýšenou
expresi tohoto genu v pozdní fázi tvorby šešulí indikující souvislost s vodním deficitem. U
tohoto genu byla také stejným autorem detekována zvýšená exprese u klíčících semen řepky
za nízkých teplot. Důvodem expresní odlišnosti BnDHN1 u odrůdy Californium může být již
dostatečná akumulace proteinových produktů tohoto genu, nebo odlišná strategie v reakci na
stres suchem. K objasnění této otázky budou porovnány výsledky paralelního proteomického
143
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
experimentu zaměřeného na studium dehydrinů ve VÚRV Praha Ruzyně. Zvýšená exprese
BnCOR25 transkriptu byla u B. napus prokázána v reakci na chladový a osmotický stres.
BnCOR25 gen kóduje 25 KDa protein (cold regulated protein), který má signifikantní vliv na
zvýšení chladové tolerance u rostlin řepky, tak jako COR15a u Arabidopsis thaliana, nebo
COR14b u Hordeum vulgare (Chen a kol. 2011), zatímco u CsCOR1 (Camellia sinensis) byla
pozorována zvýšená exprese nejen v důsledku reakce na chlad či pod vlivem ABA, ale také
v rámci dehydratace (Li a kol. 2010). 4 týdenní působení stresu suchem vedlo k mírnému
zvýšení exprese BnCOR25 u nejméně tolerantní testované odrůdy Viking, zatímco u ostatních
odrůd došlo k redukci v jeho genové expresi. Nejmarkantněji pak bylo toto snížení exprese
BnCOR25 (25 x méně) pozorováno u k suchu nejodolnější testované odrůdy Navajo, což
může být součástí strategie maximalizace exprese esenciálních transkriptů na úkor transkripce
suchem potlačených genů/situačně nedůležitých (strategicky nepotřebných). Transkript Bn115
indukovaný nízkými teplotami vykazuje u všech exponovaných odrůd stejný sestupný trend.
Transkripční analýza dvou genů exprimujících se v rané fázi obranné reakce na stres suchem
ERD10 a ERD15 (early responsive to dehydratation) prokázala shodný trend, jako v případě
genu BnCOR25. U genu ERD10 nedochází v rámci stresu ke zvýšení jeho exprese u
testovaných odrůd; naopak u odrůdy Navajo došlo v průběhu stresu k čtyřnásobné redukci
v jeho expresi. U genu ERD15 nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly, zajímavostí
však může být opět mírné zvýšení exprese u citlivé odrůdy Viking, kde však hodnota
nepřevyšuje minimální dvojnásobný rozdíl v expresi.
Obr. Výsledky expresní analýzy u studovaných genů
U stresem exponovaných odrůd Californium, Cadeli a Navajo došlo ke snížení exprese genů
BnCOR25, ERD15 a Bn115, zatímco u odrůdy Viking došlo k mírnému zvýšení. Červené
šipky znázorňují signifikantní změny v genové expresi u třech stresem exponovaných odrůd
(Viking, Cadeli a Navajo) pro gen BnDHN1. U genu ERD10 nedocházelo k výrazným
změnám v expresi, kromě odrůdy Navajo, kde došlo k více než 4násobnému poklesu v jeho
expresi.
Závěr
V tomto experimentu nebyl u testovaných rostlin řepky olejky potvrzen zvýšený výskyt
transkriptů pro geny participující v ochranné reakci na chlad (BnCOR25 a Bn115), či genů
účastnících se časné obranné reakce na sucho (ERD10 a ERD15). Byla ale prokázána zvýšená
exprese genu BnDHN1 u třech odrůd. Vzhledem k tomu, že nebyla nalezena korelace mezi
studovými geny a výsledky proteomických analýz, byl navržen další set genů, které jsou
potenciálně zainkorporované do reakce rostlin na stres suchem.
144
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace
Tato studie byla vytvořena díky finanční podpoře grantu NAZV QI111A075,
GAJU063/2013/Z a za podpory projektu Postdok JU (reg.č. CZ.1.07/2.3.00/30.0006)
realizovaném v rámci Operačního programu EU Vzdělávání pro konkurenceschopnost.
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České
republiky.
Použitá literatura
Boyer JS (1982) Plant productivity and environment. Science 218: 443–448.
Close TJ (1997) Dehydrins: a commonality in the response of plants to dehydration and low
temperature. Physiol Plant 100: 291-296.
Hare PD, Cress WA, Van Staden J (1998) Dissecting the roles of osmolyte accumulation
during stress. Plant Cell Environ 21: 535–553.
Hundertmark M, Hincha DK (2008) LEA (Late Embryogenesis Abundant) proteins and their
encoding genes in Arabidopsis thaliana. BMC Genomics 9: 118.
Chen X., Truksa M., Shah S., Weselake R.J. (2010) A survey of quantitative real-time
polymerase chain reaction internal reference genes for expression studies in Brassica
napus. Analytical Biochemistry 405: 138-140.
Ingram J, Bartels D (1996) The molecular basis of dehydration tolerance in plants. Annu Rev
Plant Physiol Plant Mol Biol 47: 377–403.
Li XW, Feng ZG, Yang HM, Zhu XP, Liu J, Yuhan HY (2010) A novel cold-regulated gene
from Camellia sinensis, CsCOR1, enhances salt- and dehydration-tolerance in tobacco.
Biochem Biophys Res Commun 394: 354-359.
Yao K, Lockhart KM, Kalanac JJ (2005) Cloning of dehydrin coding sequences from
Brassica juncea and Brassica napus and their low temperature-inducible expression in
germinating seeds. Plant Physiol Biochem 43: 83-89.
Kontaktní adresa:
Ing. Lenka Havlíčková, Ph.D.
Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JU v ČB,
Studentská 13, 370 05 České Budějovice
[email protected]
145
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MOLEKULÁRNÍ PŘÍSTUP K HODNOCENÍ GENETICKÝCH ZDROJŮ
ŘEPKY
Molecular tools in oil seed rape genetic resources assessment
Jozová E., Havlíčková L, Čurn V.
Biotechnologické centrum, Zemědělská fakulta JČU České Budějovice
Abstrakt
Pomocí ISSR markerů byla sledována genetická diverzita celkem u 159 vzorků rodu Brassica. Z toho
156 vzorků byly odrůdy řepky olejky, šlechtitelské materiály a novošlechtení a 6 vzorků zahrnovalo
předky B. napus (Brassica oleracea, Brassica rapa a Brassica carinata). Pro hodnocení genetické
diverzity bylo použito 5 ISSR markerů (UBC 845, UBC 812, UBC 840, UBC 880 a UBC 826). Díky
těmto markerům došlo ke spolehlivému odlišení jak genotypů řepky olejky od jejich předků (B.
oleracea, B. rapa a B. carinata), tak i jednotlivých odrůd, šlechtitelského materiálu a novošlechtění
mezi sebou. Technika ISSR je vhodným markerem k určování genetické vzdálenosti genetických
zdrojů řepky a díky opakovatelnosti a vysokému polymorfismu může být významným nástrojem pro
výběr rodičovských kombinací do křížení při šlechtění nových odrůd druhu Brassica napus.
Klíčová slova: Brassica napus, ISSR, DNA markery, šlechtění
Abstract
Using ISSR markers, genetic diversity in a total of 159 specimens of Brassica was observed. 156
samples were varieties of oilseed rape incurred in current breeding and 6 samples included their
ancestors (Brassica oleracea, Brassica rapa and Brassica carinata). To evaluate of genetic diversity,
5 ISSR markers (UBC 845, UBC 812, UBC 840, UBC 880 and UBC 826) were used. With these
markers it was possible to distinguish as varieties from their ancestors as the varieties and breeding
material one from each other. ISSR is a useful technique for the determination of genetic distances,
particularly for its reproducibility and high level of polymorphism and can be an important tool, used
in breeding of modern varieties of Brassica napus.
Key words: Brassica napus, ISSRs, DNA markers, breeding
Úvod
Brukev řepka olejka (Brassica napus L.) je díky svému bohatému využití, pro výrobu
potravin (rafinované jedlé oleje, jedlé tuky), v průmyslu a chemii (paliva pro vznětové
motory, glycerín apod.) a pro výrobu krmiv, jednou z nejrozšířenějších celosvětově
pěstovaných plodin. V České republice je řepka hned po pšenici ozimé nejpěstovanější
plodinou. Mezi olejninami zaujímá naprosto dominantní postavení, kdy zaujímá téměř 81%
z celkové plochy pěstovaných olejnin u nás (Baranyk a kol., 2013). V roce 2013 byla řepka
vyseta na ploše téměř 419 tis. ha orné plochy s celkovým výnosem 3,48 t/ha. Meziroční nárůst
byl celkem o 4,4% vyseté orné plochy. Za posledních deset let došlo k navýšení osevní plochy
řepky dokonce téměř o 40% (www.cszo.cz). S tímto nárůstem pěstitelského zájmu souvisí i
intenzivní šlechtění zaměřené zejména na hospodářsky významné znaky. Důsledkem těchto
faktorů pak může docházet k zúžení genetické diverzity (Gupta a kol., 2004). V posledních
letech se pro popis a identifikaci odrůd zemědělských plodin stále častěji používají
molekulární markery, které mají dostatečnou vypovídající schopnost a také jsou vhodné
k identifikaci jednotlivých odrůd – určení jejich pravosti, či kontrole odrůdové čistoty
hybridních odrůd. Další využití molekulárních markerů je například při detekci transgenů, kdy
jsou vhodnější než při identifikaci na základě morfologických znaků.
Na základě předchozích analýz (Jozová a kol., 2012a,b) byla vybrána jako nejvhodnější
metoda, technika ISSR markerů. Použitá metoda je k tomuto typu analýz vhodná z důvodu
vysokého polymorfismu, reprodukovatelnosti, opakovatelnosti výsledků a finanční
146
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
nenáročnosti (Doyle a Doyle, 1987). Další významnou charakteristikou je, že není nutná
znalost struktury studovaného genomu.
Cílem této analýzy bylo ověřit vhodnost výběru ISSR markeru pro hodnocení meziodrůdové
variability a získaná data předat šlechtitelům jako doporučení pro výběr vhodných rodičů při
novošlechtění.
Materiál a metody
Pro tuto analýzu bylo vybráno celkem 156 odrůd a šlechtitelských materiálů evropského
původu pokrývajících časovou etapu posledních dvou dekád. Dále bylo do souboru zahrnuto 7
předků (Brassica oleracea, Brassica rapa a Brassica carinata) kulturní plodiny Brassica
napus. Tyto vzorky byly získány ze šlechtitelských stanic SELGEN Chlumec a OSEVA PRO
s.r.o. Bylo vyseto vždy 40 semen od každého vzorku. Rostlinný materiál byl odebrán ve fázi
děložních lístků a byl vytvořen směsný vzorek. DNA byla izolována pomocí modifikované
metody CTAB-PVP3.
PCR reakce probíhala v objemu 10 µl, v 1x reakčním pufru (75 mM Tris–HCl, pH=8,8, 20
mM (NH4)2SO4, 0,01% Tween 20, 2,5 mM MgCl2, 200 µM dNTPs), 12,5 pmol primeru
(IDT), 0,5 U Taq Purple DNA polymerázy (PPP Master Mix, Top-Bio, CZ), 2x BSA a 50 ng
templátové DNA. Amplifikace proběhla na termocycleru Biometra T1 při následujícím
teplotním profilu: počáteční denaturace 2min při 95°C, 40 cyklů v profilu 20s 93°C, 1min
52°C, 20s 72°C a konečná elongace 6min 72°C. Amplifikované fragmenty byly vizualizovány
na 2% agarosovém gelu obarveném ethidium bromidem.
Výsledky a diskuze
Celkově bylo pro analýzu vybráno 5 ISSR primerů: UBC 845, UBC 812, UBC 840,UBC 880
a UBC 826. Charakteristika jednotlivých primerů je uvedena v Tabulce 1. Tyto primery
amplifikovaly u jednotlivých vzorků 16-33 fragmentů, z toho 14-33 bylo fragmentů
variabilních. Celkový počet všech amplifikovaných fragmentů byl 126. Výsledky byly jasně
čitelné, variabilní a opakovatelné. Pro eliminaci chyb při skórování dat byly nanášeny vzorky
vždy ve dvou opakováních, tzn. dvě nezávislé PCR reakce. Výsledky z gelové elektroforézy
byly zaznamenány na UV transiluminátoru. Z gelů byla zaznamenána pozice ISSR markerů.
Z celkového počtu 163 vzorků se podařilo amplifikovat 159. Ostatní vzorky se nepodařilo
amplifikovat ani po přečištění DNA. Ze získaných dat byla sestavena matice přítomnosti a
nepřítomnosti fragmentů. Molekulární data byla statisticky vyhodnocena pomocí programu
MVSP (Kovach Comp. Serv.) a byla provedena shluková (UPGMA) a PCO analýza.
Výsledky PCO analýzy v podobě ordinačního diagramu jsou uvedeny na Obrázku 1.
Tabulka 1
Primery
označení
Sekvence 5´-3´
UBC 845
UBC 812
UBC 840
UBC 880
UBC 826
CTC TCT CTC TCT CTC TRC
GAG AGA GAG AGA GAG AA
GAG AGA GAG AGA GAG AYT
GGA GAG GAG AGG AGA
ACA CAC ACA CAC ACA CC
teplota
anealingu
(°C)
52
52
52
52
52
počet
fragmentů
variabilních
fragmentů
16
33
26
25
26
14
33
26
23
25
velikost
fragmentů
(bp)
120-1000
180-1000
170-1000
230-800
180-900
Na Obrázku 1 jsou uvedeny výsledky PCO analýzy, z toho bylo podrobněji hodnoceno 18
odrůd, z nichž 12 aktuálních odrůd je doporučeno pro pěstitele při výsadbě na příští období a
6 dalších označených odrůd nese významné pěstitelské znaky. Popis a původ těchto odrůd je
uveden v Tabulce 2.
147
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obrázek 1 Výsledek PCO analýzy pro 5 ISSR primerů.
PCO case scores (Gower General Similarity Coefficient)
0.35
0.26
112
123
134
125
106
109
113
133
120
6
137
141 155
25
4
Axis 2
143
139
142
-0.44
80
-0.35
104
117
156
132
119
108
98 7
99
97
-0.26
102
118
54
138
-0.17
103
101
151
-0.09
153
148
93
57
81
100
135
111
76
154
79 65
66
52
150
152
53 84
-0.09
145 96
95
70
63
140
68
69 -0.17
15
4528
18
29
40
2114 46
20 19
41
9
17
5
8
22
47
23
c1
116
110 0.09
3
44
12
10
121
127
39
0.17
129122
124
130
4324
16 2
115
107 105 89
11
114
86
48
136
13
0.09
82
87
94
85
27
42
35
3836
37
34
1
33
88 26
2
30
92
90
83
77
0.17
91
31
0.26 32
0.35
14656
147
58 61
149
55 67
78
51
72 71
73 62
64
144
49
59
74
50
3
4
5
6
75
60
-0.26
-0.35
-0.44
Axis 1
18 zvýrazněných odrůd doporučených k pěstování v našich podmínkách a nesoucích
významné hospodářské znaky, je uvedeno v Tabulce 2. Shlukování těchto vybraných odrůd
je barevně a graficky znázorněno.
Tabulka 2
název
č.
původ
skupina
č.
název
č.
původ
skupina
č.
název
č.
původ
skupina
č.
ES ALEGRIA
HARRY
LADOGA
LOHANA
NK
DIAMOND
NK
GRANDIA
80
90
84
73
FRA
AUT
FRA
FRA
1
3
4
1
NK MORSE
RESCATOR
SHERLOCK
SLAKI
81
97
78
87
FRA
CZE
DEU
FRA
4
2
1
1
BAROS
BUZZ
CORTES
GALILEO
56
75
76
57
DEU
FRA
CZE
DEU
2
3
3
5
82
FRA
3
Da Vinci
85
DEU
1
AROT
79
DEU
3
74
FRA
5
TOTEM
77
FRA
3
CATONIC
54
FRA
2
Tabulka 3 Význam symbolů uvedených v PCO analýze
č.
1
2
3
4
5
6
znak
šlechtitelská vlastnost
Vysoký výnos semene
Vysoký obsah oleje
Odolnost vůči poléhání
Odolnost vůči vyzimování
Vysoký výnos semene + Odolnost vůči poléhání
Ostatní odrůdy
Z provedené analýzy je zjevné, že v celém analyzovaném souboru vzorků je velmi vysoká
genetická variabilita. Hodnoty genetické podobnosti jsou v rozsahu od 61,7% do 98,4%
v rámci celého souboru 156 odrůd. U 18-ti vybraných odrůd je tato podobnost na úrovni
69,5% - 96,1%, přičemž největší shodu vykazují odrůdy Da Vinci a Slaki šlechtěné na vysoký
výnos semene. Na základě této matice, která má vysoký vypovídací charakter, lze udělit
šlechtitelská doporučení. Aby nedocházelo ke snižování genetické variability, je nejvhodnější
křížit odrůdy, které jsou si nejvzdálenější, v tomto případě odrůdy, které jsou si podobné
z 61,7%. Je však nutné brát na zřetel vlastnosti, pro které má být nově vznikající odrůda
148
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
šlechtěna. Ačkoliv by se dalo předpokládat, že geografický původ a období vzniku
jednotlivých odrůd by mohl mít vliv na úzkou genetickou variabilitu, tento předpoklad se nám
nepotvrdil. Naopak ve znázorněném schématu dochází k rovnoměrnému rozprostření odrůd
v celém rozsahu. Z dostupných informací o vzniku a původu odrůd mají vliv na podobnost
jednotlivých odrůd spíše jejich pěstitelsky významné znaky, jako jsou vysoký výnos semene,
vysoký obsah oleje, odolnost vůči poléhání nebo odolnost vůči vyzimování, právě jak je
patrné na příkladu 18-ti vybraných doporučených odrůd. Toto může být zapříčiněno výběrem
podobného souboru rodičů, kteří byli vybírání právě pro znaky, na které byly vyšlechtěny. U
skupiny č. 5, která charakterizuje právě dva znaky (vysoký výnos semene a odolnost vůči
poléhání) je patrné její prolínání mezi skupinami č. 1 (vysoký výnos semene) a č. 3 (odolnost
vůči poléhání), tedy skupiny, které nesou tyto znaky samostatně.
Závěr
Cílem této analýzy bylo otestování metody ISSR jako markeru vhodného při analýze
meziodrůdové variability v rámci rodu Brassica napus. Při analýze bylo použito celkem 5
vybraných ISSR markerů, které amplifikovaly celkový počet 126 fragmentů. Ze
zaznamenaných pozic byla sestavena matice přítomnosti a nepřítomnosti jednotlivých
fragmentů. Data byla zpracovaná v podobě PCO analýzy, z této je zřetelná významná
genetická variabilita v rámci jednotlivých odrůd. Metoda ISSR se proto potvrdila jako
vhodnou pro rychlé a poměrně cenově nenáročné hodnocení genetické diverzity řepky a
charakterem svých dat poskytla významné informace pro šlechtitele při křížení nových odrůd.
Dedikace
Studie byla získána za podpory projektů MZe NAZV QI 111A075, FRVŠ 0466/2013 a GAJU
064/2010/Z.
Použitá literatura
Baranyk P a kol.(2013). Stanovisko k odrůdové skladbě řepky pro rok 2013/2014, Praha,
Typus Pro Praha s.r.o., 38 s.
Český statistický úřad www.czso.cz, [on line 2.9.2013]
Doyle, J. J. a J. L. Doyle. 1987. A rapid DNA isolation procedure for small quantities of
fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin 19: 11-15.
Gupta K., a kol., (2004). Proceeding of the 4th International Crop Science Congress,
Brisbane, Australia, 26 September – 1 October 2004
Jozová E., Havlíčková L., Čurn V., Kučera V., Klíma M., Vyvadilová M. (2012a): Hodnocení
genetických zdrojů řepky olejky (Brassica napus L.): studium genetické diverzity pomocí
techniky analýzy mikrosatelitů. Úroda 9, vědecká příloha 164-167. ISSN: 0139-6013
Jozová E., Havlíčková L., Čurn V., Kučera V., Klíma M., Vyvadilová M. (2012b): Využití
molekulárních markerů pro hodnocení diverzity genetických zdrojů řepky (Brassica napus
L.). Úroda 12, vědecká příloha 159-162. ISSN: 0139-6013
Kontaktní adresa:
Ing. Eva Jozová
Biotechnologické centrum, ZF, JČU v ČB, Studentská 13, 370 05 České Budějovice
email: [email protected]
149
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
POROVNÁNÍ HOSPODÁŘSKÝCH VÝNOSŮ ČESKÝCH ODRŮD
VOJTĚŠKY SETÉ
The comparison of yields of the Czech varieties of alfalfa
Knotová D.1, Pelikán J.2
1
Výzkumný ústav pícninářský, spol s r.o. Troubsko
2
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
Abstrakt
V polních podmínkách v letech 2010-2011 byly na dvou stanovištích hodnoceny výnosové
charakteristiky odrůd vojtěšky seté. V užitkových letech byly prováděny na porostech čtyři
seče za rok. Mezi odrůdami a mezi lokalitami byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly.
Klíčová slova: vojtěška setá, výnosy, české odrůdy, seč
Abstract
In the years 2010 and 2011 in the field conditions and on the two localities we evaluated
yields of green and dry matter of the Czech varieties of Medicago sativa L. In harvesting
years we made four cuts per a year. Yields of green matter and dry matter were statistically
significant different between varieties. Between the localities statistically significant
differences were found too.
Key words: alfalfa, yields, Czech varieties, cutting
Úvod
Vojtěška setá patří mezi nejstarší kulturní pícniny. V současnosti je u nás pěstována na 56 000
ha (CZSO, 2013). V České Republice je registrováno 18 odrůd vojtěšky seté, z toho 13
domácích, pocházejících ze Šlechtitelské stanice Želešice (Knotová et al., 2013). Domácí
odrůdy dávají lepší výnosy než odrůdy cizí (Stanisavljevic et al., 2012). V polních osevních
postupech je zakládána buď jako podsev do řídce seté a dříve sklízené krycí plodiny, ale dnes
se častěji vysévá samostatně přímým výsevem, často s využitím herbicidů. Je také vhodným
komponentem jetelovino-travních směsí na orné půdě (Pelikán, J., Hýbl, M. et al., 2012).
Využívání porostů vojtěšky seté na 2-3 užitkové roky je typický pro podnik s kombinací
rostlinné a živočišné výroby (Šmahel et al., 2013).
Materiál a metody
V roce 2009 byly na dvou lokalitách, v Troubsku a v Želešicích, založeny pokusy
s vybranými českými odrůdami vojtěšky seté. Zkoušeny byly tyto odrůdy: Palava, Jarka,
Zuzana, Jitka, Kamila, Litava, Magda, Morava, Niva, Oslava, Vlasta, Holyna, Tereza a
Denisa. Parcely o velikosti 10m2 byly rozmístěny metodou znáhodněných bloků do tří
opakování. V roce založení byly na porostech prováděny plevelné seče a v následujících dvou
užitkových letech pak čtyři vážené seče za rok. Odběr vzorků pro stanovení výnosů sena byl
prováděn před každou sečí ve fázi butonizace. Následně byl vzorek odebrané zelené hmoty
usušen při teplotě 60°C, poté zvážen a přepočítán na výnos v t.ha-1.
150
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky a diskuze
Vojtěška je vytrvalá, cizosprašná, autotetraploidní (2n=32) rostlina. Moderní odrůdy jsou typu
syntetických populací většinou širokého genetického základu. Výnos píce souvisí
s heterozygotností Chloupek, (2008). Výnosy zelené hmoty závisí na prostředí, hustotě rostlin
a genotypu (Lamb et al., 2003). Lamb et al., (2003) uvádí výnos 84,7-122,8t.ha-1 a Avci et al.
(2013) uvádí rozsah výnosu zelené hmoty v sortimentu vojtěšky seté v prvním užitkovém roce
59,88-67,09 t.ha-1, ve druhém užitkovém roce 69,84-78,86 t.ha-1. Na lokalitě v Troubsku jsme
zaznamenaly výnosy v prvním užitkovém roce mezi 66,30-77,20 t.ha-1, v druhém
užitkovémroce 37,67-47,27 t.ha-1. Na lokalitě v Želešicích se výnosy zelené hmoty v prvním
užitkovém roce pohybovaly mezi 84,33-92,00 t.ha-1 a v druhém užitkovém roce 81,591,17t.ha-1.
V celkových produkcích zelené hmoty a sena v jednotlivých užitkových rocích na obou
místech byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi zkoušenými odrůdami. Výjimkou byl
pouze 1. užitkový rok na lokalitě Troubsko, kde ve výnosech zelené hmoty statistické rozdíly
mezi odrůdami zjištěny nebyly. Nejvyšší výnos v tomto roce poskytla odrůda Holyna. Ve 2.
užitkovém roce byl nejvyšší výnos zelené hmoty zaznamenán u odrůdy Denisa. Tento se
statisticky průkazně lišil od výnosů odrůd Magda a Vlasta. V Želešicích byl v 1. užitkovém
roce dosažen nejvyšší výnos u odrůd Litava a Vlasta a lišil se statisticky průkazně od odrůd
Oslava, Tereza a Denisa. Ve 2. užitkovém roce byl nejvyšší výnos zelené hmoty zaznamenán
opět u odrůdy Litava a statisticky průkazně se lišil od výnosu odrůd Palava a Denisa. Zcela
odlišná situace byla zjištěna ve výnosech sena.
Výnosy sena závisí na prostředí (Sharratt et al., 1986), termínu sklizně a výškou rostlin
(Ottman a Rogers, 2000). Bowley et al. (2007) zjistil rozmezí výnosů sena mezi 8,53-13,85
t.ha-1 a Ottman a Rogers (2000) 9,93-12,50 t.ha-1. V hodnoceném sortimentu na lokalitě
Troubsko jsme zaznamenali v prvním užitkovém roce výnosy sena v rozmezí 11,71-15,43
t.ha-1, ve druhém užitkovém roce 7,83-10,27 t.ha-1. Na lokalitě v Želešicích se pohybovaly
výnosy sena mezi 14,66-16,73t.ha-1v prvním užit. r. a ve druhém užit. r. 14,97-18,35t.ha-1. V
1. užitkovém roce na lokalitě Troubsko v 1. užitkovém roce odrůda Jarka statisticky průkazně
překonala odrůdu Jitka a ve 2. užitkovém roce odrůda Zuzana statisticky průkazně překonala
odrůdy Jitka a Litava. Naopak v Želešicích v 1. užitkovém roce Odrůda Vlasta svým výnosem
statisticky průkazně překonala odrůdu Tereza a ve 2. užitkovém roce odrůdy Palava a Litava
překonaly odrůdu Oslava.
V zelené hmotě odrůdy Litava a Morava v obou užitkových rocích a na obou lokalitách
zaznamenaly výnosy vyšší oproti průměru daného roku a lokality. Obdobná situace byla
zjištěna také u odrůdy Jarka (s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Želešice), dále u
odrůdy Magda (s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Troubsko) a u odrůdy Niva (s
výjimkou 1. užitkového roku na lokalitě Želešice). Ve výnosech sena žádná ze zkoušených
odrůd nedosáhla nadprůměrných výnosů v obou užitkových rocích a na obou lokalitách.
Odrůdy Jarka a Magda dosáhly nadprůměrných výnosů s výjimkou 2. užitkového roku na
lokalitě Želešice, odrůda Litava s výjimkou 2. užitkového roku na lokalitě Troubsko a odrůdy
Morava a Niva s výjimkou 1. užitkového roku na lokalitě Želešice.
Při hodnocení vlivu lokality a užitkového roku na výnosy zelené hmoty nebyly zjištěny
statistické rozdíly mezi užitkovými roky na lokalitě Želešice na rozdíl od lokality Troubsko.
151
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Na této lokalitě byly zjištěny statisticky průkazně nižší výnosy oproti lokalitě Želešice. Ve
výnosech sena byly zjištěny statistické rozdíly mezi oběma lokalitami a užitkovými roky.
Závěr
Výsledky ukazují, že na každém stanovišti excelovaly jiné odrůdy a mezi lokalitami byly
zjištěny statisticky průkazné rozdíly ve prospěch Želešic. Zatímco na lokalitě v Troubsku
poskytla v prvním užitkovém roce nejvyšší výnos zelené hmoty odrůda Holyna, tak na
lokalitě v Želešicích byla nejvýkonnější odrůda Litava. Jiná situace ovšem nastala ten samý
rok u výnosů sena, kde v Troubsku dala největší výnosy odrůda Magda, tak v Želešicích vedla
odrůda Vlasta. Výsledky ukazují schopnost jednotlivých odrůd přizpůsobit se různým půdněklimatickým podmínkám. Na lokalitě v Želešicích dobře reagovaly odrůdy na větší zásobu
podzemní vody, neboť se tato lokalita nachází v blízkosti Hajanského potoka. K dosažení
vysokých výnosů píce je důležitý výběr co nejvhodnější odrůdy do daných podmínek.
Dedikace
Výsledky byly získány za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj
výzkumné organizace a částečně z prostředků Národního programu konzervace a využití
genetických zdrojů kulturních rostlin a agrobiodiverzity, financovaného MZe ČR
Použitá literatura
Avci, A. A., Ozkose, A., Tamkoc, A. 2013. Determination of yield and quality characteristics
of alfalfa (Medicago sativa L.) varieties grown in different locations. Journal of Animal
and Veterinary Advances 12 (4): 487-490, ISSN 1680-5593.
Bowley, S. R., Hancock, D., Bowman, A., Robertson, L., 2007: Evaluation of alfalfa varieties
for maturity and stem diameter. URL: http://www.regionalscia.org./MSW-DiameterReport-26Nov2007-1.pdf
Český statistický úřad 2013: URL: http://www.ukzuz.cz/ 11.4. 2013
Chloupek, O. 2008. Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Academia ČMT, Praha,
str198-201, ISBN 978-80-200-1566-2.
Knotová, D., Kozová, Z., Pelikán, J., Raab. S. 2013. Výkonnost českých odrůd vojtěšky seté.
In: Pícninářské listy, XIX: 28 – 30, ISBN 978-80-87091-39-5.
Lamb, J. F. S., Sheaffer, S. C., Samac, D. A. 2003. Population density and harvest maturity
effects on leaf and stem yield in Alfalfa. Agron. J., 95: page: 635-641.
Ottman, M. J., Rogers, M. T., 2000: Alfalfa yield response to cutting height and cutting at
dawn and dusk. URL: http://cals.arizona.edu/pubs/crops/azl 185/azl 1851a.pdf.
Pelikán, J., Hýbl, M. et al. 2012: Czech plants of the family Fabaceae LINDL. Issue 1,
Publishing Ing. Petr Baštan, Olomouc, ISBN 978-80-905080-2-6.
Stanisavljevic, R. et al. 2012: Influence of plant density on yield components, yield and
quality of seed and forage yields of alalfa varieties. Romanian agricultural research.
Volume: 29. Pages: 245-254, ISSN: 1222-4227.
Sharratt, B. S., Baker, D. G., Sheaffer, C. C., 1986: Climatic effect on alfalfa dry matter
production. Part I. Spring harvest. Agric. Forest Meteorol., 37: 123-131
152
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Šmahel, P., Knotová, D., Lang, J. 2013: Situation in production of fodder crops in the Czech
Republic and growing of alfalfa, red clover and grass/clover mixtures. Journal of mountain
agriculture on the Balkans. Volume: 16, N. 4, Pages: 936-958, ISSN: 1311-0489.
Tab. 1: celkové produkce zelené hmoty a sena českých odrůd vojtěšky seté (v t.ha-1)
s vyznačením statistických průkazností (α = 0,05)
zelená
hnota
Troubsko
Želešice
1. už. rok 2. už. rok 1. už. rok
Troubsko
2. už. rok 1. už. rok 2. už. rok
Želešice
1. už. rok 2. už. rok
Palava
73,90a
42,20ab
86,17ab
81,50a
13,41abc
8,28ab
15,97ab
18,35e
Jarka
76,50a
43,53ab
88,17ab
83,83ab
15,43c
9,18abc
16,49ab
16,15abcd
Zuzana 72,33a
42,30ab
85,67ab
83,83ab
13,07abc
10,27c
15,36ab
17,43cde
37,67a
89,50ab
83,00ab
11,71a
7,89a
15,52ab
15,80abc
Kamila 69,80a
39,27ab
88,33ab
85,00ab
12,87ab
8,75abc
15,22ab
16,79bcde
76,37a
42,57ab
92,00b
91,17b
14,29bc
7,83a
15,96ab
18,35e
Magda 76,63a
38,40a
87,50ab
86,67ab
15,08bc
8,99abc
15,60ab
16,65abcde
Morava 76,10a
42,43ab
88,67ab
86,17ab
13,73abc
9,28abc
15,06ab
16,98cde
73,73a
44,13ab
85,50ab
87,50ab
13,78abc
9,93bc
15,26ab
16,77bcde
Oslava 72,80a
42,57ab
84,33a
84,17ab
14,58bc
9,49abc
15,26ab
14,97a
37,80a
91,83b
87,83ab
13,00abc
8,65abc
16,73b
17,88de
Holyna 77,20a
42,97ab
87,00ab
85,00ab
14,14abc
8,27ab
15,35ab
16,88cde
Tereza 66,77a
41,27ab
84,33a
89,17ab
13,64abc
8,82abc
14,66a
15,83abc
Denisa 71,13a
47,27b
84,50a
82,50a
12,70ab
8,37ab
15,65ab
15,06ab
Jitka
Litava
Niva
Vlasta
66,30a
71,20a
seno
Tab. 2: porovnání rozdílů mezi užitkovými roky a lokalitami v celkových ročních produkcích
zelené hmoty a sena v souboru českých odrůd vojtěšky seté (α = 0,05)
lokalita
užitkový zelená
rok
hmota
Troubsko 1
Želešice
72,91
c
seno
13,67b
2
41,74b
8,86a
1
87,39a
15,58c
2
85,52a
16,71d
Kontaktní adresa:
Ing. Daniela Knotová
Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o.
Zahradní 1, 66441 Troubsko
[email protected]
153
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
STUDIUM ODOLNOSTI VYBRANÝCH GENOTYPŮ KAPUSTY
KADEŘAVÉ VŮČI NÁDOROVITOSTI BRUKVOVITÝCH
Resistance study of selected curly kale genotypes to clubroot
Kopecký P., Cenklová V.
Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum,
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Olomouc
Abstrakt
Nádorovitost brukvovitých (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) je celosvětově rozšířená choroba
napadající rostliny čeledi Brassicaceae. Odolnost 14 vybraných položek kapusty kadeřavé (Brassica
oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz) vůči PB byla testována za kontrolovaných podmínek. Vysoce
rezistentní odrůdy nebyly ve sledovaném souboru genotypů prokázány. Odrůdy Lerchenzungen,
Verheul, Kadet, Kadeřávek zelený a Pentland Brig se ukázaly jako částečně odolné, naopak extrémně
vnímavá k PB se ukázala italská odrůda Nero di Toscana. Mezi další velmi citlivé odrůdy byly
zařazeny také Kaprál, Lerchen Zungen, Scarlet a Vates. Drobné výkyvy hodnot indexů napadení
v průběhu jednotlivých opakování mohlo být způsobeno heterogenitou použitých izolátů PB
odvozených z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole. Získané výsledky budou ověřeny na
infekčním poli.
Klíčová slova: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica oleracea subvar. sabellica O.E.
Schulz, odrůdy, index napadení
Abstract
Clubroot (Plasmodiophora brassicae Wor.; PB) is a worldwide distributed disease that affects plants
from the family Brassicaceae. Resistance of 14 chosen accessions of curly kale (Brassica oleracea
subvar. sabellica O.E. Schulz) to PB was tested under controlled conditions. Highly resistant varieties
were not among the group of genotypes demonstrated. Kale varieties Lerchenzungen, Verheul, Kadet,
Kadeřávek zelený and Pentland Brig proved to be partially resistant, while extremely sensitive to PB
proved to Italian variety Nero di Toscana. Other very susceptible varieties were also Kapral, Lerchen
Zungen, Scarlet and Vates. Minor fluctuations in the diseases indexes values during separate sets of
experiments could be due to the heterogeneity of the used PB isolates randomly collected from the
infested field. The obtained results will be verified on the infested field.
Key words: Plasmodiophora brassicae Wor., Brassica oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz,
varieties, disease index
Úvod
Biotrofní vnitrobuněčný parazit, nádorovka kapustová (Plasmodiophora brassicae Wor.)
(dále PB) se vyskytuje kromě silně alkalických a vápenitých na většině typů půd (Dixon
2009) a může způsobovat závažné onemocnění u hospodářsky významných i planých druhů z
čeledi Brassicaceae (Hwang et al. 2012). PB představuje velmi houževnatý celosvětově
rozšířený organismus tvořící vytrvalé spory, které jsou schopny přežívat v půdě v latentním
stavu až desítky let bez přítomnosti hostitelských rostlin. Jakmile se tyto spory setkají
s přítomností kořenů hostitelských rostlin, dojde k jejich vyklíčení, tvorbě bičíkatých stádií
zoospor, které v několika fázích napadají kořenové vlásky a kořeny a vedou ke zbytnění
kořenů a tvorbě kořenových nádorů. Následný rozpad pletiv způsobuje výrazné zaostávání
rostlin v jejich vývoji a tvorbě biomasy, až jejich celkový zánik. Největší ekonomické ztráty
při produkci zemědělsky významných brukvovitých plodin jsou zaznamenávány v oblastech
obou mírných pásem (Hwang et al. 2012, Manzanares-Dauleux 2001, Strelkov et al. 2011).
Rozsáhlá variabilita patogenity a diverzita jednotlivých ras PB podporuje obtížnost kontroly
rezistence brukvovitých vůči PB (Manzanares-Dauleux et al. 2001). Vysoce virulentní
pathotypy PB byly původně jen velmi málo rozšířené, ale dochází ke stále většímu
154
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
zamořování pěstebních oblastí brukvovitých plodin (Strelkov et al. 2011). Nejúčinnější
kontrolou PB zamořených pozemků je pěstování rezistentních kultivarů brukvovitých plodin
(Chytilová a Dušek 2007, Diederichsen et al. 2009). Vzrůstá tak význam rezistentních odrůd,
jejich výběr a šlechtění rovněž i pro kadeřavé kapusty.
Cílem práce bylo otestovat odolnost 14 vybraných položek kapusty kadeřavé za
kontrolovaných podmínek kultivační komory a následně doporučit vybrané rezistentní
genotypy pěstitelům a šlechtitelům k dalšímu šlechtění a využití.
Materiál a metody
Analýzy byly prováděny u souboru 14 vybraných genotypů kadeřavé kapusty (Brassica
oleracea subvar. sabellica O.E. Schulz) z genofondové kolekce zelenin VÚRV, v.v.i., Centra
aplikovaného výzkumu zelenin a speciálních plodin Olomouc. Pasportní údaje položek jsou
uvedeny online v databázi EVIGEZ. Rostliny byly pěstovány za standardních podmínek (14 h
osvětlení/23 °C, 10 h tma/15 °C) v inertním semisterilním materiálu (perlitu) a inokulovány
závlahou "spodem" do misek roztokem obsahující 107 spor PB v 1 ml. Inokulum bylo
připraveno dle metodiky Chytilová a Dušek (2007) ze směsného izolátu odvozeného
z náhodně odebraných vzorků z infekčního pole. Následně po 8 týdnech kultivace byla pro
jednotlivé genotypy stanovena intenzita napadení rostlin podle stupnice Buczacki et al. (1975)
v rozsahu 0-3 a byl proveden výpočet indexu napadení (DI) podle Chytilová a Dušek (2007).
Jednotlivé genotypy byly testovány ve třech nezávislých opakováních vyhodnocených:
1. (19.4.2011), 2. (1.7.2011), 3. (17.10.2011). Celkem bylo hodnoceno 1427 rostlin, průměrně
32 rostlin na variantu a jedno opakování. Jako kontrola byla použita univerzální citlivá odrůda
pekingského zelí (Brassica rapa var. pekinensis Hanelt) cv. Granaat.
Výsledky a diskuse
Studium odolnosti vybraných položek kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých
předběžně ukázalo nepříliš široké spektrum odolnosti od genotypů extrémně citlivých po
částečně odolné, vysoce rezistentní genotypy nebyly zaznamenány.
Při srovnání průměrů procent napadení rostlin z jednotlivých genotypů a indexů napadení (DI
= disease indexes), se jako nejodolnější vůči PB ukázaly odrůdy Lerchenzungen – evidenční
číslo (EČ) 09H1900142, původem z Německa (1983), Verheul EČ 09H1900152 z r. 1987,
česká odrůda z r. 2005 s EČ 09H1900154 Kadet, registrovaná v r. 1994, další česká odrůda
Kadeřávek Zelený EČ 09H1900139 z r. 1985, která byla registrována již v r. 1948 a britská
odrůda Pentland Brig EČ 09H1900141 z r. 1981. Všechny tyto odrůdy měly průměrně 5572 % rostlin se stupněm napadení (SN) 0-1 tedy téměř bez příznaků choroby a průměrný DI
se pohyboval od 27 do 39 a jen průměrně 9-11 % rostlin bylo kategorizováno do SN 3, což
ukazuje na částečnou odolnost. Ve většině případů korelovala i data získaná pro jednotlivá
opakování s výjimkou odrůdy Kadet a Pentland Brig, kde DI vykazující v prvních dvou
opakováních vyšší odolnost (47, 21 a 36, 26) se ve třetím opakování přikláněly spíše k vyšší
citlivosti (DI byly 73 a 65), (Tab. 1).
Průměrnou odolnost vykazovaly česká odrůda Kadeřávek Modrý EČ 09H1900140 z r. 1985,
registrovaná v r. 1948 a odrůdy Vitessa EČ 09H1900138 z Německa z r. 1966, Frosty EČ
09H1900158 z Nizozemí z r. 2006 a Westlander EČ 09H1900146 pocházející z r. 1997.
Všechny tyto odrůdy mají průměrné DI 47 až 60 a průměrně 44-49 % rostlin bylo zařazeno ve
SN 0-1, získaná data byla podobná pro všechna 3 opakování (Tab. 1). Vysoce citlivé odrůdy
byly Vates EČ 09H1900143 z r. 1985, Scarlet EČ 09H1900156 z r. 2005, registrovaná v r.
2001 jako česká odrůda, odrůda Lerchen Zungen EČ 09H1900145 z r. 1997 a další česká
odrůda Kaprál EČ 09H1900145 z r. 2005, registrovaná r. 1997. Jejich průměrný DI byl 65-79
a průměrně jen 16-25 % rostlin bylo zařazeno ve SN 0-1, tedy téměř bez příznaků choroby
(Tab. 1). Korelace mezi jednotlivými opakováními experimentu byla rovněž poměrně vysoká.
155
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Nejcitlivější k PB byla italská odrůda Nero di Toscana EČ 09H1900157, z r. 2006
s průměrným DI 93, hodnoty pro jednotlivá opakování byly 45, 94, 95 (Tab. 1), což
převyšovalo DI kontrolní vysoce citlivé odrůdy pekingského zelí Granaat EČ 09H2700165,
kde byl průměrný DI 87 a hodnoty pro jednotlivá opakování byly 91, 94 a 78 (Tab. 1).
Tab. 1: Srovnání odolnosti odrůd kadeřavé kapusty k nádorovitosti brukvovitých (PB) podle
% SN a DI celkově a u jednotlivých nezávislých opakování experimentu. Nejvíce odolné
genotypy (zeleně), nejcitlivější genotypy (červeně).
evidenční
číslo
genotypu
09H2700
165
09H1900
138
09H1900
139
09H1900
140
09H1900
141
09H1900
142
09H1900
143
09H1900
145
09H1900
146
09H1900
152
09H1900
154
09H1900
155
09H1900
156
09H1900
157
09H1900
158
0-1
2
3
0-1
2
3
2.
opakování 3.
opakování průměrný
(1.7. 2011)
(17.10. 2011)
index
napadení
% rostlin ve % rostlin ve celkem
stupni napadení stupni napadení
(DI)
0-1 2
3
0-1 2
3
Granaat
2
35
63
0
27
73
0
17
83
6
54
40
87
91
94
78
Vitessa
49
25
26
50
30
20
63
26
11
32
20
48
48
51
40
63
58
31
11
68
17
15
54
39
7
48
43
9
39
36
40
44
46
48
6
60
27
13
30
70
0
60
30
10
47
58
54
33
55
34
11
83
17
0
72
10
18
16
71
13
38
36
26
65
71
18
11
70
27
3
70
15
15
73
12
15
27
52
28
27
Vates
22
48
30
21
52
27
31
36
33
9
62
29
65
90
61
73
Lerchen
Zungen
17
31
52
27
19
54
14
32
54
8
43
49
76
37
80
78
Westlander 44
27
29
37
33
30
64
24
12
37
26
37
60
58
32
58
Verheul
70
21
9
76
19
5
61
21
18
72
22
6
28
40
36
23
Kadet
72
17
11
80
20
0
78
15
7
20
20
60
28
47
21
73
Kaprál
16
28
56
29
29
42
19
25
56
0
31
69
79
56
79
90
Scarlet
25
33
42
25
32
43
31
38
31
14
29
57
68
58
60
79
Nero
di
1
Toscana
19
80
4
26
70
0
17
83
0
16
84
93
45
94
95
Frosty
37
17
67
28
6
33
45
22
42
37
21
49
57
57
53
název
genotypu
Kadeřávek
Zelený
Kadeřávek
Modrý
Pentland
Brig
Lerchenzungen
1.
opakování
celkové
% (19.4. 2011)
rostlin ve stupni
napadení
% rostlin ve
stupni napadení
46
index
napadení (DI)
v průběhu
opakování
číslo
1.
2.
3.
Průměrně jen 1 % rostlin bylo zařazeno do SN 0-1 a celých 80 % rostlin (na rozdíl od 63 % u
kontroly) spadalo do kategorie SN 3. Variabilita rezistence v rámci jednotlivých opakování
mohla být způsobena heterogenitou použitých izolátů PB odvozených z náhodně odebraných
vzorků z infekčního pole s dosud neurčeným složením a patogenitou ras. Částečně mohla ke
156
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
zvýšení této variability přispět i předpokládaná genetická heterogenita rostlinného materiálu a
subjektivní hodnocení v průběhu analýz rostlinného materiálu.
Pro šlechtitele má velký význam doporučení vhodných rezistentních odrůd. Aby bylo možné
spolehlivě charakterizovat a případně dále doporučit konkrétní odrůdu, je třeba naše
předběžné výsledky z kontrolovaných podmínek kultivační komory nejprve ověřit
v podmínkách infekčního pole, pro jednotlivé genotypy hodnotit výnosy konzumních částí
jednotlivých rostlin na infekčním poli ve srovnání s výnosem na nezamořeném pozemku na
základě zjišťování koeficientu tolerance (Kt). Teprve komplexní analýza chování rostlin
jednotlivých genotypů za různých podmínek kultivace a za různě intenzivního tlaku ze strany
patogena může pomoci určit vhodné rezistentní odrůdy pro další šlechtění a pěstování.
Závěr
Analýzy citlivosti vybraných odrůd kapusty kadeřavé vůči nádorovitosti brukvovitých
v kontrolovaných podmínkách v pěstební komoře VÚRV, v.v.i. v Olomouci neprokázalo
žádnou vysoce rezistentní odrůdu. Jako částečně odolné byly vyhodnoceny odrůdy
Lerchenzungen, Verheul, Kadet, Kadeřávek Zelený a Pentland Brig a jako nejcitlivější odrůda
Nero di Toscana. Mezi další velmi citlivé odrůdy byly zařazeny také Kaprál, Lerchen Zungen,
Scarlet a Vates. Pro případné doporučení odolnějších genotypů k rezistenčnímu šlechtění,
budou výsledky nejprve ověřeny v polních podmínkách. Rostliny budou testovány na
rezistenci k PB na infekčním poli udržovaném na pozemcích VÚRV, v.v.i. v Olomouci.
Dedikace
Výsledky vznikly s podporou výzkumného záměru MZe ČR 0002700604, grantu
ED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum.
Použitá literatura
Buczacki S.T., Toxopeus H., Mattusch P., Johnston T.D., Dixon, G.R. Hobolth G.R.: Study of
physiological specialization in Plasmodiophora brassicae: proposals for attempted
rationalisation through an international approach. Transaction of the British Mycological
Society, 65:295–303, 1975.
Diederichsen E., Frauen M., Enrico C., Linders G.A., Hatakeyama K., Hirai M.: Status and
perspectives of clubroot resistance breeding in crucifer crops, J. Plant Growth Regul.,
28:265–281, 2009.
Dixon G.R.: Plasmodiophora brassicae in its Environment, J. Plant Growth Regul., 28: 212228, 2009.
Hwang S.F., Strelkov S.E., Feng J.: Plasmodiophora brassicae: a review of an emerging
pathogen of the Canadian canola (B. napus) crop. Mol. Plant Path., 13/2: 105-113, 2012.
Chytilová V., Dušek K.: Metodika testování odolnosti brukvovitých plodin k nádorovitosti.
Metodika pro praxi, Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., pp.19, 2007.
Manzanares-Dauleux M.J., Divaret I., Baron F., Thomas G.: Assessment of biological and
molecular variability between and within field isolates of Plasmodiophora brassicae RAPD. Plant Pathol., 50:165-173, 2001.
Strelkov S.E., Hwang S.E., Howard R.J., Haartman M., Turkington T.K.: Progress towards
the sustainable management of clubroot (Plasmodiophora brassicae) of canola on the
Canadian prairies. Prairie Soils & Crops Journal, 4:114-121, 2011.
Kontaktní adresa:
Bc. Pavel Kopecký, Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum,
Oddělení genetických zdrojů zelenin, léčivých rostlin a speciálních plodin, Výzkumný ústav
rostlinné výroby, v.v.i., Šlechtitelů 29, 783 71 Olomouc, [email protected]
157
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ŠLECHTĚNÍ ŽLUTOSEMENNÉ OZIMÉ ŘEPKY
(BRASSICA NAPUS L.)
Breeding of yellow seeded winter oilseed rape (Brassica napus L.)
Kučera V., Vyvadilová M., Klíma M.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha - Ruzyně
Abstrakt
Pro šlechtění žlutosemenné ozimé řepky byly využity dihaploidní (DH) linie, odvozené z
mezidruhových kříženců žlutosemenné řepice Brassica rapa, var. Yellow Sarson a krmné kapusty
Brassica oleracea, odrůdy Furchenkohl, se světlým zbarvením osemení. DH linie vybrané na základě
ozimého charakteru, barvy osemení a počtu chromozomů, odpovídajícímu Brassica napus, byly dále
kříženy se žlutosemennými materiály čínského původu. Z F1 kříženců byly odvozeny další DH linie,
které byly přemnoženy v polních podmínkách ve vegetačním období 2011/2012. Analýza kvality
semen u vybraných linií s požadovanou žlutou barvou metodou NIRS vykázala velkou variabilitu
v obsahu glukosinolátů (GSL) - od 8,65 do 106,39 μmol.g-1 i kyseliny erukové - od 0,21 do 25,95 %.
Obsah vlákniny těchto linií byl o 0,5 - 2 % nižší, ve srovnání s tmavosemennou kontrolou.
Klíčová slova: řepka ozimá; žlutosemennost; dihaploidní linie; kvalita semen
Abstract
Doubled haploid (DH) lines derived from the interspecific hybrids of yellow seeded Brassica rapa
var. Yellow Sarson and Brassica oleracea, fodder kale cv. Furchenkohl, with partially yellow seed
coat were used for breeding of yellow seeded winter oilseed rape. DH lines selected on the basis of
winter character, seed color and number of chromosomes corresponding to Brassica napus were
subsequently crossed with yellow seeded rapeseed materials of Chinese origin. Further DH lines
derived from F1 hybrids were reproduced in the field conditions during the period 2011/2012. Seed
quality analyses of selected lines with desired yellow color by NIRS method showed a big variability
in glucosinolate (GSL) content from 8.68 to 106.39 μmol.g -1 and erucic acid from 0.21 to 25.95 %.
Fiber content of these lines was from 0.5 to 2% lower compared with the black seeded standard.
Key words: winter oilseed rape; yellow seed color; doubled haploid lines; seed quality
Úvod
Řepka olejka je jednou z nejvýznamnějších olejnin na celém světě, ozimá forma je v ČR
druhou nejrozšířenější plodinou na orné půdě po ozimé pšenici a před jarním ječmenem.
Semeno řepky je zdrojem kvalitního oleje, využívaného pro potravinářské účely i průmyslové
zpracování a výrobu biopaliv, extrahované šroty jsou součástí krmných směsí pro
hospodářská zvířata. Žlutosemenné formy brukvovitých mají tenčí osemení a větší embryo a
tudíž vyšší obsah oleje a bílkovin a nižší obsah vlákniny i antinutričních látek, jako jsou
taniny, než tmavosemenné genotypy těchto druhů (Rahman a Mc Vetty, 2011). U druhu
Brassica napus se žlutosemenné formy přirozeně nevyskytují, proto je dlouholetá snaha o
jejich získání pomocí mezidruhové hybridizace příbuzných druhů, zejména B. rapa, B.
oleracea, B. juncea a B. carinata (Chen et al., 1988, Rashid et al., 1994, Meng et al., 1998,
Rahman, 2001). Dosud byla získána celá řada žlutosemenných linií řepky, avšak většinou
nebylo dosaženo stabilní čistě žluté barvy semen vzhledem k polygennímu založení tohoto
znaku (Rahman a Mc Vetty, 2011). Žlutosemennost je též ovlivňována podmínkami prostředí,
zvláště vyšší teplota nad 20oC zvyšuje žluté zbarvení semen. Avšak dokonce částečně
žlutosemenné linie vykazují zlepšenou kvalitu semen ve srovnání s tmavosemennými (Rashid
et al., 1995). V poslední době se ve šlechtění žlutosemenné řepky začíná využívat i
molekulárního markerování, které může značně usnadnit tvorbu nových odrůd tohoto typu.
Cílem práce bylo využít rozpracované šlechtitelské materiály českého a čínského původu pro
šlechtění žlutosemenné ozimé řepky se sníženým obsahem vlákniny a dvounulovou kvalitou.
158
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a Metody
Výchozím materiálem byly tři částečně žlutosemenné dihaploidní (DH) linie (SLŽ), odvozené
z mezidruhových kříženců žlutosemenné řepice B. rapa, var. Yellow Sarson a krmné kapusty
B. oleracea, odrůdy Furchenkohl, se světlým zbarvením osemení (Vyvadilová et al., 1999),
vybrané na základě ozimého charakteru, barvy osemení a počtu chromozomů, odpovídajícímu
B. napus. Tyto linie byly kříženy pro zlepšení a stabilizaci barvy osemení a výnosových
parametrů se dvěma žlutosemennými liniemi čínského původu (ČŽL), získanými z College of
Agronomy, Northwest A & F University Yangling, Shaanxi, na základě společně řešených
projektů. Oba čínské materiály ČŽL a jeden český, SLŽ 6, měly nadlimitní obsah
glukosinolátů (GSL). Materiál ČŽL 24 vykázal i vysoký obsah kyseliny erukové (KE).
Z donorových rostlin čtyř kombinací F1 kříženců těchto materiálů byly odvozeny technikou
mikrosporových kultur mikrosporové regeneranty, které byly v roce 2010 přemnoženy
samoopylením pod technickou izolací jednotlivých rostlin. Vybrané DH linie, se světlým až
žlutým zbarvením osemení, byly vysety v polních podmínkách ve vegetačním období 2011/
2012 a dopěstovány do semene při skupinové technické izolaci po třech až šesti rostlinách.
Obsah GSL a KE u výchozích materiálů byl stanoven standardními metodami HPLC a GC,
kvalita semen odvozených DH linií (GSL, mastné kyseliny - MK) skríningovou metodou
NIRS. Analýza obsahu vlákniny byla prováděna přístrojem Fibertec.
Výsledky a diskuze
Parametry kvality semen výchozích materiálů a porovnání obsahu vlákniny s tmavosemennou
kontrolou Caracas, pěstovanou ve stejných podmínkách jsou uvedeny v tabulce 1.
Tab. 1: Kvalita semen výchozích rodičovských materiálů použitých pro křížení
Označení
vzorku
SLŽ 6
SLŽ 8
SLŽ 14
ČŽL 20
ČŽL 24
Caracas
Obsah
GSL
µmol/g (HPLC)
30,47
8,65
9,18
47,52
81,10
-
Obsah
kys.
erukové (GC)
0,1
0,0
0,0
0,0
31,81
-
Obsah
vlákniny
g/kg suš. (Fibertec)
193,6
190,3
182,5
206,8
185,3
221,4
V tabulce 2 jsou uvedeny počty mikrosporových regenerantů, získaných z jednotlivých
kombinací křížení, které byly dopěstovány až do semene, počty rostlin následně vybraných na
základě žlutého zbarvení osemení a počty odvozených DH linií.
Tab. 2: Počty DH regenerantů získaných z jednotlivých kombinací křížení českých (SLŽ) a
čínských (ČŽL) žlutosemenných materiálů, vybraných žlutosemenných rostlin a DH linií
Kombinace křížení
Počet DH regenerantů
SLŽ 6 x ČŽL 24
SLŽ 8 x ČŽL 24
SLŽ 14 x ČŽL 20
SLŽ 8 x ČŽL 20
Celkem
44
23
4
15
86
Počet
vybraných
žlutosemenných rostlin
10
5
4
4
23
Označení žlutosemenných
DH linií
Ž 1/1 - 1/10
Ž 2/1 - 2/5
Ž 3/1 - 3/5
Ž 4/1 - 4/4
Počet vybraných rostlin se světlým až žlutým zbarvením osemení (Obr. 1) z 86
dopěstovaných regenerantů činil 23, tj. 26,7 %. Všechny odvozené DH linie, vybrané na
základě zbarvení osemení, vykázaly dobrou mrazuvzdornost v polních podmínkách. Kvalita
semen těchto linií byla hodnocena metodou NIRS (Tab. 3). Analýza kvality semen u
159
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
vybraných linií vykázala velkou variabilitu v obsahu GSL, od 8,65 do 106,39 μmol.g-1 i KE,
od 0,21 do 25,95 %.
Většina linií, označených 1 – 3, měla vysoký obsah GSL, některé i nadlimitní obsah KE. U
skupiny linií č.1, kde obě výchozí rodičovské linie měly vysoký obsah GSL a jedna i KE, se
přesto vyskytla jedna rostlina s obsahem GSL 16,18 μmol.g-1, avšak s KE 20,05 %. Obdobně
ve skupině č. 2 byla jedna rostlina s 16,76 μmol.g-1 GSL a 21,15 % KE. Rostliny skupiny č. 3
vykázaly vyšší obsah GSL a jedna i vysoký obsah KE, přestože výchozí rodiče měly nulovou
hodnotu této MK. Požadavky na dvounulovou kvalitu semen splňovala pouze skupina linií č.
4/1 – 4/4, jak dokumentuje tabulka 3. Tyto linie vykázaly i vyšší olejnatost ve srovnání
s většinou ostatních linií.
Obr. 1: Zbarvení osemení vybraných žlutosemenných regenerantů
Tab. 3: Hodnocení kvality semen metodou NIRS vybraných DH linií odvozených z kříženců
českých a čínských žlutosemenných materiálů
k.
olej. k. linol. k. linolen. k.
eruk.
(%)
(%)
(%)
(%)
No.
NIRS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Označení
VÚRV
Ž 1/1
Ž 1/3
Ž 1/4
Ž 1/5
Ž 1/6
Ž 1/7
Ž 1/8
Ž 1/9
Ž 1/10
Ž 2/1
Ž 2/3
Ž 2/4
Ž 2/5
Ž 3/1
Ž 3/2
Ž 3/4
Ž 3/5
Ž 4/1
Ž 4/2
Ž 4/3
Ž 4/4
HS 2
Tuk (%)
GSL[μmol.g-1]
45,34
43,80
38,67
42,79
41,07
42,40
43,87
41,28
46,27
40,24
40,68
41,42
43,87
40,66
41,23
44,09
43,36
45,26
44,81
46,21
44,06
43,86
46,01
78,20
54,07
90,70
52,38
51,71
16,18
64,80
78,60
93,99
106,39
68,12
16,76
36,10
47,33
74,77
42,65
12,88
9,66
8,68
10,40
10,30
C 18:1
65,46
30,62
55,39
32,53
57,36
60,35
48,59
57,98
35,15
52,98
30,43
42,37
46,33
60,17
61,04
38,57
59,73
64,34
58,37
59,24
64,98
68,27
C 18:2
21,94
18,46
27,27
21,15
25,26
22,85
14,44
27,89
18,35
23,88
19,96
17,90
14,72
25,90
26,50
14,08
25,17
24,66
28,38
27,93
23,65
20,87
C 18:3
8,93
9,59
10,63
11,04
10,03
10,18
10,44
10,87
8,45
10,28
10,36
8,91
10,42
10,51
10,74
9,91
10,87
10,55
12,06
11,74
9,63
8,13
C 22:1
0,53
25,66
0,69
20,54
0,63
0,51
20,05
0,49
24,65
0,77
18,91
18,77
21,15
0,31
0,29
25,95
0,48
0,23
0,21
0,25
0,27
0,30
U čtyř vybraných žlutosemenných DH linií byla provedena analýza obsahu vlákniny
v semenech přístrojem Fibertec. Jako kontrola sloužila tmavosemenná linie HS 2 pěstovaná
ve stejných podmínkách. Výsledky analýz jsou uvedeny v tabulce 4. Podíl vlákniny u
žlutosemenných DH linií byl poněkud nižší, v rozsahu od 0,5 do 2,0 %, ve srovnání
s tmavosemennou kontrolou a odpovídal hodnotě žlutosemenného rodičovského materiálu
ČŽL 20/1.
160
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 4: Výsledky analýzy obsahu vlákniny u vybraných žlutosemenných DH linií
Ž 1/4
Ž 2/4
Ž 2/5
Ž 4/1
ČŽL20/1
HS 2
v
ve
v
ve
v
ve
v
ve
v
ve
v
ve
původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100% původ. 100%
hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině hmotě sušině
sušina
(%)
95,07
vláknina
(%)
24,07
100,00 95,23
100,00 95,28
100,00 95,39
100,00 95,66
100,00 95,17
100,00
25,32
25,54
26,83
26,13
26,88
27,34
24,32
25,56
24,93
25,71
26,02
Hodnocení barvy osemení získaných DH linií potvrdilo závěry práce Rahmana a McVettyho
(2011), že je obtížné dosáhnout stabilní čistě žluté barvy semen řepky. U několika DH linií
však došlo ke zlepšení některých parametrů kvality semen, zejména snížení obsahu vlákniny a
zvýšení olejnatosti, což odpovídá výsledkům Rashida et al. (1995).
Závěr
Výsledky potvrzují možnost využití českých a čínských materiálů s částečně žlutým
zbarvením osemení pro šlechtění žlutosemenné ozimé řepky s dvounulovou kvalitou a
zlepšenými dalšími kvalitativními parametry semen. Výnos a další agronomické znaky
vybraných perspektivních linií budou zhodnoceny v polních výkonnostních zkouškách.
Dedikace
Práce vznikla za podpory projektů MZe QI111A075 a MŠMT LH12158.
Použitá literatura
Chen, B. Y., Heneen, S. K. and Josson, R. 1988. Resynthesis of Brassica napus L. through
interspecific hybridization between B. alboglabra Bailey and B. campestris L. with special
emphasis on seed color. Plant Breed. 101: 52-59.
Meng, J., Shi, S., Gan, L., Zaiyung, L. and Qu, X. 1998. The production of yellow-seeded
Brassica napus (AACC) through crossing interspecific hybrids of B. campestris (AA) and
B. carinata (BBCC) with B. napus. Eyphytica 103: 329-333.
Rahman, M. H. 2001. Production of yellow-seeded Brassica napus through interspecific
crosses. Plant Breed. 120: 463-472.
Rahman M., McVetty P. B. E. 2011. A review of Brassica seed color. Can. J. Plant Sci. 91:
437-446.
Rashid, A., Rakow, G. and Downey, R. K. 1994. Development of yellow seeded Brassica
napus through interspecific crosses. Plant Breed. 112: 127-134.
Rashid, A., Rakow, G. and Downey, R. K. 1995. Agronomic performance and seed quality of
black seeded cultivars and two sources of yellow seeded Brassica napus. Proceedings of
9th International Rapeseed Congress, Cambridge, UK. pp. 1141-1146.
Vyvadilová M., Tomášková D., Bechyně M., Kučera V. 1999. The use of doubled haploids to
stabilize yellow-seedness in oilseed rape. Czech J. Genet. Plant Breed. 35:7-9.
Kontaktní adresa:
Ing. Vratislav Kučera, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73,
161 06 Praha 6-Ruzyně
e-mail: [email protected]
161
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
HODNOCENÍ PRODUKČNÍCH VLASTNOSTÍ GENETICKÝCH
ZDROJŮ JÍLKU VYTRVALÉHO
Evaluation of production traits of genetic resources of perennial ryegrass
Lošák M. 1, Ševčíková M. 2
1
OSEVA PRO s.r.o., Výzkumná stanice travinářská Rožnov - Zubří
2
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Zubří
Abstrakt
V letech 2011 a 2012 byly v polním experimentu na pokusném stanovišti v Zubří (49°27′57″N,
18°4′51″E, 345 m n.m., dlouhodobý průměr ročního úhrnu srážek 865 mm, dlouhodobý průměr denní
teploty vzduchu 7,5 °C) hodnoceny produkční vlastnosti 19 diploidních genetických zdrojů jílku
vytrvalého z kolekce genetických zdrojů OSEVA PRO s.r.o., Výzkumné stanice travinářské Rožnov Zubří. Byl porovnáván výnos suché hmoty v jednotlivých sečích, celkový roční výnos suché hmoty,
výška porostu před každou sečí, začátek a intenzita metání v souboru 2 kontrolních odrůd ('Olaf',
'Barutti') a 17 položek planého původu ve 2 variantách sečení (3x ročně, 5x ročně).
Klíčová slova: produkce biomasy, pícniny, Lolium perenne, plané genetické zdroje
Abstract
In the years 2011 and 2012, production properties of 19 genetic resources of diploid perennial ryegrass
from the germplasm collection of OSEVA PRO Ltd., Grassland Research Station Rožnov – Zubří
were evaluated in the field experiment at Zubří (49°27′57″N, 18°4′51″E, altitude 229 m, annual
rainfall 865 mm, annual average temperature 7,5 °C). The seasonal dry matter yield, total annual dry
matter yield, sward height before each cut, time of inflorescence emergence and abundance of
inflorescences were compared in the set of 2 control varieties ('Olaf', 'Barutti') and 17 wild ecotypes in
2 variants of cutting (three and five cut regime).
Key words: biomass production, forage, Lolium perenne, wild genetic resources
Úvod
Genetické zdroje rostlin představují materiál rostlinného původu ve formě šlechtěných a
krajových odrůd, planých druhů a forem, který má současné nebo potenciální využití a
zasluhuje proto ochranu a zachování pro budoucnost. Shromažďování a uchovávání
genetických zdrojů zvláště planého původu má význam pro získání genů s rezistencí
k chorobám a škůdcům, ale také s tolerancí k nepříznivým podmínkám (Roudná a Dotlačil,
2007). OSEVA PRO s.r.o., Výzkumná stanice travinářská je v rámci ČR kurátorem
genofondové sbírky travin, ve které má největší podíl kolekce jílku vytrvalého. Ta byla
k 30. 6. 2013 tvořena 461 dostupnými položkami, z toho 71 planých ekotypů a 390 odrůd a
šlechtitelských materiálů. O významu jílku vytrvalého svědčí také počet odrůd ve Společném
evropském katalogu, který ke konci roku 2012 činil 1098 odrůd pro pícní i trávníkové využití.
Diploidní odrůdy jílku vytrvalého jsou vhodné zejména do pastevních porostů, protože lépe
odolávají sešlapávání pasoucími zvířaty než odrůdy tetraploidní a vyznačují se vyšším
obsahem sušiny. Výnos pícních trav je v šlechtitelském procesu důležitým selekčním
kritériem, ale důležitější je adaptabilita výnosu na více lokalitách a v několika ročnících
(Chloupek, 2008). Wilkins a Lovatt (2011) srovnávali ve Velké Británii vlastnosti 21 nových
odrůd a novošlechtění se 2 starými odrůdami, vyšlechtěnými z ekotypů; vlivem šlechtění se
zlepšila celková roční produkce sušiny u středně raných odrůd o 12-29 %, u pozdních o
15-38 %. Hodnocení genetických zdrojů trav je nezbytným předpokladem pro jejich praktické
využití ve šlechtění a výzkumu.
Cílem práce bylo porovnat produkční vlastnosti 19 diploidních položek jílku vytrvalého
z kolekce genetických zdrojů trav v třísečné a pětisečné variantě polního pokusu ve 2 letech.
162
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Maloparcelkový pokus byl založen v roce 2010 v katastru města Zubří. Vzhledem
k omezenému množství osiva planých položek jílku vytrvalého (Lolium perenne L.) byl pokus
založen ve 2 randomizovaných opakováních s velikostí jednotlivých parcel 2 m2. Výsev byl
proveden ručně s meziřádkovou vzdáleností 20 cm. Hnojení pokusu: v jarním období a po
každé seči kromě poslední byla aplikována dávka 60 kg N.ha-1 v třísečné variantě a 50 kg
N.ha-1 v pětisečné variantě. Termíny sečí probíhaly podle metodiky hodnocení genetických
zdrojů pícnin a trav (Pelikán et al., 2009). Seznam a původ hodnocených planých materiálů je
uveden v tabulce 1. Kontrolní odrůdy byly vyšlechtěny v České republice (cv. 'Olaf') a
v Nizozemí (cv. 'Barutti'). Sklizeň byla prováděna lištovou žací sekačkou MF 70 a při každé
seči byla vážením zjištěna hmotnost zelené hmoty na parcele (kg). Následně byly odebrány
přibližně 0,25 kg vzorky zelené hmoty, které byly zváženy, vysoušeny při teplotě 60 °C a
zváženy pro stanovení celkového ročního výnosu suché hmoty a výnosu v jednotlivých
sečích. U obou variant bylo provedeno hodnocení dalších znaků podle Klasifikátoru Trávy
(Ševčíková et al., 2002). Před každou sečí byla změřena výška porostů a v třísečné variantě
byly zaznamenány začátek metání, který byl následně přepočten na počet dnů od 1. dubna, a
intenzita metání, která byla hodnocena pomocí 9bodové stupnice (1 – žádná nebo velmi slabá,
9 – velmi silná) odhadem počtu fertilních stébel na m2 v plném metání. Teplotní a srážkový
průběh počasí ve vegetačním období let 2011-12 je uveden v tabulce 2.
Výsledky byly statisticky vyhodnoceny metodou analýzy variance ANOVA v programu
STATISTICA CZ 10 a následným testováním statistické významnosti rozdílů středních
hodnot pomocí Tukeyova HSD testu na hladině významnosti α = 0,05.
Tab. 1 Původ planých genetických zdrojů jílku vytrvalého
Označení
Původ
Označení
Původ
Označení
Původ
27/96 (631)
Česká republika
21/08 (645)
Česká republika
48/09 (661)
Norsko
31/96 (632)
Česká republika
43/09 (656)
Česká republika
49/09 (662)
Norsko
34/96 (633)
Česká republika
44/09 (657)
Česká republika
50/09 (663)
Dánsko
95/04 (635)
Nový Zéland
45/09 (658)
Portugalsko
51/09 (664)
Dánsko
55/06 (647)
Česká republika
46/09 (659)
Velká Británie
135/09 (634)
Slovensko
56/06 (648)
Česká republika
47/09 (660)
Velká Británie
Pozn.: Čísla v závorkách představují poslední trojčíslí národního evidenčního čísla genetického zdroje
(ECN) jílku vytrvalého ve tvaru 14G2000xxx.
Tab. 2 Průměrné měsíční teploty a měsíční úhrny srážek (2011-2012), teplotní a srážkové
normály (1961-1990) ve vegetačním období pro lokalitu Zubří
Měsíc
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Průměrné
teploty 2011
10,4
13,9
17,8
17,4
18,1
15,6
Průměrné
teploty 2012
9,8
14,9
18,5
20,3
19,3
15,1
Teplotní
normál
7,5
12,5
15,3
16,7
16,2
13,0
Úhrny
srážek 2011
56,6
110,8
112,3
158,4
76,9
18,4
Úhrny
srážek 2012
19,3
52,2
105,9
54,5
40,1
89,0
Srážkový
normál
61,2
92,4
114,7
113,9
102,1
62,5
Výsledky a diskuze
Výška porostů měřená před každou sečí byla v třísečné variantě ovlivněna faktory pořadí
seče a ročník. V průměru všech hodnocených položek v letech 2011-2012 dosahovaly porosty
výšky 55 cm (a) v 1. seči, 28 cm (b) ve 2. seči a 22 cm (c) ve 3. seči. V roce 2011 byla
průměrná výška porostů 42 cm, v roce 2012 zejména z důvodu stresu ze sucha 28 cm. Mezi
jednotlivými hodnocenými genetickými zdroji nebyly prokázány statisticky významné rozdíly
163
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ve výšce porostů v průměru tří sečí a obou let. Signifikantní rozdíly ve výšce porostů byly
zjištěny v 1. seči v klimaticky příznivějším roce 2011, kdy se soubor hodnocených položek
rozdělil na skupinu nižších ekotypů (47/09, 46/09, 135/99, 45/09, 51/09, 34/96, 43/09, 27/96,
49/09, 50/09, 31/96, 55/09, 48/09) s výškou 35-40 cm a na skupinu vyšších ekotypů a odrůd
(cv. 'Olaf', 44/09, 95/04, 51/09, cv. 'Barutti', 49/09), které dosahovaly výšky 90-100 cm.
V pětisečné variantě nebyla výška porostů statisticky průkazně ovlivněna deficitem srážek
v druhém užitkovém roce a v průměru všech hodnocených položek dosahovala 23 cm (2011)
a 22 cm (2012). Z pohledu pořadí seče byla největší výška v průměru obou hodnocených let a
všech položek zjištěna ve 3. seči (27 cm)a, následovala 1. seč (23 cm)b, 4. seč (21 cm)c, 2. seč
(21 cm)c a 5. seč (20 cm)c. Porovnáním dosažené výšky před sečí u genetických zdrojů mezi
sebou nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly.
Výnosy suché hmoty (SH) mezi jednotlivými položkami jílku vytrvalého se v průměru let
2011-12 statisticky průkazně neodlišovaly v třísečné ani pětisečné variantě pokusu. Podobnost
ve výnosech SH mezi vybranými planými populacemi a odrůdami jílku vytrvalého prezentuje
také Kemešyté et al. (2010), který v klimaticky příznivých letech pro růst jílku vytrvalého
uvádí statisticky průkazně vyšší výnosy některých planých ekotypů v porovnání s odrůdami.
Plané ekotypy 56/06, 31/96, 21/08, 44/09, 95/04, 49/09 a 135/99 dosahovaly v třísečné
variantě podobných nebo vyšších výnosů SH (více než 15 t.ha-1.rok-1) jako hodnocené
odrůdy 'Olaf' (15,8 t.ha-1.rok-1) a 'Barutti' (15,5 t.ha-1.rok-1). Tyto výsledky byly velmi
významně ovlivněny ročníkem, kdy v roce 2011 byly výnosy SH v průměru hodnocených
položek 17,7 t.ha-1.rok-1 a v roce 2012 došlo ke snížení výnosů na 11,6 t.ha-1.rok-1. Jak uvádí
Cagaš et al. (2007), u jílku vytrvalého lze počítat s ročním výnosem suché hmoty okolo 20 t.
Graf 1 Začátek a intenzita metání u položek jílku vytrvalého na stanovišti Zubří (2011-12)
7
45 45 46
43 44 44 44 44
41 42
7
7
7
49 49 49 50 50 50 50 50 50
55
50
45
40
7
35
30
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
25
5
20
15
3
3
3
3
3
3
10
5
Začátek metání
SVK 135/99
CZE 34/96
CZE 31/96
CZE 27/96
CZE 43/09
CZE 56/06
PRT 45/09
CZE 21/08
CZE 55/06
GBR 47/09
GBR 46/09
DNK 50/09
CZE Olaf
NOR 48/09
CZE 44/09
NLD Barutti
NZL 95/04
DNK 51/09
0
NOR 49/09
1
Začátek metání (počet dní od 1.4.)
Intenzita metání (body 1-9)
9
Intenzita metání
Nejlépe se s deficitem srážek z pohledu výnosů ve druhém užitkovém roce vyrovnaly ekotypy
56/09, 49/09, 44/09 a 31/96, které patřily k položkám s nejvyšší produkcí SH v obou
užitkových letech. V průměru všech položek a obou let se statisticky průkazně odlišovala
produkce SH v 1. seči (6,5 t.ha-1.rok-1)a od produkce ve 2. seči (4,0 t.ha-1.rok-1)b a ve 3. seči
(4,1 t.ha-1.rok-1)b. V pětisečné variantě dosahovaly srovnatelných výnosů SH s odrůdami
plané ekotypy 56/06, 31/96, 135/99, 50/09, 95/04 a 21/08, které se zároveň nejlépe vyrovnaly
s klimaticky méně příznivým rokem 2012 společně s odrůdou 'Barutti'. Také v této variantě
byl zjištěn významný vliv ročníku na dosažené výnosy SH, kdy v roce 2011 byl průměrný
výnos 15,9 t.ha-1.rok-1 a v roce 2012 došlo ke snížení výnosu na 11,8 t.ha-1.rok-1 v průměru
164
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
všech hodnocených položek. Nejvyšší výnosy SH vzhledem k pořadí seče byly v průměru
všech položek zjištěny ve 3. seči (3,8 t.ha-1.rok-1)a, následovala 5. seč (3,2 t.ha-1.rok-1)b, 2. seč
(2,5 t.ha-1.rok-1)c, 4. seč (2,2 t.ha-1.rok-1)d a 1. seč (2,1 t.ha-1.rok-1)d.
Na základě hodnocení začátku metání v třísečné variantě lze všechny položky zařadit
z hlediska generativního mezi středně rané (Graf 1). Rozdíl mezi nejdříve a nejpozději
metajícím jílkem vytrvalým činil 9 dnů. Ševčíková (2010) uvádí, že mezi odrůdami jílku
vytrvalého může rozdíl v ranosti činit i více než 30 dnů. Z hlediska intenzity metání lze
soubor všech položek v průměru hodnocení dvou let rozdělit na silně metající (cv. 'Olaf', cv.
'Barutti', 95/04, 44/09), středně metající (49/09, 51/09, 48/09, 50/09, 46/09, 47/09, 55/06,
21/08, 45/09, 31/96) a slabě metající (56/06, 43/09, 27/96, 34/96, 135/99).
Závěr
V souboru vybraných planých ekotypů jílku vytrvalého z kolekce genetických zdrojů trav
byly hodnoceny produkční vlastnosti (výnos suché hmoty, výška porostů před sečí), začátek a
intenzita metání. Porovnáním s kontrolními odrůdami 'Olaf' a 'Barutti' byly nalezeny
materiály se srovnatelnou produkcí suché hmoty v třísečné i pětisečné variantě, které
dosahovaly podobných výnosů jako kontrolní odrůdy také ve stresových podmínkách
způsobených nedostatkem srážek ve druhém užitkovém roce. U vybraných materiálů by
následně měla být hodnocena odolnost vůči chorobám a škůdcům a hodnocení kvality
vyprodukované píce. Všechny hodnocené materiály jsou pro šlechtitele a výzkumné instituce
dostupné prostřednictvím on-line informačního systému Evidence genetických zdrojů rostlin
ČR na adrese: http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/.
Dedikace
Příspěvek vznikl za finanční podpory MZe v rámci řešení Národního programu konzervace a
využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity a za částečné Institucionální podpory
na rozvoj výzkumné organizace.
Použitá literatura
Cagaš, B., Frydrych, J., Macháč, R. Univerzalita travních porostů její využití v České
republice. In: Ekológia trávneho porastu VII – medzinárodná vedecká konferencia. Banská
Bystrica: SCPV – VUTPHP, 2007, s 404-410.
Chloupek, O. Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Praha: Academia, 2008, 312 s.
Kemešyte, V. et al. Evaluation of Lolium perenne L. wild ecotypes of Ukrainian origin in
Lithuania. Agronomy Research [online]. 2010, roč. 8, Special issue 3 [cit. 2013-09-05].
Dostupné z: http://agronomy.emu.ee/vol08Spec3/p08s313.pdf
Pelikán, J., Ševčíková, M., Lošák, M. Metodika řešení kolekce genetických zdrojů pícnin a
trav. In: Dotlačil, L. et al.: Rámcová metodika Národního programu konzervace a
využívání genetických zdrojů rostlin a agro-biodiversity. Praha: VÚRV, 2009, s. 212-225.
Roudná, M., Dotlačil, L. Genetické zdroje – význam, využívání a ochrana. Praha: MŽP, 28 s.
Ševčíková, M. Pěstované rody a druhy trav. In: CAGAŠ, B. Trávy pěstované na semeno.
Olomouc: Petr Baštan, 2010, s. 29-87.
Ševčíková, M., Šrámek, P., Faberová, I. Klasifikátor. Trávy (Poaceae). Praha: VÚRV, 2002,
34 s.
Wilkins, P. W., Lovatt, J. A. Gains in dry matter yield and herbage quality from breeding
perennial ryegrass. Irish Journal of Agric. and Food Research. 2011, roč. 50, č. 1, s. 23-30.
Kontaktní adresa:
Ing. Martin Lošák, OSEVA PRO s.r.o., o.z. Výzkumná stanice travinářská Rožnov – Zubří,
Hamerská 698, 756 54 Zubří, [email protected]
165
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MOŽNOSTI IDENTIFIKACE ODRŮD ČESNEKU POMOCÍ ANALÝZY
MIKROSATELITŮ
Identification of garlic varieties using SSR markers
Ovesná J., Leišová-Svobodová L., Kučera L.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně
Abstrakt
Pomocí 21 SSR markerů jsme analyzovali 56 vzorků česneku. Celkem bylo detekováno 108 alel. Na
základě počtu detekovaných alel a hodnot míry informativnosti polymorfismu (PIC) jednotlivých
lokusů bylo pro další analýzy vybráno 16 lokusů. Metoda analýzy mikrosatelitů se ukázala jako
vhodná pro identifikaci odrůd česneku. Soubor 16 vybraných lokusů dokáže rozlišit české odrůdy
česneku a odlišit je od zahraničních odrůd. Byl připraven vzorník DNA fingerprintů českých odrůd.
Klíčová slova: Allium sativum, délkový polymorfismus mikrosatelitů
Abstract
With 21 SSR markers, we analyzed 56 samples of garlic. A total of 108 alleles were detected. On the
basis of the detected values and the extent of allele polymorphism information content (PIC) of the
individual loci we selected for further analysis 16 loci out of 21tested. Microsatellite analysis has been
proved suitable for the differentiation of local garlic varieties. Set of 16 selected loci can differentiate
amongCzech garlic varieties and distinguish them from foreign varieties. DNA fingerprints of Czech
garlic cultivars was developed.
Keywords: Allium sativum, lenght polymorphism, microsaatellites
Úvod
Česnek kuchyňský (Allium sativum L.) je diploidní rostlina s téměř výhradně klonálním
způsobem rozmnožování. Pochází z oblastí mongolských stepí a byl pěstován již ve
starověkém Egyptě. Jeho celosvětová spotřeba i produkce v posledních čtyřiceti letech dle
statistiky FAO neustále roste (FAOSTAT, http://apps.fao.org), a to zejména pro jeho zdraví
prospěšné účinky (Rana et al. 2011).
Český česnek, tedy české odrůdy česneku se ve světě řadí díky obsahu biologicky aktivních
látek mezi nejkvalitnější. I když se objevují postupy, které umožňují mechanizovanou sklizeň
česneku, podíl ruční práce je stále vysoký, a to se odráží i na ceně evropských česneků.
Poptávka po levném česneku způsobila výrazný propad produkce českých odrůd česneku
českými pěstiteli a domácí česnek byl nahrazen čínskou produkcí. V současné době však
poptávka po kvalitních česnecích domácího původu stoupá. Vyskytuje se však mnoho
prodejců, kteří za český česnek vydávají různé zahraniční odrůdy, ať už pěstované v České
republice nebo přímo dovezené ze zahraničí (Kozák, 2012). Proto je třeba původ česneku
kontrolovat, a jako i v jiných případech, je k tomu možné využít analýzu DNA.
Pro studium genetické variability se využívají metody založené na polymerázové řetězové
reakci (PCR, Kahn, 1988). Existuje mnoho metod, které jsou vhodné pro detekci genetické
variability. Jednou z metod, která se rutinně používá pro studium variability i pro forenzní
účely, je analýza délkového polymorfismu mikrosatelitů. Mikrosatelity jsou úseky DNA s
opakujícím se motivem nejčastěji dvou nukleotidů. Počet opakování daného motivu je dán
mnoha faktory a je nutno ho chápat z fylogenetického hlediska. Vlastní příčinou je
chromosomální dynamika: chromosomální aberace, nerovnoměrný crossing-over, amplifikace
a neúplná replikace určitých segmentů chromosomální DNA (Ondřej, 1992; Goldstein et
Schlötterer, 2000) Výhodou analýzy mikrosatelitů je hypervariabilita počtu opakování,
kodominance alel, tj. možnost sledování výskytu odlišných alel v homologních lokusech
jedince, jejich hojný výskyt v genomech eukaryot. Pro vlastní analýzu je třeba pouze malého
množství DNA, reakce je na rozdíl od dalších typů analýz (RAPD, AFLP) vysoce
166
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
reprodukovatelá a analýzy lze provádět v multiplexu, takže je i fiančně únosná (de Vienne et
al., 1998). Z mnoha komparativních studií (Russel et al. 1997; Nagaoka and Ogihara, 1997) se
analýza mikrosatelitů ukazuje jako nejvhodnější metoda pro analýzy genetické variability v
rámci druhu.
Cílem naší práce bylo nalézt soubor mikrosatelitních markerů použitelný pro jednoznačnou
identifikaci vybraných odrůd česneku.
Materiál a Metody
Rostlinný materiál: Celkem bylo analyzováno 56 vzorků česneku (Allium Sativum L.): 28
odrůd, 6 novošlechtění a 2 vzorky koupené v obchodních řetězcích. Většina odrůd byla
vyšlechtěna v České republice (ing.Jan Kozák, firma MoravoSeed, s.r.o. a TAGRO Červený
dvůr, s.r.o.), dvě odrůdy pocházejí ze Slovenska, čtyři odrůdy z Francie a jeden genotyp z
Ruska.
Extrakce DNA: DNA byla extrahována, jak z listových čepelí, tak i ze stroužků pomocí
detergentu CTAB (Saghai-Maroof et al., 1984) dle optimalizovaného protokolu. Kvalita a
koncentrace extrahované DNA byly ověřeny elektroforeticky v 0,8% agarózovém gelu a
vizualizací pomocí ethidiumbromidu v UV světle srovnáním s velikostním standardem λHind
III (Fermentas).
K pilotní studii souboru odrůd česneku (Allium Sativum L.) byl vybrán soubor 21
publikovaných mikrosatelitních markerů (Ma et al., 2009; Fischer &Bachmann, 2000; Leeet
al., 2011; Cunha et al., 2012) a dva markery vyvinuté na našem pracovišti, které jsou
specifické pro gen kódující alliinázu. Jeden z dvojice primerů byl značen fluorescenční
značkou 6-FAM, VIC, NED nebo PET, což umožňuje multiplexovou analýzu produktů PCR
reakce. PCR reakce s mikrosatelitními primery byla prováděna dle optimalizovaného
protokolu. Reakční směs o objemu 15 μl obsahovala 2x1μl 0,5 μM příslušné dvojice primerů
(tzv. forward a reverse), 1,5 μl 0,2 mM dNTP, 1,5 μl 1x pufr, MgCl2, 0,2 μl Tth polymerázu
Biotools firmy DYNEX a 100 ng vzorku DNA. Reakce byla prováděna v cykleru fy
SensoQuest (Německo). Základní reakční cyklus se skládá z první denaturace 5 min při 950C.;
následuje amplifikace 35 cyklů: denaturace 30 s při 950C, nasednutí primerů 30 s při 600C,
syntéza 30 s při 720C a závěrečná doba syntézy 5 min při 720C. Separace produktů PCR
reakce byla prováděna metodou kapilární elektroforézy v přístroji ABI PRISM 3130 firmy
Applied Biosystems (USA). Jako interní velikostní standard byl použit Genescan Liz500
(LifeTechnologies). Elektroforetogramy byly analyzovány pomocí programů GeneMapper a
MS Excel a převedeny do binární podoby. Spektra specifická pro analyzované odrůdy byla
porovnána a byly určeny specifické profily. Informační hodnota jednotlivých primerových
párů (PIC) byla vypočtena podle vzorce:
PIC = 1 - Σpi2, kde pi je frekvence i-té alely.
Výsledky a diskuze
Analýzy mikrosatelitů generovaly na souboru 56 vzorků celkem 108 odlišných alel. Každý
vzorek byl opakován s využitím minimálně tří biologických replikátů, ve dvou opakováních.
Tyto analýzy potvrdily, že výsledek reakce je specifický a reprodukovatelný, což potvrzuje
základní přednosti vybrané metody (Agarwall et al. 2008). Řada autorů potvrdila, že metoda
analýzy mikrosatelitů je dobře aplikovatelná pro rutinní využití, je robustní a s vysokou mírou
reprodukovatelnosti. Pomocí této metodiky lze rozlišit i velmi příbuzné genotypy v závislosti
na počtu použitých lokusů. Zároveň vysoká míra reprodukovatelnosti umožňuje využít tuto
metodu i pro forenzní účely, v našem případě pro identifikaci a ochranu českých odrůd
česneku (určení pravosti, případně vyloučení pravosti deklarované odrůdy).
Celkem bylo analyzováno 23 mikrosatelitních lokusů. Nejvyšší variabilitu vykazovaly lokusy
ASM53 (9 alel), ASM072 (11 alel), ASA08 (18 alel) a ASA17 (11 alel). Lokusy AMS025,
167
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
GBAS001, GBAS027, GBAS089 a ASA04 jsou u studovaného souboru monomorfní.
Nejvyšší hodnoty PIC (polymorphism information content) vykazují lokusy ASM53, ASM72,
ASA08 a ASA17 (Tabulka 1). Monomorfní lokusy mají nulovou informační hodnotu, a byly
proto z dalších analýz vyloučeny, stejně jako lokus ASA04, který vykázal velmi nízkou
informační hodnotu (PIC = 0,035). Pro další analýzy bude tedy používáno 16 mikrosatelitních
lokusů, jejichž průměrná hodnota PIC je 0,68. Tato hodnota je srovnatelná s hodnotou PIC
nalezenou u mikrosatelitních lokusů pšenice, která v práci Smithe a kol. (1997) činila 0,62.
Obr. 1.: Dendrogram znázorňující asociaci mezi českými česneky, která jsou využívány jsko
standardy alel. Ukazuje jejich vzájemné odlišnosti a odlišuje nepaličáky (ZAH a Benátčan) od
paličáků.
Analýza mikrosatelitů jednoznačně odlišila česneky typu paličák a nepaličák a jednoznačně
odrůdy odlišuje (Obr. 1), což dokazují i hodnoty bootstrapu. Byly identifikovány alely, které
jsou specifické pro oba typy česneků. Analýzy mikrosatelitů identifikovaly jednoznačné
rozdíly mezi českými a zahraničními odrůdami ať už dovezenými obchodními řetězci, nebo
pěstovanými v ČR z dovezené sadby. Úskalím metody analýzy mikrosatelitů je, že bez použití
standardů alel a referenčních odrůd není možné spolehlivě identifikovat danou odrůdu či
detekovat hledanou alelu a porovnávat výsledky analýz prováděných v různou dobu či v
různých laboratořích. Toto úskalí lze však snadno překonat zvolením tzv. standardů alel a ty
pak analyzovat vždy s danými vzorky. V pilotní studii bylo navrženo 9 standardů alel. Na
základě analýz byly vybrány odrůdy, které mají typické zastoupení alel a mohou být v další
práci využívány jako standardy alel. Jedná se o odrůdy Vekan (paličák) viz. Obr. 2, Bjetin
(paličák), Jovan (paličák), Havran (paličák), novošlechtění LAN (paličák), Staník (paličák),
dále Benátčan (nepaličák), Slavin (paličák), ZAH (nepaličák, novošlechtění z odrůdy
Záhorský, Slovensko). U dvou českých odrůd nebyly v opakováních získány identické DNA
fingerprinty (odchylka 5%), jedná se o odrůdy pocházející
z jedné šlechtitelské stanice, které byly zřejmě zaměněny- mohou si totiž být dosti podobné
díky shodnému původu- při technické manipulaci. Ze získaných profilů byl sestaven vzorník
odrůd, který je k dispozici ke kontrolním účelům.
168
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 2.: Příklad porovnání DNA profilu české odrůdy Vekan a španělské odrůdy na základě
polymorfismu u 3 vybraných mikrosatelitních lokusů (délky jednotlivých alel jsou vyznačeny
číselně v pb). Zelená pole označují přítomnost alely v genotypu. Žlutá její absenci.
Na základě této metody jsme analyzovali vzorky z tržní sítě. Bylo možné jednoznačně určit,
zda se jedná o odrůdu registrovanou jako českou v rámci ČR nebo odrůdu zahraniční.
Výsledky byly nezávisle potvrzeny i hodnocením morfologie česneků.
Závěr
Závěrem lze konstatovat, že metoda analýzy mikrosatelitů se ukázala jako vhodná pro
identifikaci odrůd česneku. Soubor 16 vybraných lokusů dokáže rozpoznat a identifikovat
české odrůdy česneku a odlišit je od zahraničních odrůd.
Dedikace
Tento výzkum byl podpořen finančními prostředky projektu NAZV QJ1210158 a
výzkumným záměrem Ministerstvazemědělství MZe0002700604
Použitá literatura
Agapow P.M., Burt A.: indices of multilocuslinkage disequilibrium. Mol EcolNote,2001,1:
101-102.
Agarwal, M., Shrivastava, N., Padh, H.: Advances in molecular marker techniques and their
applications in plant sciences. Plant Cell Reports, 2008, 27: 617-631
Cunha, C.P., Hoogerheide, E.S.S., Zucchi, M.M. and Pinheiro, J.B.: New microsatellite
markers for garlic, Allium sativum L. (Alliaceae). Am. J.Bot., 2012, 99 :e17-e19. _
De Vienne D., Santoni S.: Les principales sources de marqueur moléculaires. in: de Vienne et
al.: Les marqueur moléculaire en génétique et biotechnologies végétales. INRA, Paris,
1998: 15-47.
Fischer D., Bachmann K.: Onion microsatellites for germplasm analysis and their use in
assessing intra- and interspecific relatedness within the subgenus Rhizirideum. Theor.
Appl. Genet., 2000, 101: 153-164.
Goldstein D.B., Schlötterer C.H. : Microsatellites: evolution and application. Oxford
University Press, New York, USA, 2000.
Kahn, A.: In vitro amplification of DNA fragments by polymerase chain-reaction (PCR) - a
new deal in genetics M S-Mede. Sci., 1988, 4: 515-518
Rana, S. V., Pal, R., Vaiphei, K.: Garlic in health and disease. Nutr. Res. Rev. 2011, 24: 6071
Kontaktní adresa:
doc., RNDr. Jaroslava Ovesná, CSc., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507,
161 06 Praha 6 – Ruzyně; [email protected]
169
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
REOLOGICKÉ HODNOCENÍ U SOUBORU GENETICKÝCH ZDROJŮ
PŠENICE Z KOLEKCÍ GENOVÉ BANKY
Rheological evaluation in genetic resources of wheat gene bank collections
Papoušková L.1, Dvořáček V.1, Faměra O.2, Dotlačil L.1
1
Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha - Ruzyně
2
Česká zemědělská univerzita, Praha
Abstrakt
U heterogenního souboru genetických zdrojů pšenice (linie krajových odrůd, moderní odrůdy,
novošlechtění) byly stanoveny reologické charakteristiky pomocí přístroje Mixolab a proveden přímý
pekařský test. Byly nalezeny statisticky signifikantní rozdíly sledovaných znaků, způsobené jak
vlivem genotypu, tak efektem prostředí. Výsledky linií krajových odrůd byly v řadě charakteristik
srovnatelné s výsledky moderních odrůd a potvrzují, že krajové odrůdy mohou být donory velmi
cenných vlastností a významně by mohly rozšířit současné úzké genetické spektrum moderních odrůd.
Klíčová slova: genetické zdroje pšenice, reologická kvalita, Mixolab
Abstract
In the heterogeneous set of wheat genetic resources (landraces, modern and new varieties) were
evaluated rheological characteristics using the device Mixolab and also the direct baking test was
performed. Statistically significant effect of genotype and environment on monitored characteristics
was found. The results of landraces were in many cases comparable with results of modern varieties
and indicated very important role of landraces as donors of valuable properties that could significantly
extend the current narrow range of modern genetic varieties.
Key words: wheat genetic resources, rheological quality, Mixolab
Úvod
V současné době tvoří počet položek jednotlivých odrůd pšenice přibližně 20 % z celkového
množství uchovávaných genetických zdrojů v genové bance. Pro některé své unikátní
parametry (vysoký obsah proteinů, odolnost proti stresům) a pro svoji širokou genetickou
rozmanitost, patří k nejcennějším genetickým zdrojům krajové odrůdy (Hoisington, 1999).
K získání informací o vlastnostech a znacích, důležitých pro intenzivní využívání
shromážděné kolekce slouží studium kolekcí, jejich charakterizace a hodnocení. Získaná data
jsou využívána na jedné straně pro jejich přesnou identifikaci, na straně druhé jako informace
potřebná pro jejich uživatele, nejčastěji šlechtitele.
Za účelem zvýšit efektivitu hodnocení a uživatelskou hodnotu kolekcí pšenice byl testován
soubor ozimých pšenic s rozdílným genetickým základem a stanoveny reologické
charakteristiky pomocí přístroje Mixolab a byl proveden přímý pekařský test, který je jedním
z hlavních kritérií hodnocení pekařské jakosti pšenic.
Materiál a metody
Hodnocený soubor 28 genetických zdrojů ozimé pšenice, který zahrnoval vybrané krajové
odrůdy, moderní odrůdy, novošlechtění a zástupce ze světové kolekce, byl pěstován v roce
2009 na lokalitě Praha - Ruzyně a v roce 2010 na lokalitách Praha - Ruzyně, Humpolec a
Kroměříž, dle standardních pokusnických zásad a interních postupů vedení genetických
zdrojů oddělení genové banky (regenerační přihnojení, bez aplikace fungicidní ochrany a
morforegulátorů).
Reologické hodnocení bylo provedeno pomocí reologického přístroje Mixolabu fy Chopin,
Tripette et Renaud (Mixolab application handbook, 2008). Výstupem měření je křivka
Mixolabu, která je popsána 10 číselnými parametry, se vztahem k jednotlivým částem
pšeničného zrna. Křivky jednotlivých materiálů se od sebe odlišují podle kvality lepku i
170
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
škrobu (Papoušková, 2009). Dále bylo provedeno pokusné pečení (dle protokolu
Výzkumného ústavu mlýnsko-pekárenského průmyslu), které u těchto genetických zdrojů
dosud nikdy neprobíhalo.
Pro statistické vyhodnocení byl použit software “Statistica 10. CZ” (StatSoft). Byl určen
statistický rozdíl mezi liniemi krajových odrůd a moderními odrůdami a stanoven vliv
genotypu a prostředí na tyto parametry.
Výsledky a diskuze
Geneticky kontrastní složení genetických zdrojů i odlišné prostředí pěstování v jednotlivých
letech umožnilo u většiny sledovaných parametrů stanovit nejen základní výsledky, ale i
statisticky signifikantní rozdíly sledovaných znaků, způsobené jak vlivem genotypu, tak
efektem prostředí.
Nejprve bylo provedeno hodnocení materiálů na Mixolabu, kde při hodnocení efektu
jednotlivých faktorů převažoval vliv genotypu u parametrů vývin těsta (C1), vaznost vody
moukou a stabilita těsta. Ostatní parametry byly u sledovaného souboru více ovlivněny
faktorem prostředí, který zahrnoval vliv lokality i ročníku (Tab.1)
Tab.1 Hodnoty jednotlivých parametrů Mixolabu a procentický vliv faktorů (ANOVA)
Stabilita
Vaznost
C1
C2
C3
C4
C5
těsta
Průměry
vody
(min)
(nm)
(nm)
(nm)
(nm) mix.
(%)
(min)
b
b
a
a
a
a
Linie kraj.odrůd
60,7
4,32
0,44
1,78
1,57
2,25
7,58a
Moderní odrůdy
57,8a
2,43a
0,47a
2,07b
1,72b
2,47b
7,97a
Celkově
59,9
3,82
0,45
1,93
1,61
2,34
7,73
55,0**
56,3**
21,4**
28,3**
4,1**
5,5**
72,3**
Faktor
Genotyp (%)
Faktor prostř. (%) 37,0**
17,3**
69,5**
62,0**
90,6**
90,4** 13,2**
Odlišné písmenné indexy (a,b) se liší na hladině významnosti α = 0,05 (test Tukey)
**
Statisticky signifikantní pro p≤0,01
C1 – bod absorpce; C2 – bod změknutí; C3 – bod gelovatění; C4 – bod stability gelu; C5 –
bod retrogradace
Vzhledem k tomu, že neexistuje přesné číselné vyjádření charakteristik Mixolabu pro
jednotlivé kategorie materiálů, bylo hodnocení souboru srovnáváno s výsledky elitní odrůdy
Akteur a odrůdy Bohemia s deklarovanou pekařskou jakostí A.
Většina jednotlivých charakteristik pro krajové linie a moderní odrůdy byla statisticky
odlišná. Linie se vyznačovaly vyšší vazností a v mnoha případech pomalejším vývinem těsta
C1. U tohoto parametru byla zjištěna velká variabilita mezi jednotlivými liniemi v rozmezí od
2,36 min do 7,5 min. Odrůda Akteur dosáhla průměrného času 1,8 min a odrůda Bohemia
zařazená do skupiny A 3,9 min. Průměrná stabilita těsta byla u obou skupin srovnatelná, ale u
linií byla opět zjištěna vyšší variabilita výsledků od 3,3 min až do 11,7 min. Stabilita těsta u
moderních odrůd se pohybovala od 5,1 min (Biscay) do 10,2 min u elitní odrůdy Akteur.
Pokles konsistence těsta, který je reprezentován rozdílem bodů C1 a C2 nebyl mezi liniemi a
moderními odrůdami statisticky významný. Větší rozdíl se projevil ve škrobové části křivky,
kdy linie sice dosáhly nižšího bodu gelovatění C3, který charakterizuje bobtnání a mazovatění
škrobu při zahřívání, ale následný pokles křivky monitorující stabilitu gelu byl výrazně nižší
než u moderních odrůd. Také retrogradace u těchto genových zdrojů neprobíhala tak silně
171
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
(nižší bod C5), proto u výrobků z takovýchto odrůd lze podle těchto výsledků očekávat vyšší
dobu skladovatelnosti. Pro toto rozdílné chování jednotlivých skupin není zatím nalezeno
uspokojivé vysvětlení. Bylo by vhodné stanovit u všech sledovaných genetických zdrojů
pšenice obsah amylosy a amylopektinu, jejichž poměr ovlivňuje reologické vlastnosti. Toto
stanovení je však poměrně pracné a nákladné. Je však třeba zmínit, že nalezené hodnoty u
obou skupin odpovídají hodnotám stanoveným u komerční mouky, které uvádí ve své práci
Codină (2010).
Rozdíl mezi oběma skupinami genových zdrojů je zřetelně vidět například na obrázku 1, kde
jsou znázorněny křivky vybraných linií a moderních odrůd pšenice. Linie Szekacz 47/E má
podobný průběh proteinové části křivky jako elitní odrůda Akteur, nižší bod gelovatění, ale
menší propad křivky ve škrobové části. Linie odvozená od krajové odrůdy Vouska
z Třemošnice 13/B vykazuje v obou případech průběh křivky, který naznačuje horší
reologické vlastnosti než ostatní uvedené materiály.
Obr.1 Křivka Mixolabu pro vybrané materiály (Kroměříž 2010)
U všech sledovaných pšenic bylo provedeno pokusné pečení, a vyhodnocen efekt genotypu,
prostředí a ročníku na tyto parametry (Tab. 2).
V charakteristice objem pečiva, která je jedním z hlavních znaků pekařské kvality, předčily
linie krajových odrůd statisticky významně moderní odrůdy. Všechny linie dosáhly u tohoto
parametru vyšší průměrné hodnoty (až 346 ml) než elitní odrůda Akteur (253,2 ml).
Monitorované linie krajových odrůd s velmi vysokým obsahem dusíkatých látek potvrdily
obecně uváděnou skutečnost, že vyšší obsah dusíkatých látek příznivě působí na objem pečiva
(Prugar, 2008; Ibrahim, 2010). Nalezené výsledky naznačují velmi dobrou pekařskou kvalitu
těchto genetických zdrojů.
172
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab.2 Hodnoty jednotlivých parametrů a procentický vliv faktorů (ANOVA)
Objem pečiva Výška
Šířka
Výška/šířka
Průměry
(ml)
pečiva (cm)
pečiva (cm) pečiva
Linie kraj.odrůd
301,3b
6,4b
9,2b
0,70a
Moderní odrůdy
251,1a
6,0a
8,7a
0,69a
Celkově
290,0
6,3
9,0
0,70
Faktor
Genotyp (%)
55,1**
68,1**
51,7**
62,8**
Faktor prostř. (%)
22,4**
4,0**
13,9*
NS
Odlišné písmenné indexy (a,b) se liší na hladině významnosti α = 0,05 (test Tukey)
*
Statisticky signifikantní pro p≤0,05; **Statisticky signifikantní pro p≤0,01
NS – není statisticky signifikantní
Všechny získané charakteristiky pokusného pečení byly u monitorovaného souboru silněji
ovlivněny genotypem než vlivem prostředí. V případě linií se, vzhledem k jejich známé
stabilitě i v případě nízkých vstupů, nabízí možnost jejich pěstování v ekologickém
zemědělství (BRUSH, 1998).
Závěr
Reologické stanovení souboru odlišných genetických zdrojů potvrdilo, že krajové linie, které
se nachází ve sbírkách genové banky, mohou být donory velmi cenných vlastností a
významně by mohly rozšířit současné úzké genetické spektrum moderních odrůd.
Monitorované linie odvozené z evropských krajových odrůd ozimé pšenice se v mnoha
sledovaných parametrech vyrovnaly současným moderním odrůdám a v některých případech
je i předčily.
Dedikace
Výsledky byly získány při řešení projektu MZe ČR č. QH 92155 a 0002700604.
Literatura
Brush,S.B., Meng, E. (1998): Farmers’ valuation and conservation of crop genetic resources.
Genetic Resources and Crop Evolution. 45, 139–150.
Codină, G.G., Mironeasa, S., Bordei, D., Leahu, A. (2010): Mixolab Versus Alveograph and
Falling Number. Czech J. Food Sci., 28, 3, 185–191.
Hoisington, D., Khairallah, M., Reeves, T., Ribaut, J.M., Skovmand, B., Taba, S., Warburton,
M. (1999): Plant genetic resources: What can they contribute toward increased crop
productivity? Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 5937–5943.
Ibrahim, M.E., Abdel-Aal, S.M., Husseinb, S.A.,Gafar, N.A. (2010): Technological,
rheological and yield differences among Egyptian wheat varieties. J Sci Food Agric, 91,
831–840.
Papoušková, L., Dvořáček, V., Chrpová, J., Horáková, V. (2009): Vliv povětrnostních
podmínek a rajonizace na variabilitu vybraných reologických parametrů odrůd pšenice
seté. Vědecká příloha časopisu Úroda č.12, 565-568.
Prugar, J. a kolektiv (2008): Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. Výzkumný
ústav pivovarský a sladařský, a. s., Praha.
Kontaktní adresa:
Ing.Ludmila Papoušková, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby,v.v.i., Praha 6 - Ruzyně
[email protected]
173
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VÝNOSY ZELENÉ HMOTY A SENA ČESKÝCH A SLOVENSKÝCH
ODRŮD DIPLOIDNÍHO JETELE LUČNÍHO
The yields of green mass and hay of Czech and Slovak varieties
of diploid red clover
Pelikán J.1, Knotová D.2, Raab S.2
1
Výzkumný ústav pícninářský, spol s r.o. Troubsko
2
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
Abstrakt
V roce založení a dvou užitkových rocích bylo zkoušeno 8 českých a dvě slovenské odrůdy
diploidního jetele lučního z hlediska celkových ročních výnosů zelené hmoty a sena. Ve výnosech
zelené hmoty nebyly v jednotlivých rocích mezi odrůdami zjištěny statistické rozdíly, naopak ve
výnosech sena rozdíly zjištěny byly s výjimkou roku založení. Výnosy ve 2. užitkovém roce byly
negativně ovlivněny nedostatkem srážek v průběhu jarních měsíců a počátku léta.
Klíčová slova: Trifolium pratense L.; české a slovenské diploidní odrůdy; produkce zelené hmoty a
sena
Abstract
In the year of establishment and in the two using years the 8 Czech and 2 Slovak varieties of the
diploid red clover were tested from the point of view the total yields of green mass and hay. In the
yields of green mass between the varieties the statistical differences were not found, while in the yields
of the hay the statistical differences were found exception the year of the establish. In the second crop
year the yields were negatively affected by the lack of rainfall during the spring and early summer
months.
Key words: Trifolium pratense L.; Czech and Slovak varieties of diploid; green mass and hay
production
Úvod
Za 20 roků trvání „Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů kulturních
rostlin a agrobiodiverzity“, financovaného MZe ČR, bylo pracovištěm získáno 240
tuzemských a zahraničních odrůd jetele lučního (Trifolium pratense L.). Veškeré tyto
materiály byly přezkoušeny v polních pokusech, popsány a originální osivo předáno
k dlouhodobému uskladnění v genové bance ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby, v.v.i.
v Praze – Ruzyni. S výsledky pokusů byla průběžně seznamována odborná veřejnost (Pelikán
et al. 2003; 2004; 2005; 2007; Pelikán, Knotová 2010). Získaná data dále posloužila ke
zpracování řady odborných a vědeckých prací (Vymyslický et al. 2006; 2012). Pro uživatele
genetických zdrojů ze strany výzkumu a šlechtění je dokumentace přístupná na
http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/. Srovnání výkonnosti slovenských odrůd jetele
lučního s odrůdami rumunskými provedla Drobná (2009), jiná srovnání u jetele lučního
nebyla zaznamenána.
Materiál a metody
V roce 2010 byl založen polní pokus s 8 českými a 2 slovenskými (Slatina a Podjavorina)
odrůdami diploidního jetele lučního. Jako kontrola byla použita odrůda Start. Pokus byl
založen metodou znáhodněných bloků ve 3 opakováních na parcelách 10 m2. V roce založení
byla realizována jedna odplevelovací seč a dvě seče vážené, v 1. užitkovém roce (2011) čtyři
174
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
seče a ve druhém užitkovém roce tři seče. Při sklizni byly odebírány vzorky, které po usušení
posloužily k přepočtu výnosů sena. Výnosy 2. užitkového roku byly silně ovlivněny
nepříznivým průběhem počasí (teplá zima bez sněhové pokrývky, silné mrazy v měsíci únor a
nedostatek srážek v jarních měsících a počátkem léta). Výsledky dosažené v jednotlivých
rocích byly zpracovány analýzou rozptylu.
Výsledky a diskuze
Průměrné hodnoty celkových ročních produkcí v zelené hmotě a v seně jsou pro rok založení
a dva užitkové roky uvedeny v tab. 1. Současně jsou v tabulce vyznačeny statistické
průkaznosti zjištěné na základě analýz rozptylu při α = 0,05. Ve výnosech zelené hmoty
nebyly zjištěny statisticky průkazné rozdíly mezi zkoušenými odrůdami v žádném
z hodnocených roků. Naopak ve výnosech sena, s výjimkou roku založení, statisticky
průkazné rozdíly ve výnosech jednotlivých odrůd prokázány byly.
V roce založení se výnosy zelené hmoty pohybovaly od 28,50 do 36,23 t.ha-1 a nejvyšší výnos
dosáhla slovenská odrůda Podjavorina, která o 5% překonala kontrolní odrůdu Start. Dále
následovaly české odrůdy Start a Bonus. V 1. užitkovém roce kolísaly výnosy od 44,90 do
68,33 t.ha-1 a nejvyšší výnosy byl dosažen odrůdou Agil, která překonala kontrolu o 5,3%.
Dále následovaly odrůdy Start a slovenská odrůda Podjavorina. Ve 2. užitkovém roce byly
výnosy negativně ovlivněny nedostatkem srážek v první polovině roku, jak je patrné z gr. 1, a
pohybovaly se od 3,77 do 7,27 t.ha-1. Nejvyšší výnos dosáhla odrůda Start, dále následovaly
odrůdy Bonus a slovenská Slatina. Ve všech třech rocích trvání pokusu dosáhly vyšších
výnosů oproti průměrům celého souboru odrůdy Start, Bonus a Podjavorina.
Tab.1: Celkové produkce zelené hmoty a sena v roce založení a dvou užitkových rocích (v
t.ha-1) s vyznačením statistických průkazností (α = 0,05)
2010
Start
34,50a
Tábor
28,50a
Vltavín
28,80a
Bonus
33,87a
Trubadur
32,73a
Garant
30,60a
Agil
31,83a
Brisk
30,67a
Slatina
29,83a
Podjavorina 36,23a
zel. hmota
2011
64,87a
44,90a
45,23a
64,17a
56,20a
56,50a
68,33a
58,00a
56,73a
64,27a
2012
7,27a
4,27a
4,43a
6,73a
3,77a
4,93a
4,80a
4,07a
6,67a
6,60a
2010
5,58a
4,52a
5,99a
5,69a
5,21a
6,82a
5,06a
5,21a
4,81a
7,08a
seno
2011
9,18ab
7,89a
7,12a
11,91bc
9,51abc
11,27bc
12,48c
9,46abc
8,71ab
12,54c
2012
1,76bc
0,93ab
0,97ab
1,49abc
0,68a
1,33ab
1,10ab
0,86a
2,27c
1,14ab
Graf 1: Průměrné měsíční teploty a sumy srážek v jednotlivých rocích trvání pokusu.
175
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Ve výnosech sena se v roce založení pohybovaly hodnoty od 4,52 do 7,08 t.ha-1 a odrůda Start
byla překonána 4 odrůdami. Jednalo se o odrůdy Podjavorina (o 26,9%), Garant (o 22,2%),
Vltavín (o 7,3%) a Bonus (o 2%). V 1. užitkovém roce kolísaly výnosy od 7,12 do 12,54
t.ha-1 a kontrolní odrůda byla překonána 6 ze zkoušených odrůd. Odrůda Podjavorina
překonala kontrolu o 36,6%, Agil o 35,9%, Bonus o 29,7%, Garant o 22,8%, Trubadur o 3,6%
a Brisk o 3,1%. Odrůdy Podjavorina a Agil v tomto roce statisticky průkazně překonaly
odrůdy Tábor a Vltavín. Ve 2. užitkovém roce se výnosy pohybovaly od 0,68 do 2,27 t.ha-1 a
nejvyšší výnos byl zaznamenán u slovenské odrůdy Slatina, která statisticky průkazně
překonala odrůdy Trubadur a Brisk a kontrolní odrůdu překonala o 29%. Ve všech třech
rocích trvání pokusu dosáhly vyšších výnosů oproti průměrům celého souboru odrůdy Bonus
a Garant.
Závěr
Ve výnosech zelené hmoty a sena jsou nové české i slovenské odrůdy diploidního jetele
lučního poměrně vyrovnané. Přesto řada z nich překonává kontrolní odrůdu Start, zvláště ve
výnosech sena. Na sucho reagovaly všechny odrůdy značným snížením výnosů, nejvíce však
odrůdy Trubadur a Brisk. Odrůda Start v době sucha poskytla nejvyšší výnosy zelené hmoty,
ve výnose sena byla podstatně překonána slovenskou odrůdou Slatina. K obdobnému závěru
dospěli také Pelikán et al. (2006), jednalo se však o mnohem užší sortiment českých odrůd
(pouze odrůdy Start a Vltavín) a zcela jiné odrůdy slovenské.
Dedikace
Výsledky byly získány za částečné institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj
výzkumné organizace a částečně z prostředků Národního programu konzervace a využití
genetických zdrojů kulturních rostlin a agrobiodiverzity, financovaného MZe ČR.
Použitá literatura
Drobná J. (2009): Yield and Forage Quality of Romanian Red Clover (Trifolium pratense L.)
Varieties Studied in Slovakia. Notulae Botanical Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. Vol. 37
(1): 204-208, ISSN 0255-965X
Pelikán J., Gottwaldová P., Vymyslický T. (2007): Zhodnocení výnosového potenciálu odrůd
jetele lučního. In: Badalíková: Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a
zpracování produktů. Brno, 2007. ISBN 978-80-86908-04-5: 219 - 224
Pelikán J., Knotová D. (2010): Produkce píce u sortimentu odrůd jetele lučního. Úroda 12,
vědecká příloha, s. 187-190
Pelikán J. Meglič V, Hozlar P., Hauptvogel P.(2005): Výnosový potenciál odrůd jetele
lučního (Trifolium pratense L.) v různých agroekologických podmínkách pěstování. Sbor.
věd. prací Troubsko 2005 (15): 41 - 47
Pelikán, J., Vymyslický, T., Gottwaldová, P. (2004): Zhodnocení sortimentu odrůd jetele
lučního (Trifolium pratense L.) z hlediska výnosu. Sbor. konf. Nové poznatky v pěstování,
šlechtění a ochraně rostlin, Brno 2004: 117 – 121
Pelikán J., Vymyslický T., Gottwaldová P., Nedelník J. (2006): Correlations of some traits in
diploid and tetraploid red clover (Trifolium pratense L.) accessions. In: Breeding and seed
production for conventional and organic agriculture (Proceedings of XXVI meeting of the
176
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Eucarpia Fodder Crops and amenity grasses section and XVI Meeting of the Eucarpia
Medicago spp group). Perugia, Italy, 2006: 230 – 233, ISBN-978-88-87652-12-3
Pelikán, J., Vymyslický, T., Zapletalová, I. (2003): Evaluation of the red clover assortment
under the contions of the Czech republic. Czech J. Genet. Plant Breed., 39 (Special Issue):
232-235.
Vymyslický T., Pelikán J., Gottwaldová P., Nedelník J. (2006): The Czech core collection of
Trifolium pratense. In: Breeding and seed production for conventional and organic
agriculture (Proceedings of XXVI meeting of the Eucarpia Fodder Crops and amenity
grasses section and XVI Meeting of the Eucarpia Medicago spp group). Perugia, Italy,
2006: 200 – 205, ISBN-978-88-87652-12-3
Vymyslicky T., Smarda P., Pelikan J., Cholastova T., Nedelnik J., Moravcova H., Pokorny R.,
Soldanova M., Polakova M. (2012): Evaluation of the Czech core collection of Trifolium
pratense, including morphological, molecular and phytopathological data. African Journal
of Biotechnology Vol. 11(15), pp. 3583-3595, ISSN 1684–5315
http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Pelikán, CSc.,
Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o.,
Zahradní 1, 66441 Troubsko,
[email protected]
177
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
SEKVENČNÍ ANALÝZA GENŮ Z BIOSYNTETICKÉ DRÁHY
ANTHOKYANŮ PŠENICE
Sequence analysis of genes from wheat anthocyanin biosynthetic pathway
Sekanina P.1, Štiasna K.1, Vyhnánek T.1, Trojan V.1, Bartoš J.2, Havel L.1
1
2
Mendelova univerzita v Brně
Ústav experimentální botaniky AV ČR, Olomouc
Abstrakt
Anthokyany, flavonoidní látky, jsou zodpovědné za rozdílné zbarvení obilek pšenice seté (Triticum
aestivum L.). Pigmenty tvořené biosyntetickou drahou anthokyanů jsou ukládány v různých částech
obilky. Purpurové pigmenty jsou akumulovány v perikarpu a modré pigmenty v aleuronové vrstvě
obilky. V pokusech byly použity jarní formy pšenice, dva genotypy s purpurově zbarveným
perikarpem a dva genotypy s modře zbarvenou aleuronovu vrstvou. Genotyp s bílou obilkou sloužil
jako kontrola. Z vyvíjejících se obilek byla izolována celková RNA. Pomocí reverzní transkripce byla
získána cDNA. Na základě sekvenace získaných DNA fragmentů byly detekovány kandidátní
sekvence genů pro chalkonisomerasu (podobnost 98-100%), pro dihydroflavonolreduktasu (95-100%
podobnost) a pro anthokyanidinsynthasu. Variabilita zjištěná mezi studovanými genotypy byla
způsobena jednonukleotidovými polymorfismy a indely. Získané sekvence byly lokalizovány
v genomu pšenice.
Klíčová slova: anthokyany, chalkonisomerasa, dihydroflavonolreduktasa, anthokyanidinsynthasa,
Triticum aestivum L.
Abstract
Anthocyanins, the group of flavonoid substance, are responsible for colored caryopses of common
wheat (Triticum aestivum L.). Pigments formed in anthocyanin biosynthetic pathway are deposited
in different parts of caryopsis. Purple anthocyanins are accumulated in pericarp while blue
anthocyanins are stored in the aleurone layer of caryopsis. The spring wheat form of two
genotypes with purple pericarp and two genotypes with blue aleuron layer were used in the
experiments. Genotype with white caryopsis was used as a control. A total RNA was isolated
from developing caryopses and transcribed into cDNA. We detected sequences for chalcon isomerase
(98-100% similarity), for dihydroflavonol reductase genes (95-100% similarity) and for anthocyanidin
synthase genes. The variability among genotypes in this study was due to insertion or deletion (indels).
These candidate sequences were localized in the wheat genome.
Key words: anthocyanins, chalcon isomerase, dihydroflavonol reductase, anthocyanidin synthase,
Triticum aestivum L.
Úvod
Anthokyany jsou přírodní pigmenty, které zabarvují květy, listy, plody, semena a další pletiva
do modré, purpurové až oranžové barvy. V pšenici seté (Triticum aestivum L.) zodpovídají
mj. za různé zbarvení obilek. Modré anthokyany jsou ukládány v aleuronové vrstvě obilky,
purpurově zbarvené anthokyany v perikarpu (obr. 1). Tyto látky flavonoidní povahy jsou
vysoce ceněné nejen pro své senzorické vlastnosti, ale zejména pro blahodárný vliv na zdraví.
Jejich benefitem je zejména antioxidační aktivita a pozitivní vliv na kardiovaskulární systém
(Wallace, 2011).
První v biosyntetické dráze je enzym chalkonsynthasa, který katalyzuje vznik chalkonu.
Biosyntetická cesta dále vede s několika enzymatickými kroky k ostatním třídám flavonoidů,
jako jsou flavonoly, dihydroflavonoly a nakonec k anthokyanům. Další třídy flavonoidů
(tj. isoflavony, aurony, flavony a pro-anthokyanidiny) představují vedlejší větve flavonoidů,
které jsou odvozeny z meziproduktů anthokyanových sloučenin (Ahmed et al., 2009; Tanaka
et al., 2008; Schijlen et al., 2004). Geny pro enzymy uplatňující se v biosyntetické dráze
anthokyanů jsou velmi často rozdělovány na dvě skupiny: geny rané biosyntézy (CHS –
178
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
chalkonsynthasa, CHI – chalkonisomerasa /syn. chalkon-flavonisomerasa/ a FH –
flavonhydroxylasa) a geny pozdní biosyntézy (DFR – dihydroflavonolreduktasa, ANS –
anthokyanindinsynthasa a UFGT - UDP-glukosoflavonoidglykosyltransferasa) (Nesi et al.,
2001).
Obr. 1: Uložení anthokyanů ve vrstvách obilky
A)
B)
A) Abissinskaja arrasajta (purpurový perikarp), B) Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen (modrý aleuron),
úsečka – 500 μm
Materiál a metod
Jako materiál byly použity vyvíjející se obilky pšenice (10. - 20. den post anthesis) jarní
formy s nestandardním zbarvením. Genotyp UC66049 a Tschermaks Blaukörniger
Sommerweizen mají v plné zralosti modře zbarvenou aleuronovou vrstvu. Genotypy
Abissinskaja arrasajta a ANK-28B se vyznačují purpurovým perikarpem. Genotyp
Novosibirskaja 67 byl použit jako standard a vyznačuje se bílou barvou obilky. Vzorky osiva
byly získány z Agrotest fyto, s.r.o. Kroměříž. Rostliny byly vypěstovány v maloparcelkovém
pokusu na pozemku Botanické zahrady a arboreta Mendelovy univerzity v Brně
ve vegetačním období 2011. Datum kvetení odpovídalo 65 BBCH a bylo rozdílné pro
studované genotypy: 13. 6. 2011 (UC66049), 15. 6. 2011 (ANK-28B a Tschermaks
Blaukörniger Sommerweizen ) a 16. 6. 2011 (Abissinskaja arrasajta a Novosibirskaja 67).
Z obilek byla fenol-chloroformovou extrakcí izolována celková RNA a přepsána pomocí kitu
(Sigma Aldrich) do cDNA. Pro návrh primerů byly použity sekvence cDNA získané
z databáze National Center for Biotechnology Information (NCBI). Pro CHI byla vybrána
sekvence cDNA s kódovým označením v databázi AB187026.1. Pro DFR byla vybrána
sekvence s kódovým označením AB162138. Pro ASN byly vybrány sekvence s kódovým
označením AB247917.1, AB247918.1, AB247919.1 AB247920.1 a AB247921.1. Primery
byly navrženy pomocí programu Primer3. K zjištění optimální teploty nasedání navržených
primerových kombinací byla provedena gradientová PCR. PCR reakcí byly amplifikovány
úseky sekvencí pro CHI, DFR a ANS, které byly po purifikaci použity pro přímé sekvenování
PCR produktů, které bylo provedeno specializovanou laboratoří (Macrogen, Holandsko).
Získané kandidátní sekvence byly pro vyhodnocení polymorfizmu porovnány programem
ClustalW2 vzájemně mezi sebou a se sekvencí z databáze NCBI, podle které byly navrženy
primery. Získané sekvence byly dále porovnány se sekvencemi získanými z jednotlivých
chromozomálních ramen pšenice seté kultivaru Chinese Spring.
Výsledky a diskuze
Sekvenováním PCR produktu pro CHI: se podařilo získat sekvenci fragmentů DNA
o velikosti 335 bp (ANK-28B, Abissinskaja arrasajta, Tschermaks Blauköniger
Sommerweizen a UC66049), která jsou shodná s výchozí sekvencí AB187026.1. Pro genotyp
Novosibirskaja 67 byla velikost DNA sekvence 340 bp. Odchylka v počtu bazí nukleotidů je
dána pětinukleotidovými indelem (inzercí/delecí) na pozici mezi 205. a 215. nukleotidem
(obr. 2). Tento indel přerušuje čtecí rámec a může způsobit nefunkčnost nově vznikajícího
proteinu. Ze získaných dat je možné určit, že se jedná o inzerci u genotypu Novosibirskaja 67.
179
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Ondroušková et al. (2012) detekovali stejnou inzerci u ozimé odrůdy Heroldo, která se také
vyznačuje bílým zrnem. Vzájemná podobnost mezi sekvencemi se pohybovala v rozmezí
hodnot 98 - 100 %. Variabilita v sekvencích nebyla způsobena jednonukleotidovým
polymorfismem, který jsme u CHI nezaznamenali.
Obr. 2: Srovnání vybraného úseku sekvencí CHI pomocí programu BioEdit
N67 - Novosibirskaja 67, AA - Abissinskaja arrasajta, ANK - ANK-28B, UC - UC66049, TBS - Tchermaks
Blaukörniger Sommerweizen, NCBI – sekvence AB187026.1 použitá pro návrh primerů
Sekvenováním PCR produktu pro DFR: jsme získali sekvenci fragmentů o velikosti 148 bp
pro genotypy UC66049, Tschermaks Blaukörniger Sommerweizen, Abissinskaja arrasajta a
ANK-28B. U genotypu Novosibirskaja 67 byla získaná sekvence o velikosti 153 bp.
Odchylka ve velikosti sekvenačních dat u genotypu Novosibirskaja 67 je způsobena třemi
indely. První indel je velikosti tří nukleotidů. Další dva indely jsou jednonukleotidové.
Vzájemná podobnost mezi sekvencemi se pohybovala v rozmezí hodnot 95 - 100%, což je
nižší v porovnání s CHI.
Sekvenováním PCR produktu pro ANS: se podařilo získat sekvenci fragmentu DNA
o velikosti 222 bp pouze u genotypu UC66049, a to 20. den post anthesis, a to i přes
několikeré opakování sekvenčních analýz PCR produktů. Získaná sekvence vykazuje 100%
podobnost s částí sekvence AB247920.1 v databázi NCBI (Himi et al., 2006, nepublikováno).
Porovnání sekvencí CHI, DFR a ANS se sekvencemi chromozomálních ramen pšenice seté:
sekvence DFR byla nalezena v genomu pšenice ve dvou kopiích. Na chromozomu 3B
a na dlouhém rameni chromozomu 3A. Himi a Noda (2004) lokalizovali gen pro DFR
na chromozomech 3A, 3B a 3D. Shoda v sekvencích se u jednotlivých genotypů pohybovala
v rozmezí 96 – 98 %. V případě CHI byla nalezena shodná sekvence na dlouhém rameni
chromozomu 5B. Podobnost byla 98 – 100%. Data pro chromozom 5DL nejsou v současné
době dostupná, a proto je možné, že kopie genu CHI se nachází i v této oblasti genomu.
Pro sekvenci ASN se podařilo nalézt v databázi 3 sekvence s homologií alespoň 90%. Dvě se
nacházejí na chromozomálním rameni 6AS a jedna na rameni 6DS. Jedna ze sekvencí
původem z 6AS vykazuje homologii 100% s námi získanou sekvencí z genotypu UC66049.
Zajímavou skutečností je, že nebyla nalezena kopie genu pro ASN na třetím homeologním
rameni 6BS.
Závěr
Sekvenční analýzou jsme získali částečnou sekvenci pro geny CHI, DFR a ANS. Po srovnání
mezi genotypy byla zjištěna vzájemná homologie sekvencí pro geny CHI a DFR v rozmezí
82 - 100%. Bylo potvrzeno, že navržené primery skutečně amplifikují úseky genů pro CHI,
DFR a ANS. V sekvencích se podařilo detekovat indely, které narušují čtecí rámec a mohou
tak mít významný vliv na funkčnost nově vznikajícího transkriptu. Navazujícím krokem
na tuto práci je získat sekvence celé části transkribovaných genů prostřednictvím metod
rychlé amplifikace konců cDNA (3´RACE a 5´RACE). Dále porovnat sekvenci kompletní
180
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
cDNA se sekvencí genomické DNA a zjistit tak oblasti intronů v genech. V neposlední řadě
budou data sloužit pro návrh qPCR pro studium exprese genů v průběhu zrání obilky.
Dedikace
Tato práce vznikla za finanční podpory grantového projektu IGA AF MENDELU č. IP
12/2013.
Poděkování
Autoři děkují za spolupráci Ing. Petru Martinkovi, CSc. z Agrotestu fyto, s.r.o. Kroměříž za
osivo a Ing. Tomáši Kolouškovi vedoucímu Botanické zahrady a arboreta Mendelovy
univerzity v Brně za pěstování pokusných rostlin.
Použitá literatura
Ahmed N., Maekawa M., Noda K. (2009): Anthocyanin accumulation and expression pattern
of anthocyanin biosynthesis genes in developing wheat coleoptiles. Biol. Plant., 53 (2):
223-228
Himi E., Noda K., 2004. Isolation and location of free homoelogous dohydroflavonol-4reductase (DFR) gene sof beat and thein tissue-dependent expression. J. Exp. Bot., 55
(396): 365-375
Nesi N., Jond C., Debeaujo I., Caboche M., Lepiniec L. (2001): The Arabidopsis TT2 gene
encodes an R2R3 MYB domain protein that acts as a key determinant for proanthocyanidin
accumulation in developing seed. Biol. Plant.. 53 (2): 223 - 228.
Ondroušková J., Vyhnánek T., Hanáček P., Martinek P. (2012): Stanovení kandidátní
sekvence biosyntetické dráhy anthokyanů u pšenice. Úroda, (9): 183-187.
Schijlen E. G., Ric de Vos CH., van Tunen A. J., Bovy A. G. (2004): Modification of
flavonoid biosynthesis in crop plants. Phytochemistry, 65(19): 2631-2648.
Tanaka Y., Sasaki N., Ohmiya A. (2008): Biosynthesis of plant pigments: anthocyanins,
betalains and carotenoids. Plant J., 54 (4), 733-749.
Wallace T.C. (2011) Anthocyanins in cardiovascular disease. Adv. Nutr., 2 (1): 1-7.
Wang A., Xia Q., Xie W., Datla R., Selvaraj G. (2003): The classical Ubisch bodies carry a
sporophytically produced structural protein (RAFTIN) that is essential for pollen
development. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100 (24): 14487-14492.
Kontaktní adresa:
Ing. Tomáš Vyhnánek, Ph.D.
Ústav biologie rostlin AF
Mendelova univerzita v Brně
Zemědělská 1, 613 00 Brno
[email protected]
181
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV NEDOSTATKU VODY NA VYBRANÉ FYZIOLOGICKÉ
PARAMETRY U ŘEPKY OLEJKY
Effect of water shortage on selected physiological parameters
in oilseed rape
Urban M. O., Vítámvás P., Klíma M., Prášil Ilja T.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha - Ruzyně
Abstrakt
U čtyř odrůd ozimé řepky (Viking, Navajo, Cadeli a Californium) byla sledována akumulace
dehydrinů (DHN) po 2 a 4 týdnech sucha a po rehydrataci. U všech genotypů byly vizualizovány čtyři
typy dehydrinů s rozdílnou molekulovou hmotností (cca 104, 70, 53 a 25 kDa), u cv. Navajo navíc i 23
kDa. Nejvýraznější akumulace DHN oproti kontrole byla zaznamenána u většiny genotypů po 4
týdnech sucha. I když byly mezi některými průměry zjištěny významné rozdíly v akumulaci mezi
kontrolou a stresem, mezi variantami stresu a mezi genotypy, nelze jednoznačně prohlásit, že
vizualizované dehydriny byly exprimovány pouze vlivem nedostatku vody, případně že úroveň jejich
akumulace byla genotypově specifická, a to z důvodů velmi nízkých koncentrací dehydrinů
v termostabilní proteinové frakci a nespecifickým vazbám proteinů na membránu.
Klíčová slova: řepka ozimá; stres suchem; dehydriny; chemiluminiscence
Abstract
The accumulation of dehydrins (DHNs) was evaluated in four winter oilseed rape cultivars (Viking,
Navajo, Cadeli and Californium) after two and four weeks of drought and after rehydration. Four types
of DHNs with different molecular weights (~104, ~70, ~53 and ~25 kDa) were visualized in all
cultivars, a DHN ~23 kDa in cv. Navajo, respectively. The most significant accumulations of DHNs
compared to the standard were detected in most of the genotypes after 4 weeks of drought.
Additionally, we observed some significant differences in DHN accumulation between stress variants,
treatments and genotypes as well. As the very low concentrations of DHNs in protein extract and/or
non-specific binding of proteins to the membrane were detected, we cannot clearly declare that
visualized DHNs were differentially expressed only due to the lack of water and/or that the level of
accumulation was genotype specific.
Key words: winter oilseed rape; drought stress; dehydrins; chemiluminescence
Úvod
Pomalé a kontinuální vysychání substrátu napodobuje procesy, kterým je rostlina vystavena
při dlouhodobém stresu suchem v polních podmínkách. Perspektivní metodou výběru nových
odrůd řepky olejky se ukazuje sledování akumulace specifických proteinů z termostabilní
proteinové frakce (rozpustných po varu) – tzv. dehydrinů (DHN). Akumulace DHN v
souvislosti s působením abiotických stresorů (sucho, chlad) je považována za jeden
z významných, genotypově podmíněných znaků, přispívajících k odolnosti rostlinných buněk
vůči ztrátě vody (Yamaguchi-Shinozaki and Shinozaki, 2006; Hanin et al., 2011, Kosová et
al., 2011). Schopnost DHN vázat molekuly vody a interagovat s povrchem membrán nebo s
dalšími proteiny pravděpodobně zabraňuje nadměrným ztrátám vody z buněk. Pro řepku byly
DHN prozatím představeny jako vhodné indikátory úrovně stresu chladem (Klíma et al.,
2012). Cílem této studie bylo vizualizovat a analyzovat dynamiku DHN z termostabilní
proteinové frakce u suchem stresovaných odrůd řepky pomocí chemiluminiscence a ověřit,
zda existuje vztah mezi délkou stresu a celkovou akumulací DHN.
182
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Pro experimenty byly použity čtyři komerční odrůdy ozimé řepky různé provenience:
Californium (CAL) (Francie, Monsanto SAS), Viking (VIK) (Německo, Norddeutsche
Pflanzenzucht), Navajo (NAV) (Velká Británie, CPB Twyford Ltd) a Cadeli (CAD) (Francie,
Monsanto SAS). Tyto materiály byly vybrány z předchozího skríningu odrůd řepky na
kontrastní citlivost k vodnímu stresu, suchovzdornější CAL a CAD a citlivější NAV a VIK.
Rostliny byly jarovizovány ve 4°C po dobu 80 dnů. Poté byly přesazeny do větších květníků o
průměru 25 cm do substrátu RKS II a kultivovány v řízených podmínkách: fotoperioda 14/10
světlo tma, teplota 21/19°C den/noc, světelná intenzita 400 µmol/m2/s, relativní vlhkost 85%,
výměna vzduchu a nucená cirkulace. Zde byly rostliny rozděleny do dvou skupin (stresované,
kontrolní). Rostliny byly přihnojovány roztokem vícesložkového hnojiva (Vegaflor) jednou
za dva týdny. Stres sucha byl navozen přerušením zálivky. Vzorky byly odebírány dva týdny
a čtyři týdny po začátku stresu suchem a týden po rehydrataci rostlin. Pro stanovení
akumulace DHN byl použit vždy druhý nejmladší list. Extrakce proteinů rozpustných po varu
(extrakční pufr: 0,1 M Tris-HCl s inhibitory proteáz), SDS-PAGE a následná hybridizace
rozdělených proteinů s anti-dehydrin protilátkou proběhla dle metodiky autorů Vítámvás et al.
(2010). Na jamku byl nanášen ekvivalent 17 µg čerstvé hmotnosti vzorků. Po přenosu
proteinů na membránu byly proteiny obarveny Ponceau S a oskenovány na kalibrovaném
densitometru GS-800. Detekce DHN byla provedena chemiluminiscenční metodou dle
manuálu kitu „Immun-Star AP Goat Anti-Rabbit IG (H+L) Detection Kit“ (Bio-Rad).
Chemiluminiscence byla vizualizovaná pomocí G:BOX dokumentačního systému (Syngene).
Analýza detekovaného signálu byla provedena programem Quantity One 4.6.7 (Bio-Rad).
Statistické vyhodnocení získaných denzit (Tukey HSD test a konstrukce homogenních
podskupin) bylo provedeno v programu Statistica 10 (StatSoft).
Výsledky a diskuze
Dle spektra DHN, vizualizovaného pomocí chemiluminiscence na nitrocelulózové membráně
(obr. 1B) je zřejmé, že po čtyřech týdnech stresu suchem byly u všech genotypů nejvýrazněji
akumulovány čtyři typy DHN, lišící se různou molekulových hmotností (cca 104, 70, 53 a 25
kDa). Identických výsledků bylo dosaženo již po dvou týdnech stresu i po rehydrataci. U
kultivaru Navajo byl detekován i čtvrtý typ DHN s molekulovou hmotností cca 23 kDa, a to
pouze u varianty po čtyřech týdnech působení stresu (obr. 1B). Je zřejmé, že DHN, které svoji
akumulaci zvyšují po stresu suchem nejsou totožné s DHN odpovědnými za chladovou
aklimaci (Klíma et al., 2012).
I když se u obou stresových variant i rehydratace po prvotním posouzení density proužků
(obr. 1B) akumulovalo výrazně více DHN než u kontrol, v některých případech nebyl rozdíl
mezi kontrolou a stresem patrný, např. u cv. Viking po 4 týdnech stresu u DHN 104 kDa nebo
u většiny genotypů u DHN 70 a 53 kDa po dvou týdnech stresu, případně u některých
genotypů u DHN 25 kDa po rehydrataci. Dále byly ve většině variant zaznamenány i poměrně
velké rozdíly v akumulacích mezi opakováními. Toto se následně projevilo i na výsledcích
statistických analýz, které identifikovaly významné rozdíly v akumulaci sumy DHN mezi
kontrolou a stresem jen u velmi kontrastních hodnot, např. u akumulace normalizované na
čerstvou hmotu listů (obr. 2A) u kultivarů CAD, CAL a NAV po 4 týdnech stresu a u CAL a
NAV po rehydrataci. Ostatní kombinace nebyly při P ≤ 0,05 významně rozdílné. Analýza
akumulace normalizované na nanášku (obr. 2B) identifikovala jako významně odlišnou pouze
jednu variantu - CAD po 4 týdnech stresu. Významných rozdílů mezi stresovými variantami
bylo dosaženo u většiny genotypů, kde čtyřtýdenní nedostatek vody výrazně zvýšil akumulaci
DHN oproti ostatním dvěma odběrům, a to jak ve vztahu k čerstvé hmotě listů (obr. 2A) tak i
v případě normalizace hodnot na koncentraci všech termostabilních proteinů z vizualizace
pomocí Ponceau S (obr. 2B).
183
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 1: Profil proteinů po čtyřech týdnech stresu suchem. (A) nitrocelulózová membrána,
termostabilní proteiny vizualizovány barvivem Ponceau S před blokováním membrány; (B)
totožná membrána po hybridizaci s anti-dehydrin protilátkou, dehydriny vizualizovány
pomocí chemiluminiscence. IS - interní standard; VIK - cv. Viking, CAL - cv. Californium,
CAD - cv. Cadeli, NAV - cv. Navajo, S – stres, K - kontrola
A
B
Významné genotypové rozdíly v akumulaci sumy dehydrinů se projevily v rámci varianty
čtyřtýdenního sucha a u varianty rehydratace po normalizaci hodnot na koncentraci proteinů
(obr. 2B), kde CAL akumuloval významně více než VIK. V případě normalizace na čerstvou
hmotu byl jako nejlepší vyhodnocen cv. CAD oproti cv. VIK po rehydrataci (obr. 2A).
V ostatních případech nebyly významné rozdíly zjištěny.
Porovnáme-li výsledky statistických analýz akumulace dehydrinů vztažené na čerstvou hmotu
a na koncentraci proteinů obarvených Ponceau S, lze vzhledem k jejich rozdílnosti usuzovat,
že zvýšená akumulace dehydrinů během sucha oproti kontrole byla z velké části způsobena
spíše nárůstem akumulace všech termostabilních proteinů (jak je dobře patrné porovnáním
density proužků mezi kontrolou a stresem na obr. 1A), než navýšením podílu dehydrinové
frakce na úkor ostatních termostabilních proteinů. Tento náš předpoklad ilustruje akumulace u
kultivaru VIK po čtyřech týdnech stresu. Tento genotyp dle obrázku 1A (4T) vykazuje
relativně nejmenší rozdíl koncentrací termostabilních proteinů mezi kontrolou a stresem a
zároveň nevykazuje (jako jediný kultivar) rozdíly v akumulaci sumy dehydrinů mezi
kontrolou a stresem (obr. 2A).
Obr. 2: Akumulace (relativní densita v %) sumy všech vizualizovatelných dehydrinů u čtyř
genotypů po dvou a čtyřech týdnech stresu suchem a po rehydrataci, vztažené na čerstvou
hmotu listů (A) nebo na koncentraci všech termostabilních proteinů (B). Sloupce vyjadřují
aritmetické průměry ± standardní chybu; malá písmena označují homogenní podskupiny pro
rozdíly mezi variantami stresu u daného genotypu, velká písmena mezi genotypy dané
stresové varianty (zásahu) a hvězdička mezi kontrolou a zásahem; průměry se stejným
písmenem nebo bez písmene, případně dvojice průměrů bez hvězdičky, se od sebe významně
neliší při P ≤ 0,05; 2T - dva týdny stresu, 4T - čtyři týdny stresu, R - rehydratace; zkratky
kultivarů viz legenda u obr. 1
A
B
A
B
184
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Relativně malé (a tudíž neprůkazné) rozdíly v akumulaci DHN mezi kontrolou a stresem,
pozorované zejména u variant s celkově slabší akumulací všech proteinů (2 týdny sucha,
rehydratace) a/nebo u DHN se slabším signálem (70 a 53 kDa) přičítáme nespecifické vazbě
proteinů. Z důvodu nízké koncentrace DHN bylo v našich experimentech nezbytné prodloužit
vyvolávání membrány a pro vyhodnocení akumulace následně i zvýšit kontrast digitalizované
membrány pomocí příslušného softwaru. Vlivem těchto opatření mohlo dojít i k vizualizaci
proteinů s nespecifickou vazbou na anti-dehydrin protilátku. I když mohly být tyto proteiny
softwarem vyhodnoceny jako akumulace DHN, struktura jejich proužků (viz obr. 1B) se
částečně shoduje s charakterem proužků termostabilních proteinů na totožném místě identické
membrány, obarvené Ponceau S (obr. 1A). Naopak proužky odpovídající skutečným DHN
(obr. 1B) se vyskytovaly převážně jen v těch oblastech membrány, ve kterých byla akumulace
proteinů (obr. 1A) na mnohem nižší úrovni, než akumulace DHN. Tyto skutečnosti byly dle
našeho názoru i zdrojem zvýšené variability mezi jednotlivými opakováními. Navíc nelze
vyloučit, že námi vizualizované DHN se částečně mohou akumulovat i v kontrolách (za
dostatku vody). Akumulaci DHN v kontrolních rostlinách zjistili Vítámvás et al., (2010) při
sledování exprese chladově specifických dehydrinů u obilovin.
Závěr
I když byla pro vizualizaci DHN použita robustní a citlivá metoda, přesné vyhodnocení jejich
akumulace bylo komplikováno velmi nízkou koncentrací DHN v proteinovém extraktu a
následnou nespecifickou vazbou proteinů na membránu. Tudíž i přesto, že byly zjištěny u
některých kombinací významné rozdíly mezi kontrolou a stresem, mezi stresovými variantami
a rozdíly mezi genotypy, nelze na základě těchto výsledků jednoznačně prohlásit, že námi
vizualizované DHN byly diferenčně exprimovány pouze vlivem nedostatku vody, případně že
úroveň jejich akumulace byla genotypově specifická. Pro objektivnější posouzení vhodnosti
DHN jako specifických markerů vodního stresu u řepky olejky bude nutné provést řadu
optimalizačních kroků v oblasti designu stresového působení na rostlinný materiál a následné
vizualizace dehydrinů.
Dedikace
Práce vznikla za podpory projektů MZe QH82285, QI111A075 a 0002700604
Použitá literatura
Hanin, M., Brini, F., Ebel, CH., Toda, Y., Takeda, S., Masmoudi, K. 2011. Plant dehydrins
and stress tolerance: Versatile proteins for complex mechanisms. Plant Signal Behav.:
1503-9.
Klíma, M., Vítámvás, P., Zelenková, S., Vyvadilová, M., Prášil, I.T. 2012. The cold-induced
accumulation of dehydrin and proline under two irradiation intensities in Brassica napus
and B. carinata. Biol. Plant. 56: 157-161.
Kosová, K., Vítámvás, P., Prášil, I.T. 2011. Expression of dehydrins in wheat and barley
under different temperatures. Plant Sci. 180: 46-52.
StatSoft. Statistica [program]. Version 10. Tulsa, Oklahoma, USA: StatSoft, 2010.
Vítámvás, P., Kosová, K., Prášilová, P., Prášil, I.T. 2010. Accumulation of WCS120 protein
in wheat cultivars grown at 9°C or 17°C in relation to their winter survival. Plant Breed.,
129: 611-616.
Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K. 2006. Transcriptional regulatory networks in cellular
responses and tolerance to dehydration and cold stresses. Annu. Rev. Plant Biol. 57: 781803.
Kontaktní adresa:
Ing. Miroslav Klíma, Ph.D., Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507/73
161 06 Praha 6-Ruzyně, e-mail: [email protected]
185
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
PŮSOBENÍ VYBRANÝCH FUNGICIDŮ NA VÝSKYT HUB
R. FUSARIUM V KLASECH JEČMENE JARNÍHO
Effect of selected fungicides on the incidence of Fusarium spp. in the ear
of spring barely
Bezděková K., Šafránková I., Cerkal R.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Působení fungicidů na infekci klasů houbami rodu Fusarium bylo sledováno na dvou lokalitách
(Žabčice, Kroměříž) v porostech šesti odrůd sladovnického ječmene přirozeně infikovaných fusarii
a uměle inokulovaných F. culmorum. K ošetření ječmene byly použity fungicidy Hutton, Zantara
a Prosaro 250 EC aplikované ve dvou termínech. Byla stanovena četnost napadení obilek ječmene
fusarii a identifikovány druhy Fusariumpoae, F. culmorum, F. avenaceum a F. graminearum.
Nejčastěji izolovaným druhem bylo F. culmorum a F. poae. Ze sledovaných odrůd v Žabčicích nejlépe
reagovala na fungicidní ošetření odrůda Bojos. Z použitých variant fungicidní ochrany byla
nejúčinnější kombinace přípravků Hutton a Zantara. Nejvyšší účinnost této fungicidní aplikace byla
zaznamenána u odrůdy Aksamit na lokalitě Kroměříž. Kombinace fungicidních přípravků Hutton
a Prosaro v prvním termínu ošetření vykázala nejvyšší účinnost na snížení infekce houbami
r. Fusarium u všech šesti odrůd sladovnického ječmene jarního.
Klíčová slova: Fusarium spp., ječmen jarní, fungicidy, infekce
Abstract
The effect of fungicides on spike infection by fungi of the Fusarium genus was studied on two
localities (Žabčice, Kroměříž) in stands of six malting barley varieties that were naturally infected by
the fusaria and artificially inoculated by F. culmorum. Barley was treated by fungicides Hutton,
Zantara, and Prosaro 250 EC applied on two dates. The frequency of barley cereal grain infection by
fusaria was established and the following species were identified – Fusarium poae, F. culmorum,
F. avenaceum and F. graminearum. The most often isolated species were F. culmorum and F. poae.
Out of the varieties studied in Žabčice, Bojos reacted best to the fungicide treatment. The Hutton and
Zantara combination was the most effective of all the used variants of fungicide protection. The
highest efficiency of this fungicide application was observed in the Aksamit variety on the Kroměříž
locality. The combination of fungicide preparations Hutton and Prosaro on the first date of treatment
showed the highest efficacy in respect to the decrease of the infection by fungi of the Fusarium genus
in all six malting barley varieties.
Keywords: Fusarium spp., spring barley, fungicides, infection
Úvod
Houby r. Fusarium patří mezi významné patogeny obilnin, zejména ječmene jarního
a pšenice. Z více než 70 popsaných druhů fusarií se pouze některé podílejí na růžovění klasů
ječneme a jsou producenty mykotoxinů.Fusariové mykotoxiny mohouzpůsobovat vážné
zdravotní potíže u člověka i hospodářských zvířat (Tvarůžek, Matušinsky,Vyšohlídová,
2012). Výskyt fusarií v obilninách ovliňuje více faktorů, především předplodina, odrůda
a průběh počasí v daném roce, zejména v období kvetení. Kvalitní fungicidní ochrana obilnin
podstatně omezuje fuzariózy klasů a obsah toxinů v zrně(Širučková, Kroutil, 2007). Za velmi
účinné fungicidy proti napadení klasů fusarii jsou považovány přípravky s účinnou látkou
ze skupiny triazolů, např. metconazol, prothioconazol, tebuconazol (Samaškiene et al., 2006,
Váňová, 2006).
186
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a Metody
V r. 2012 byl založen na lokalitě Žabčice a Kroměříž fungicidní maloparcelkový pokus
(10 m2) s šesti sladovnickými odrůdami ječmene jarního (Aksamit, Bojos, Malz, Radegast,
Kangoo a Xanadu). Byly vytvořeny dvě varianty výskytu fusarií (přirozeně infikované
a uměle inokulované porosty), tři varianty fungicidního ošetření proti houbám r. Fusarium
(Hutton, Zantara a Prosaro 250 EC) aplikované ve dvou termínech (Tab. 1). Umělá infekce
byla provedena na začátku kvetení ječmene (BBCH 61–64) postřikem suspenzí konidií houby
F. culmorum (5.105 konidií.ml-1).
Napadení obilek fusarii bylo stanoveno metodou rolád. Po šestidenní inkubaci v laboratorních
podmínkách (t 21–23 °C) byl vyhodnocen počet kolonií fusarií prorůstajících z obilek.
Napadené obilky byly přeneseny na živnou půdu (PDA= bramborovo-dextrózový agar,
medium dle Bilajové) do Petriho misky, kultivovány při laboratorní teplotě a následně
vytvořeny monosporickéizoláty. Identifikace jednotlivých druhů fusarií byla provedena
mikroskopicky na základě morfologických znaků podle Leslie&Summerell (2006)
a molekulární metodou PCR.
Tabulka 1: Varianty fungicidního ošetření ječmene jarního
Č.
Varianta
ošetření
Fungicid
Účinná látka
Aplikační
dávka
Ošetření
ve
fázi
BBCH
1
KONTROLA
-
-
-
-
Hutton
prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0.8 l.ha-1
39
Zantara
tebuconazole
bixafen
1.5 l.ha-1
65
Hutton
prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0.8 l.ha-1
39
Prosaro
250 EC
prothioconazoletebuconazole
Hutton
prothioconazolespiroxaminetebuconazole 0,8 l.ha-1
Prosaro
250 EC
prothioconazoletebuconazole
2
3
4
H+Z
H+P
H1+P
0,75 l.ha-1
0,75 l.ha-1
65
25–30
65
Výsledky a diskuze
Na lokalitě Žabčice u přirozeně i uměle infikovaných fusarii odrůd ječmene bylo
zaznamenáno po ošetření kombinací fungicidů Hutton a Zantara snížení počtu infikovaných
obilek u odrůd Bojos a Malz oproti kontrole, u přirozeně infikované odrůdy Kangoo došlo
k úplnému potlačení fusarií. Účinnost kombinace fungicidů Hutton a Prosaro aplikovaných
v prvním termínu ošetření byla dostatečná v přirozeně infikovaných porostech u odrůdy
Aksamit, Bojos a Xanadu, kde došlo ke snížení infekce zrn oproti kontrole, u odrůdy
Radegast byla fusaria zcela potlačena. U uměle inokulovaných odrůd se snížil výskyt fusarií
pouze u odrůdy Xanadu.
Aplikace fungicidů Hutton a Prosaro v druhém termínu ošetření v přirozeně infikovaných
porostech ječmene snížila výskyt fusarií u odrůdy Bojos a Xanadu a u odrůdy Aksamit byl
výskyt fusarií zcela potlačen. Na rozdíl od uměle inokulovaných porostů bylo zaznamenáno
snížení napadení fusarii u odrůdy Malz a Radegast. U ostatních variant fungicidního ošetření
v roce 2012 u uměle a přirozeně infikovaných odrůd ječmene se neprojevilo potlačení či
snížení výskytu fusarií v zrnech ječmene jarního.
187
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Na lokalitě Kroměříž u všech odrůd sladovnických ječmenů uměle inokulovaných
F. culmorum došlo ke snížení výskytu hub r. Fusarium po ošetření všemi variantami
fungicidů oproti kontrole.Účinnost kombinace fungicidů Hutton a Prosaro aplikované
v druhém termínu ošetřeníbyla dostatečná v přirozeně infikovaných porostech u odrůdy
Aksamit, u odrůdy Kangoo byla infekce fusarii zcela potlačena.
Aplikace fungicidu Hutton a Prosaro v prvním termínu ošetření v přirozeně infikovaných
porostech došlo k snížení výskytu fusarií oproti kontrole u odrůdy Kangoo a Bojos, u odrůdy
Xanadu a Aksamit byla infekce zcela potlačena. Tato kombinace fungicidů vykázala vysokou
účinnost i u umělé inokulovaných odrůd, kde došlo ke snížení výskytu fusarií u všech
sledovaných odrůd ječmene jarního oproti kontrole. Nejvyšší účinnost byla zazanamenána
u odrůdy Radegast.
Kombinace fungicidů Hutton a Zantara byla účinná u všech uměle inokulovaných odrůd, ale u
přirozeně infikovaných odrůd ječmene jarního účinnost značně kolísala. Pouze u odrůdy
Aksamit došlo k snížení infekce oproti kontrole, u odrůdy Kangoo nebyla fusaria nalezena.
V roce 2012 na lokalitě Žabčice byly velmi slabé infekce klasů ječmene jak přirozeně
infikovanýchfusarii (1–7 %), tak i uměle inokulovaných F. culmorum (0–9 %). Na lokalitě
Kroměříž byly infekce fusarii jen nepatrně vyšší, tj. přirozeně infikované (0–16 %), uměle
inokulované porosty F. culmorum (1–24 %).
Z kultur z monosporických izolátů fusarií byly na základě morfologických znaků a za využití
PCR identifikovány čtyři druhy, tj. Fusariumpoae, F. culmorum, F. avenaceum a F.
graminearum. Zatímco z infikovaných obilek ječmene z Žabčic bylo nejčastěji izolováno F.
poae, a to jak z přirozeně (2 %), tak i uměle (2,20 %) infikovaných porostů, z obilek z
Kroměříže bylo nejčastěji izolováno F. culmorum z přirozeně (1,53 %) i uměle (10,72 %)
infikovaných porostů.
Výskyt ostatních druhů fusarií v přirozeně infikovaných porostech v Žabčicích nepřesáhl
0,4 % (F. avenaceum 0,39 %, F. graminearum 0,03 %, F. culmorum 0,35 %). Ve vzorcích
obilek z porostů uměle inokulovaných F. culmorum byly hodnoty podobné –F. avenaceum
a F. graminearum do 0,14 %, F. culmorum do 2 %. Ve vzorcích ječmene z lokality Kroměříž
byly z obilek z přirozeně infikovaných porostů detekovány F. poae (0,83 %) a F. avenaceum
(0,31 %), u variant uměle inokulovaných F. avenaceum (0,11 %). U většiny odrůd byly
z obilek nejčastěji izolovány F. poae a F. culmorum, další druhy se objevovaly jen
sporadicky.
Závěr
Vlivem velkého sucha na počátku roku 2012, kdy došlo k poškození tvořících se klasů, výskyt
fusarií byl velice slabý a rozdíly v účinnosti fungicidů nebyly natolik zřetelné, aby bylo
možno jednoznačně odpovědět, která odrůda ječmene je nejodolnější vůči fusariím, případně
která kombinace fungicidů vykazuje dostatečně vysoký a spolehlivý účinek proti houbám
r. Fusarium.Ve sledovaných vzorcích ječmene byly identifikovány čtyři druhy fusarií
(F. culmorum, F. poae, F. graminearum, F. avenaceum). Porosty byly ošetřeny fungicidy,
jejichž účinné látky se vyznačují rozdílným typem účinku.Ze sledovaných odrůd v Žabčicích
nejlépe reagovala na fungicidní ošetření odrůda Bojos. Z použitých variant fungicidní ochrany
byla nejúčinnější kombinace přípravků Hutton a Zantara. Nejvyšší účinnost této fungicidní
aplikace byla zaznamenána u odrůdy Aksamit na lokalitě Kroměříž. Kombinace fungicidních
přípravků Hutton a Prosaro v prvním termínu ošetření vykázala nejvyšší účinnost na snížení
infekce houbami r. Fusariumu všech šesti odrůd sladovnického ječmene jarního.
188
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace
Práce vznikla za finanční podpory NAZV ČR a je výstupem NAZV QI111B044 s názvem
Komplexní strategie pro minimalizaci negativního dopadu infekce toxikogenními houbami r.
Fusarium v obilovinách a odvozených produktech.
Použitá literatura
Leslie, J., F., Summerell, B. A.: TheFusariumLaboratoryManual. Oxford:
BlackwellPublishing. 2006. 388 s.
Semaškiene, R., Mankevičiene, A., Dabkevičius, S. Suproviene, S.: Effectoffungicides on
fusariuminfection and productionofdeoxynivalenol in springcereals. 2006. Agronomy
Research 4: 363–366.
Suty-Heinze, A., Dutzmann, S.: Fusariumheadblight: anadditionalstrengthofProthioconazole.
Pflanzenschutz-Nachrichten Bayer 57/2004. 2 265–282.
Šafránková, I., Marková, J., Kmoch, M.: Mykoflóra zrn sladovnických odrůd a linií ječmene
jarního na lokalitách Kroměříž a Žabčice. Kvasný průmysl. 2010. sv. 56, č. 3, s. 138–144.
ISSN 0023-5830
Širučková, I., Kroutil, P.:Fusariózy na obilninách(Fusariumssp.). Praha 2007. Ministerstvo
zemědělství ve spolupráci se Státní rostlinolékařskou správou. 8 s.
Tvarůžek, L., Matušinsky, P., Vyšohlídová, M.: Metodika pro zakládání a hodnocení pokusů s
umělou inokulací obilnin fuzáriózami klasů. Agrotestfyto, s.r.o. Kroměříž 2012. s. 16.
ISBN 978-80-87555-08-8.
Váňová, M.: Fusaria v klasech jarního ječmene. Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž s.r.o.
Sborník z konference „Úspěšné plodiny pro velký trh“ Ječmen a cukrovka, 13.–17.2. 2006.
s. 53.
Kontaktní adresa:
Ing. Kristýna Bezděková
Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství
Mendelova univerzita v Brně
Zemědělská 1, 613 00 Brno
e-mail: [email protected]
189
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MAPY VÝSLEDKŮ TESTOVÁNÍ POPULACÍ BLÝSKÁČKA
ŘEPKOVÉHO NA REZISTENCI K INSEKTICIDŮM – NOVÝ ZDROJ
INFORMACÍ PRO ZEMĚDĚLCE
The tests results maps of pollen beetles resistance to insecticides – new
source of information for farmers
Hrudová E.1, Tóth P.1, Seidenglanz M.2, Havel J.3
1
Mendelova univerzita v Brně
Agritec Plant Research s.r.o.
3
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o
2
Abstrakt
Příspěvek představuje mapové zpracování výsledků testování populací blýskáčka řepkového na
rezistenci k různým účinným látkám insekticidů na různých lokalitách ČR. Mapy jsou zpracované
v aplikaci Google Maps, což umožňuje jejich bezplatné použití zemědělcům a pracovníkům Státní
rostlinolékařské správy a dalším zájemcům o tuto problematiku.
Klíčová slova: rezistence, insekticidy, blýskáčci, mapy
Abstract
The tests results maps of pollen beetles resistance to insecticides are represented in this article.
Different populations of pollen beetles were tested in different localities of the Czech Republic. The
Google Maps application is used for these maps. It means, the maps are free of charge for target group
of users – farmers, State Phytosanitary Administration officers and others.
Key words: resistance, insecticides, pollen beetles, maps
Úvod
V průběhu řešení výzkumného úkolu QH 812 18 bylo shledáno užitečným zpracování
získaných výsledků laboratorního testování populací blýskáčků (Tóth et al., 2011) graficky
v podobě map.
Základním problémem, který bylo třeba vyřešit, byla volba softwaru. Pro tu, tedy pro výběr
vhodné mapové aplikace, bylo stanoveno několik kritérií, které by měla splňovat. Prvním byla
uživatelská dostupnost softwaru pro řešitelský tým, kdy měl být přístup pro editaci map
umožněn všem řešitelům bez nutnosti speciálních znalostí práce s tímto softwarem. Dalším,
navazujícím, cílem byla úspora finančních prostředků. Speciální mapový software na
platformě GIS je finančně náročný na pořízení, dále by bylo třeba zaškolení jeho uživatelů a
to jak řešitelů úkolu, tak koncových uživatelů výsledku. Ti by také museli vlastnit softwarové
vybavení, které by opět museli nakoupit. Výsledkem výběru bylo tedy použití aplikace
Google Maps, (https://maps.google.com/maps?hl=cs&tab=cl ), která je volně dostupná všem
uživatelům a k jejímuž využití stačí běžné hardwarové vybavení umožňující přístup
k Internetu. Další z výhod aplikace Google Maps je její intuitivní ovládání.
Materiál a metody
Pro vytvoření map se specializovaným obsahem byly použity výsledky laboratorního
testování populací blýskáčků k citlivosti vůči insekticidům. Pro vlastní testování byly
odebírány populace brouků z různých lokalit v ČR a použita laboratorní metoda IRAC č.025,
tzv. lahvičkový test, jehož popis je přístupný na http://www.irac-online.org . Výsledky těchto
testů byly představeny v několika pracích např. Seidenglanz et al. (2012).
Na základě laboratorní kontaktní účinnosti dosažené registrovanou dávkou účinné látky, tj.
dávkou používanou v zemědělské praxi, je populaci přiřazen určitý kód rezistence a to 1-5,
v případě chlorpyriphosu 1-2. Pro chlorpyriphos označuje kód 1 citlivou populaci s účinností
190
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
referenční dávky dle Abbota 90 - 100 % (v mapě označen zelenými body), kód 2 potenciálně
tolerantní populaci s citlivostí menší než 90 % (žluté body). Pro další účinné látky kód 1
označuje vysoce citlivou populaci (zelené body), kód 2 citlivou populaci (žluté body), kód 3
středně rezistentní populaci (světle modré body), kód 4 rezistentní populaci (tmavě modré
body) a kód 5 vysoce rezistentní populaci (červené body). Tímto barevným označením je
dosaženo dobré přehlednosti mapy. Každý bod je přesně popsán, je zde uvedena lokalita,
registrovaná dávka testované účinné látky, laboratorní účinnost testované látky dle Abbota a
kód rezistence. Uživatel mapy tak může snadno zjistit jaká je situace v oblasti jeho působení
(byla-li zahrnuta do testování), jaký je meziroční vývoj této situace a podle toho přizpůsobit
rozhodování o použití určitých účinných látek s ohledem na dodržení antirezistentních
strategií.
Výsledky a diskuze
V současné době jsou na uvedených adresách zpřístupněny mapy výsledků laboratorního
testování populací blýskáčků pro roky 2011 a 2012 a to pro účinné látky lambda-cyhalothrin
2011(https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d93cba246728ed
455&msa=0
),
lambda-cyhalothrin
2012
(https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d974eae93a32f25b9&
msa=0&ll=49.553726,15.765381&spn=3.221659,9.684448 ),
chlorpyriphos 2012
(https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d3ddfb13938cdd5d3
&msa=0&ll=49.603591,16.391602&spn=3.218371,9.684448
) a cypermethrin 2012 (
https://maps.google.cz/maps/ms?msid=202800070926063183282.0004d974f389b7875b444&
msa=0 ).
Pro tvorbu map se specializovaným obsahem bylo použito aplikace Google Maps, volně
dostupné na internetových stránkách https://maps.google.com/maps?hl=cs&tab=cl.
Kompletní výsledkový soubor obsahující praktickou interpretaci dat je volně dostupný na:
http://www.agritec.cz/MELIAE , http://www.SRS.cz a http://www.vupt.cz/odborneinformace/mapy-se-specializovanym-obsahem/.
Obr. 1 Obrazovka s oknem webového prohlížeče a mapou s odborným obsahem – celá ČR
191
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 2 Obrazovka s oknem webového prohlížeče a mapou s odborným obsahem – výřez.
Obr. 3 Okno s podrobnými údaji k zájmové lokalitě se otevře po kliknutí na daný bod –
výřez.
Závěr
Mapové zpracování umožňuje přehledným způsobem zpřístupnit výsledky laboratorních testů
uživatelům. Vzhledem k tomu, že mapy výsledků laboratorního testování populací blýskáčků
z různých míst ČR na rezistenci v časové řadě a vůči různým účinným látkám, jsou
zpracovávány a zveřejňovány postupně, lze poměrně rychle získat orientaci v aktuální situaci
a vývoji tohoto fenoménu.
Mapy výsledků testování na rezistenci jsou přínosem i pro rozhodování při využívání
antirezistentních strategií a také, v případě možnosti sledování stejných lokalit v časové řadě,
o jejich efektivitě.
V současné době je testování finančně podporováno projektem QJ 230077, bylo by však
vhodné zachovat kontinuitu testování i pro další období, tj. od roku 2016.
192
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace
Příspěvek vznikl za finanční podpory projektů MZe NAZV QH81218 Ověření nových
přístupů k ochraně řepky ozimé proti stonkovým krytonoscům založených na přesnějším
monitoringu jejich výskytu a chování v porostu a testování (sub)populací blýskáčka
řepkového na rezistenci proti pyrethroidům a QJ1230077 Testování citlivosti vybraných
hmyzích škůdců brukvovitých plodin k insekticidům.
Použitá literatura
Seidenglanz, M., Hrudová, E., Poslušná, J., Tóth, P., Kolařík, P., Rotrekl, J., Havel, J.,
Spitzer, T., Bernardová, M., Herda, G., Dědek, J., Šubr, J.Vývoj citlivosti blýskáčků proti
pyretroidům mezi lety 2008-2012, korelace mezi účinností jednotlivých insekticidů a první
výsledky testování citlivosti krytonosců šešulových, krytonosců čtyřzubých a dřepčíků
rodu Phyllotreta na pyretroidy. In Sborník příspěvků z konference Hluk : 21.11. – 22.11.
2012, Hluk: Svaz pěstitelů a zpracovatelů olejnin. 1. vyd. Svaz pěstitelů a zpracovatelů
olejnin, SPZO s.r.o., 2012, s. 175-181. ISBN 978-80-87065-43-3.
Tóth, P., Hrudová, E., Sapáková, E.,Seidenglanz, M., Poslušná, J.: Druhové spektrum
a poměrné zastoupení blýskáčků rodu Meligethes na vybraných lokalitách v ČR v roce
2010. Úroda. 2011. č. 12, s. 291-294. ISSN 0139-6013.
Kontaktní adresa:
Mgr. Ing. Eva Hrudová, Ph.D.,
Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství
Agronomická fakulta
Mendelova univerzita v Brně
Zemědělská 1, 613 00 Brno
[email protected]
193
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ODHAD ŠKODLIVOSTI PLEVELŮ V OZIMÉ PŠENICI
Estimation of harmful weeds in winter wheat
Chovancová S.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Cílem práce bylo zhodnocení zaplevelení pozemku pšenice ozimé po předplodině jeteli lučním. Pokus
probíhal v katastrálním území obce Žabčice v Jihomoravském kraji v letech 2011 a 2012.
K vyhodnocení polního pokusu byla použita početní metoda. Počty plevelů byly zjišťovány na 1 m2.
Při hodnocení škodlivosti plevelů na základě plodinových ekvivalentů se jako nejškodlivější jevily
druhy Galium aparine, Lamium amplexicaule, Consolida orientalis, Fallopia convolvulus, Stellaria
media a Polygonum aviculare.
Klíčová slova: plevele, ozimá pšenice, škodlivost plevelů
Abstract
The aim of attempt was to evaluate weed plot of winter wheat following the pre red clover. The
attempt took place in the cadastral municipality Žabčice in the South Moravian Region in 2011 and
2012. For the evaluation of experiment was used numerical method, the number of weeds were
collected at 1 m2. In assessing of harmfulness based on crop equivalents were seen as the most
damaging these species Galium aparine, Lamium amplexicaule, Consolida orientalis, Fallopia
convolvulus, Stellaria media a Polygonum aviculare.
Key words: weed, winter wheat, harmfulness of weeds
Úvod
Obecně platí, že plevele snižují úrodnost půdy, tj. schopnost půdy poskytovat pěstovaným
plodinám živiny, vodu a dostatečný prostor pro jejich růst a vývoj. Na zaplevelených
pozemcích bývá v půdě méně vláhy, než na pozemcích s podobnou kvalitou půdy, se stejným
porostem, ale nezaplevelených. Souvisí to se schopností mnohých plevelů poutat lépe vláhu
než kulturní plodiny. S vodou odčerpávají plevele také živiny. Konkurenčně se mohou
uplatnit pouze ty plevele, které klíčí, vzchází a dále se rozvíjí s pěstovanou plodinou tak, že
nejsou potlačovány zapojeným porostem plodiny nebo dalšími vlivy, např. kořenovými
výměšky plodiny (DVOŘÁK, KREJČÍŘ, 1982).
Podle VÁŇOVÉ A KLEMA (1997), je stanovení prahu škodlivosti plevelů ztěžováno řadou
faktorů. Snahou je, najít způsob stanovení hodnot tak, aby bylo možné posoudit ekonomickou
návratnost použitých plevelohubných opatření.
Pro charakteristiku škodlivosti zaplevelení je třeba stanovit plodinový ekvivalent pro určitý
plevelný druh, vycházející z poměru hmotnosti sušiny jedné rostliny plevele a hmotnosti
sušiny jedné rostliny pšenice ozimé. Dále určit míru hustoty plevelů na počet plevelných
jednotek. A regresní analýzou vyhodnotit závislost výnosu plodiny na plevelných jednotkách
nacházející se na sledované lokalitě, čili pokles výnosu v závislosti na jedné plevelné jednotce
(DVOŘÁK, 1998).
Materiál a Metody
Pokusný pozemek se nachází v katastrálním území obce Žabčice. Tato oblast je součástí
geomorfologické oblasti Dyjsko-svratecký úval. Žabčice leží jižně od Brna v nadmořské
výšce 184 metrů nad mořem. Terén je rovinatého charakteru. Katastrální území obce Žabčice
protíná říčka Šatlava, která spadá do povodí řeky Svratky. Z výrobního pohledu se jedná o
kukuřičnou oblast ječného subtypu.
Oblast lze považovat za velmi teplou a suchou. Průměrná roční teplota pro daný klimatický
region je 9,2°C a průměrný roční úhrn srážek 483,3 mm. Tyto údaje byly převzaty
194
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
z meteorologické pokusné stanice v Žabčicích (pracoviště Mendelu). Severozápadní větry
v tomto klimatickém regionu způsobují převahu výparu nad srážkami a způsobují častý vodní
deficit ovlivňující vývoj rostlin v jarních a letních měsících, kdy jsou pěstované plodiny
nucené využívat pro růst a vývoj jen půdní vláhu.
Stanoviště se nachází v nivní oblasti řeky Svratky, a proto se zdejší půdy řadí do glejového
typu. Orniční vrstva je hlinitá až jílovitohlinitá se stálým vlivem spodní vody. Mocnost ornice
dosahuje hloubky 35cm. Glejový horizont způsobuje sníženou propustnost vody, která
umožňuje udržení půdní vláhy a vlivem kapilárních sil čerpaní rostlinami ve vyšší vrstvě
půdy. Kyselost půd je neutrální, pH 6,9 a obsah humusu je 2,28 %. Nasycenost sorpčního
komplexu je dobrá a přístupnost živin pro rostliny také.
Střídání plodin je prováděno podle norfolkského osevního postupu a byl založen v roce 1970
a částečně upraven v 2002. Velikost jedné parcely je 5,3 m x 7,0 m. Sled plodin je následující:
jetel luční, ozimá pšenice, kukuřice na zrno, jarní ječmen. V rámci sledovaného pokusu jsou
použity dvě varianty základního zpracování půd. První, tradiční varianta zpracování půdy s
orbou na hloubku 0,22 m a druhá, minimalizační varianta zpracování půdy talířovým nářadím
do hloubky 0,12 m. Skutečná hloubka zpracování půdy kolísá ± 10 %. V následujícím textu
jsou tyto varianty označovány jako tradiční (CT) a minimalizační varianta (MT).
Zaplevelení porostu ozimé pšenice bylo vyhodnoceno v období 1.4. – 2.4. 2011 a 13.4. – 14.4.
2012 před aplikací herbicidů. Byla použita početní metoda, jedinci nalezených druhů plevelů
byly počítány na ploše 1 m2, u každé varianty zpracování půdy a střídání plodin ve 24
opakováních. České a latinské názvy jednotlivých druhů plevelů byly použity POdle
KUBÁTA (2002). Pro charakteristiku škodlivosti jednotlivých druhů byl použit plodinový
ekvivalent (CE) dle VÁŇOVÉ A KLEMA (1997), viz. Tab. 1., který byl vynásoben počtem
jedinců.
Tab. 1 Nalezené plevelné druhy a jejich použitý plodinový ekvivalent
Druhy plevelů
Capsella bursa-pastoris
Cirsium arvense
Consolida orientalis
Convolvulus arvensis
Descurainia sophia
Fallopia convolvulus
Galium aparine
Chenopodium album
Chenopodium hybridum
Lactuca serriola
Lamium amplexicaule
Lamium purpureum
Papaver rhoeas
Polygonum aviculare
Sonchus oleraceus
Stellaria media
Thlaspi arvense
Trifolium pratensis
Veronica hederifolia
Veronica persica
Veronica polita
Viola arvensis
Zkratky druhů
Cap burs
Cir arve
Con orie
Con arve
Des soph
Fal conv
Gal apar
Che albu
Che hybr
Lac serr
Lam ampl
Lam purp
Pap rhoe
Pol avic
Son oler
Ste medi
Thl arve
Tri prat
Ver hede
Ver pers
Ver poli
Vio arve
CE - plodinový ekvivalent jedné rostliny
druhu plevelu
0,13
2
0,75
2
0,13
0,75
0,77
1
1
0,75
0,2
0,2
1,1
0,45
0,4
0,24
0,13
1,2
0,24
0,24
0,24
0,13
Ke zjištění vlivu zpracování půdy na jednotlivé druhy plevelů, kvantifikované pomocí počtu
jedinců a plodinovým ekvivalentem, byly použity mnohorozměrné analýzy ekologických dat.
Výběr optimální analýzy se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného
segmentovou analýzou DCA (Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita
195
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
kanonická korespondenční analýza CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při testování
průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla zpracována
pomocí počítačového programu Canoco 4.0. (TER BRAAK, 1998).
Výsledky a diskuze
V průběhu sledování bylo celkem nalezeno 22 druhů. V Tab. 2 jsou uvedeny sumy jedinců
druhů plevelů a sumy plodinových ekvivalentů odpovídající nalezenému počtu jedinců.
Tab. 2. Sumy jedinců a sumy plodinových ekvivalentů nalezených druhů plevelů
Suma počtu jedinců
Zpracování půdy
Opakování
Capsella bursa-pastoris
Cirsium arvense
Consolida orientalis
Convolvulus arvensis
Descurainia sophia
Fallopia convolvulus
Galium aparine
Chenopodium album
Chenopodium hybridum
Lactuca serriola
Lamium amplexicaule
Lamium purpureum
Papaver rhoeas
Polygonum aviculare
Sonchus oleraceus
Stellaria media
Thlaspi arvense
Trifolium pratensis
Veronica hederifolia
Veronica persica
Veronica polita
Viola arvensis
MT
39
1
18
1
1
15
45
3
0
0
122
11
3
13
1
27
5
1
2
1
14
1
Suma plodinových ekvivalentů
CT
5
0
14
0
1
14
58
4
1
2
116
14
2
16
0
44
6
0
1
7
6
4
MT
5,07
2
13,5
2
0,13
11,25
34,65
3
0
0
24,4
2,2
3,3
5,85
0,4
6,48
0,65
1,2
0,48
0,24
3,36
0,13
CT
0,65
0
10,5
0
0,13
10,5
44,66
4
1
1,5
23,2
2,8
2,2
7,2
0
10,56
0,78
0
0,24
1,68
1,44
0,52
Počty jedinců plevelů byly nejprve zpracovány pomocí analýzy DCA, která vypočetla délku
gradientu (Lengths of Gradient) a ta činila 3,991. Na základě tohoto výpočtu byla k dalšímu
zpracování zvolena kanonická korespondenční analýza CCA. Analýza CCA vymezuje
prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a variant faktorů, a to na základě dat, která
byla o frekvenci výskytu plevelných druhů zjištěna. Výsledky analýzy CCA (Obr. 1.), která
hodnotila vliv zpracování půdy na počet plevelů je signifikantní na hladině významnosti α =
0,004, pro všechny kanonické osy.
Plevele vyjádřené pomocí plodinových ekvivalentů byly také zpracovány pomocí analýzy
DCA, která vypočetla délku gradientu a ta činila 4,887. Na základě tohoto výpočtu byla
k dalšímu zpracování zvolena také kanonická korespondenční analýza CCA. Prostorové
uspořádání jednotlivých druhů plevelů a variant faktorů je zde dáno plodinovým ekvivalentem
nalezených druhů. Ovšem výsledky analýzy CCA (Obr. 2.) jsou signifikantní na hladině
významnosti α = 0,164 a nejsou tedy statisticky průkazné.
Z výsledků je zřejmé, že kvantifikace zaplevelení jiným způsobem než počtem jedinců,
značně mění význam jednotlivých druhů plevelů v rámci hodnoceného porostu. To otvírá
diskusi nad způsobem hodnocení a vyjádření zaplevelení. Vyjádření škodlivosti druhů plevelů
je logické a zcela správné. Ovšem naráží to na obtíže spojené s praktickou aplikací. Metody
plodinových ekvivalentů jsou jednou z možností, avšak tyto ekvivalenty nejsou stanoveny pro
196
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
všechny druhy a v jiných plodinách budou mít jiné hodnoty. To otvírá prostor pro další
pokusnou práci.
Obr. 1. Ordinační diagram vyjadřující
vliv zpracování půdy na počet plevelů
Obr. 2. Ordinační diagram vyjadřující
vliv zpracování půdy na součin
plodinového ekvivalentu
Závěr
Kvantifikace plevelů vyjádřená pomocí plodinových ekvivalentů značně mění jejich význam
a díky tomu lépe vyjadřuje jejich skutečnou škodlivost. Další prostor k výzkumným pracím
nalézáme především ve stanovení plodinových ekvivalentů u plevelných druhů v závislosti na
pěstované plodině, ve které se plevelné druhy nacházejí.
Dedikace
Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP
10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu
zemědělských kultur“.
Použitá literatura
DVOŘÁK J., 1998: Praktikum z herbologie. MZLU, Brno, 88 s., ISBN 80- 7157-344-2
DVOŘÁK, J., KREJČÍŘ, J., 1982. Vliv osevních postupů a kultivace půdy na polní plevele, s. 41-54.
In: In: Kohout, V., Vach, M. Plevele v agrosystému: metody integrované ochrany: 4. ekologický
seminář: sborník přednášek. 1. vyd. 1Brno: Dům techniky ČSVTS, 151 s.
KUBÁT, K., 2002: Klíč ke květeně České republiky. Praha: Academia, 928 s. ISBN 80-200-0836-5.
TER BRAAK, C., J., F., 1998: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by
[partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-88-02
Agricultural Mathematics Group. Wageningen.
VÁŇOVÁ M., KLEM K., 1997: Regulace výskytu plevelů v obilninách soustavou opatření
navržených podle prahů škodlivost a intenzity výroby. Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž,
s.r.o., 141 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Světlana Chovancová, Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav
agrosystémů a bioklimatologie, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika,
[email protected]
197
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
DRUHOVÉ SPEKTRUM PLEVELŮ VINIC V KULTIVOVANÉM
MEZIŘADÍ
Weed spectrum in cultivated space between rows in vineyards
Jakabová L.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Cieľom hodnotenia bolo určiť, ktoré druhy burín sa vyskytujú v kultivovanom medziradí vo
vinohradoch v Žabčiciach. Sledovanie prebehlo v troch vinohradoch, pričom v každom z nich bolo
urobených 10 fytocenologických snímok. Získané údaje boli spracované mnohorozmernou analýzou
ekologických dát (CCA). Celkovo bolo počas sledovania vo vinohrade v Žabčiciach identifikovaných
69 rastlinných druhov. Najčastejšie sa vyskytovali druhy Amaranthus sp., Bromus sp., Echinochloa
crus-galli, Setaria pumila, Carduus acanthoides, Lolium perenne, Arrhenatherum elatius,
Tripleurospermum inodorum a Chenopodium album.
Kľúčové slová: burina, vinohrady, kultivované medziradie, fytocenologická snímka
Abstract
The aim of the evaluation was determine which weed species occurring in cultivated space between
rows in vineyards in Žabčice. Three vineyards were monitored, and each of them was made 10
phytocoenological relevés. The obtained data were analyzed by Correspondence Canonical Analyses
(CCA). Overall, during the monitoring were identified 69 weed species in Žabčice. The most
commonly species were Amaranthus sp., Bromus sp., Echinochloa crus-galli, Setaria pumila, Carduus
acanthoides, Lolium perenne, Arrhenatherum elatius, Tripleurospermum inodorum a Chenopodium
album.
Key words: weed, vineyards, cultivated space between rows, phytocoenological relevés
Úvod
Pre burinu existuje mnoho definícií. Staršie označujú burinu za rastlinu, ktorá nie je krásna
ani užitočná alebo za rastlinu, ktorej prednosti ešte neboli objavené. Moderné definície
označujú burinu za rastlinu, ktorá je v nejakom ohľade nežiaduca alebo obmedzuje aktivity
človeka. Podľa definície European Weed Science Society je burina každá rastlina alebo
vegetácia, okrem húb, ktorá narušuje ciele alebo požiadavky človeka (Naylor, 2002).
Rovnováha medzi burinou a plodinou, ktorá sa formovala po dobu niekoľkých storočí, je
veľmi krehká a niektoré agrotechnické zásahy ju môžu ľahko narušiť (Otýpková, 2006).
Biodiverzita ako rôznorodosť živej prírody sa považuje za základnú podmienku fungovania
ekosystémov (Eliáš, 2008).
Materiál a metódy
Školský podnik Žabčice leží v okrese Brno-venkov, v Dyjsko-svratkovom úvale. Pozemky
reprezentujú štvor-honové štrky a čiastočne aluviálne naplaveniny. Pôdy sú v tejto oblasti
neutrálne až slabo kyslé, s nedostatkom humusu, rôzneho zloženia (od prevažujúcich
piesočnatých pôd, po ílovité pôdy). Na území Žabčíc sa najčastejšie vyskytujú černozeme,
mierne podzolované drnové pôdy a nivné glejové pôdy. Pozemky sú prevažne rovinaté
s nadmorskou výškou 185 m. n. m. Klíma nie je pre vinice úplne vyhovujúca. Do oblasti
zasahuje zrážkový tieň a zrážky sú v období vegetácie rozložené veľmi nepravidelne.
Konkrétne zrážkové a teplotné pomery sú uvedené v Tab. 1. Vinohrady patria do
Veľkopavlovickej vinohradníckej oblasti (Anonym, 2006).
Hodnotenie prebiehalo v troch vinohradoch, v každom z nich bolo spravených 10
fytocenologických snímok. Vinohrad 1 je mladý produkčný vinohrad, v ktorom sa
198
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
v agrotechnických termínoch robia zelené práce. Vinohrad 2 je starší, produkčný, ale zelené
práce sa tu nerobia. Vinohrad 3 je neprodukčný a výsadba prestarnutá. Vo vybraných
vinohradoch sú rovnaké alebo veľmi podobné pôdne, teplotné a zrážkové pomery. Vo
vinohradoch sa strieda zatrávnené a kultivované medziradie. Príkmenný pás sa udržuje
herbicídmi.
Každá fytocenologická snímka mala plochu 15 m2, na ktorej bolo priamo odhadnuté pokrytie
jednotlivými druhmi burín a celkové pokrytie pôdy v percentách. Hodnotenie prebehlo
v dvoch opakovaniach. Prvé hodnotenie prebehlo v termíne od 16.7.2008 do 19.7.2008, druhé
od 17.7. 2011 do 19.7.2011.
Získané údaje boli spracované mnohorozmernou analýzou ekologických dát. Výber
optimálnej analýzy sa riadil dĺžkou gradientu, ktorý sa zisťoval segmentovou analýzou DCA.
Následne bola použitá kanonická korešpondenčná analýza CCA. Pri testovaní vecnosti
pomocou testu Monte-Carlo bolo prepočítaných 499 permutácií. Dáta boli spracované
pomocou počítačového programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998).
České a latinské názvy rastlinných druhov boli použité podľa Kubáta (2002).
Tab. 1: Podrobné zrážkové a teplotné pomery v Žabčiciach
Hodnoty za vegetáciu
Dlhodobé priemery
v roku 2008
Mesiac
Zrážky
Teploty
Zrážky
Teploty
(mm)
(°C)
(mm)
(°C)
január
27,5
-2,4
15,7
1,8
február
25,5
-0,2
10,4
2,6
marec
27,2
3,8
32,9
4,81
apríl
37,8
9,1
29,3
10,1
máj
73,3
14,2
53,5
15,4
jún
78,4
17,1
19,6
19,8
júl
76,4
18,6
49,9
20,4
august
68,8
18,0
55,9
20,0
september 44,5
14,3
46,1
14,3
október
40,0
9,1
27,3
9,8
november 40,4
3,7
22,1
6,5
december 30,3
-0,4
31,1
1,8
Hodnoty za vegetáciu
v roku 2011
Zrážky
Teploty
(mm)
(°C)
21,4
-0,4
4,6
-0,9
39,3
5,4
33,2
12,4
46,2
15,3
42,9
19,4
79,8
19,2
42,4
20,5
31,1
17,1
22,6
9,3
1,6
2,5
14,6
2,24
Výsledky a diskusia
Dáta zhromaždené vo vinohradoch v Žabčiciach v rokoch 2008 a 2011 boli vyhodnotené
prostredníctvom analýzy DCA. Bola zistená dĺžka gradientu 3,918 a preto bola vybraná pre
následné spracovanie dát kanonická korešpondenčná analýza (CCA). Na základe výskytu
burín v kultivovanom medziradí vymedzuje analýza CCA priestorové usporiadanie
jednotlivých burinných druhov, ktoré je vyjadrené ordinačným diagramom na Obr. 1.
Ordinačný diagram zobrazuje vplyv faktoru vinohradu, pre obe pozorovania. Výsledky
analýzy CCA sú na hladine štatistickej významnosti α = 0,002 pre všetky kanonické osi a
vysvetľujú 54,5 % celkovej variability v dátach.
V1, V2 a V3 označujú faktory jednotlivých vinohradov, ktoré ovplyvňujú výskyt
identifikovaných druhov burín. Čím viac sa blíži
znak názvu buriny k trojuholníkovému
znaku faktoru vinohradu, tým viac ho tento faktor ovplyvňuje. Znamená to, že napr. výskyt
druhu Filago arvensis najsilnejšie ovplyvňuje práve faktor vinohradu 2. Výskyt druhov, ktoré
sa nachádzajú vo väčšej vzdialenosti od znaku faktoru vinohradu (napr. Poa annua),
199
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ovplyvňuje silnejšie iný faktor, ktorý nie je v analýze bližšie špecifikovaný. Môže sa jednať
napr. o rozloženie a výskyt zrážok, zatienenie alebo oslnenie stanoviska, konkurenčný tlak,
alelopatické pôsobenie a ďalšie.
Obr. 1.: Ordinačný diagram vyjadrujúci vplyv faktoru vinohradu na spektrum burín
Vysvetlivky:
Ach mill (Achillea millefolium), Ama sp (Amaranthus sp.), Ana arve (Anagallis arvensis), Ant arve
(Anthemis arvensis), Are serp (Arenaria serpyllifolia), Arr elat (Arrhenatherum elatius), Atr patu (Atriplex patula), Briops
(Briopsida), Bro sp. (Bromus sp.), Bro ster (Bromus sterilis), Bro tect (Bromus tectorum), Cal epig (Calamagrostis epigejos),
Cap burs (Capsella bursa-pastoris), Car acan (Carduus acanthoides), Cir arve (Cirsium arvense), Con arve (Convolvulus
arvensis), Con cana (Conyza canadensis), Con orie (Consolida orientalis), Dac glom (Dactylis glomerata), Dig sang
(Digitaria sanguinalis), Ech crus (Echinochloa crus-galli), Ech vulg (Echium vulgare), Ely repe (Elytrigia repens), Epi cili
(Epilobium ciliatum), Eri annu (Erigeron annuus), Ero cicu (Erodium cicutarium), Eup cypa (Euphorbia cyparissias), Fal
conv (Fallopia convolvulus), Fal vulg (Falcaria vulgaris), Fil arve (Filago arvensis), Fum offi (Fumaria officinalis), Gal
apar (Galium aparine), Gal veru (Galium verum), Ger pusi (Geranium pusillum), Hor muri (Hordeum murinum), Che albu
(Chenopodium album), Che hybr (Chenopodium hybridum), Che pedu (Chenopodium pedunculare), Koc scop (Kochia
scoparia), Lac serr (Lactuca serriola), Lam ampl (Lamium amplexicaule), Lam purp (Lamium purpureum), Lap squa
(Lappula squarrosa), Lol pere (Lolium perenne), Lyc arve (Lycopsis arvensis), Mal negl (Malva neglecta), Mat disc
(Matricaria discoides), Med lupu (Medicago lupulina), Mel tran (Melica transsilvanica), Pet prol (Petrorhagia prolifera),
Poa annu (Poa annua), Pol avicu (Polygonum aviculare), Por oler (Portulaca oleracea), Pot anse (Potentilla anserina), Rob
pseu (Robinia pseudacacia), Sen vulg (Senecio vulgaris), Set pumi (Setaria pumila), Sil lati (Silene latifolia), Sol nigr
(Solanum nigrum), Ste medi (Stellaria media), Tar offi (Taraxacum officinale), Thl arve (Thlaspi arvense), Tra orie
(Tragopogon orientalis), Tri arve (Trifolium arvense), Tri inod (Tripleurospermum inodorum), Ver pers (Veronica
persicaria), Ver trip (Veronica triphyllos), Vio arve (Viola arvensis).
Vo vinohrade 1 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Amaranthus sp.,
Stellaria media, Digitaria sanguinalis, Setaria pumila a Chenopodium album. Laskavec je
jednoročná, stredne vysoká, mohutná bylina. Vyznačuje sa mimoriadne veľkou tvorbou
semien, ktoré klíčia hlavne z povrchových vrstiev a v pôde prežívajú 1 až 10 rokov (Kohout,
1997). Obecne v tomto mladom vinohrade prevažujú jednoročné druhy burín, ktoré sa sem
pravdepodobne dostávajú rôznymi mechanizmami z okolitých poľných porastov. S ohľadom
na vek vinice sa bude druhové spektrum pravdepodobne ďalej vyvíjať a meniť.
Vo vinohrade 2 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Bromus sp.,
Arrhenatherum elatius, Lolium perenne, Carduus acanthoides, Tripleurospermum inodorum.
Heřmánkovec je podľa Mikulku a Kneifelovej (2005) významnou, konkurenčne veľmi silnou
burinou. Jedna rastlina môže vyprodukovať 50 000 – 100 000 nažiek, ktoré si zachovávajú
200
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
svoju klíčivosť po dobu 5 a viac rokov. V tejto už zavedenej výsadbe sa vyskytujú náletové,
jednoročné i trvalé druhy. Nedochádza k výrazným zmenám druhového spektra.
Vo vinohrade 3 sa v kultivovanom medziradí najčastejšie vyskytovali druhy Echinochloa
crus-galli, Amaranthus sp., Chenopodium album, Setaria pumila, Bromus sp. Semená ježatky
podľa niektorých autorov dokážu vzísť z hĺbky až 0,16 m a zachovať si klíčivosť po dobu 6
rokov. V tomto prestarnutom vinohrade vo svojej podstate nedochádza k zmene druhového
spektra burín, pretože po niekoľkých desiatkach rokov už došlo k ustáleniu bylinného
spoločenstva.
V budúcnosti budú mať pravdepodobne hlavný význam druhy, ktoré dokážu vyvinúť silný
konkurenčný tlak, napr. Conyza canadensis. O tomto druhu, ktorý začal významne
komplikovať kultiváciu v nových vinohradoch, publikoval Eliáš už v roku 1981. Výnamné
budú aj druhy, ktoré si zachovávajú klíčivosť po dlhú dobu (Amaranthus sp.), preferujú alebo
tolerujú nízky podiel zrážok (Carduus acanthoides) alebo majú zníženú citlivosť voči
povoleným chemickým prípravkom určeným na reguláciu (Tripleurospermum inodorum).
Záver
Tento príspevok je sondou do druhovej rozmanitosti burín v kultivovanom medziradí v troch
vinohradoch s rôznou úrovňou hospodárenia na lokalite Žabčice. Dôslednosť monitoringu
pomáha nie len dotvoriť celkový obraz stavu vinohradu, ale tiež zvyšuje pravdepodobnosť
účinnosti regulačného zásahu. Monitorovanie rastlinných druhov môže pomôcť v dobe zmien
počasia včas zachytiť nový výskyt potenciálne nebezpečných druhov.
Dedikácia
Práca vznikla ako výstup projektu Internej grantovej agentúry AF MENDELU číslo: TP
10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu
zemědělských kultur“.
Použitá literatúra
Anonym. Lokalizace a přírodně-výrobní podmínky podniku. © 2006 [cit. 2013-08-27].
Dostupné na WWW: www.szp.mendelu.cz/cz/poloha.
Eliáš, P. Biodiverzita a fungovanie ekosystémov. In: Ekologické štúdie, Nitra, 2008, 7: 5-12.
Eliáš, P. Turica kanadská – nepríjemná burina vo vinohradoch. Vinohrad (Bratislava), 1981,
s. 200-202.
Kohout, V. Plevele polí a zahrad. Vyd. 1. Praha, Agrospoj, 1997.
Kubát, K. (eds.). Klíc ke kvetene Ceské republiky. Vyd. 1. Praha, Academia, 2002, 927 s.
ISBN 80-200-0836-5.
Mikulka, J., Kneifelová, M. Plevelné rostliny. Vyd. 2. Praha, Profi Press, s.r.o., 2005, 148 s.
ISBN 80-86726-02-9.Naylor, R. E. Weed management handbook. 9th ed. Malden, MA,
Published for the British Crop Protection Council by Blackwell Science, 2002, 423 s.
ISBN 06-320-5732-7.
Otýpková, Z. Plevele v minulosti a dnes. IN Živa. Praha, Nakladatelství Academia, Středisko
společných činností Akademie věd ČR, v. v. i., 2006, 4/2006: 161-163. ISSN 0044–4812.
Ter Braak, C. J. F. Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by
[partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). 1998, Report
LWA-88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen.
Kontaktná adresa
Ing. Lenka Jakabová,
Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Zemědělská 1, 612 00 Brno
E-mail: [email protected]
201
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV HUSTOTY POROSTU MÁKU SETÉHO NA POLNÍ PLEVELE
Effect of stand density poppy (Papaver somniferum) on weeds
Jonášová K.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt – Cílem práce bylo posoudit vliv hustoty porostu máku setého na plevele. Intenzita
zaplevelení a stanovení hustoty porostu bylo posuzováno v provozních podmínkách PODYJÍ, a.s.,
v Horním Břečkově (okres Znojmo, Jihomoravský kraj), a to s použitím metody počítání na ploše 1
m². Hodnocení probíhalo v roce 2011 na pozemku o rozloze 100,96 ha, v roce 2012 na 34,4 ha a
v roce 2013 na 34,74 ha. Hodnocení zaplevelení v máku a jeho hustoty bylo provedeno po vzejití
máku. Výsledky vyhodnocení zaplevelení byly zpracovány analýzou DCA. Kanonickou
korespondenční analýzou (CCA) bylo zjištěno, že vliv hustoty porostu v raných fázích máku na
zaplevelení není statisticky průkazný.
Klíčová slova: plevele, mák setý, hustota porostu
Abstract – The aim of this thesis to evaluate current weed infestation of Papaver somniferum and
effect of stand density poppy on weeds in field conditions of agricultural enterprise in Horní Břečkov
(South Moravia). Intensity of weed infestation and number of poppy plants was carried out in chosen
fields using counting method on area of 1 m². The evaluation was conducted in the years 2011-2013.
In the year 2011 was done 50 replications, in 2012 17 replications and in 2013 17 replications. The
obtained results were analysed using Canonical Correspondence Analysis. Based on the result is
evident the effect of stand density poppy (Papaver somniferum) on weeds is statistically inconclusive.
Key words: weeds, poppy, stand density
Úvod
Mák setý má vůči plevelům jen malou konkurenční schopnost, proto je zaplevelení kritickým
bodem velkovýrobní pěstitelské technologie (Baranyk et al., 2010). Správná hustota porostu
je důležitý předpoklad dosažení vysokého výnosu (Havel, 2009). Dle Vašáka et al. (2010) má
mák jen velmi pomalý počáteční růst a z toho vyplývající nízkou konkurenční schopnost,
výsledkem jsou výnosové ztráty již při relativně nízké úrovni zaplevelení.
Materiál a Metody
Stanovení zaplevelení probíhalo v blízkém okolí obce Horní Břečkov. Obec leží
v Jihomoravském kraji v okrese Znojmo, od něhož je vzdálena asi 11 km. Tato lokalita se
nachází v bramborářské výrobní oblasti. Hodnocení výskytu plevelů probíhalo na pozemcích,
které patří společnosti PODYJÍ, a.s., a náleží do katastrálního území Horní Břečkov a
katastrálního území Vracovice u Horního Břečkova. V roce 2011 hodnocení probíhalo na
pozemku o výměře 100,96 ha, v roce 2012 na pozemku s rozlohou 34,4 ha a v roce 2013 na
pozemku o rozloze 34,74 ha.
V Horním Břečkově je mák setý řazen do osevního sledu jako zlepšující plodina mezi dvě
obilniny. Pěstována byla odrůda Major. Porost máku byl ošetřen herbicidem CALLISTO 480
SC.
Zaplevelení bylo hodnoceno po vzejití máku setého na přelomu měsíců dubna a května.
Intenzita zaplevelení byla zkoumána s použitím metody počítání na ploše 1 m². Na stejné
ploše byl vedle počtu plevelů stanoven i počet rostlin máku setého. České a latinské názvy
jednotlivých druhů plevelů byly použity podle Kubáta (Kubát, 2002). V roce 2011 bylo
provedeno padesát opakování na 100,96 ha, v roce 2012 bylo provedeno 17 opakování na
34,4 ha a v roce 2013 bylo provedeno 17 opakování na 34,74 ha.
202
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky zaplevelení byly zpracovány mnohorozměrnými analýzami ekologických dat.
Výběr optimální analýzy se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného
segmentovou analýzou DCA (Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita
kanonickou korespondenční analýzou CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při
testování průkaznosti pomocí testu Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla
zpracována pomocí počítačového programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998).
Výsledky a diskuze
V Horním Břečkově během tříletého hodnocení byly nalezeny tyto druhy plevelných rostlin:
Avena fatua, Capsella bursa-pastoris, Cirsium arvense, Echinochloa crus-galli, Elytrigia
repens, Fallopia convolvulus, Fumaria officinalis, Chenopodium album, Lamium purpureum,
Papaver rhoeas, Plantago major, Polygonum aviculare, Sinapis alba, Taraxacum officinale,
Thlaspi arvense, Tripleurospermum inodorum,Triticum aestivum, Veronica hederifolia, Viola
arvensis.
Na sledovaných pozemcích bylo zjištěno celkem 19 druhů plevelných rostlin. Průměrné počty
těchto jedinců na 1 m² jsou uvedeny v Tab. 1. Nejprve byla vypočtena délka gradientu
(Lengths of Gradient) pomocí analýzy DCA, která činila 3,627. Na základě tohoto výpočtu
byla k dalšímu zpracování zvolena kanonická korespondenční analýza CCA. Analýza CCA
vymezuje prostorové uspořádání jednotlivých druhů plevelů a hustoty porostu máku, a to na
základě dat, která byla o frekvenci výskytu plevelných druhů zjištěna. Toto je následně
graficky vyjádřeno pomocí ordinačního diagramu.
Vliv počtu rostlin máku setého na výskyt a četnost plevelů je rovněž signifikantní na hladině
významnosti α = 0,88. Vliv hustoty porostu v raných fázích máku na zaplevelení není
statisticky průkazný. Analýza CCA znázornila tyto vztahy na Obr. 1, zde je patrné, že hustota
porostu v období vzcházení máku je více ovlivněna jinými faktory, než je zaplevelení. Což lze
například vysvětlit faktem, že i dobře vzejitý mák ve své počáteční vývojové fázi, který
zaujímá nepatrnou pokryvnost plochy, je vystavován vysokému tlaku právě vzcházejících
plevelů. Zaplevelení pozemků je dále ovlivněno i dalšími faktory jako je semenná banka,
předplodina aj.
Tab. 1 Průměrné počty plevelů na 1 m² v letech 2011-2013
Druhy plevelů
Avena fatua
Capsella bursa-pastoris
Cirsium arvense
Echinochloa crus-galli
Elytrigia repens
Fallopia convolvulus
Fumaria officinalis
Chenopodium album
Lamium purpureum
Papaver rhoeas
Plantago major
Polygonum aviculare
Sinapis alba
Taraxacum officinale
Thlaspi arvense
Tripleurospermum inodorum
Triticum aestivum
Veronica hederifolia
Viola arvensis
Rok hodnocení
2011
2012
2013
0,06
0,02
1,56
0,71
1,56
19,14
0,36
0,86
0,59
2,94
9,47
0,18
0,12
0,94
0,18
9,29
0,76
0,24
0,41
0,06
0,47
0,41
0,47
0,24
1,06
1,24
0,02
0,66
0,8
0,04
1,34
0,06
0,04
0,04
0,1
203
0,06
0,24
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 1 Ordinační diagram vyjadřující vztah zaplevelení a hustoty porostu
Zkratky vybraných druhů: Ave fatu = Avena fatua, Cap burs = Capsella bursa–pastoris, Cir
arve = Cirsium arvense, Ech crus = Echinochloa crus – galli, Ely repe = Elytrigia repens, Fal
conv = Fallopia convolvulus, Fum offi = Fumaria officinalis, albu = Chenopodium album,
Lam purp = Lamium purpureum, Pap rhoe = Papaver rhoeas, Pla majo = Plantago major,Pol
avic = Polygonum aviculare, Sin alba = Sinapis alba,Tar offi = Taraxacum officinale, Thl
arve = Thlaspi arvense, Tri inod = Tripleurospermum inodorum, Tri aest = Triticum
aestivum, Ver hede = Veronica hederifolia, Vio arve = Viola arvensis.
Vysvětlivky k ordinačnímu diagramu: Pocet rostlin maku = Počet rostlin máku.
Při sledování aktuálního zaplevelení máku setého v Horním Břečkově byl zjištěn celkový
nejvyšší výskyt Fallopia convolvulus a to ve všech termínech hodnocení. Dvořák (1998) řadí
tento plevelný druh mezi velmi nebezpečné druhy, protože má velmi vysokou konkurenční
schopnost k pěstovaným plodinám. Avšak její výskyt v průběhu jara prudce poklesl. Tento
prudký pokles výskytu opletky obecné je zřejmě následkem projevení účinnosti použitého
herbicidu CALLISTO 480 SC. Tato domněnka vyplívá z Katalogu přípravků na ochranu rostlin
(2013), ve kterém je uvedeno, že tento herbicid se vyznačuje dobrou účinností na Fallopia
convolvulus. Jursík et al. (2011) dodávají, že Fallopia convolvulus sice nepatří k závažným
konkurentům máku, ale její výskyty jsou často vysoké a pak vyvolává výnosové ztráty.
Z vytrvalých plevelů se na hodnocených lokalitách vyskytovali dva druhy a to Elytrigia
repens a Cirsium arvense. Oba tyto vytrvalé plevele patří dle Baranyka et al. (2010) mezi
nejvýznamnější plevelné druhy, proti nimž je důležitá ochrana již v předplodinách.
Ze zjištěných plevelů se ve zvýšené míře vyskytoval i Fumaria officinalis. Jak uvádějí Fišer a
Klem (2012), patří Fumaria officinalis k plevelným druhům s nižší konkurenční schopností a
škodlivostí. V posledních letech ovšem dochází k jeho rozšiřování v důsledku jednostranného
používání herbicidů v obilninách a ozimé řepce.
Závěr
Z výsledků je patrné, že byly zjištěny rozdíly zaplevelení mezi jednotlivými roky pozorování.
Na hodnocených lokalitách se vyskytovaly plevelné druhy, které byly nalezeny pouze
204
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
v jednom termínu hodnocení, jako např. Taraxacum officinale, Thlaspi arvense. Další druhy
se vyskytovali ve všech termínech hodnocení, jako např. Elytrigia repens, Chenopodium
album, Fallopia convolvulus.
Mák setý má malou konkurenční schopnost vůči plevelům, a to zejména v raných fázích
svého vývoje.
Z výsledků této práce je zřejmé, že v dané lokalitě nemá hustota porostu máku setého vliv na
aktuální zaplevelení. To je ovlivněno více jinými faktory než právě sledovanou hustotou
porostu.
Je také zřejmé, že provádět hodnocení aktuálního zaplevelení v porostech plodin je nezbytné.
Zjišťování aktuálního zaplevelení, jeho následné vyhodnocení a vhodná volba
plevelohubného zásahu jeví jako nevyhnutelná agronomická povinnost.
Dedikace
Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP
10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu
zemědělských kultur“.
Použitá literatura
Baranyk, P., et al. (2010): Olejniny. 1. vyd. Praha: Profi Press, 206 s.
Dvořák, J. (1998): Praktikum z herbologie. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická
univerzita v Brně, 1998. 88 s.
Fišer. F., Klem. K. (2012): Používání herbicidů proti dvouděložným plevelům v porostech
máku. Zborník zo 4. odborného seminára „Mak siaty pre Slovensko“. Piešťany: 2012. s. 610
Havel, J. (2009): Česká zemědělská univerzita v praze [on-line]. [cit. 2013-08-20]. Dostupné z:
http://home.czu.cz/storage/53083_havel_zakladani.pdf
Jursík, J. Holec, J., Hamouz, P., Soukup. J. (2011): Plevele, biologie a regulace. 1. vyd. České
Budějovice: Kurent, 2011. 232 s.
Katalog přípravků na ochranu rostlin 2013 – Agromanuál. 13. doplněné vydání. České
Budějovice: Kurent. 2013. 336 s.
Kubát, K. (2002): Klíč ke květeně České republiky. Academia, Praha, 2002, 927 s.
Ter Braak, C., J., F.:Canoco – A Fortran (1998): program for canonical community ordination
by [partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA88-02 Agricultural Mathematics Group. Wageningen, 1998.
VAŠÁK, J., et al. (2010): Mák. 1.vyd. Praha: Powerprint. 352 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Kateřina Jonášová
Ústav agrosystémů a bioklimatologie
Mendelova univerzita v Brně
Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika
[email protected]
205
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
POSTUP IZOLACE FRAKCÍ EXTRACELULÁRNÍCH PROTEINŮ
HLÍZ BRAMBORU HLÍZNATÉHO (SOLANUM TUBEROSUM L.)
Isolation of extracellular protein fractions from potato tubers
(Solanum tuberosum L.)
Kamenová A., Bárta J., Bártová V.
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta
Abstrakt
Cílem tohoto příspěvku byla izolace extracelulárních proteinů, které jsou zakomponovány
v buněčných stěnách hlíz bramboru (Solanum tuberosum L.) a jsou součástí obranného mechanismu
při napadení rostlin patogenem. Z hlíz bramboru odrůdy Sibu byly izolovány proteiny v oblastech
6-14 kDa, 14-17 kDa a 26-29 kDa. Po dialýze pomocí 3,5 MWCO membrány nebyly
po elektroforetické analýze detekovány žádné ztráty proteinů. Část extracelulárních proteinů však byla
ve vodě nerozpustná a po jejich odstranění centrifugací došlo ke změně proteinového spektra
v supernatantu a to v podobě ztráty dvou skupin proteinů. Proteiny rozpuštěné v supernatantu byly
detekovány v oblastech 14-17 kDa a 26 kDa.
Klíčová slova: izolace extracelulárního proteinu, hlízy bramboru, Solanum tuberosum L.
Abstract
The goal of this work was to isolate extracellular proteins which are part of cell walls of potato tubers
(Solanum tuberosum L.) and play an important role in the defence mechanism when plants are
attacked by pathogens. Isolated proteins were gained from potato tubers variety Sibu and their
molecular weight was from 6-14 kDa, 14-17 kDa and 26-29 kDa. After dialysis by 3.5 MWCO
membrane were not detected any protein losses. Part of extracellular proteins in the sample was not
dissolved in water and there were detected differences in the protein spectrum in the supernatant after
the removal of the undissolved proteins by centrifugation. These dissolved proteins in supernatant
were detected as two bands of molecular weight from 14-17 kDa (main band) and 26 kDa.
Key words: extracellular protein isolation, potato tubers, Solanum tuberosum L.
Úvod
Extracelulární proteiny izolované z bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.) lze
charakterizovat jako relativně malé proteiny s antimikrobiální aktivitou nacházející se mimo
vnitřní prostor buňky. Mohou být vázány v buněčných stěnách nebo na jejich povrchu a patří
do skupiny proteinů, při jejichž izolaci se používají silná precipitační činidla (Rymareva et al.
2003). Jedná se o proteiny, které mají molekulovou hmotnost od 6 do 30 kDa a byly
izolovány z rostlin čeledi Brassicaceae, Solanaceae a podčeledi Panicoideae (de Souza
Cândido et al. 2011). Jejich antimikrobiální aktivita byla prokázána na celé řadě bakterií,
které jsou původci onemocnění rostlin, např. Clavibacter michiganensis, Pseudomonas
solanacearum, Rastonia meliloti a byla prokázána i na houbových patogenech, např. Botrytis
cinerea, Fusarium solani, Plectosphaerella cucumerina, Colletotrichum graminocola
a Aspergillus flavus (Moreno, Segura, García-Olmedo 1994, Segura et al. 1999, BerrocalLobo et al. 2002, Rymareva et al. 2003). Výhodou těchto proteinů je, že v porovnání
s antibiotiky nevyvolávají alergenní reakce a organismus si k nim nevytváří rezistenci
při opakované aplikaci (Taran et al. 2002).
206
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Zdrojem rostlinného materiálu byly hlízy bramboru hlíznatého (Solanum tuberosum L.)
odrůdy Sibu, která se používá při průmyslovém zpracování na škrob a je odrůdou polopozdní
až pozdní s vysokou odolností vůči virovým chorobám, plísni bramboru na nati a plísňové
hnilobě (Phytophthora infestans) (Čermák 2012). Materiál byl vypěstován v roce 2012
na pokusném pozemku Zemědělské fakulty JU na stanovišti v Českých Budějovicích
(380 m n. m.).
Hlízy byly rozkrájeny na tenké plátky, okamžitě zmraženy, lyofilizovány a zhomogenizovány.
Takto připravená bramborová mouka (125 g) byla rozpuštěna v 500 ml pufru (0,1 M TrisHCl, 10 mM EDTA, pH 7,5). Po 20 minutách hydratace byl vzorek centrifugován
(4500 RPM, 30 minut, 4˚C) a supernatant odstraněn. Pelet byl třikrát promyt
500 ml destilované vody a supernatant byl opět po centrifugaci (4500 RPM, 30 minut 4˚C)
odstraněn. Následně byl pelet extrahován ve 1250 ml 1,5M LiCl (Rymareva et al. 2003).
Získaný supernatant s rozpuštěnými extracelulárními proteiny byl centrifugován (4500 RPM,
10 minut, 4˚C) a centrifugovaný supernatant byl dále filtrován přes papírový filtr (KA 4-M,
Papírna Pernštejn Keseg&Rathouzský, ČR). Vzorek byl následně ještě jednou filtrován (filtr
0,22 µm, Fisherbrand, Thermo Fisher Scientific, USA) pro účely odsolování na FPLC.
Odsolování (odstranění LiCl a dalších nízkomolekulárních látek) bylo provedeno na koloně
Bio-Scale MT5 (BioRad, USA), jako náplň byl použit porézní polyakrylamidový gel
s limitem záchytu částic o velikosti 0,1-1,8 kDa (Bio-Gel P-2 Gel, BioRad, USA) a jako
ekvilibrační pufr byla použita voda (UV/UF ultra pure, 0,2 µm), průtok 1,5 ml/min. Pro
odstranění případných zbytkových množství nízkomolekulárních látek byla u frakcí
provedena dialýza (3,5K MWCO, SnakeSkin Dialysis Tubing, Thermo Fisher Scientific,
USA) proti destilované vodě po dobu 24 hodin a vzorky byly následně zmraženy
a lyofilizovány na konstantní hmotnost.
Po centrifugaci (4500 RPM, 10 minut, 4˚C) a sterilizaci vzorků (filtr 0,22 µm, Fisherbrand,
Thermo Fisher Scientific, USA) byla pro detekci izolovaných proteinů provedena
elektroforetická analýza na 16% gelu (SDS-PAGE) (Judd 2002), nanáška proteinu na gel
20 µl vzorku o koncentraci 10 mg/ml. K barvení gelů byl použit Plus Silver Staining Kit
(BioRad, USA).
Výsledky a diskuze
V první fázi izolačního procesu byly odmyty balastní proteiny, které se vyznačují rozpustností
ve vodě, v následujících krocích byly pak chloridem lithným izolovány extracelulární
proteiny. Průběh odsolování vzorků izolovaných extracelulárních proteinů je znázorněn
na chromatogramu (obrázek 1). Vznikly dva píky (214 nm) a to ve frakcích 5-6 a 8-9,
od 9. frakce pak začíná prudce stoupat konduktivita a dochází k uvolňování
nízkomolekulárních látek, především LiCl.
Obrázek 1. Průběh odsolování na médiu Bio-Gel P-2.
207
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Získané frakce (5-6, 7 a 8-9) byly analyzovány pomocí SDS-PAGE
na 16% polyakrylamidovém gelu (obrázek 2) a extracelulární proteiny byly detekovány jako
výrazný pruh v oblasti od 14 do 17 kDa, což je shodné s výsledky izolace uvedenými v práci
Rymareva a kol. (2003). Další proteiny byly detekovány v méně výrazných pruzích
v oblastech kolem 6; 26 a 29 kDa shodně u všech tří analyzovaných frakcí, proteiny o této
molekulové hmotnosti však v práci Rymereva a kol. (2003) uvedeny nejsou. Tyto tři vzniklé
frakce byly spojeny (5-9) a byla provedena dialýza (kvůli odstranění případných zbytkových
množství nízkomolekulárních látek) a lyofilizace do konstantní hmotnosti. Následně byl
vzorek rozpouštěn v ultra čisté vodě (část extracelulárního proteinu byla nerozpustná)
na koncentraci 10 mg/ml a byly detekovány proteiny pomocí SDS-PAGE na 16% gelu
ve stejném rozmezí jako ve vzorku před dialýzou. Při porovnání proteinového spektra je
patrné, že během dialýzy nedošlo k žádným detekovatelným ztrátám proteinů. Následně byl
tento proteinový izolát centrifugován (4500 RPM, 10 minut, 4˚C), došlo k vytvoření peletu,
supernatant byl sterilizován mikrobiálním filtrem a rozpuštěné proteiny byly detekovány
pomocí SDS-PAGE na 16% gelu od 14 do 17 kDa (majoritní pruh) a 26 kDa (méně výrazný
pruh). Díky nedokonalé rozpustnosti části vzorku ve vodě tedy došlo po jejím odstranění
centrifugací k detekovatelným změnám v proteinovém spektru a to ke ztrátě proteinů
o molekulové hmotnosti 6-14 kDa a 29 kDa.
Vzhledem k tomu, že jsou extracelulárním proteinům často připisovány antimikrobiální
vlastnosti, by bylo potřeba, aby byly vzorky plně rozpustné ve vodě, protože použití jiných
chemických činidel pro zvýšení rozpustnosti proteinů při antimikrobiálním testování může
narušit průběh pokusu například inhibicí růstu mycelia mikroskopických hub či množení
bakterií.
Obrázek 2. Detekce proteinů na SDS-PAGE 16% gelu.
HM-hmotnostní marker, 5-6; 7; 8-9-frakce získané po odsolení na P-2 Bio-Gel, 10-frakce
5-9 po dialýze, 11-frakce 5-9 po dialýze a centrifugaci.
Závěr
Většina prací se zabývá proteiny a peptidy hlíz bramboru, které jsou rozpustné ve vodě a jsou
izolované z apoplastů jako součást hlízové šťávy. Cílem této práce byla izolace
208
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
extracelulárních proteinů izolovaných z buněčných stěn hlíz bramboru, odstranění
nízkomolekulárních látek a sledování změn v proteinovém spektru během procesu purifikace.
Izolované proteiny byly detekovány na SDS-PAGE 16% peptidovém gelu ve dvou oblastechvýrazný pruh v oblasti 14-17 kDa a méně výrazný pruh kolem 26 kDa. Část izolovaných
extracelulárních proteinů byla nerozpustná a po jejich odstranění došlo ke ztrátě dvou skupin
proteinů o molekulové hmotnosti 6-14 kDa a 29 kDa.
Je žádoucí, aby byly během izolačních a purifikačních procesů extracelulárních proteinů
minimalizovány změny v proteinovém spektru a to především minimalizace ztrát celých
skupin proteinů. Bylo by ideální, pokud by byly izolované proteiny úplně rozpustné ve vodě
a to jednak kvůli přesné detekci a identifikaci celého spektra proteinů a zároveň k ověření
jejich antibakteriálních a antifungálních aktivit, které jsou s extracelulárními proteiny často
spojovány.
Dedikace
Výsledky byly získány v rámci řešení výzkumných projektů GAČR 522/09/1693,
GAJU 065/2013/Z a GAJU 058/2013/Z.
Použitá literatura
Berrocal-Lobo M., Segura A., Moreno M., López G., García-Olmedo F., Molina A. (2002):
Snakin-2, an Antimicrobial Peptide from Potato Whose Gene Is Locally Induced by
Wounding and Responds to Pathogen Infection. Plant Physiology, 128: 1-11.
Čermák V. (2012): Seznam doporučených odrůd bramboru 2012. ÚKZUZ Brno, 104.
de Souza Cândido E., Pinsto M. F. S., Pelegriny P. B., Lima T. B., Silava O. N., Pogue R.,
Grossi-de-Sá M. F., Franco O. L. (2011): Plant storage proteins with antimicrobial activity:
novel isights into plant defense mechanismus. The FASEB Journal, 25: 3290-3305.
Judd R. C. (2002): SDS-Polyacrylamide gel electrophoresis of peptides. Z Walker J. M. (ed.)
The Protein Protocols Handbook, 2nd Edition. Humana Press Inc., Totowa New Jersey,
1146.
Moreno M., Segura A., García-Olmedo F. (1994): Pseudothionin-St1, a potato peptide active
against potato pathogens. European Journal of Biochemistry, 223: 135-139.
Rymareva E. V., Sukhareva O. N., Romanenko A. S., Salyaev R. K. (2003): Study of
Antibacterial Activity of Potato Proteins. Doklady Biological Sciences, 390: 269-270.
Segura A., Moreno M., Madueño F., Molina A., García-Olmedo F. (1999): Snakin-1, a
Peptide from Potato That Is Active Against Plant Pathogens. Molecular Plant-Microbe
Interactions, 12: 16-23.
Taran S. A., Esikova T. Z., Mustaeva L. G., Baru M. B., Alakhov Yu. B. (2002): Synthesis
and Antibacterial Activity of Analogues of the N-Terminal Fragment of the Sarcotoxin IA
Antimicrobial Peptide. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 5: 357–362.
Kontaktní adresa:
Ing. Andrea Kamenová
Katedra rostlinné výroby a agroekologie, Oddělení pěstování rostlin
Zemědělská fakulta
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
Studentská 13
370 05 České Budějovice
email: [email protected]
209
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
BIODIVERZITA HMYZU V POROSTECH VOJTĚŠKY SETÉ
(MEDICAGO SATIVA L.) PŘI POROVNÁNÍ DVOU PĚSTITELSKÝCH
TECHNOLOGIÍ
Biodiversity of insect in alfalfa fields (Medicago sativa L.) in two different
management systems
Kolařík, P.1, Rotrekl, J. 1, Barták, M. 2, Krupauerová, A. 2, Volková P. 3
1
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
2
Česká zemědělská univerzita v Praze
3
OSEVA vývoj a výzkum, spol. s.r.o. Zubří
Abstrakt
V porostech vojtěšky seté pěstované konvenční technologie (s použitím pesticidů) a ekologickým
způsobem jsme v letech 2007 – 2011 sledovali pomocí emergentních lapáků biodiverzitu hmyzu.
Vzorky byly odebírány jedenkrát za měsíc. Byly uchovávány v 70 % ethanolu a následně rozborovány
v diagnostické laboratoři do jednotlivých řádů a čeledí. Vyšší početnost řádů i jedinců byla zjištěna u
ekologicky pěstované vojtěšky v porovnání s konvenčním způsobem pěstování
Klíčová slova: biodiverzita; hmyz;vojtěška; konvenční pěstování; ekologické pěstování
Abstract
The insect biodiversity was monitored on the ecological and conventional alfalfa fields in years 2007 2011. The insect samples were collected once in month by means of emergence trap, stored in 70 % of
ethanol. Finally the insect orders and families were recognized. A higher frequency of orders and
individuals were found in organically grown alfalfa compared with conventional manner.
Keyword: biodiversity; insect; alfalfa;conventional alfalfa; ecological alfalfa
Úvod
Biodiverzita v ekologickém zemědělství neznamená pouze pěstování a chov většího počtu
druhů rostlin a zvířat na farmách, ale také větší výskyt volně žijících rostlin a živočichů na
určitém území. Zvláštní důraz je také kladen na ochranu původních a ohrožených druhů
rostlin a živočichů (Boháč, 2013). Za základní příčinu snížení biodiverzity v
agroekosystémech je považována ztráta funkce ekosystémů jejich narušením. Je to právě
zemědělství, které má zájem na jednoduchých a uniformních ekosystémech (monokultury)
řízených člověkem (Kolařík et al., 2010). Tím způsobuje vyhynutí mnoha původních druhů,
snížení druhové diverzity společenstev a ekosystémů a změny v početnosti druhů. Většinou je
to spojeno s preventivními opatřeními před škůdci (většinou hmyz), kteří nacházejí v
monokulturách ideální podmínky pro svůj vývoj. Hlavním paradoxem současného
zemědělství tedy je jak efektivně regulovat početnost škůdců a zároveň nepoškodit nebo
dokonce podpořit biodiverzitu ostatních organismů v agroekosystémech a jejich okolí. Na
podpoře biodiverzity má zemědělství i vlastní zájem, zejména s ohledem na zvýšení
početnosti opylovačů, predátorů a parazitoidů škůdců.
Hlavními vlivy zemědělství na ekosystémy jsou: ztráta nebo přeměna biotopů, znečištění
pesticidy, introdukce nepůvodních a často exotických druhů rostlin a živočichů, přílišná
exploatace půdy, odlesnění a změna travních ekosystémů, ztráta ekologické únosnosti
ekosystémů a změna původní vegetace, která je spojena skoro vždy se ztrátou původního
biotopu (Šarapatka & Urban, 2005; Urban et al., 2003). Na ekologických farmách ve Velké
Británii byla prokazatelná závislost mezi počtem druhů motýlů a aplikací (absencí) pesticidů.
Asi 68 % druhů motýlů se objevilo za pět let v místech bez aplikace pesticidů a v chráněných
remízcích (Boháč, 2013).
210
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metoda
Sledování hmyzích společenstev na lokalitách jižní Moravy v České republice probíhalo v
porostech semenné vojtěšky ponechané ze druhé seče v Hustopečích, která byla
obhospodařovaná konvenčně s použitím pesticidů a na ekologicky pěstované vojtěšce na
lokalitě Sedlec (rok 2007, 2011) a Březí (2008, 2009, 2010).
Lokalitu Hustopeče (48°57.906 N, 016°42.738 E, 199 m.n.m.) lze charakterizovat jako
suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Dlouhodobá průměrná roční
teplota je 9,2o C a dlouhodobý roční úhrn srážek je 545 mm. Jedná se o suchou kukuřičnou
oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Půdní typ je černozem, půdní druh je hlinitá
půda. Z hlediska botanické charakteristiky se jedná o monokulturu vojtěšky seté, která byla
prakticky bez jakéhokoliv zaplevelení ve všech letech sledování. Na začátku či v průběhu
vegetace byly v jednotlivých letech pěstování aplikovány herbicidy k udržení bezplevelného
stavu porostu. Před kvetením porostu a při dokvétání byly použity insekticidy s různými
účinnými látkami (neonikotinoidy, pyrethroidy) proti fytosugním plošticím a před vlastní
sklizní proběhla desikace porostu totálním herbicidem.
Ekologicky pěstovaná vojtěška je zcela bez využití hnojiv a bez použití jakýchkoliv pesticidů.
V roce 2007 a 2011 monitoring probíhal na lokalitě Sedlec (48°45.961 N, 016°42.738 E, 204
m.n.m.). Jedná se suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Druh půdy,
degradovaná černozem s pH – 7,2 a s podílem humusu 2,6 %, hloubka ornice je 25 cm.
Z botanického hlediska se jednalo o monokulturu vojtěšky zasetou v roce 2007, porost byl
velmi dobře zapojen s minimálním zaplevelením.
V roce 2008, 2009 a 2010 monitoring probíhal na lokalitě Březí (48°48'43.407"N,
16°33'13.385"E, 187 m.n.m.), které se nacházelo 6 km od lokality v roce 2007. Lokalitu jsme
museli změnit z důvodu zaorání vojtěšky na původním místě. Na těchto lokalitách byl
ekologický způsob hospodaření zaveden od roku 2002. Dlouhodobá průměrná roční teplota je
9,2 °C a průměrná teplota za vegetační období je 15,6 °C. Dlouhodobý roční úhrn srážek činní
479,7 mm a celkový dlouhodobý úhrn srážek za vegetační období je 305,8 mm. Jedná se
suchou kukuřičnou oblast s typickým vnitrozemským klimatem. Druh půdy je degradovaná
černozem s pH – 7,2 a s podílem humusu 2,6 %, hloubka ornice je 25 cm.. Z botanického
hlediska se jedná o monokulturu vojtěšky zasetou s velmi bohatým spektrem plevelných
druhů rostlin. Vyskytovaly se zde heřmánkovité plevele, pýr plazivý, kokoška pastuší tobolka,
smetánka lékařská, mák vlčí, mléč rolní, pelyněk černobýl, úhorník roční, violka rolní,
chundelka metlice a další.
V roce 2007 byla doba umístění emergentních lapáků na monitorovaných lokalitách od 3.7.
do 2.10. (celkem za sledované období 3 odběry). V roce 2008 byly termíny odběrů od 28.4.
do 1.10. (celkem za sledované období 5 odběrů). V roce 2009 doba umístění emergentních
lapáků na lokalitách od 21.4. do 8.10. (celkem za sledované období 6 odběrů). V roce 2010 od
3.5. do 3.9. (celkem 5 odběrů za sledované období). V roce 2011 od 2.5. do 4.10. (celkem 5
odběrů za sledované období).
K vlastnímu monitoringu byl použit emergentní lapák. Tato past má čtvercovou základnu
pokrývající prostor jednoho metru čtverečního. Základna je dole zahrnuta zeminou a to
především z důvodu migrace hmyzu dovnitř i ven z lapáku. Zachycené vzorky hmyzu jsou
jímány do polyuretanové láhve o objemu 1000 ml, ve které je 70 % ethanol. Doba expozice
emergentního lapáku na daném místě je jeden měsíc, poté dojde k odběru vzorku, k výměně
hlavice a přesunu tohoto lapáku z původního místa na další (asi metr vzdáleného). Odebrané
vzorky jsou transportovány do laboratoře kde jsou skladovány v mrazničce v 70% ethanolu
při teplotě -20°C. Po skončení všech sezónních odběrů jsou následně všechny vzorky
odeslány do diagnostické laboratoře k určení. Odebraní jedinci jsou identifikování do
jednotlivých řádů a čeledí. Vzorky byly zpracovány na základě morphospecies.
211
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky a diskuze
Celkové početnosti všech jedinců u obou sledovaných technologií jsou uvedeny v tabulce 1.
Za sledované období bylo na lokalitě s ekologicky pěstovanou vojtěškou celkem zjištěno 152
778 jedinců a na lokalitě s konvenčně pěstovanou 144 971 jedinců. Při nezapočítání skupiny
Sternorrhyncha, která u konvenční technologie jasně dominovala, byla početnost jedinců
téměř dvojnásobně vyšší v systému ekologického pěstování. U obou srovnávaných
technologií jasně dominovali především jedinci z řádu Coleoptera, Collembola, Diptera a
Sternorrhyncha v různých procentických zastoupení v jednotlivých letech sledování. Dále
byla významná početnost zjištěna u jedinců z řádu Arachnidae, Hymenoptera a Thysanoptera
u obou technologií pěstování.
Na lokalitě s ekologickou vojtěškou byla celková početnost jedinců kromě roku 2010 nižší v
porovnání s konvenční způsobem pěstování. U porostu vojtěšky v ekologickém režimu
pěstování byli v jednotlivých letech nejvíce zastoupeni jedinci z řádů Sternorhyncha (1,3 % 80,8 %) a Collembola (0,7 % - 69,8 %). Další řády zde již byly zastoupeny v menší
početnosti: Coleoptera (5,1 % - 9,2 %) a Diptera (4,0 % - 22,4 %) a Hymenoptera (2,5 % 11,3 %). Zbývající řády zde pak měly velmi nízké procentické zastoupení v jednotlivých
letech sledování pohybující se do 1 %.
U porostu vojtěšky v konvenčním pěstování byli v jednotlivých letech nejvíce zastoupeni
jedinci z řádů Sternorhyncha (29,1 % - 73,7 %) a Collembola (6,3 % - 30,1 %). Další řády zde
již byly zastoupeny v menší početnosti: Coleoptera (0,9 % - 9,1 %) a Diptera (1,5 % - 17,3 %)
a Hymenoptera (2,1 % - 9,3 %). Ze zbývajících řádů se vetší početnost pohybovala u
Arachnidae s maximálním zastoupení v roce 2011 (1,2 %). Početnost dalších řádů se
pohybovala v setinách procent.
Tabulka 1: Celkový počet zachycených jedinců v letech 2007 – 2011 v porovnání dvou
pěstitelských technologií u vojtěšky seté
ekologická
konvenční
2007 2008 2009 2010 2011 2007 2008 2009 2010 2011
Arachnidae
30
304
270
168
226 28
177
322 130
335
Auchenorrhyncha 7
47
86
37
149 1
49
45
17
22
Caelifera
1
6
4
1
Coleoptera
188 4419 2024 3638 1612 108
1277 2303 1102 838
Collembola
26
10360 12280 39046 2507 720
11342 7724 3164 6585
Dermaptera
11
22
63
383
235 2
17
13
26
18
Diplopoda
4
Diptera
168 2059 3600 9040 4578 173
1588 2768 3911 3070
Heteroptera
27
72
74
125
181 29
51
113 66
101
Hymenoptera
171 1280 2468 1981 1883 244
1392 2396 758
1219
Lepidoptera
4
13
27
57
55
1
14
14
26
13
Neuroptera
7
14
1
1
24
5
10
13
12
7
Psocoptera
28
31
11
1
31
22
151 1
6
Opilionida
7
11
Mecoptera
2
Sternorrhyncha
2959 25304 535
764
8760 7982 51080 7463 11073 11720
Thysanoptera
34
6925 478
692
176 23
283
315 263
195
212
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Celkem bylo u technologie s ekologickou vojtěškou zaznamenáno 16 řádů v porovnání
s konvenční, kde byli zjištěni jedinci celkem ze 14 řádů. V ekologických systémech
obhospodařování tak byla zaznamenána větší biodiversita hmyzu. Podobné výsledky jsou
uváděny i v dostupné literatuře (Kolařík et. al 2010; Šarapatka & Urban, 2005; Urban et. al.,
2003).
Závěr
Ze získaných výsledků je patrné, že za celé sledované období bylo na lokalitě s ekologicky
pěstovanou vojtěškou zjištěno celkem 152 778 jedinců a na lokalitě s konvenčně pěstovanou
155 016 jedinců. Při nezapočítání jedinců z řádů Sternorrhyncha byla celková početnost u
ekologické vojtěšky 114 456 jedinců, což v porovnání s konvenční vojtěškou (65 698)
představuje téměř dvojnásobné početnostní zastoupení. U obou technologií dominovali
jedinci z řádů Sternorhyncha a Collembola. Nutno konstatovat, že u ekologické vojtěšky bylo
zjištěno více řádů v porovnání s konvenční.
Dedikace
Výsledky uvedené v tomto článku byly získány při řešení výzkumného projektu QH 72151
„Ovlivnění biodiverzity hmyzu v krajině různými způsoby zemědělského využití půdy a
zemědělskými technologiemi se zaměřením na škůdce trav a jetelovin a jejich bioregulátory“,
který financuje MZe ČR prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum.
Literatura
Kolařík, P., Rotrekl, J., Barták, M., Fechtner, M., Frydrych, J., Cagaš, B. (2010): Biodoverzita
hmyzu v porostech vojtěšky seté (Medicago sativa L.) v roce 2008 a 2009. Úroda 12,
vědecká příloha: 297-300
Boháč J. Kapitola z připravované knihy „Půdní biologie“, Půdní zoologie – dravý hmyz.
Dostupné on-line: http://www.jaroslavbohac.wz.cz/download/pudni_zoologie.pdf (cit. dne
3.9.2013)
Šarapatka B., Urban Ekologické zemědělství, učebnice pro školy i praxi, 2. díl. 1. vydání,
MŽP ČR a PRO-BIO, 2005, 334 s.
Urban J., Šarapatka B. a kolektiv: Ekologické zemědělství, učebnice pro školy i praxi, I. díl.
1. vydání, MŽP ČR a PRO-BIO, 2003, 280 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Pavel Kolařík
Zemědělský výzkum, spol. s. r.o. Troubsko
664 41 Troubsko, Zahradní 1
[email protected]
213
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MONITORING CHOROB A ŠKŮDCŮ V POLNÍCH POROSTECH
GENETICKÝCH ZDROJŮ LÉČIVÝCH, AROMATICKÝCH A
KOŘENINOVÝCH ROSTLIN (LAKR)
Monitoring of diseases and pests in the field collections of medicinal,
aromatic and culinary plants (MAPs) germplasm
Petrželová I., Dušková E., Dušek K.
Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum,
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Olomouc-Holice
Abstrakt
Výskyt chorob a škůdců byl sledován v polní kolekci genetických zdrojů LAKR udržovanýchna
pracovišti VÚRV, v.v.i. v Olomouci.Čerstvé nebo herbarizované vzorky rostlin byly podrobeny
mikroskopické determinaci houbových patogenů, dále bylosledováno poškození rostlinživočišnými
škůdci.U LAKR byly zjištěny tyto choroby: fytoplazmóza, kořenové a stonkové hniloby spojené
s vadnutím rostlin, rzivosti, plísně, padlí, listové skvrnitosti a virózy.Rovněž bylo detekováno široké
spektrum živočichů (převážně hmyzu), kteří pro tyto rostliny představují potenciální škůdce, ale pouze
některé druhy způsobovaly větší škody sáním nebo žírem. Nejpočetněji byli zaznamenáni pidikřísci
(Cicadellidae), klopušky (Miridae), dřepčíci (Chrysomelidae) a pěnodějky (Aphrophoridae).
Klíčová slova:choroby a škůdci, LAKR, četnost výskytu, škodlivost
Abstract
Field collection of MAPs germplasm maintained by CRI in Olomouc was surveyed for occurrence of
pests and diseases. Fresh or herbarized plant material was examined microscopically for the presence
of fungal pathogens. Plants were searched also forpest damage. Pathogens causing rusts, downy and
powdery mildews and leaf spots were isolated from the plants. We observed alsosymptoms of
phytoplasma, viroses and root and stem rots followed byplant wilting. A broad diversity of potential
pests (mainly insects) was recordedon MAPs, but only some of them caused bigger damage by
sucking or chewing. Most frequent were various species of leafhoppers (Cicadellidae), plant bugs
(Miridae),flea beetles (Chrysomelidae) and spittlebugs (Aphrophoridae).
Key words: diseases and pests, MAPs, frequency of occurrence, harmfulness
Úvod
Mnohé rostlinné druhy slouží od nepaměti v lidovém léčitelství jako zdroj přírodních léčivých
látek proti široké škále různých onemocnění. Pro zachování léčivé účinnosti drogy je
nezbytné, aby byl sbírán pouze kvalitní, čistý a zdravý rostlinný materiál. Využívání léčivých,
aromatických a kořeninových rostlin (LAKR) ve farmacii, medicíně, potravinářství a dalších
oborech s sebou přineslo potřebu tyto rostliny pěstovat v kulturách. Avšak stejně tak jako jiné
skupiny rostlin mohou být i LAKR napadány různými chorobami a škůdci, které mohou
významně znehodnotit kvalitu drogy, případně ovlivnit obsah jejích účinných látek.Povrchová
mykoflóra může drogu navíc kontaminovat produkcí nebezpečných mykotoxinů (Grigoryan et
al., 2011).Problematice chorob a škůdců LAKR je ovšemv porovnání s běžně pěstovanými
zemědělskými plodinami věnována poměrně malá pozornosti v celosvětovém měřítku.U nás
pro většinu LAKR prakticky neexistují přehledy chorob a škůdců, výjimkou
jepublikaceNeubauer et al. (1980).
Materiál a Metody
Výskyt chorob a škůdců byl sledován v polních porostech genetických zdrojů LAKR
udržovaných na pracovišti VÚRV, v.v.i. v Olomouci. Olomoucká kolekce LAKR čítá 928
položek 71 druhů evidovaných v Národním informačním systému EVIGEZ, z toho 119
položek je udržovaných vegetativně a 809 generativně. Kromě tohoje 1239 položek(i dalších
214
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
druhů do EVIGEZ dosud nezařazených) udržováno v rámci pracovní kolekce. Kolekce LAKR
zahrnuje především druhy domácí nebo zdomácnělé ve středoevropském regionu (80%), ale i
druhy cizokrajné (20%) původem ze Severní Ameriky,Asie nebo Středomoří. Rostliny byly
pěstovány volně na poli nebo technických izolátorechpokrytých síťovinou. Monitorování
chorob a škůdců probíhalo v průběhu vegetačních sezón let 2012 a 2013. Ze živých rostlin
byly odebírány části s viditelnými příznaky chorob a čerstvé nebo herbarizované vzorky byly
použity k mikroskopické determinaci fytopatogenních hub a Oomycet. Dále bylo sledováno
poškození rostlin škůdci (především hmyzem). Vzhledem k tomu, že nebylo možné předem
určit, které druhy hmyzu jsou pro LAKR škodlivéa do jaké míry, příp. kterédruhy byly
pouhými náhodnými návštěvníky studovaných rostlin, byly zaznamenávány veškeré nalezené
druhy a poté byla vyhodnocena jejich škodlivost ve vztahu k jejich početnosti a způsobenému
poškození.
Výsledky a diskuze
Výsledky sledování výskytu chorob LAKR jsou znázorněny v grafu 1.Urodu Echinaceabyly
pozorovány příznaky silného napadení Aster yellowsphytoplasma (jen v roce 2012). Kořenové
a stonkové hniloby spojené s vadnutím rostlin byly způsobované houbami
Sclerotiniasclerotioruma/nebo Botrytiscinerea a byly zjištěny u rodů Borago, Carum,
Echinacea, Ocimuma Valeriana. Projednotlivé napadené rostliny nebo jejich části měly tyto
hniloby likvidační efekt, a to především pro rostliny pěstované v technickýchizolátorech.
Graf 1. Choroby léčivých, aromatických a kořeninových rostlin a četnost jejich výskytu (čísla
vyjadřují počty napadených druhů LAKR).
U druhů pěstovaných volně na poli byly jako nejškodlivější pro napadené rostliny
vyhodnoceny rzivosti, plísně a padlí. Vysoký stupeň napadení a vzhledem k tomu, že
napadené části jsou u většiny z dále jmenovaných rodů používány pro získání drogy, i vysoká
škodlivost byla zaznamenána urzivostí rodů Agrimonia,Balsamita, Grossheimia(syn.
Centaurea), Inula(r. 2012), Levisticum, Mentha, Potentilla, Salviaa Verbascum. Rzivosti byly
nejčastěji způsobeny zástupci rodu Puccinia, dálebyly mikroskopicky determinovány rody
Coleosporium,Phragmidium, Pucciniastruma Uromyces, které u těchto LAKR uvádí iUrban a
Marková (2009). Plísně byly v průběhu dvouletého pozorování zjištěny pouze
urodůOcimum(r. 2012), Oenothera(r. 2013), SalviaaTanacetum(r. 2013) a byly
identifikoványjako PeronosporaaParaperonospora(Choi et al.,2009; Constantinescu,1989;
Solheim a Gilbertson, 1973; Thines et al., 2009). Na rostlinách Armoraciapěstovaných na poli
i v izolátorech bylo pozorováno silné napadení bílou puchýřnatostí brukvovitých
(Albugocandida).Padlíbylo způsobováno rody Erysiphe(resp. Golovinomyces) a
Sphaerotheca(Braun, 1995) a větší škodlivost byla zaznamenána urodůAlchemilla, Calendula,
Monarda,Salvia,Sanguisorba, Silybuma Verbascum. Listové skvrnitosti byly vysoce škodlivé
215
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
především pro rody Alchemilla, Armoracia, Betonica, Carum, Digitalis, Foeniculum, Galega,
Glycyrrhiza, Isatis, Levisticum, Melissa, Ocimum(r. 2013), Origanum, Polemonium(r. 2012),
Potentilla, Saponaria aSolidago(r. 2013). Pro další napadené LAKR byla tato choroba
nevýznamná, neboť šlo pouze o ojediněle nalezené listové skvrny.Z listových skvrn byly
nejčastěji vyizolovány rody Alternaria, Ascochyta, Phoma(nebo Phyllosticta?)aSeptoria(graf
1), dalšími rody byly Aristatoma, Botrytis, Cercosporidium, Cladosporium, Ovularia,
Periconia, Ramulariaa Robillarda(k determinaci použita publikace:Barnett a Hunter, 1998).
V případě výskytu rodů Alternaria(s výjimkou 4 druhů LAKR), Cladosporium a Periconiašlo
pravděpodobně o druhotné osídlení listových skvrn saprofytickými druhy. Jako zajímavý lze
uvést nález pyknidy v listu Filipendulaulmaria s konidiemi, které odpovídaly rodu
Robillarda. Zástupci tohoto roduvšak dle Barnetta a Huntera (1998) napadají pouze trávy.
Graf 2. (Potenciální) škůdci léčivých, aromatických a kořeninových rostlin a četnost jejich
výskytu (čísla vyjadřují počty napadených druhů LAKR).
Výsledky monitoringu výskytu škůdců LAKR jsou znázorněny v grafu 2. Jak je z grafu
zřejmé, na LAKR bylo detekováno široké spektrum živočichů (převážně hmyzu), kteří pro
tyto rostliny představují potenciální škůdce, ale pouze některé druhy způsobovaly větší škody
sáním nebo žírem. Nejpočetněji byli zaznamenáni pidikřísci (Cicadellidae), klopušky
(Miridae), dřepčíci (Chrysomelidae) a pěnodějky (Aphrophoridae). Především pidikřísci
způsobovali významné poškození listů sáním, zejménaurodůAgastache, Achillea,Althaea,
Artemisia, Balsamita, Betonica, Echinacea, Hyssopus, Lavandula, Leuzea(syn.
Rhaponticum), Melissa, Mentha, Ononis, Origanum, Potentilla, Prunella,Salvia a
Thymus.Dřepčíci způsobovali největší poškození urodůAlthaea, Anchusa, Armoracia,
Belamcanda, Borago, Cannabis, Hyssopusa Ruta, velmi početní však byli i urodů Achillea,
Lavandula(pouze na některých položkách), Melissa, Mentha a Potentilla.Pro rody Armoracia,
Hypericum, Gentiana, Linariaa Verbascum pěstované volně na poli a Carum, Ocimum,
Satureja a Silybumpěstované vizolátorech byly významnými škůdci rovněž housenky různých
čeledí Lepidoptera (graf 2).Silné napadení mšicemi (Aphididae) bylo pozorováno u některých
položek rodů Althaea, Artemisia, Gentiana, Levisticum,Salviaa Verbascum na poli a dále u
rodů Borago, Calendula,Cannabis, Coriandrum, Malva, Plantago a Silybumv
izolátorech.Větší poškození způsobovaly rovněž minující druhy hmyzu (Agromyzidae,
Tephritidae) u rodů Levisticuma Linariaa dále nosatcovití brouci (Curculionidae) urodů
Althaea, ArmoraciaaLinaria. Urodu Armoraciabyly ve větší míře nalezenyilarvy květilek
(Anthomyiidae) a bejlomorek (Cecidomyiidae). Mandelinky (Chrysomelidae) byly velmi
216
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
početné urodu Mentha.V izolátorechpěstované rostliny rodů Cannabis, Caruma
Foeniculumbylysilně napadeny třásněnkami (Thysanoptera).Ostatní skupiny hmyzu byly
z hlediska škodlivosti málo významné nebo byl jejich výskyt málo četný, případně šlo pouze
o ojediněle nalezené exempláře. Silnénapadení sviluškami(Tetranychidae) bylo zjištěno
urodůArmoracia, Betonica, Cannabis, Carthamusv izolátorech, slaběji napadené bylyrostliny
rodů Carum,Malva,OcimumaPlantago. Na poli byly svilušky pozorovány na některých
položkách rodů Agastache, Dictamnus, Filipendula, Gentiana, Hyssopus, Lavandula,
Levisticum, Polemonium, Ruta, SalviaaSanguisorba. Dále bylo zjištěno silné napadení rostlin
Caruma
Salviavlnovníky
(Eriophyidae).Rostliny
rodu
Silybumpěstované
v
technických izolátorech byly silně poškozovány plži (Arionidae, Limacidae).
Závěr
Studium prokázalo vysokou četnost chorob a škůdců na LAKR. U rostlin pěstovaných volně
na poli byly jako nejškodlivější vyhodnoceny rzivosti, plísně a padlí, některé druhy byly silně
napadené listovými skvrnitostmi. Z živočišných škůdců způsobovali obecně největší
problémy především pidikřísci a u některých druhů/položek také mšice, dřepčíci, nosatcovití
brouci, housenky, vlnovnícinebo svilušky. Pro rostliny pěstované v technickýchizolátorech se
(v závislosti na druhu)ukázaly jako velmi nebezpečné kořenové a stonkové hniloby způsobené
hlízenkou a plísní šedou, dále mšice, příp. třásněnky nebo svilušky.
Dedikace
Výsledky této práce vznikly s podporou projektuED0007/01/01 Centrum regionu Haná pro
biotechnologický a zemědělský výzkuma MZe ČR v rámci Národního programu konzervace a
využití genetických zdrojů pěstovaných rostlin a agrobiodiverzity (206553/2011-17253).
Použitá literatura
BarnettH.L., Hunter B.B. (1998): IllustratedGeneraofImperfectFungi, FourthEdition. APS
Press,St. Paul, Minn.
Braun U. (1995): Thepowderymildews (Erysiphales) ofEurope. Gustav Fischer Verlag, Jena.
Constantinescu O. (1989): Peronospora complex on Compositae. Sydowia 41, 79-107.
Choi Y.J., Shin H.D., Thines M. (2009): Two novel Peronospora species are
associatedwithrecentreportsofdownymildew on sages. Mycol Res 113, 1340-1350.
Grigoryan K., Badalyan G., Sargsyan M., Harutyunyan A., Pogosyan N. (2011): Mycobiota of
some medicinal plants and their toxigenic potential. Actafytotechnicaetzootechnica Special
Number, 14-18.
Neubauer S., Král J., Klimeš K. (1980): Choroby a škůdci pěstovaných léčivých rostlin a
ochrana proti nim. Státní zemědělské nakladatelství, Praha.
Solheim W.G., Gilbertson R.L. (1973): Peronospora species in Arizona.
MycopatholMycolAppl49, 153-159.
Thines M., Telle S., Ploch S., Runge F. (2009): Identity ofthedownymildewpathogensofbasil,
coleus, and sagewithimplicationsforquarantinemeasures. Mycol Res 113, 532-540.
Urban Z., Marková J. (2009):Catalogueofrustfungiofthe Czech and SlovakRepublics. Charles
University in Prague, Karolinum Press, Prague.
Kontaktní adresa:
RNDr. Irena Petrželová, Ph.D.
Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Oddělení genetických
zdrojů zelenin, léčivých rostlin a speciálních plodin, Výzkumný ústav rostlinné výroby,
v.v.i.,Šlechtitelů 29, 783 71 Olomouc-Holice, e-mail: [email protected]
217
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
SKLENÍKOVÉ A POLNÍ INOKULACE ŘEPKY OLEJKY PATOGENY
SCLEROTINIA SCLEROTIORUM A LEPTOSPHAERIA SPP.
Greenhouse and field inoculations of oilseed rape by pathogens Sclerotinia
sclerotiorum and Leptosphaeria spp.
Plachká E.2, Poslušná J.1, Macháčková I.3
1
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., Opava
Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk
3
SELGEN, a.s., Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou
2
Abstrakt
Cílem prací bylo zvýšit vypovídací schopnost laboratorních a polních zkoušek hodnocení zdravotního
stavu řepky olejky v odrůdových pokusech a v testování přípravků na ochranu rostlin. Zkoušky byly
zaměřeny na významné patogeny řepky olejky Sclerotinia sclerotiorum a Leptosphaeria maculans, L.
biglobosa. Práce probíhaly v laboratorních a polních podmínkách. Pracovali jsme s izoláty patogenů
původem z ČR, šlechtitelskými materiály a odrůdami řepky olejky ozimé. U S. sclerotiorum jsme
hodnotili vliv inokulace listových řapíků myceliem na průběh infekce a vliv umělé inokulace půdy
sklerociemi patogenu na napadení. U vybraných materiálů řepky jsme sledovali obsah glukosinolátů
ve stoncích a listech řepky. U patogenů L. maculans, L. biglobosa jsme v polních podmínkách
ověřovali vliv foliárního ošetření konidiosporami těchto patogenů na zdravotní stav.
Klíčová slova: řepka olejka; zdravotní stav; umělé inokulace
Abstract
The aim of our research was to increase the explanatory power of laboratory and field tests of
evaluation of the health of oilseed rape in varietal trials and testing of plant protection products. Tests
were focused on the important pathogens of oilseed rape Sclerotinia sclerotiorum and Leptosphaeria
maculans, L. biglobosa. The work was conducted under laboratory and field conditions. We worked
with pathogen isolates originating from the Czech Republic, breeding materials and varieties of winter
oilseed rape. At S. sclerotiorum we evaluated the influence of inoculation of leaf petioles with
mycelium to the course of infection and the effect of artificial inoculation of soil with sclerotia of the
pathogen to attack. The selected rape materials were watched about the glucosinolate content in the
stems and leaves of rape. We tested the effect of foliar treatment with conidiospores of pathogens
L. maculans, L. biglobosa to oilseed rape health in field conditions too.
Keywords: oilseed rape, health stage, artificial inoculation
Úvod
Leptosphaeria maculans (Desm.) Ces. Et de Not, Leptosphaeria biglobosa sp. Nov.
Shoemaker & Brun a Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary patří k původcům dvou
významných chorob řepky olejky (Brassica napus L. subsp. napus): fomové černání stonků
řepky a bílá hniloba řepky. Vysoká vypovídací schopnost laboratorních a polních testů
o citlivosti řepky olejky k uvedeným chorobám má ve šlechtění a ověřování vlastností
přípravků na ochranu rostlin vliv na finanční náročnost testování. U fomového černání stonků
řepky poukázaly Plachká, Odstrčilová (2007) na rozdíl výsledků rezistence v laboratorních
inokulačních testech a u dospělých rostlin na poli. Proto jsme práce u fomového černání
stonků řepky zaměřili na plošné polní inokulace. V případě patogenu S. sclerotiorum jsme
pracovali na ověření laboratorní a polní metody inokulace, jejich vzájemného posouzení a
obsahu glukosinolátů v zelené hmotě v období infekce – počátku kvetení. Význam
glukosinolátů (GSL) v přirozené ochraně rostlin je nesporný. Jsou totiž řazeny mezi přirozené
pesticidy (někdy též rostlinná antibiotika), které vyšší rostliny produkují za účelem odolnosti
vůči nepříznivým vlivům predátorů, konkurentů a parazitů, neboť vykazují toxické či
odpudivé účinky.
218
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metodika
Laboratorní testy
V laboratorních testech jsme pracovali se 4 materiály řepky ozimé a s 5 izoláty patogenu
S. sclerotiorum (SCLESC). Materiály řepky byly testovány i v polních podmínkách. Testy
byly zakládány v definovaných podmínkách na dvou pracovištích Opava a Šumperk.
Myceliem patogenu byl infikován segment řapíku listu, který byl umístěn na pevnou živnou
půdu v Petriho misce. Na každý materiál jsme v jednom testu hodnotili segmenty řapíku z 10
rostlin ve třech opakováních. Hodnocení jsme prováděli 1., 3. a 7. den od inokulace. Hodnotili
jsme poškození pletiva řapíku stupněm 1 až 5. Stupeň 1 – bez reakce, Stupeň 5 – 100%
poškození pletiva. Celkem byly založeny 4 testy. Údaje jsou uvedeny v Tabulce 1.
Stanovení obsahu GSL v zelené hmotě
Obsah GSL v pletivech řepky byl stanoven metodou HPLC. Postupovali jsme dle „Metodiky
pro stanovení glukosinolátů v semeni řepky pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie
(HPLC), (Kolovrat, 2001). Obsahy GSL ve stoncích řepky na počátku kvetení byly stanoveny
v 1 g čerstvé hmoty a přepočteny na sušinu. Na 1 materiál řepky byly analyzovány 4 vzorky.
Údaje jsou uvedeny v μmolech na 1g sušiny (viz Tabulka 2).
Polní testy
V letech 2011 až 2013 jsme na 4 lokalitách Opava (OP), Šumperk (ŠU), Chlumec nad
Cidlinou (CHL) a Kujavy (KU) pracovali se 13 materiály a odrůdami řepky olejky ozimé (viz
tabulka 3). Sledovali jsme 2 varianty ve třech opakováních: 1. neošetřená varianta (bez
inokulací) a 2. inokulovaná varianta. Pokusy byly s výjimkou fungicidů standardně plošně
ošetřeny. Inokulaci 2. varianty jsme zajistili sklerociemi a konidiosporami patogenů S.
sclerotiorum a L. maculans, L. biglobosa. Sklerocia jsme sesbírali na strništi řepky (2011) a
ze sklizně (2008). Sklerocia S. sclerotiorum jsme aplikovali do povrchové vrstvy půdy při setí
v koncentraci 1,5 sklerocia na 1 m2. Konidiospory jsme aplikovali foliárním postřikem na
podzim ve 4 až 6 pravých listech a na jaře na počátku dlouživého růstu v koncentraci 20×109
na 1 ha. Pracovali jsme se směsí dvou izolátů Leptosphaeria spp. OL2000 a 402006.
Hodnotili jsme intenzitu napadení v procentech dle metodiky EPPO PP1/78(3) a výskyt
chorob ve stupních 1 až 9 (9 – bez výskytu) dle metodiky ÚKZÚZ pro zkoušky užitné
hodnoty odrůd - Řepka olejka (2005). Hodnocení dle metodiky EPPO probíhala na třech
lokalitách OP, ŠU a KU; dle metodiky ÚKZÚZ na čtyřech lokalitách OP, ŠU, CHL a KU.
Výsledky
V posouzení výsledků napadení S. sclerotiorum laboratorních a polních testů byla potvrzena 2
× kladná (KYL, SU) a 2 × negativní korelace (KY, SU) u třech izolátů (KY, KYL, SU) z pěti
(Tabulka 1).
V případě posouzení korelace mezi obsahem GSL a napadením S. sclerotiorum byly
potvrzeny negativní korelace mezi výsledky laboratorních testů a obsahu GSL ve stoncích
řepky u progoitrinu, glucobrassicinu, gluconasturtiinu a u celkového obsahu GSL. Mezi
napadením na poli a obsahem GSL nebyly korelace potvrzeny. To znamená, že u řepek se
zvýšeným obsahem GSL v pletivech řepky bylo zaznamenáno nižší napadení patogenem
S. sclerotiorum (Tabulka 2).
V polních testech s plošnou inokulací řepky sklerocií patogenu S. sclerotiorum jsme
v hodnocení dle metodiky EPPO zaznamenali vyšší napadení po inokulaci v průměru o 3,3 %.
Výjimkou byl materiál OP-BN-33. U tohoto materiálu bylo napadení po inokulaci na jedné
lokalitě výrazně vyšší. Tato skutečnost se projevila na průměrných výsledcích. Nejcitlivěji
reagoval materiál OP-4330 (+10 %), dále Da Vinci (+6,6 %) a SG-C 531 (+5,6 %). V případě
hodnocení dle metodiky ÚKZÚZ jsme zaznamenali průměrné zvýšení napadení po inokulaci
o 0,1 stupně. Nejcitlivěji reagoval materiál OP-4330 (+0,7), Asgard (+0,6) a NK Morse
(+0,6). U pěti materiálů bylo zaznamenáno nižší napadení a to maximálně o 0,5 stupně.
219
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
U polní inokulace řepky konidiosporami patogenů Leptosphaeria spp. jsme v hodnoceních dle
metodiky EPPO zaznamenali v průměru vyšší napadení o 0,8 %, maximálně o 2 %.
Nejcitlivěji reagoval materiál OP-BN-34 (+2 %), SG-C 2721 (+1,9 %) a Da Vinci (+1,4 %).
Dle metodiky ÚKZÚZ bylo průměrné zvýšení napadení 0,3 %. Nejcitlivěji reagoval materiál
SG-C 2721 (+0,6). Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 3.
3,00
5,00
4,13
5,00
0,3707
Průměr
3,50
3,36
3,27
3,75
0,4142
3,65
3,11
3,05
4,68
-0,8236
1,90
2,05
2,84
1,84
4,25
2,74
3,38
3,10
0,9881
Korelace
mezi
laboratorními
a
polními testy
4,50
2,50
3,25
3,75
-0,2113
2,70
4,50
4,10
3,90
0,9372
6,6
5,5
6
6,1
-0,9543
OP-4183
OP-BN-33
SG-C 2269
SG-C 531
KU
4,50
3,63
2,13
4,00
0,3567
Tabulka 1: Výsledky laboratorních a polních testů a posouzení korelace
Materiál
Polní Laboratorní testy - inokulát
testy KY
KU
OP
KYL
SU
SU
glucobrassicanapin
glucobrassicin
gluconasturtiin
4-methoxyglucobrassicin
neoglucobrassicin
0,1
2
0,2
0
0,1
5
0,0
6
0,0
6
0,0
0
0,0
0
0,0
0
0,3
2
0,2
5
0,1
4
0,1
0
-0,6238
-0,7870
-0,9020
-0,8600
0,0956
-0,2829
220
Celkový obsah GSL
4-hydroxyglucobrassicin
0,1
6
0,2
5
0,2
1
0,1
0
4,40
4,61
4,33
3,19
-0,8665
gluconapin
1,4
7
1,4
0
1,3
5
0,9
1
-0,8037
epi-progoitrin
glucoalyssin
Korelace GSL a
S. sclerotiorum
(lab. testy)
-
0,0
8
0,1
8
0,1
0
0,0
6
-0,4296
-
gluconapoleiferin
SG-C 531
-
0,3
0
0,2
1
0,3
5
0,1
1
0,3327
-
0,2
0
0,2
0
0,1
5
0,1
3
glucoraphanin
SG-C 2269
-
0,0
5
0,1
3
0,1
6
0,2
1
0,0
7
0,0
7
0,0
7
0,0
7
-
-
-
-
OP-BN-33
1,6
6
1,7
6
1,6
6
1,4
4
-0,8556
-
-
OP-4183
progoitrin
glucoiberin
MATERIÁL
Tabulka 2: Průměrný obsah glukosinolátů (GSL) ve stoncích řepky [µmol/g sušiny zelené
hmoty] a posouzení korelace laboratorních testů (SCLESC) a obsahu GSL
OBSAH GLUKOSINOLÁTŮ
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka 3: Polní testy – napadení patogeny S. sclerotiorum a Leptosphaeria spp.
Asgard
Da Vinci
NK Morse
OP-4183
OP-4208
OP-4330
OP-BN-33
OP-BN-34
SG-C 768
SG-C 2269
SG-C 531
SG-C 2721
SG-C 4251
Bílá hniloba řepky
(2013)
EPPO
KontroInokula
lace
19,7
23,7
17,7
24,3
15,0
17,3
13,7
17,7
15,7
21,7
14,7
24,7
28,7
21,0
11,7
14,3
16,3
19,0
24,3
28,3
25,7
31,3
13,0
13,7
26,0
27,3
ÚKZÚZ
Kontrola
6,2
6,0
6,8
6,4
6,0
6,8
6,1
6,9
6,2
6,0
5,7
6,7
5,9
Průměr
18,6
21,9
Minimum
11,7
Maximum
28,7
Materiál
Inokulace
5,6
6,1
6,2
6,3
6,3
6,1
6,2
6,7
6,7
5,9
5,7
6,7
6,1
Fomové černání stonků řepky
(2012, 2013)
EPPO
ÚKZÚZ
Kontro- InokuKontrola
lace
la
28,9
29,4
4,2
21,5
22,9
4,9
23,9
24,9
5,0
20,5
20,9
5,6
26,7
24,7
4,4
27,5
28,7
4,8
23,2
25,4
4,8
19,0
21,0
5,6
21,2
21,9
5,0
23,7
24,9
4,8
24,0
22,0
4,5
17,5
19,4
5,9
22,0
23,2
4,7
Inokulace
3,9
4,8
4,6
5,1
4,3
4,4
4,5
5,2
5,0
4,4
4,6
5,3
4,4
6,3
6,2
23,0
23,8
4,9
4,6
13,7
5,7
5,6
17,5
19,4
4,2
3,9
31,3
6,8
6,7
28,9
29,4
5,9
5,3
Závěr
Výsledky polních a laboratorních testů rezistence řepky olejky k patogenu S. sclerotiorum
nemusí být v korelaci.
Obsah glukosinolátů ve stoncích řepky ovlivňuje napadení patogenem S. sclerotiorum.
Plošné polní inokulace patogeny S. sclerotiorum a L. maculans, L. biglobosa mohou zvýšit
napadení řepky olejky.
Jednotlivé materiály řepky olejky mohou být k umělé inokulaci patogeny S. sclerotiorum a L.
maculans, L. biglobosa rozdílně citlivé.
Dedikace: Řešení uvedené problematiky bylo podpořeno projekty MZe ČR QI111A075
a TAČR TA01010815.
Použitá literatura
Delourme, R., Pilet-Nayel, M. L., Archipiano, M., Horvais, R., Balesdent, M. H., Tangui, X.,
Rouxel, L., Brun, H., Renard, M. (2003): Mapping specific resistence genes to
Leptosphaeria maculans in rapeseed (Brassica napus L.): Proceedings of the 11th
International Rapeseed Congress, Copenhagen, Denmark, 6.-10.July 2003:102-104.
Plachká, E., Odstrčilová, L., 2007: Houbové choroby v řepce olejce ozimé – Leptosphaeria
maculans. Sborník. Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění a ochraně rostlin a zpracování
produktů. 8.-9.listopadu 2007, Brno. Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o., Zemědělský
výzkum, spol. s r.o., Troubsko. s. 435-438
Kontaktní adresa:
Ing. Eva Plachká, Ph.D.
OSEVA vývoj a výzkum s.r.o., provozovna Opava, Purkyňova 10, 746 01 Opava;
[email protected]
221
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MONITORING VÝSKYTU BÍLÉ HNILOBY ŘEPKY NA ŠUMPERSKU
A OPAVSKU V LETECH 2011–2013
Monitoring of Sclerotinia white rot at Šumperk and Opava regions in years
2011–2013
Poslušná J.1, Plachká E.2
1
2
Agritec Plant Research s.r.o., Šumperk
OSEVA PRO s.r.o., oz Výzkumný ústav olejnin Opava
Abstrakt
V letech 2011 až 2013 byla prováděna signalizace výskytu askospor patogena Sclerotinia sclerotiorum
na petálech řepky a následně před sklizní zhodnocen výskyt bílé hniloby řepky ve sledovaných
pokusných porostech na Šumpersku a Opavsku. Na výskyt choroby má vliv především průběh počasí,
zejména půdní vlhkost v dubnu a suma srážek v průběhu kvetení, dalším faktorem je vliv lokality
a zdroj infekce. Výskyt bílé hniloby na obou sledovaných lokalitách v roce 2011 byl hodnocen jako
střední až vyšší, v letech 2012 a 2013 jako nízký až střední. Nízký úhrn srážek v průběhu kvetení
v posledních 2 letech, sucho a nadprůměrné teploty ovlivnily výsledky signalizace, kdy procento
infikovaných petálů činilo od 0 do 6 % v Rapotíně a 0 až 35 % v Opavě. Nejvyšší infekci petálů v roce
2011 odpovídaly i nejvyšší výskyty bílé hniloby řepky 48 % v Rapotíně a 29 % v Opavě. V roce 2013
bylo do sledování zařazeno hodnocení výskytů primární a sekundární infekce v provozních porostech
řepky na Šumpersku a Opavsku. Na sledovaných lokalitách převažovala sekundární infekce rostlin
askosporami patogenu.
Klíčová slova: ozimá řepka, bílá hniloba řepky, signalizace, napadení porostu
Abstract
In years 2011 to 2013 the signalization of occurrence of Sclerotinia sclerotiorum ascospores on rape
petals was carried out and subsequently the incidence of Sclerotinia white rot was assessed before
harvest in monitored trials at Šumperk and Opava regions. The course of weather conditions,
especially soil humidity in April and the sum of precipitation during rape flowering, strongly
influenced the incidence of the disease. The influence of locality and the source of infection are the
next main factors. The infestation in 2011 was evaluated as medium to high, in 2012 and 2013 as low
to medium. The low rainfall during rape flowering in last two years, drought and temperatures above
average affected the signalization results, when the percentage of infected petals amounted to 0 to 6 %
in Rapotín and 0 to 35 % in Opava. The highest infection level of petals in 2011 corresponded to the
highest incidence level of Sclerotinia white rot; 48 % in Rapotín and 29 % in Opava, respectively. The
evaluation of primary and secondary type of infection on winter rape fields started in 2013 at Šumperk
and Opava regions. On selected localities the secondary type of infection predominated caused by
pathogen´s ascospores.
Keywords: winter oilseed rape, Sclerotinia white rot, signalization, infestation
Úvod
Bílá hniloba řepky, kterou způsobuje polyfágní patogen Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de
Bary, je významnou chorobou ozimé řepky. Název choroby je odvozen od jejích typických
příznaků, kdy se v místě napadení vytváří bílé vatovité mycelium, ve kterém se utvářejí
nepravidelná černá sklerocia. Příznaky lze pozorovat buď na kořenech a bázích stonků, kde
primární infekci vyvolává mycelium z klíčících sklerocií na povrchu půdy či mělce
zapravených v půdě. Sekundární infekci způsobují askospory ulpívající na petálech řepky. Při
odkvětu dopadají petály do větví a na stonek rostlin, za příhodných podmínek askospory klíčí
a infikují rostlinná pletiva. Příznaky napadení jsou viditelné zhruba za 5 týdnů v době tvorby
šešulí a zrání řepky. Nejprve se v místě napadení objevují mokvavé skvrny a následně typické
příznaky. Pokožka zasychá, vyběluje a loupe se. Rostliny předčasně dozrávají a odumírají.
222
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Sledované lokality na Šumpersku (Rapotín a Šumperk) spadají do bramborářské výrobní
oblasti, průměrná roční teplota činí 7,27 °C a průměrný roční úhrn srážek je 702,2 mm.
Sledované porosty řepky leží v nadmořské výšce 325 m n.m. v Rapotíně a 303 m n.m.
v Šumperku. Vybraná testovací pole na Opavsku spadají do řepařské výrobní oblasti a leží
v nadmořské výšce 250–280 m n.m. Jedná se o oblast s teplejším klimatem v podmínkách
ČR. Průměrná roční teplota činí pro tuto oblast 8,23 °C a průměrný roční úhrn srážek je 592,6
mm.
Metoda signalizace askospor patogenu S. sclerotiorum byla přebrána z Kanady (Morrall,
Thomson, 1991). Pro detekci askospor se na rostlinách v době květu (BBCH 61 až 67)
odebíraly květní plátky. Místa odběrů byla čtyři na jeden hon/odrůdu, minimálně 10m od
kraje porostu. Do dvou hodin od odběru byly květní plátky umístěny na Petriho misky na
pevnou živnou půdu PDA (Potato Dextrose Agar). Po čtyřech dnech byla na základě
charakteru mycelia stanovena přítomnost patogenu. Kontaminace byla vyhodnocena
v procentech. Po 10 až 14 dnech byl patogen potvrzen výskytem sklerocií.
Zdravotní stav řepkových porostů se hodnotil v růstové fázi BBCH 85–87. Hodnocení
zdravotního stavu probíhalo dle metodiky EPPO PP 1/78 (3) Root, stem, foliar and pod
diseases of rape. Bylo hodnoceno 50 náhodně vybraných rostlin na opakování (5x10 rostlin).
Zdravotní stav rostlin byl hodnocen ve stupních: 1) 0–50% napadení stonku; 2) > 50%
napadení stonku, síla stonku není ovlivněna; 3) > 50% napadení stonku, oslabení stonku; 4)
rostlina odumřela. Hodnotila se frekvence napadení v procentech.
Monitoring typu infekce rostlin bílou hnilobou řepky v okresech. Na vybraných stanovištích
s provozní plochou osetou řepkou ozimou bylo vybráno 50 napadených rostlin řepky bílou
hnilobou. Dle místa infekce a způsobu napadení byly rostliny zařazeny do dvou typů infekce:
primární – napadeny jsou kořeny či stonková báze rostliny z půdy; sekundární – místo infekce
je na vyšší části stonku nebo ve větvích rostliny.
Výsledky a diskuze
Výsledky signalizace výskytu askospor patogenu S. sclerotiorum na petálech potvrdily
přímou závislost na povětrnostních podmínkách v jednotlivých letech. V roce 2011 byl zjištěn
vysoký podíl infikovaných petálů. Průběh jarního počasí podporoval vývoj infekce, v průběhu
kvetení bylo vlhko a teplo a tomu odpovídal vysoký stupeň napadení bílou hnilobou porostů
před sklizní. V letech 2012 a 2013 dosahoval podíl infikovaných petálů nižších hodnot (0 až
28 %). Výskyt askospor byl sice zjištěn, ale v průběhu kvetení a po odkvětu vládly nepříznivé
podmínky pro rozvoj infekce. Bylo velmi horko a sucho a také prudké jednorázové srážky,
které mohly být v roce 2013 na Opavsku příčinou smytí askospor z rostlin. Výskyty bílé
hniloby řepky na obou lokalitách odpovídaly kontaminaci petálů. V roce 2011 byl výskyt
choroby střední až vyšší. V roce 2012 na intenzitu škodlivosti sehrál vliv lokality, kdy
v Rapotíně převládaly příznivější povětrnostní podmínky pro rozvoj infekce než v Opavě,
kdežto v roce 2013 v Rapotíně byl velmi nízký a v Opavě naopak střední. Byl potvrzen vliv
lokality na výskyt choroby. Údaje jsou dostupné v Tabulkách č. 1, 2 a 3.
Tabulka č. 1: Kontaminace petálů askosporami S. sclerotiorum (%)
Datum
12.5.2011
20.5.2011
30.4.2012
6.5.2012
16.5.2012
14.5.2013
17.5.2013
Rapotín
BBCH 61-63
BBCH 65
BBCH 61-63
BBCH 65
BBCH 67
BBCH 61-63
BBCH 65
Výskyt
52
35
0
0
2,5
4,16
5,88
Datum
28.4.2011
11.5.2011
2.5.2012
10.5.2012
16.5.2012
8.5.2013
13.5.2013
Opava
BBCH 61-63
BBCH 65
BBCH 61-63
BBCH 65
BBCH 67
BBCH 61-63
BBCH 65
223
Výskyt
30
40
0
10
16
12,5
35
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tabulka č. 2: Sumy srážek (mm) a dlouhodobé průměry srážek (mm) ve vybraných měsících
Lokalita
Rapotín
Rok
Duben
Květen
Červen
Duben
Květen
Červen
2011
2012
29,8
16,9
52,4
28,9
93,0
44,6
29,5
46,5
74,9
42,2
76,8
72,4
2013
28,9
Opava
36,3
101,4
68,7
82,6
73
26,9
43,6
73,8
99,2
86,3
167,7
Tabulka č. 3: Frekvence napadených rostlin před sklizní (%)
Rok/Lokalita
2011
2012
2013
Rapotín
48
23
13
Opava
29
0,6
21
Hodnocení výskytů primární a sekundární infekce rostlin na provozních plochách byl
proveden na celkem 37 lokalitách na Šumpersku a Opavsku. Získané výsledky dokazují, že na
sledovaných lokalitách převládala sekundární infekce, v poměru 30:7, nad primární infekcí.
Na některých lokalitách byl výskyt choroby sporadický, nebylo nalezeno ani 50 infikovaných
rostlin. Celkově byl výskyt bílé hniloby v porostech řepky v roce 2013 enormně nízký.
Získané výsledky jsou uvedeny v Tabulkách 4 a 5.
Tabulka č. 4: Monitoring bílé hniloby řepky v porostech na Opavsku v roce 2013
č.
Lokalita
Datum
Poměr infekce stonku a větví k infekci kořenů
1
Závada
20.7.2013
61,90
38,10
2
Bohuslavice
20.7.2013
71,43
28,57
3
Kobeřice (Padělky)
3.8.2013
100,00
0,00
4
Štěpánkovice
3.8.2013
83,33
16,67
5
Kravaře
3.8.2013
82,35
17,65
6
Kravaře Kouty
3.8.2013
90,00
10,00
7
Opava Kateřinky
3.8.2013
66,67
33,33
8
Opava Komárov
23.7.2013
75,00
25,00
9
Opava Komárov
23.7.2013
82,00
18,00
10
Opava Kylešovice
23.7.2013
100,00
0,00
11
Opava Kylešovice
16.7.2013
74,00
26,00
12
Opava Kylešovice
23.7.2013
86,00
14,00
13
Opava předměstí
24.7.2013
57,14
42,86
14
Opava předměstí
24.7.2013
70,00
30,00
Tabulka č. 5: Monitoring bílé hniloby řepky v porostech na Šumpersku v roce 2013
č.
Lokalita
Datum
Poměr infekce stonku a větví k infekci kořenů
1
Rapotín
19.7.2013
76,00
24,00
2
Šumperk
16.7.2013
80,00
20,00
3
Nový Malín
24.7.2013
36,36
63,64
4
Libina I
24.7.2013
66,67
33,33
5
Libina II
24.7.2013
38,89
61,11
6
Horní Sukolom
24.7.2013
75,00
25,00
7
Paseka
24.7.2013
44,00
56,00
8
Újezd
24.7.2013
66,67
33,33
224
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
9
Žerotín
24.7.2013
100,00
0,00
10
Újezd Rybníček
24.7.2013
40,00
60,00
11
Hnojnice
24.7.2013
100,00
0,00
12
Uničov Střelice
24.7.2013
100,00
0,00
13
Červenka
24.7.2013
100,00
0,00
14
Litovel Nasobůrky
24.7.2013
100,00
0,00
15
Libivá
24.7.2013
100,00
0,00
16
Řepová
24.7.2013
90,00
10,00
17
Šumperk - u Havlase
25.7.2013
40,43
59,57
18
Bludov
26.7.2013
71,43
28,57
19
Březná
26.7.2013
100,00
0,00
20
Rovensko
26.7.2013
50,00
50,00
21
Zábřeh
26.7.2013
16,67
83,33
22
Postřelmov
26.7.2013
11,76
88,24
23
Králec
26.7.2013
100,00
0,00
Závěr
1. Hlavní vliv na výskyt bílé hniloby řepky má především průběh povětrnostních podmínek
v době kvetení řepky, lokalita a samozřejmě zdroj infekce.
2. Kontaminaci petálů řepky patogenem S. sclerotiorum a průběhu počasí v kvetení řepky
odpovídalo napadení před sklizní. V roce 2011 byl zjištěn střední až vysoký stupeň napadení
řepky. V tomto roce byla zaznamenána nejvyšší kontaminace petálů. V letech 2012 a 2013
byla kontaminace petálů nižší. Průběh povětrnostních podmínek v kvetení nebyl příznivý pro
rozvoj infekce: sucho nebo silné srážky. Stupeň napadení byl hodnocen jako nízký až střední.
3. Hodnocení podílů primární a sekundární infekce v okresech Šumperk a Opava v roce 2013
ukázala, že napadení porostů bylo z téměř 80 % způsobeno sekundární infekcí.
Dedikace
Výsledky byly získány při řešení projektu MZe ČR NAZV QJ131022.
Použitá literatura
ČSÚ (2013): ČSÚ. Zemědělství – časové řady [online]. ©2013 [cit. 2013-12-08]. Dostupné
z http://www.czso.cz/csu/redakce.nsf/i/zem_cr
European and Mediterranean Plant Protection Organization (2003): Efficacy evaluation of
fungicides. Root, stem, foliar and pod diseases of rape. 2003 OEPP/EPPO. Bulletin 33, 2532.
Morrall, R.A.A., Thomson, J.R. (1991).: Petal test manual for Sclerotinia in canola.
Saskatoon, University of Saskatchewan, 25 s. ISBN 0-88880-248-X
Kontaktní adresa:
Ing. Jana Poslušná
Agritec Plant Research, s.r.o.
Zemědělská 2520/16, 787 01 Šumperk
e-mail: [email protected]
225
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
STUDIUM KINETIKY INFEKCE ZYMV VE VYBRANÝCH DRUZÍCH
CUKET
Kinetic study of ZYMV infection in selected summer squash
Svoboda J.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha
Abstrakt
Časový průběh virové infekce v rostlině je málo studovaný proces, který je však velice důležitý pro
výběr vhodného termínu pro spolehlivé hodnocení rezistence rostlin. Reakce rostlin na infekci ZYMV
(Zucchini yellow mosaic virus) byly studovány u rezistentních kultivarů amerických tykví cuket
‘Cougar‘, ‘Jaguar‘, ‘Hurakan‘ a českého náchylného kultivaru ‘Zelená‘. Rostliny byly infikovány
mechanickou inokulací českým silně virulentním kmenem ZYMV-H a dalších 17 týdnů byly
sledovány relativní koncentrace ZYMV v rostlinách metodou ELISA a hodnoceny příznaky na listech
a plodech. Bylo zjištěno, že po počátečním prudkém nárůstu se koncentrace viru v rostlinách ustálila
na určité úrovni nebo poklesla na určitou hodnotu, na které se stabilizovala. Největší rozdíly v
relativních koncentracích ZYMV v rostlinách byly zjištěny 4 týdny po inokulaci a tomu také
odpovídaly pozorované příznaky.
Klíčová slova: tykev, ZYMV, rezistence, relativní koncentrace viru, titr viru
AbstractThe time progress of a viral infection is not commonly studied process but it has a high
importance for the selection of a time interval for the reliable evaluation of a plant resistance. The
reaction of plants to the ZYMV (Zucchini yellow mosaic virus) infection was investigated in resistant
American summer squash ‘Cougar‘, ‘Jaguar‘, ‘Hurakan‘ and susceptible Czech cultivar ‘Zelená‘.
Plants were mechanically infected by a highly virulent Czech strain ZYMV-H. For the next 17 weeks,
the relative ZYMV concentration in plants was evaluated by ELISA and viral symptoms on plant
leaves and fruits were monitored. It was found out that the virus concentrations firstly increased
rapidly, then stayed at a constant level or dropped down and stabilized. Maximal differences in the
relative ZYMV concentrations were detected 4 weeks after the inoculation, which corresponded to the
observed symptoms.
Key words: squash, ZYMV, resistance, virus relative concentration, virus titer
Úvod
Virus žluté mozaiky cukety, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) každoročně způsobuje
značné ztráty produkce pěstovaných tykvovitých zelenin v České republice (ČR), zejména na
jižní Moravě. Je to vláknitý virus z čeledi Potyviridae, rod Potyvirus obsahující +ssRNA
nukleovou kyselinu (Regenmortel et al., 2000). V ČR byl ZYMV poprvé zjištěn v r. 1990
(Chod a Jokeš, 1991). Od r. 1997 Státní rostlinolékařské správa eviduje jeho epidemický
výskyt na jižní Moravě, odkud se již rozšířil do Čech (Svoboda, 2011). Virus vyvolává na
listech infikovaných rostlin mozaiku a deformuje plody (obr.1), takže jsou neprodejné.
Snadno se šíří neperzistentně mšicemi a mechanicky (Lisa a Lecoq, 1984). Virus
v podmínkách ČR přezimuje na různých druzích plevelných rostlin, jako jsou ptačinec
žabinec (Stellaria media (L.) Vill.), heřmánkovec přímořský, (Tripleurospermum maritimum
(L.) Sch. Bip.) a jetel plazivý (Trifolium repens L.; Svoboda a Polák, 2002).
Nejúčinnějším způsobem ochrany před ZYMV je pěstování rezistentních odrůd. Pro
spolehlivé hodnocení rezistence rostlin je vhodná kvantitativní metoda stanovení relativní
koncentrace viru. Cílem této práce bylo zjistit nejvhodnější období pro stanovení relativních
koncentrací ZYMV v rostlinách tykví cuket (Cucurbita pepo L. convar. giromontiina
Grebenščikov) a porovnat je s pozorovanými příznaky.
226
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obrázek 1: Náchylná tykev cuketa ‘Nefertiti’ infikovaná silně virulentním kmenem ZYMV
Materiál a metody
Rostlinný materiál
Osivo tykví cuket ‘Cougar‘,‘Jaguar‘ a ‘Hurakan‘ bylo získáno od americké firmy Harris
Moran Seed Company, California, a ‘Zelená‘ od české firmy Seva Flora, Valtice. Semena
tykví cuket byla vysévána ve skupinách po deseti od každého kultivaru. Rostliny byly
pěstovány v izolované skleníkové kóji při světelné periodě den/noc 14/10 hodin a teplotě
25/20 °C.
Mechanický přenos ZYMV
Při inokulaci ZYMV byl použit silně virulentní kmen ZYMV-H (GenBank Acc. No.
DQ144054), který byl vybrán ze 6 českých izolátů viru pocházejících z jižní Moravy jako
nejvirulentnější (Svoboda and Polák, 2002). Jeho vysokou virulenci potvrdil Glasa et al.
(2007) při srovnání českých a slovenských izolátů ZYMV a tento kmen je součástí Sbírky
patogenních virů (2012) ve VÚRV, v.v.i., Praha.
Pro potřebu mechanické inokulace byl ZYMV-H předem pomnožen na tykvi cuketě ‘Zelená’.
Homogenát byl připraven rozdrcením 10 g infikovaných listů rostlin ‘Zelená‘ v třecí misce se
30 ml fosfátového pufru (0,03 M Na2HPO4 s přídavkem 0,2 % DIECA, pH 9,3) podle
Mahgouba et al. (1997). K homogenátu bylo přidáno aktivní uhlí a karborundum mesh 200 a
byla provedena mechanická inokulace třením děložních listů testovaných rostlin. Veškeré
chemikálie a nádoby byly předem vychlazeny v chladničce, aby byla zajištěna dlouhodobá
infekčnost inokula.
Stanovení relativní koncentrace ZYMV
Po mechanické inokulaci ZYMV-H byly opakovaně po dobu 17 týdnů odebírány vzorky
mladých listů tykví cuket. Vzorky ze všech deseti rostlin jedné odrůdy byly použity
k vytvoření jednoho směsného vzorku sloučením alikvotních dílů vzorků listů jednotlivých
rostlin. V takto vzniklém vzorku byl stanoven titr ZYMV pomocí ELISA (Clark a Adams,
1977) jako nejvyšší ředění vzorku v extrakčním pufru, které ještě dávalo pozitivní reakci
(komerční protilátky od firmy Loewe Biochemica, Německo). Relativní koncentrace virového
227
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
proteinu ZYMV-H pak byla vypočtena jako převrácená hodnota titru viru (Svoboda a Polák,
2010).
Obrázek 2: Časový průběh relativních koncentrací virového proteinu ZYMV-H v listech
tykví cuket
Relativní koncentrace ZYMV
6000
5000
Jaguar
4000
Cougar
3000
Hurakan
2000
1000
Zelená
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Týdnů po inokulaci
Výsledky a diskuse
Stanovený časový průběh relativních koncentrací ZYMV v jednotlivých kultivarech tykví
cuket v období od inokulace až po sklizeň plodů v 17. týdnu stáří rostlin ukazuje obr.2. Jak je
z obrázku patrno, po počátečním růstu koncentrací u většiny kultivarů do 4.-5. týdne od
inokulace, nastala stagnace následovaná u ‘Hurakan’ a ‘Zelená’ poklesem hodnot. Od 13.
týdne se už prakticky u žádného kultivaru relativní koncentrace ZYMV neměnila, bez ohledu
na prohlubující se intenzitu pozorovaných příznaků na rostlinách. V tuto dobu dosáhly
koncentrace rezistentních tykví cuket ‘Cougar’ a ‘Jaguar’ stejné hodnoty jako náchylná
‘Zelená’. Takové chování rostlin se dá pravděpodobně vysvětlit tím, že jejich obranný
mechanismus proti infekci ZYMV působí již od počátku infekce u rezistentních kultivarů a
tlumí tak její nárůst a intenzitu příznaků, zatímco u náchylného kultivaru není schopen
potlačit prudký počáteční nárůst koncentrace viru v rostlině, a tak ani vznik výrazných
příznaků. Pokles relativních koncentrací viru po 8.-10. týdnu u tykví cuket ‘Hurakan’ a
‘Zelená’ naznačuje, že u starších rostlin se již virus nemnoží tak rychle jako u mladších a
nedosahuje tak vysokých koncentrací.
Hodnocením příznaků na rostlinách během experimentu bylo zjištěno, že zatímco rostliny
tykví cuket ‘Cougar’ měly na listech jen mírnou mozaiku a jejich plody nebyly deformované,
rostliny ‘Jaguar’ měly na listech mírnou mozaiku doprovázenou drobnými žlutými skvrnami a
u některých rostlin se objevily i nevýrazné boule na plodech. Rostliny ‘Hurakan’ vykazovaly
zřetelnou mozaiku na listech a jejich plody byly mírně deformované ve srovnání s rostlinami
‘Zelená’, které měly výraznou mozaiku na zúžených deformovaných listech a výrazně
deformované boulovité plody, některé neplodily vůbec. Pozorovaným příznakům odpovídaly
rozdíly stanovených relativních koncentrací ZYMV ve 4. týdnu po inokulaci, kdy vzorky
rostlin tykví cuket ‘Cougar’ měly nejnižší koncentraci. Následovaly je ‘Jaguar’, ‘Hurakan’ a
‘Zelená’, která obsahovala ve svých listech 16 x vyšší koncentraci ZYMV než ‘Cougar’ takže
byla celkově hodnocena jako silně náchylná odrůda. Mírně náchylnou se jevil ‘Hurakan’.
228
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Jasně rezistentní odrůdu představuje ‘Cougar’ s nejnižší koncentrací ZYMV a zcela bez
deformací na plodech následovaný mírně rezistentní ‘Jaguar’.
Použití silně virulentního kmene ZYMV-H umožnilo pozorovat i mírné příznaky na
rezistentních odrůdách, které by při infekci mírně virulentním kmenem nemusely být vůbec
patrny a setřely by se tak rozdíly v rezistenci sledovaných odrůd (Svoboda a Polák, 2002).
Závěr
Stanovené hodnoty relativních koncentrací ZYMV 4 týdny po mechanické inokulaci
vykazovaly maximální rozdíly mezi jednotlivými odrůdami a byly v souladu s pozorovanými
příznaky na rostlinách. Toto období se jeví jako nejvhodnější pro kvantitativní hodnocení
rezistence určením koncentrace ZYMV v rostlinách. V pozdějších stádiích růstu rostlin se
rozdíly ve zjištěných koncentracích podstatně zmenšily.
Dedikace
Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604. Autor
děkuje firmě Harris Moran Seed Company, California, USA za poskytnuté osivo tykví cuket.
Použitá literatura
Clark M. F., Adams A. N. (1977). Characteristic of the microplate method of enzyme-linked
immunosorbent assay for the detection of plant virus. Journal of General Virology 34:
51-57.
Glasa M., Svoboda J., Nováková S. (2007). Analysis of the Molecular and Biological
Variability of Zucchini yellow mosaic virus isolates from Slovakia and Czech Republic,
Virus Genes 35(2): 415-421.
Chod J., Jokeš M. (1991). Nález viru žluté mozaiky cukety v Československu. Ochrana
Rostlin 27: 111-115.
Lisa V., Lecoq H. (1984). Zucchini yellow mosaic virus. CMI/AAB Descriptions of Plant
Viruses No. 282, Unvin Brothers Press, Surrey, GB.
Mahgoub H. A., Desbiez C., Wipf-Scheibel C., Dafalla G., Lecoq H. (1997). Characterization
and occurrence of zucchini yellow mosaic virus in Sudan. Plant Pathology 46: 800- 805.
Regenmortel, M., H., V., Fauquet, C., M., Bishop, D., H., L., Carstens, E., B., Estes, M., K.,
Lemon, S., M., Maniloff, J., Mayo, M., A., McGeoch, D., J., Pringle, C., R., and Wickner,
R., B. 2000. Virus Taxonomy. Pages 706-712 in Seventh Report of the International
Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press, San Diego, California, USA.
Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na:
http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI.
Svoboda J. (2011). Pathogenic Viruses on Cucurbitaceous Vegetables and their Spread in the
Czech Republic. Acta Hort. (ISHS) 917:309-315. ISSN: 0567-7572
Svoboda J, Polák J (2002). Distribution, Variability and Overvintering of Zucchini yellow
mosaic virus in the Czech Republic. Plant Protection Science, 38 (4): 125-130.
Svoboda J., Polák J. (2010): Relative concentration of Apple mosaic virus coat protein in
different parts of apple tree. Hort. Sci. (Prague) 37 (1): 22-26.
Kontaktní adresa:
Ing. Jiří Svoboda, Ph.D.,
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.,
Drnovská 507, 161 06-Praha 6,
e-mail: [email protected]
229
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
HODNOCENÍ ÚČINNOSTI PŘENOSU ZYMV SEMENY
INFIKOVANÝCH ROSTLIN ČELEDI CUCURBITACEAE
Evaluation of ZYMV transmission by seeds originating from infected
cucurbitaceous seeds
Svoboda J.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha
Abstrakt
Pěstování tykvovité zeleniny v České republice má velký význam. Ztráty produkce působí virové
choroby, mezi nimi zejména virus žluté mozaiky cukety (ZYMV). Osivářské firmy produkují osivo
tykvovitých rostlin ve virem zamořených oblastech jižní a střední Moravy a mohly by tak šířit ZYMV
jejich semeny. Pro potvrzení nebo vyvrácení této hypotézy byly vypěstovány rostliny různých druhů
tykvovitých rostlin, které byly v raném stadiu růstu uměle infikovány českými izoláty ZYMV. Později
z nich byly sklizeny plody a přítomnost ZYMV v matečních rostlinách i plodech byla potvrzena
pomocí ELISA. Celkem bylo vyseto a vypěstováno 1.657 rostlin okurek a tykví, avšak v žádné nebyl
ZYMV zjištěn. Účinnost přenosu českých izolátů ZYMV semeny byla nulová nebo max. 0,06 % bez
ohledu na to, že někteří zahraniční autoři publikovali 1-5 % účinnost přenosu.
Klíčová slova: okurka, tykev, ZYMV, přenos semeny, Česká republika
Abstract
Growing cucurbitaceous vegetables has a high importance in the Czech republic. Viral diseases cause
losses in production, especially Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). Seed companies produce their
seeds in ZYMV-infected areas of Southern and Middle Moravia thus they could spread the infection
by seeds. To approve or disprove this hypothesis, plants of different species of cucurbitaceous
vegetables were artificially infected by Czech ZYMV strains in their young stage and grown to the
fruit harvesting. The presence of ZYMV in the plants and fruits was confirmed by ELISA. Altogether
1.657 plants of cucumbers and pumpkins were sown and grown, however in none of them was ZYMV
detected. The seed transmissibility of Czech ZYMV strains was zero or in maximum 0,06 %
regardless some foreign authors refer about 1-5 % effectiveness of transmission.
Key words: cucumber, pumpkin, ZYMV, seed transmission, the Czech republic
Úvod
V České republice se pěstuje stále více tykvovité zeleniny a zavádějí se nové druhy, jako je
např. tykev velkoplodá ‘Hokkaido‘ (Cucurbita maxima Duchesne) nebo se rozšiřuje pěstování
stávajících druhů, např. tykve olejné (Cucurbita pepo L. var. oleifera Pietsch) na semeno
(Smotlacha, 2010). Velké ztráty produkce působí virové choroby, mezi nimi zejména virus
žluté mozaiky cukety, Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV), který byl poprvé zjištěn na jižní
Moravě v r. 1990 (Chod a Jokeš, 1991) a od r. 1997 Státní rostlinolékařské správa eviduje
jeho epidemický výskyt. ZYMV je vláknitý virus z čeledi Potyviridae, rod Potyvirus
obsahující +ssRNA nukleovou kyselinu (Regenmortel et al., 2000). Snadno se šíří
neperzistentně mšicemi a mechanicky (Lisa a Lecoq, 1984). Virus v podmínkách České
republiky přezimuje na různých druzích plevelných rostlin, jako jsou ptačinec žabinec
(Stellaria media (L.) Vill.), heřmánkovec přímořský, (Tripleurospermum maritimum (L.) Sch.
Bip.) a jetel plazivý (Trifolium repens L.; Svoboda a Polák, 2002).
Virus vyvolává na infikovaných rostlinách žloutnutí a deformace listů, boulovitost plodů,
zakrslost rostlin a výrazně snižuje výnosy (obr.1). Postupně se šíří z jihu Moravy na sever a
do Čech (Svoboda, 2011). Jeho šíření na velké vzdálenosti může být způsobeno přenosem
infikovanými semeny. Přenos ZYMV semeny rostlin čeledi Cucurbitaceae neprokázali Lecoq
230
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
et al. (1981) ani Robinson et al, (1993). Nicméně Fletcher et al. (1999) na Novém Zélandu
zjistili až 3,5 % rostlin infikovaných ZYMV u semenáčků vzešlých z vysetých semen
infikované tykve velkoplodé. V Rakousku Riedle Bauer et al. (2002) zjistili 1-5% účinnost
přenosu ZYMV semeny pocházejícími z infikovaných plodů tykve olejné. Podobně
v Maďarsku Tobias a Kovacs (2001) nalezli jednu rostlinu infikovanou ZYMV mezi 2.879
semenáčky pocházejícími z infikované tykve olejné. České osivářské firmy produkují osivo
tykvovitých rostlin na jižní a střední Moravě, v oblastech zamořených ZYMV. Otázkou ale
je, zda se odtud spolu s osivem nešíří také ZYMV.
Úkolem provedené práce bylo vyhodnocení účinnosti přenosu českých izolátů ZYMV semeny
pocházejícími z infikovaných rostlin různých druhů čeledi Cucurbitaceae.
Obrázek 1: List a plod tykve velkoplodé ‘Hokkaido‘ infikované ZYMV
Materiál a metody
Rostlinný materiál
Nejdříve byla ve skleníku vyseta semena okurek nakládaček (Cucumis sativus L.), tykví cuket
(Cucurbita pepo L. convar. giromontiina Grebenščikov), tykví olejných a tykví ozdobných
(Cucurbita pepo L. convar. microcarpina Grebenščikov). Vzešlé mladé rostliny byly
rozděleny na 3 skupiny a každá z nich byla mechanicky inokulována jedním z českých kmenů
ZYMV-H, ZYMV-K nebo ZYMV-L, které se liší virulencí a původem (Glasa et al., 2007;
Svoboda a Polák, 2002). V době kvetení byly květy rostlin ve skleníku uměle opyleny a
odebrány vzorky pro ELISA. Po dozrání plodů byla odděleně od každé skupiny a druhu
sklizena semena. V různém stáří od sklizně (3-12 měsíců) byla postupně semena vysévána
v alikvotních dílech od každého kmene ZYMV v izolované skleníkové kóji při světelné
periodě den/noc 14/10 hodin a teplotě 25/20 °C. Ve stadiu 4.-5. pravého listu byly na
rostlinách hodnoceny příznaky virové infekce a byly odebrány vzorky pro ELISA.
Mechanický přenos ZYMV
Pro inokulaci ZYMV byly použity 3 české různě virulentní kmeny ZYMV-H, ZYMV-K a
ZYMV-L uložené ve Sbírce patogenních virů (2012) ve VÚRV, v.v.i., Praha. Pro mechanický
přenos byl v třecí misce homogenizován 1 g listů tykve cukety ‘Zelená‘ infikované jedním ze
3 kmenů ZYMV se 3 ml fosfátového pufru (0,03 M Na2HPO4 s přídavkem 0,2 % DIECA, pH
9,3) podle Mahgouba et al. (1997). K homogenátu bylo přidáno aktivní uhlí a karborundum
231
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
mesh 200 a byla provedena mechanická inokulace třením děložních listů inokulovaných
rostlin. Veškeré chemikálie a nádoby byly předem vychlazeny v chladničce.
ELISA
Odebrané vzorky rostlin byly otestovány na přítomnost ZYMV imunoenzymatickou metodou
DAS-ELISA popsanou Clarkem a Adamsem (1977) za použití komerčních králičích
polyklonálních protilátek k ZYMV a pracovního postupu firmy Loewe Biochemica,
Německo.
Výsledky a diskuse
Celkem bylo otestováno 1.657 rostlin okurek a tykví vzešlých z výsevu semen sklizených
z matečních rostlin uměle infikovaných jedním ze 3 českých kmenů ZYMV. V matečních
rostlinách i v dužině sklizených plodů byla potvrzena přítomnost ZYMV pomocí ELISA.
Žádný ze vzešlých semenáčů nevykazoval příznaky ZYMV na listech, zatímco mateční
rostliny ano. Také ELISA vzorků jejich listů byla negativní. Časové rozložení testů s výsledky
uvádí tabulka 1.
Tabulka 1: Přehled provedených výsevů a výsledky testů přítomnosti ZYMV
Rok / Plodina
okurka nakládačka tykev cuketa
tykev olejná
tykev ozdobná
Celkem
2007
34
155
68
-
257
2008
-
39
-
-
39
2009
-
291
53
-
344
2010
-
67
192
-
259
2011
128
27
-
150
305
2012
164
16
136
137
453
595
0
449
0
287
0
1657
0
Celkem
326
ZYMV-pozitivní 0
Závěr
Na základě provedených pokusů lze konstatovat, že české izoláty ZYMV nejsou semeny
infikovaných tykvovitých rostlin přenosné nebo max. v 0,06 % (pokud by další výsev
prokázal alespoň jeden pozitivní přenos).
Dedikace
Provedený výzkum byl financován z výzkumného záměru MZE ČR 0002700604.
Použitá literatura
Clark M. F., Adams A. N. (1977). Characteristic of the microplate method of enzyme-linked
immunosorbent assay for the detection of plant virus. Journal of General Virology 34:
51-57.
Fletcher J. D., Nott H. M., Wallace A. R., Roges B. T., Herman T. J. B. (1999). Potyviruses in
New Zealand buttercup squash (Cucurbita maxima). Ninth Conference of the ISHSVegetable Virus Working Group 9(3): 304-305.
232
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Glasa M, Svoboda J, Nováková S. (2007). Analysis of the Molecular and Biological
Variability of Zucchini yellow mosaic virus isolates from Slovakia and Czech
Republic, Virus Genes 35(2): 415-421.
Chod J., Jokeš M. (1991). Nález viru žluté mozaiky cukety v Československu. Ochrana
Rostlin 27: 111-115.
Lecoq H., Pitrat M., Clément M. (1981). Identification et caractérisation d´un potyvirus
provoquant la maladie du rabougrissement jaune du melon. Agronomie 1: 827-834.
Lisa V., Lecoq H. (1984). Zucchini yellow mosaic virus. CMI/AAB Descriptions of Plant
Viruses No. 282, Unvin Brothers Press, Surrey, GB.
Mahgoub H. A., Desbiez C., Wipf-Scheibel C., Dafalla G., Lecoq H. (1997). Characterization
and occurrence of zucchini yellow mosaic virus in Sudan. Plant Pathology 46: 800805.
Regenmortel, M., H., V., Fauquet, C., M., Bishop, D., H., L., Carstens, E., B., Estes, M., K.,
Lemon, S., M., Maniloff, J., Mayo, M., A., McGeoch, D., J., Pringle, C., R., and
Wickner, R., B. 2000. Virus Taxonomy. Pages 706-712 in Seventh Report of the
International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press, San Diego,
California, USA.
Riedle Bauer M., Suarez B., Reinprecht H.J. (2002) Seed transmission and natural reservoirs
of Zucchini yellow mosaic virus in Cucurbita pepo var. styriaca. Zeitschrift fur
Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz. 109(2): 200-206, 11 ref.
Robinson R. W., Provvidenti R., Shail J. W. (1993). Tests for seedborne transmission of
zucchini yellow mosaic virus. Horticultural Science 28 (7): 694-696.
Sbírka fytopatogenních virů [www dokument]. [cit. 9. 2. 2012]. Dostupné na:
http://www.vurv.cz/collections/vurv.exe/search?org=VI.
Smotlacha R. (2010). Zelinářská unie Čech a Moravy (ZUČM), Krapkova 3, 779 00
Olomouc, osobní sdělení.
Svoboda J. (2011). Pathogenic Viruses on Cucurbitaceous Vegetables and their Spread in the
Czech Republic. Acta Hort. (ISHS) 917: 309-315. ISSN: 0567-7572
Svoboda J, Polák J (2002). Distribution, Variability and Overvintering of Zucchini yellow
mosaic virus in the Czech Republic. Plant Protection Science, 38(4): 125-130.
Tobias I., Kovacs G. (2001). Seed transmission of zucchini yellow mosaic virus - new viral
pathogen on cucurbitaceous plants (A kabakosokat fertozo uj korokozo - a cukkini
sarga mozaik virus maggal is terjed). Novenyvedelem. 37(1): 29-30, 11 ref.
Kontaktní adresa:
Ing. Jiří Svoboda, Ph.D.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.
Drnovská 507, 161 06-Praha 6
e-mail: [email protected]
233
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
REGULACE PLEVELŮ V SEMENNÝCH POROSTECH JETELE
ZVRÁCENÉHO, PERSKÉHO (TRIFOLIUM RESUPINATUM L.)
Weed control in seed stands of persian clover (Trifolium resupinatum L.)
Šmahel P., Kolaříková E.
Zemědělský výzkum, spol. s r. o., Troubsko
Abstrakt
Biologická účinnost postemergentních herbicidů v jeteli perském byla zkoumána v polních pokusech
v Troubsku v letech 2010-2013. Byla prokázána všeobecně vyšší citlivost plodiny na herbicidy a
v podmínkách silného zaplevelení často nedostatečná účinnost na některé plevele. Relativně nižší
krátkodobou fytotoxicitu cca 15- 30% a výsledně do 15% vykazoval bentazone 480 g/l účinné látky
bez aktivátoru v dávce 1,5-2l/ha. Byl však málo účinný zejména na merlíky. Formulace s aktivátorem
v dávce 1,5-1,6l/ha byla vizuálně výrazně méně selektivní, poskytovala však lepší účinnost. Vyšší a
poněkud dlouhodobější zbrždění plodiny působily varianty imazamoxu cca 18-26g/ha sólo nebo ve
formulaci s pendimethalinem (počáteční fytotoxicita cca 25-50%). Kombinace působila kromě
heřmánkovitých na plevele ve vyšších dávkách uspokojivě. Vyváženější výsledky dobré selektivity a
účinnosti poskytoval hotový přípravek imazamoxu s bentazonem doplněný adjuvantem.
Klíčová slova: jetel perský, bentazone, imazamox, selektivita, účinnost
Abstract
The biological efficacy of post-emergence herbicides was examined in field trials in Persian clover in
Troubsko in 2010-2013. It was demonstrated generally higher sensitivity of crops to herbicides in
conditions of strong weed occurence and not satisfactory efficacy on some weeds. Relatively lower
short term phytotoxicity about 15 to 30%, and as a result, 15% showed bentazone 480 g / l of active
substance without activator at 1.5-2 liters / ha. However, it was less effective in the Chenopodium
album. Formulation wih activator at 1.5 to 1.6 l / ha was visually significantly less selective, however,
provide better efficacy. Higher and slightly longer deters of crop was acted at variants of imazamox
about 18-26g/ha solo or in a formulation with pendimethalin (initial phytotoxicity about 25-50%). The
combination suppress satisfactory the weeds except Matricaria at higher rates. Balanced results of
good selectivity and efficiency provided a readymix of imazamox with bentazon completed with
adjuvant.
Key words: Persian clover, bentazone, imazamox, selectivity, efficacy
Úvod
Jetel zvrácený je jednoletou jetelovinou, pocházející z oblasti středozemního moře, Balkánu a
Persie. Je také znám pod názvem šabdar nebo jetel perský. Při jeho zkoušení před lety bylo
zjištěno, že se jedná o ekologicky plastickou pícninu poskytující vysoké výnosy píce s velmi
dobrou kvalitou. Jetel perský není náročný na půdu, roste dobře i na půdách těžkých a
zasolených. Jako nevýhoda bývá uváděna jeho poléhavost, vysoký obsah vody a obtížné
pěstování na semeno (Pelikán, et al, 2012). Je vhodný do jednoletých pícních směsek pro svou
dobrou krmnou hodnotu a chutnost měkké šťavnaté píce, danou mj. vyšším obsahem vody
v dužnatých lodyhách. Je to také výborná medonosná rostlina a lze jej díky vyšší tvorbě
nadzemní i kořenové hmoty využít jako zlepšující přerušovač v obilních osevních sledech. Ve
své domovině se dá pěstovat jako ozimý. U nás však nepřezimuje a vysévá se proto na jaře,
kdy je často potřeba potlačit silnou konkurenci zaplevelení řadou zejména jarních a
vytrvalých plevelů. Výsev se provádí co nejdříve po předseťové přípravě tak, aby pozemky na
povrchu nevysychaly. Seje se do hloubky 1,5 až 2 cm. Jetel perský má drobná semena,
hmotnost tisíce semen se pohybuje od 1,30 do 1,80 g. Vyznačuje se obvykle pomalejším
vzcházením a počátečním růstem. Proto je v tomto období poměrně náchylný k zaplevelení.
S jeho pěstováním v čisté kultuře a semenářstvím jsou spojeny některé problémy, vyplývající
234
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
jednak z pomalejšího počátečního růstu, později naopak poměrně mohutný nárůst a měkčí
dužnaté lodyhy způsobují poléhání. Rovněž kvetení je dlouhodobé a dozrávání nerovnoměrné
a dosti pozdní, dozrává spíše jen v teplejších oblastech v nižších polohách. Platí to pro českou
odrůdu Pasat. V zahraničí je registrována celá řada odrůd tohoto druhu. Například katalog
OECD uvádí 29 odrůd, především z Itálie, Německa, Maďarska a Řecka. Ve Společné listině
EU je registrováno 25 odrůd. Vzhledem k problémům se zaplevelením a také citlivostí na
herbicidy, používané v jetelovinách, jsme byli kontaktováni držiteli odrůdy a zařadili ji do
výzkumu v rámci končícího výzkumného záměru a navazujícího programu rozvoje. V rámci
projektu NAZV na našem pracovišti rovněž probíhají i pokusy v rámci jeho ekologického
pěstování bez chemických metod, kde byl zjištěn kromě způsobu setí, mechanického pletí
vláčením či plečkováním zejména vliv sečení na plevele.
Materiál a metody
Na řešení problematiky regulace plevelů v semenných porostech jetele perského byla v letech
2010-2013 provedena série pokusů, které měly za cíl zhodnotit zaplevelení a najít vhodné
metody jeho potlačení. V rámci této rozsahem pěstování zatím méně významné plodiny se
postupovalo do určité míry zjednodušeným způsobem co do lokalit a opakovatelnosti
jednotlivých ošetření.
Jednalo se o maloparcelové pokusy s využitím herbicidů do jetelovin formou znáhodněných
bloků, u 2 pokusů formou screeningu ve 2 opakováních a u tří ve 3-4 opakováních. Bylo
prověřováno vždy 10-13variant ošetření postemergentními herbicidy, které byly postupně
modifikovány podle předchozích výsledků. Pokusy probíhaly na lokalitách v Troubsku a 1 i
na šlechtitelské stanici v Domoradicích na střední půdě hnědozemního typu v řepařské
výrobní oblasti. Setí jetele odrůdy Pasat probíhalo po nástupu jara v březnu až dubnu po
klasickém zpracování půdy výsevkem cca 10 kg/ha. Aplikace herbicidních variant byly
postemergentní po nárůstu alespoň 2-3 trojlístků u převážné části rostlin jetele, tj. v průběhu
května. Hodnocení probíhala minimálně ve 3 termínech podle aktuální mezinárodní metodiky
EPPO PP 1/76 Weeds in forage legumes - Plevele v krmných leguminózách (jetelovinách).
Byly hodnoceny zejména selektivita k plodině (fytotoxicita) a účinnost na plevele, obě
odhadem v % ve vztahu k neošetřené koltrole. Co se týče vnějších podmínek pokusů,
výsledky do určité míry ovlivňovaly proměnlivé povětrnostní podmínky na jaře
v jednotlivých ročnících. Ročník 2010 byl velmi vlhký se silně nadnormálními srážkami
v květnu až červenci, s dobrým vývojem porostu, ale i vysokým tlakem plevelů na pozemku.
Ročník 2011 byl vcelku v normálu, zpočátku vegetace plodiny v dubnu byly 2 dekády sušší,
později bylo počasí spíše s podnormálními, ale relativně rovnoměrnými srážkami, porost
plodiny se po počátečním sušším období zapojil, ale byl dosti zaplevelený, takže byla
v prodlužovacím růstu provedena plošně odplevelovací seč, s vyšším strništěm, zaměřená na
přerůstající plevele. Ročník 2012 byl s velmi silným dlouhodobým jarním přísuškem v dubnu
a květnu v době setí a aplikace, jetel vzešel nerovnoměrně, až později cca od poloviny června
byl srážkově normální. V posledním ročníku 2013 po krátkém dubnovém přísušku byl zase
květen a červen velmi vlhký, červenec pak znovu suchý. Porost se vyvíjel vcelku rovnoměrně
a na řadě variant ošetření se podařilo plevele dostatečně eliminovat.
Varianty ošetření a dávky herbicidů jsou uvedeny ve výsledkové části. Vzhledem k jejich
většímu rozsahu, variabilitě podmínek a následně výsledků, úpravám dávkování i využitých
přípravků (zejména po prvním ročníku došlo v roce 2011 přechodně ke snížení dávkování pro
lepší selektivitu, což mělo dopad v nízké účinnosti). Došlo i k postupnému vyloučení
některých variant se špatnou účinností nebo selektivitou, které nejsou v následujícím textu
podrobně zahrnuty. Při porovnávání postupně modifikovaných variant nebylo vhodné použití
statistiky, výsledky jsou spíše orientačního charakteru. Výnosová hodnocení nebyla vzhledem
k částečnému zaplevelení, poléhání a nerovnoměrnému dozrávání semen prováděna.
235
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Výsledky a diskuse
Výsledky selektivity a účinnosti významnějších variant ošetření z ročníků 2010-13 v průměru
z jednotlivých opakování z hlavních termínů hodnocení byly shrnuty do následující tabulky.
Jetel perský
Účinnost herbicidů
Účinnost v %, průměr ročníku
Laskavec Merlík
Rok
Přípravek l/ha
AMARE CHEAL POLLA
GALAP MATIN
1.
PAPRH hodnocení
2.hodnocení
2010
Basagran Super 1,5
/
100,0
100,0
75,0
95,0
70,0
25,0
10,0
2011
Basagran Super 1,5
45,0
88,3
/
/
90,0
60,0
/
6,7
Basagran Super 1,6
78,3
/
40,0
2012
68,3
67,5
30,0
22,5
/
100,0
/
2013
Basagran Super 1,6
Průměr
Fytotoxicita %
Rdesno
blešník
Svízel
Mák
Heřmánkovec vlčí
100,0
100,0
60,0
70,0
32,0
18,0
72,5
94,6
76,7
70,3
91,1
65,0
31,8
14,3
2010
Basagran 1,75
/
55,0
100,0
50,0
100,0
50,0
12,5
5,0
2011
Basagran 1,75
68,3
36,7
/
61,7
55,0
40,0
33,3
16,7
2012
Basagran 2,2
/
80,0
72,5
85,0
/
/
40,0
30,0
2013
Bentazone 2
93,0
73,0
82,0
/
96,0
/
22,0
13,0
80,7
61,2
84,8
65,6
83,7
45,0
27,0
16,2
Průměr
2010
Pulsar 40 0,65
/
50,0
85,0
60,0
35,0
70,0
31,5
27,5
2011
Pulsar 40 0,5
100,0
36,7
/
58,3
53,3
60,0
35,0
18,3
2013
Pulsar 0,6 + Dash HC 0,5
100,0
93,0
93,0
/
55,0
/
48,0
25,0
89,0
/
59,2
51,7
47,8
58,3
65,0
85,0
23,6
Escort New 1
59,9
26,7
38,2
2011
100,0
83,3
37,5
30,0
2010
Escort New 1,25
/
70,0
80,0
70,0
35,0
80,0
25,0
21,7
2012
Escort New 1,25
/
77,5
65,0
87,5
/
/
32,5
25,0
58,1
98,0
72,5
76,0
69,7
/
46,7
52,0
82,5
/
23,4
Escort New 1,4
83,3
100,0
28,8
2013
48,0
18,0
2013
Escort N 1,4 + Dash 0,5
100,0
100,0
78,0
/
52,0
/
44,0
23,0
100,0
99,0
77,0
46,0
20,5
/
100,0
100,0
60,0
100,0
60,0
22,5
12,5
58,3
73,3
/
40,0
75,0
86,7
36,7
11,7
65,0
72,5
100,0
/
/
23,8
30,0
100,0
57,0
/
100,0
/
47,0
35,0
79,2
84,6
76,5
66,7
91,7
73,4
32,5
22,3
Průměr
Průměr
Průměr
2010
Basagran+Dicopur
+0,25
2011
Basagran S.1+ Dicopur M 0,2
2012
Basagran 1,4 + Dicopur M 0,2
/
Basagran S. 1,35 + Dicopur M
0,3
100,0
2013
M
52,0
1,25
Průměr
2010
BAS Corum 0,9
/
45,0
100,0
70,0
100,0
45,0
22,5
12,5
2011
BAS Corum 0,9
66,7
38,3
/
55,0
63,3
60,0
16,7
13,3
66,7
41,7
100,0
62,5
81,7
52,5
19,6
12,9
Průměr
2012
BAS Corum 1,1 + Dash 0,75
/
87,5
70,0
65,0
/
/
33,8
35,0
2013
BAS Corum 1 + Dash 0,75
100,0
93,0
92,0
/
100,0
/
29,0
23,0
Průměr
100,0
90,3
81,0
65,0
100,0
31,4
29,0
2010
Pulsar 40+Basagran S. 0,5 + 0,9
/
100,0
100,0
65,0
100,0
50,0
22,5
12,5
2011
Escort New 0,9 + Basagran S.1
100,0
90,0
/
71,7
78,3
96,7
55,0
10,0
2012
Escort New 1,1 + Basagran 1,1
/
82,5
65,0
75,0
/
/
30,0
25,0
100,0
100,0
100,0
90,8
92,0
78,5
/
73,4
100,0
89,2
/
96,7
35,0
40,0
28,0
21,0
2013
Escort N 1,2 + Basagran S. 1
Průměr
236
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Hranice u fytotoxicity – do 20% zeleně vcelku dobrá selektivita, do 30% žlutě uspokojivá, 31
– 45 % oranžově zvýšená, nad 45% červeně silná.
Jetel perský se ukázal ze základního hlediska selektivity ošetření již od screeningů jako
jetelovina se zvýšenou citlivostí ke většině použitých herbicidních účinných látek. Počáteční
často i silná fytotoxicita však měla obvykle výrazně dočasný charakter a po několika týdnech
byla většinou již málo patrná. Účinnost testovaných variant nebyla rovněž často dostatečná.
U plodiny se v první řadě projevila citlivost i na běžnou kontaktní účinnou látku bentazone
Fytotoxicita přechodně až cca 40%), zejména ve formulaci s tzv. aktivátorem (wettol)
přípravku Basagran Super (při dávce 1,5-1,6lha), který obvykle je ke většině jetelů dobře
selektivní a působí na téměř všechny významné jednoleté dvouděložné plevele. Přípravek
však k jeteli perskému jevil zejména krátkodoběji zvýšenou fytotoxicitu (silné nekrózy a
zbrždění růstu rostlin) ve srovnání s formulacemi bez aktivátoru (Basagran, Bentazone 480SL
v dávkách 1,75-2l/ha), které byly naopak výrazně méně účinné na některé plevele, zejm.
merlíky, případně mák vlčí a některé další plevelné druhy.
Kombinace bentazonu s tzv. růstovými herbicidy MCPA (např. Dicopur M 750 v nízké dávce
0,2-0,3l/ha), případně MCPB (Butoxone 1,5-2,5l/ha) pro posílení působení na tzv. citlivější
plevele jako merlíky, laskavce, řepku a brukvovité, případně pcháč apod., vykazovaly
kompromisní výsledky z hlediska selektivity i účinnosti. Kombinace bentazonu s MCPA do
určité míry zhoršovaly fytotoxicitu při menším přínosu v účinnosti. MCPB, použitý i
samostatně, i přes poměrně dobrou selektivitu kromě cenného působení speciálně zejm. na
merlíky měl na další vyskytující se druhy převážně jen slabý efekt, těžko opodstatňující jeho
vysokou cenu. Z kontaktních herbicidů se dále nejevil jako vhodný bromoxynil (Bromotril se
ve snížených dávkách jevil jako částečně fytotoxický a slabě účinný, Pardner v ročníku 2013
v dávce 1,35l/ha totálně poškodil plodinu - cca z 80% . Pyridate (Lentagran WP 2 kg/ha) byl
spíše slabě účinný, hlavně na merlíky a rdesno blešník.
Další zkoušené varianty byly převážně na bázi imazamoxu, případně jeho kombinací
(zejména s pendimethalinem nebo bentazonem) Samotný imazamox se smáčedlem tween
(Pulsar 40 0,5-0,65 l/ha) byl k jeteli perskému zejména krátkodobě poměrně výrazně
fytotoxický, cca z 30-50%, podobně i jeho kombinace s pendimethalinem Escort Nový (11,4l/ha) s fytotoxicitou podle dávky cca 25-50 %, většinou charakteru omezení růstu s méně
nápadnými morfologickými projevy. Tyto přípravky měly však i tendenci opožďovat vývoj,
čímž prodlužují vegetaci. V účinnosti Pulsar 40 zaostával hlavně na merlíky, trávovité,
violku, mák i další oproti širokospektrálnímu Escortu. Ten v nižších dávkách nepůsobil též
dostatečně hlavně na merlík, svízel i další druhy. Vážnou slabinou těchto přípravků je kromě
obvykle horší selektivity slabé působení na významné přezimující druhy, hlavně
heřmánkovité, případně mák vlčí nebo lociku kompasovou zejm. ve vyšších růstových
stádiích. Naopak oproti bentazonu spolehlivě eliminují laskavce, hluchavky, brukvovité a
Escort i rozrazily, violky, knotovku a jednoleté trávy. Významně selektivnější se jevil
kombinovaný experimentální přípravek imazamoxu s bentazonem BAS Corum (0,9-1,1l/ha),
který v závislosti na dávce a použití smáčedla (Dash HC-0,75l/ha), vykazoval fytotoxicitu cca
15-35%. Jeho nižší dávky bez smáčedla, použité v prvních dvou letech, byly však slabě
účinné. Smáčedlo se ukázalo potřebné pro dostatečnou účinnost na merlíky, případně ježatku
a některé další druhy, přičemž selektivitu významně nezhoršovalo, i když byly také
zaznamenány příznaky opoždění kvetení. Významnou výhodou ve srovnání s Pulsarem a
Escortem je u tohoto kombinovaného přípravku kromě lepší selektivity dobré působení i na
heřmánkovité, takže i přes dílčí nedostatky ve spektru působení a selektivitě se tento
přípravek jeví jako vhodná alternativa k využití bentazonu u jetelovin obecně, zvláště zde u
jetele peského, který je na bentazon zejména s aktivátorem zvýšeně citlivý.
Byly zkoušeny i kombinace více či méně snížených dávek Pulsaru či Escortu Nového s
účinnými látkami bentazone, MCPB, MCPA, bromoxynil, pyridate. Ty byly často výrazněji
237
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
fytotoxické oproti výše uvedenému hotovému přípravku BAS Corum nebo v případě nižších
dávek neměly dostatečnou účinnost na některé plevele. Za zmínku stojí kombinace Escortu
cca 1,1-1,2l/ha s bentazonem, které přes výraznější přechodnou fytotoxicitu dokázaly obvykle
nejlépe eliminovat silnější zaplevelení širším spektrem plevelů.
Pokud se týče možností ošetření jetele perského, na základě těchto pokusů byl nedávno
v rámci menšinových použití do jetele perského na dvouděložné registrován bentazone
(Basagran Super v dávce 1,2-1,6 l/ha a Basagran v dávce 1,5-2l/ha), dále spíše pro doplnění
v kombinacích byl letos znovu zaveden Butoxone v základní dávce 2,5l/ha (pro kombince je
vhodné spíše cca 1,5l). V povolovacím řízení je i MCPA (např. Dicopur M 750 0,3-0,5l/ha,
pro kombinace 0,2-0,3l) a Escort Nový (1,1-1,4l/ha). Zřejmě základem by zatím měl být
bentazone, i když je zde významný problém výrazné přechodné fytotoxicity, zejména u
formulace Basagranu Super s aktivátorem. U bentazonu je kvůli selektivitě třeba také dát
pozor na podmínky při aplikaci a neošetřovat za jasných teplých dnů nebo brzy po dešti či ve
stresu plodiny z prudkého střídání tepla a chladu. Kombinace nižších dávek bentazonu
a MCPA nebo MCPB nebyly příliš účinnější, MCPB je kromě toho drahé a MCPA má zase
sklon k fytotoxicitě – dlouhodobějšímu kroucení jetelovin nebo jejich lístků. Escort Nový
dobře působí na laskavce, potlačuje i merlíky a řadu dalších převážně jarních plevelů. Je
ovšem výrazněji fytotoxický, nepůsobí dobře na heřmánkovité a při snižování dávek účinek
zejm. na merlíky, svízel i další plevele klesá (např. v luskovinách je registrována pro
jeteloviny téměř neselektivní dvojnásobná dávka 2,5-3l). Jeho předností oproti bentazonu je
kromě uspokojivého působení na ježatku, oves hluchý, béry, případně výdrol obilnin zvládání
např. hluchavkovitých, rdesna ptačího, knotovek, rozrazilů a violek i poněkud přerostlých
citlivých plevelů jako kokošky, ptačince a pod. Jako další možnosti jsou připravovány Pulsar
40 a výše uvedený ready mix – pracovně BAS Corum (v západních zemích je již registrován),
zejména od něj se očekává s použitím smáčedla dobrý poměr selektivity a širokého spektra
účinku na heřmánkovité, laskavce i merlíky a řadu dalších plevelů, i když v nižší dávce může
být na merlík nebo heřmánkovité méně účinný, bez smáčedla pak působí hlavně na merlík a
ježatku slabě.
Závěr
Jak vyplynulo ze stavu porostů u jednotlivých variant, část plevelů nebyla zpravidla
dostatečně potlačena a navíc se zde projevovala přechodná fytotoxicita. Kromě samotných
herbicidních ošetření je třeba zdůraznit, že u regulace plevelů v jeteli perském, vzhledem
k vyšší počáteční náchylnosti k zaplevelení a citlivosti plodiny je nutné zvýšeně respektovat
základní preventivní agrotechnické způsoby regulace, podporující růst plodiny na úkor
plevelů. Jedná se zejm. o dobrý odplevelovací systém osevního postupu, zařazení kultivačních
zásahů vhodnou mechanizací, omezující plevele na podzim po předplodině i na jaře, včasné
setí s využitím zimní vláhy apod. Samotná chemická ošetření zejména na dvouděložné jsou u
této citlivé plodiny často fytotoxická a vesměs jejich účinnost není spolehlivá. Zejména to
platí u semenných porostů, kde se v rámci prodloužení vegetace a lepšího dozrávání semen
potřebujeme vyhnout přesečení či přemulčování, které mohou být někdy účinnější než
herbicidy, což je známý fakt z pěstování řady vícesečných jetelovin.
Dedikace
Výsledky byly získány za institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné
organizace
Použitá literatura
Pelikán J., Hýbl M. et al. (2012): Rostliny čeledi Fabaceae LINDL. (bobovité) České
republiky. 1. vyd., Vydavatelství Ing. Petr Baštan, Olomouc, 230 s. ISBN 978–80–
905080–2-6
238
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Nedělník, J. a kol. (2010): Kapitoly z moderního pícninářství, rec., (7.4. Regulace plevelů
v porostech vojtěšky a jetele lučního, 7.5. Regulace plevelů v netradičních pícninách),
2010
Šmahel, P., a kol. (2010): Regulace plevelů v nově zakládaných porostech jetelovin, Úroda
5/2010,s.77
Obrázek 2 - Jetel perský pokus 2012
Obrázek 2 - Jetel perský ošetřené varianty
Kontaktní adresa:
Ing. Petr Šmahel
Zemědělský výzkum, spol. s r. o., Troubsko, Zahradní 1, 664 41 Troubsko
[email protected]
239
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV GLUKOSINOLÁTŮ OBSAŽENÝCH V ŘEPCE OZIMÉ NA
VYBRANÉ ŠKŮDCE
Influence of glucosinolate content in rapeseed on selected pests
Vrbovský V.1, Endlová L.1,2
1
OSEVA PRO s.r.o., odštěpný závod Výzkumný ústav olejnin Opava
2
Ostravská univerzita v Ostravě, Přírodovědecká fakulta
Abstrakt
Ve květních poupatech a mladých šešulích řepky olejky ozimé (Brassica napus; Brassicaceae) byl
analyzován obsah glukosinolátů (GSL) metodou vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC).
Celkový obsah GSL v poupatech dosahoval v průměru 13,66 µmol/g, v šešulích 10,16 µmol/g sušiny.
Byla stanovena velikost napadení analyzovaných genotypů řepky blýskáčkem řepkovým
(Brassicogethes aeneus, Coleooptera) a bejlomorkou kapustovou (Dasineura brassicae, Diptera).
Byly stanoveny korelace mezi obsahem zjištěných GSL a napadením těmito škůdci. Negativní vliv na
výskyt blýskáčka byl zjištěn u aromatických GSL (P>0,05). Nebyla zjištěna signifikantní závislost
mezi obsahem GSL v šešulích a napadením bejlomorkou kapustovou.
Klíčová slova: řepka olejka, glukosinoláty, blýskáček řepkový, bejlomorka kapustová
Abstract
In flower buds and young siliques of rapeseed (Brassica napus; Brassicaceae) was analyzed content
of glucosinolates (GSL). The used method was high performance liquid chromatography (HPLC). The
total content GSL in the buds was 13,66 µmol/g d.m., in siliques was 10,16 µmol/g d.m.
Simultaneously was determined damage of buds of rape pollen beetle (Brassicogethes aeneus,
Coleooptera) and damage of siliques of Dasineura brassicae (Diptera). Correlations have been
established between the attack and GSL content. Content of aromatic GSL in flower buds exhibited
the significant negative influence to the damages of B. aeneus (P>0,05). No significant dependence
was detected between the content of GSL in siliques and infection of D. brassicae.
Key words: rapeseed, glucosinolates, rape pollen beetle, Brassicogethes aeneus, Dasineura brassicae
Úvod
Obsah sekundárních metabolitů glukosinolátů (GSL) je v řepkovém semeni nežádoucí, neboť
limituje použití řepkových pokrutin a dalších krmiv řepkového původu ve výživě
hospodářských zvířat. Šlechtitelským procesem byl obsah GSL v semeni značně snížen. GSL
jsou přítomny v rostlinných pletivech během celého vývoje rostliny, kde plní řadu funkcí,
včetně přirozené ochrany proti některým škůdcům. Jejich účinnost byla prokázána například
na mšici Lipaphis erysimi (Hemiptera) (CHANDLER et al., 1997), zápředníčku polním
(Plutella xylostella, Lepidoptera), běláscích (Pieris spp. Lepidoptera) (OLSSON,
JONASSON 1994), vrtalce Liriomyza brassicae (Diptera) a k můře Mamestra configurata
(Lepidoptera) (ULMER et al. 2001).
Některé druhy fytofágů, především potravně specializované na určitý druh rostliny,
nevykazují ke GSL citlivost a v některých případech jim tyto látky slouží k rozpoznání
hostitelské rostliny. Příkladem je rod květilka (Delia, Diptera) (BRAVEN et al. 1996),
dřepčíci rodu Psylliodes a Phyllotreta (Coleoptera) (BARTLET, WILLIAMS 1991) nebo
pilatka řepková (Athalia rosae, Hymenoptera) (BARKER et al. 2006).
V rámci projektu „Využití biotechnologických metod, nových výchozích materiálů a
efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky (NAZV, č. QI111A075)“ jsou mimo jiné řešeny
aktivity s cílem identifikace obsahu GSL v zelených částech řepky ozimé a jejich možný vliv
na vybrané škůdce řepky. V sezóně 2013 byly analyzovány obsahy GSL u 10 odrůd řepky ve
vzorcích květních poupat a šešulí. U těchto odrůd bylo zároveň stanoveno napadení
blýskáčkem řepkovým a bejlomorkou kapustovou.
240
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
S vybranými odrůdami řepky byl založen maloparcelkový pokus s těmito parametry: počet
odrůd 10, počet opakování 3, výměra parcel 10 m2, délka 9 m, šířka 1,125 m, počet řádků 9,
meziřádková vzdálenost 12,5 cm, zásev v agrotechnickém termínu maloparcelním secím
strojem při výsevku 700 klíčivých semen na 10 m2. Agrotechnické zásahy byly v souladu
s běžnou pokusnickou praxí, s vyloučením insekticidního ošetření.
Vzorky poupat pro analýzu GSL byly odebrány 1. 5. 2013, kdy byl porost před rozkvětem a
s dostatečným výskytem blýskáčků. Z každé parcely bylo odebráno 5 květenství. Při odběru
byli z každého květenství sklepáni do PVC sáčku všichni blýskáčci ve květenstvích ukrytí a
následně spočítáni. Odběry byly prováděny brzy ráno za relativně nízké teploty vzduchu,
brouci tak nevykazovali příliš velkou aktivitu, což značně ulehčovalo hodnocení. Odebraná
květenství byla okamžitě předána ke zpracování do laboratoře Výzkumného ústavu olejnin
Opava.
Odběr šešulí byl proveden 27. 5. 2013, ve fázi dokvétání. Z každé parcely byly odebrány
šešule o velikosti do cca 3 cm z pěti rostlin v dostatečném množství pro analýzu (min. 1 g).
Rostliny, ze kterých byly šešule odebrány, byly označeny a v době dozrávání u nich byl
proveden odečet celkového počtu šešulí a stanoveno procento šešulí s patrným poškozením
bejlomorkou kapustovou.
Vzorky zelené hmoty byly po odběru bezprostředně analyzovány na obsah GSL. V případě
časové prodlevy by mohlo dojít k negativnímu ovlivnění koncentrací GSL v důsledku jejich
rozkladu. Modifikovaná metodika stanovení GSL v zelené hmotě metodou vysokoúčinné
kapalinové chromatografie (HPLC) vychází z mezinárodní normy ISO 9167-1: 1992 (E). GSL
se opakovaně izolují z předem upraveného vzorku opakovanou (trojnásobnou) extrakci 70 %
methanolem zahříváním zkumavky se vzorkem na vodní lázni, po centrifugaci extraktu (5000
otáček/5 min.) následuje čištění a enzymatická desulfatace na iontoměniči. Jako iontoměnič
byla použita suspenze pryskyřice DEAE Sephadex A-25 umístěná v pipetě dle Pasteura a
k enzymatické desulfaci byl použit 0,2 % roztok sulfatázy typ H-1. Vlastní stanovení
desulfoglukosinolátů bylo provedeno metodou HPLC na koloně s reverzní fází Sipelcosil LC
18 – DB (25 cm . 4,6 mm . 5 µm) za použití gradientové eluce a detekce v UV oblasti. Ke
kvantitativnímu stanovení GSL v zelené hmotě byla použita metoda vnitřního standardu
(KOLOVRAT 2005). Vnitřním standardem byl 5 mmol/l roztok monohydrátu sinigrinu. Po
sklizni bylo provedeno stanovení obsahu GSL v semenech testovaných odrůd metodou HPLC
podle mezinárodní normy ISO 9167-1: 1992 (E).
Statistická analýza výsledků byla provedena pomocí programu STATISTICA Cz 10.
Výsledky a diskuze
Nejvyšší celkový obsah GSL v sušině byl zjištěn v poupatech, v průměru 13,66 µmol/g.
V šešulích a semeni byl celkový obsah velmi podobný: 10,16 resp. 10,48 µmol/g sušiny.
Jednotlivých GSL bylo v poupatech i šešulích identifikováno celkem 13. Průměrné hodnoty
zjištěných obsahů udává tabulka 1. Zastoupení jednotlivých skupin, do nichž se GSL dělí dle
svého chemického složení, bylo následující: v poupatech, šešulích i v semenech byla jako
dominantní zjištěna alifatická skupina (51 – 72 % z celkových GSL), následovala indolová
(17 – 45 %). Nejmenším podílem byla zastoupena aromatická skupina GSL (3,5 – 10,5 %).
241
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 1: Obsah GSL ve zkoumaných částech řepky (průměrné hodnoty)
1,31
0,55
4,09
10,16
7,37 72,43 1,75 17,08 1,04 10,50 0,02
0,19
4,08 40,21 0,33
3,17
0,16
1,56
0,17
1,65
1,14 10,96 1,49 14,69 0,13
10,48
6,22 59,31 3,87 36,89 0,39
0,00
3,96 37,69 0,09
0,89
0,08
0,77
0,00
0,00
1,79 17,06 0,30
3,74
0,00
%
2,90
1,33
1,55 15,14 0,04
3,41 32,45 0,34
3,20
0,00
gluconasturtiin
glucoalyssin
neoglucobrassicin
4-methoxoglucobrassicin
%
2,57 18,55 1,60 11,62 4,48 32,65 0,07
%
%
%
µmol/g
0,18
µmol/g
1,39
Aromatická skupina
µmol/g
µmol/g
%
0,18
µmol/g
µmol/g
%
0,43
µmol/g
µmol/g
%
3,43 25,19 0,06
glucobrassicin
4-hydroxyglucobrassicin
%
0,11
%
µmol/g
glucobrassicanapin
%
0,02
%
µmol/g
µmol/g
gluconapin
gluconapoleifein
glucoraphanin
%
%
µmol/g
Indolová skupina
µmol/g
epi-progoitrin
semena
Indolová skupina
3,48
%
µmol/g
šešule
progoitrin
6,98 51,07 6,22 45,44 0,46
µmol/g
13,66
glucoiberin
µmol/g
poupata
Rostlinná
část
Alifatická skupina
GSL celkem (µmol/g sušiny)
Aromatická skupina
Alifatická skupina
%
0,56
0,08
0,60
0,32
2,43
0,14
1,04
0,42
0,02
0,19
0,89
8,94
0,16
1,57
0,03
0,13
1,20
0,30
2,90
0,09
0,84
V sezóně 2013 byla aktivita sledovaných škůdců pro daný výzkum dostatečná. Počet
blýskáčků se pohyboval v rozmezí 20 – 68 na 5 květenství. Poškozeno bejlomorkami bylo
v průměru 3,1 % šešulí na rostlině. Byly stanoveny korelační koeficienty mezi zjištěným
napadením na jednotlivých parcelách (10 odrůd ve 3 opakováních, n = 30) a obsahem
celkových i jednotlivých GSL v absolutních (µmol/g sušiny) i relativních hodnotách (%
z celkových GSL) (tabulka 2). Signifikantní negativní závislost (P>0,05) byla zjištěna
v případě napadení blýskáčkem řepkovým (průměrný počet jedinců na jedno květenství) a
obsahem GSL aromatické skupiny ve květních poupatech řepky (graf 1). Ostatní zjištěné
korelační koeficienty nedosahovaly dostatečných hladin průkaznosti.
Tab. 2: Korelační koeficienty mezi obsahy GSL a napadením sledovanými škůdci (n=30)
-0,06 -0,09 -0,41* -0,40
0,02
0,04
0,07
0,07
0,16
0,18
-0,36 -0,35
0,21
0,20
0,18
0,17
0,15
0,17
bejlomorka
šešule
-0,08
-0,04
0,08
-0,15 -0,18
0,03
0,11
-0,03
0,11
-0,10
0,01
-0,26 -0,17 -0,21 -0,21
0,12
0,14
-0,09 -0,09 -0,30 -0,22 -0,15 -0,17
0,19
0,00
0,00
µmol/g
µmol/g
µmol/g
gluconapin
glucoraphanin
progoitrin
epi-progoitrin
µmol/g
µmol/g
µmol/g
Indolová skupina
0,07
-0,21 -0,27
gluconasturtiin
0,16
%
%
0,08
0,06
Bodov ý graf : Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny ) v s. Počet blýskáčků
Počet blýskáčků = 10,578 - 4,889 * Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny )
r = -0,41
14
Počet blýskáčků
12
10
8
6
4
2
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Obsah aromatických GSL (µmol/g sušiny )
242
0,9
1,0
%
-0,36 -0,40 -0,05 -0,13 -0,37 -0,37 -0,23 -0,26
-0,02 -0,07
0,04
0,15
Graf 1: Napadení rostlin blýskáčky vs. obsah aromatických GSL ve květních poupatech
Korelace :
µmol/g
0,14
glucoalyssin
0,03
%
µmol/g
blýskáček
poupata
%
neoglucobrassicin
µmol/g
%
µmol/g
µmol/g
%
%
Aromatická skupina
4-methoxoglucobrassicin
µmol/g
%
%
glucobrassicin
µmol/g
%
glucobrassicanapin
µmol/g
%
%
gluconapoleifein
µmol/g
%
%
glucoiberin
%
škůdce /
napadená
část
Alifatická skupina
µmol/g
4-hydroxyglucobrassicin
Indolová skupina
GSL celkem (µmol/g sušiny)
Aromatická skupina
Alifatická skupina
1,1
0,95 Int.spol.
0,15
0,18
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Závěr
Zjištěné celkové obsahy GSL v sušině zelené hmoty, které v případě květních poupat i
vyvíjejících se šešulí byly relativně vysoké, a srovnatelné s obsahem GSL v sušině semen,
mohou souviset se zvýšenou ochranou generativních orgánů rostliny proti škodlivým
činitelům. Stejný parametr byl v minulé sezóně analyzován také v listech řepky, kde
dosahoval 2 – 2,5 krát nižších hodnot (VRBOVSKÝ et al 2012).
Zjištěná korelace mezi obsahem aromatických GSL ve květních poupatech a výskytem
blýskáčka řepkového v květenstvích bude v rámci uvedeného výzkumu v další sezóně
ověřována. Korelace mezi napadením šešulí bejlomorkou kapustovou a obsahem určitých
GSL zjištěná v sezóně 2012 (VRBOVSKÝ et al 2012) nebyla v roce 2013 potvrzena.
Dedikace
Výsledky byly získány na základě řešení projektu č. QI111A075 „Využití biotechnologických
metod, nových výchozích materiálů a efektivních postupů ve šlechtění ozimé řepky“ (2011 –
2014), financovaného MZe prostřednictvím Národní agentury pro zemědělský výzkum.
Použitá literatura
Barker A. M. et al., 2006: Chemosensory and behavioural responses of the turnip sawfly,
Athalia rosae, to glucosinolates and isothiocyanates. Chemoecology, 16(4): 209-218.
Bartlet E., Williams I. H., 1991: Factors rectricting the feeding of the cabbage stem flea beetle
Psylliodes chrysocephala. Entomologia Experimentalis et Applicata, 60(3): 233-238.
Braven J., Chilcott N. P., Hawkes C., 1996: Structure-activity relationships in glucosinolates
and other compounds stimulating oviposition in the cabbage rootfly (Delia radicum).
Journal of Chemical Ecology, 22(8): 1567-1578.
Chandler H., Bakhetia D. C. R., Ahuja K. L., 1997: Physico-chemical factors in some
crucifers imparting resistance to mustard aphid, Lipaphis erysimi (Kalt.). Journal of Insect
Science, 10(2): 132-139.
Kolovrat O., 2005: GSL – HPLC (zelená hmota řepky). Metodický návod. Oddělení chemické
laboratoře VÚOl Opava, nepublikováno.
Olsson K., Jonasson T., 1994: Leaf feeding by caterpillars on white cabbage cultivars with
different 2-propenyl glucosinolate (sinigrin) content. Journal of Applied Entomology,
118(2): 197-202.
Vrbovský V., Rychlá A., Endlová L., 2012: Obsah glukosinolátů v zelených částech řepky a
jejich vliv na vybrané škůdce. Úroda 12/2012, vědecká příloha časopisu, s. 243–246.
Ulmer B., Gillott C., Erlandson M., 2001: Feeding preferences, growth, and development of
Mamestra configurata (Lepidoptera: Noctuidae) on Brassicaceae. Canadian Entomologist,
133(4): 509-519.
Kontaktní adresa:
Mgr. Viktor Vrbovský
OSEVA PRO s.r.o., o. z. Výzkumný ústav olejnin Opava
Purkyňova 10
Opava 746 01
e-mail: [email protected]
243
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VYHODNOCENÍ ZAPLEVELENÍ VYBRANÝCH POLNÍCH PLODIN
V PROVOZNÍCH PODMÍNKÁCH
Evaluation of current weed infestation in selected field crops under field
conditions
Winkler J., Horák O.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Zaplevelení bylo hodnoceno v Zemědělské společnosti Horní Krupá a.s., která se nachází v severní
části kraje Vysočina. Je zde bramborářská výrobní oblast. Plevele byli zjišťovány v řepce ozimé,
ječmeně ozimém, žitě ozimém, tritikale a ječmeně jarním. Zaplevelení bylo zpracováno analýzou
kanonická korespondenční analýza (CCA). V řepce byla nejhojnější violka rolní, dále pýr plazivý,
rozrazil perský, penízek rolní a další. V ječmeně ozimém se vyskytovali violka rolní, řepka olejka,
javor klen, svízel přítula, hluchavka objímavá, heřmánkovec nevonný a pampeliška lékařská. V žitě
byly zjištěny violka rolní, lipnice roční, zemědým lékařský, heřmánek terčovitý, řepka olejka,
hluchavka nachová, konopice polní a ptačinec prostřední. V tritikale se nacházely violka rolní,
hluchavka objímavá, zemědým lékařský, poměnka rolní, rozrazil perský, řepka olejka a ptačinec
prostřední. V ječmeně jarním byly zjištěny lipnice roční, violka rolní, hluchavka nachová, konopice
polní a další.
Klíčová slova: plevele, řepka ozimá, ječmen ozimý, žito ozimé, tritikale, ječmen jarní
Abstract
The weed infestation was evaluated in Agriculture company Horní Krupá located in northern part of
Region Vysočina, Czech Republic. This area is classify as a potato production area. Weed infestation
was identify in winter rape, winter barley, winter rye, triticale and spring barley. Weed infestation was
processed by nonical correspondence analysis (CCA). Most abundant in winter rape was Viola
arvensis, then Elytrigia repens, Veronica persica, Thlapsi arvense etc. Following weed was found in
winter burley: Viola arvensis, Brassica napus, Acer pseudoplatanus, Galium aparine, Lamium
ampleuxicaule, Tripleurospermum inodorum and Taraxacum officinale. I identify in winter rye Viola
arvensis, Poa annua, Fumaria officinalis, Matricaria discoidea, Brassica napus, Lamium purpureum,
Galeopsis tetrahit and Stellaria media. In triticale were found Viola arvensis, Lamium ampleuxicaule,
Fumaria officinalis, Myosotis arvensis, Veronica persica, Brassica napus and Stellaria media. In
spring barley were detected Poa annua, Viola arvensis, Lamium purpureum, Galeopsis tetrahit etc.
Key words: weed, winter rape, winter barley, winter rye, triticale, spring barley,
Úvod
Skladba plodin musí být vždy kompromisem mezi stanovištěm a ekonomickými podmínkami
a musí splňovat i požadavky ekologické. Od roku 1990 se výrazně změnila struktura plodin
v důsledku snižování stavu skotu. Z toho důvodu došlo ke snížení plochy víceletých pícnin na
14,3% orné půdy a v roce 2009 jen na 7,16%. U jednoletých pícnin byl zaznamenán pokles
z 18,9% na 8,03%. Na druhou stranu byl zaznamenaný významný nárůst ploch olejnin,
především řepky ozimé. V roce 1990 byly olejniny na 4% orné půdy a v roce 2009 na 19,3%.
Obilniny zaujímají v ČR více než polovinu orné půdy. V roce 2009 byly pěstovány na 61%
orné půdy (PROCHÁZKOVÁ a kol. 2011).
Kvalitu i kvantitu aktuálního zaplevelení velmi významně ovlivňuje pěstovaná plodina.
Zajištěním příznivých podmínek pro dobrý růst pěstovaných plodin je výskyt plevelů omezen.
Při vyváženém a správném střídání úzkořádkových a širokořádkových plodin s rozdílnými
biologickými vlastnostmi, se prostředí pro plevelné druhy každoročně změní. Vztah plevele a
plodiny je však krátkodobý. Konkurenční schopnost u plodin není stejná a mění se v průběhu
vegetace (Dvořák, 1987). Vyhodnocením druhového spektra plevelů ve vybrané lokalitě se
zabývá tento příspěvek.
244
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a Metody
Pozemky, na kterých bylo provedeno vyhodnocení zaplevelení, obhospodařuje Zemědělská
společnost Horní Krupá a.s. (dále jen ZS), která se nachází asi 8 od Havlíčkova Brodu v kraji
Vysočina. Půda v ZS je písčitohlinitá, nadmořská výška je v rozmezí 450 – 550 m.n.m.
Výrobní oblast je bramborářská.
Zjištění plevelů probíhalo na náhodně vybraných parcelách o velikosti 1 m2 vždy v určitém
datu. Vyhodnocení bylo provedeno v letech 2011 a 2012 a to na podzim a na jaře u ozimů a
na jaře u jařin. V tomto období byla hodnocena řepka ozimá Brassica napus L., tritikale
Triticale, ječmen jarní Hordeum vulgare L., žito ozimé Secale cereale L. a ječmen ozimý
Hordeum vulgare L. Počet hodnocení na jednom pozemku byl různý, vždy však připadalo na
1 vyhodnocení 3 ha pozemku.
Ke zjištění vlivu plodin na jednotlivé druhy plevelů, které se vyskytovaly na sledovaných
pozemcích, byly použity mnohorozměrné analýzy ekologických dat. Výběr optimální analýzy
se řídil délkou gradientu (Lengths of Gradient), zjištěného segmentovou analýzou DCA
(Detrended Correspondence Analysis). Dále byla použita kanonickou korespondenční
analýzou CCA (Canonical Correspondence Analysis). Při testování průkaznosti pomocí testu
Monte-Carlo bylo propočítáno 499 permutací. Data byla zpracována pomocí počítačového
programu Canoco 4.0. (Ter Braak, 1998).
Výsledky a diskuze
Průměrný počet zjištěných plevelů je uveden v Tab. 1., ze které vyplývá, že nejrozšířenějším
plevelem je na polích ZS Horní Krupá je violka rolní. Její výskyt je téměř ve všech plodinách
nejvyšší. Průměrný počet plevelů v ozimé řepce byl 64,82 ks.m-2. Nejpočetnějším plevelem
zde bylo violka rolní, a to v průměru 59,64 ks.m-2, která značně převažovala. Byly zde
aplikovány herbicidy Brasan 540 EC a Teridox 500 EC. Oba přípravky mají na violku nízkou
účinnost, to může být jeden z důvodů jejího vysokého výskytu. Dále se zde vyskytl rozrazil
perský, ale díky svému nízkému počtu a malé konkurenceschopnosti není třeba se jeho
regulací více zabývat. Na některých místech se vyskytoval pýr plazivý, v místě jeho výskytu
byla patrný horší vývin řepky, který byl způsoben patrně inhibičními látkami produkovanými
pýrem. Protože se jedná o velmi nebezpečný plevel měl by být na něj brán větší ohled při
výběru herbicidů. Do porostů řepky je registrované velké množství herbicidů vhodných k
ničení pýru. Šťovík se vyskytoval pouze lokálně, pravděpodobně díky špatně načasované seči
jetele lučního, který byl pěstován před řepkou. Ostatní plevele se vyskytovaly pouze lokálně v
malých počtech a díky nízkému významu není nutné se zabývat jejich regulací. Protože zde
byl aplikován Brasan 540 EC spolu s herbicidem Teridox 500 EC a ani jeden z těchto
herbicidů neúčinkuje na violku, pýr ani šťovík.
Průměrný počet plevelů v ozimém ječmeni byl 49,9 ks.m-2. Nejvyšší výskyt měla violky rolní
41,2 ks.m-2, její výskyt je značně rozdílný na jednotlivých částech pozemku. Druhým
nejhojnějším plevelem je výdrol řepky olejky 3,9 ks.m-2. Zaplevelení je také velmi
nerovnoměrné, což může být způsobeno špatně provedenou aplikací herbicidu. Byl zde použit
herbicid Maraton, který má dobrou účinnost na regulaci výdrolu řepky i violky. Z ostatních
plevelů není žádný ve zjištěných počtech ekonomicky významný.
Průměrný počet plevelů v jarním ječmeni byl 46,88 ks.m-2. Nejhojnější zastoupení zde měla
lipnice roční, ale její výskyt soustředěn pouze na části pozemku. Dále zde byl zaznamenán
vyšší výskyt konopice polní. Byl zde aplikován přípravek Starane 250 EC, který má na
konopici jen omezenou účinnost. Hojněji se zde nacházely také ptačinec prostřední a
hluchavka nachová, ale jejich škodlivost je díky nízkému vzrůstu a vzrostlé plodině
zanedbatelný. Výskyt pampelišky lékařské a opletky obecné byl zjištěn pouze na jednom
pozorování a to v nízkém počtu, proto není nutné se jejich přítomností zabývat. K hojným
plevelům patřila opět violka rolní a také laskavec srstnatý, byly zastoupeny na většině
245
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
pozorování. Výskyt výdrolu řepky byl pouze na některých částech hodnoceného pozemku,
navíc jejich počet nebyl tak vysoký, aby mohl způsobit ekonomické ztráty. Použitý herbicid
zde byl Lintur 70 WG, který by měl mít na laskavce dobrou účinnost, na violku je již nižší.
Průměrný počet plevelů v ozimém žitu nejvyšší byl 268,0 ks.m-2. Byl zde zjištěn extrémně
vysoký výskyt violky rolní. I přesto, že zde byl použit herbicid Cougar Forte, který by měl mít
na violku výbornou účinnost. Výskyt violky byl na celém pozemku, takže to může být
způsobeno buď nižší účinností herbicidu, nebo vzejitím violky až po skončení účinnosti
herbicidu. Průměrný počet plevelů v tritikale byl 51,8 ks.m-2. Nejhojnější zde byla opět violka
rolní. Byl zde použit herbicid Husar, který má malou účinnost na violku rolní i zemědým
lékařský.
Tab. 1. Průměrný počet plevelů ve sledovaných plodinách za roky 2011 a 2012
Druhy plevelů
Acer pseudoplatanus
Amaranthus retriflexus
Brassica napus
Cirsium arvense
Convolvulus arvensis
Elytrigia repens
Fallopia convolvulus
Fumaria officinalis
Galeopsis tetrahit
Galium aparine
Hordeum vulgare
Chenopodium album
Lamium ampleuxicaule
Lamium purpureum
Matricaria discoidea
Myosotis arvensis
Poa annua
Raphanus raphanistrum
Rumex obtusifolius
Sinapis arvensis
Stellaria media
Taraxacum officinale
Thlapsi arvense
Trifolium pratense
Tripleurospermum inodorum
Veronica persica
Viola arvensis
Průměrné počet plevelů
Jarní ječmen
0,00
2,50
0,25
0,00
0,00
0,00
0,13
0,00
5,88
0,00
0,88
0,00
0,00
6,50
0,00
0,00
16,50
0,00
0,00
0,00
4,75
0,38
0,00
0,00
0,00
0,00
9,13
46,88
Ozimý ječmen
2,30
0,00
3,90
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1,00
0,00
0,00
0,90
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,20
0,00
0,00
0,40
0,00
41,20
49,90
Ozimá řepka
0,00
0,00
0,00
0,11
0,04
1,50
0,00
0,04
0,00
0,00
0,57
0,14
0,07
0,00
0,25
0,11
0,00
0,18
0,36
0,11
0,00
0,07
0,54
0,07
0,14
0,89
59,64
64,82
Tritikale
0,00
0,00
0,40
0,00
0,00
0,00
0,00
1,20
0,00
0,00
0,00
0,00
5,60
0,00
0,00
0,60
0,00
0,00
0,00
0,00
0,20
0,00
0,00
0,00
0,00
0,40
43,40
51,80
Ozimé žito
0,00
0,00
1,00
0,00
0,00
0,00
0,00
6,00
0,33
0,00
0,00
0,00
0,00
0,67
1,33
0,00
11,67
0,00
0,00
0,00
0,33
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
246,67
268,00
Výsledky analýzy CCA, která hodnotila vliv plodiny na výskyt plevelů je signifikantní na
hladině významnosti α = 0,008, pro všechny kanonické osy. Na základě analýzy CCA (Obr.
1) je možné nalezené druhy plevelů rozdělit do 4 skupin. První skupina plevelů se
vyskytovala především v ozimém ječmenu a jsou to tyto druhy: hluchavka objímavá, řepka
olejka, heřmánkovec nevonný a javor klen. Druhá skupina plevelů se vyskytovala především
v jarním ječmenu a jsou tyto druhy: lipnice roční, ptačinec prostřední, hluchavka nachová,
konopice polní, laskavec srstnatý a opletka obecná. Třetí skupina plevelů se vyskytovala
především v ostatních plodinách a jsou tyto druhy: pomněnka rolní, zemědým lékařský,
violka rolní, heřmánek terčovitý, pcháč oset, svlačec rolní, jetel luční, pýr plazivý, rozrazil
perský, svízel přítula, šťovík tupolistý, merlík bílý, hořčice polní, ředkev ohnice a penízek
rolní. A čtvrtá skupina byla více ovlivnění jinými faktory a bylo to druhy ječmen ozimý a
pampeliška lékařská.
246
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Obr. 1: Ordinační diagram vyjadřující vztah výskytu plevelů a sledovaných plodin
Vysvětlivky zkratek použitých v ordinačním
diagramu:
Plodiny: Rep_P – řepka ozimá (hodnoceno na podzim),
Rep_J – řepka ozimá (hodnoceno na jaře), Tri_J –
tritikale ozimé (hodnoceno na jaře), Zit_P – žito ozimé
(hodnoceno na podzim), Jo_J – ječmen ozimý
(hodnoceno na jaře), Jo_P – ječmen ozimý (hodnoceno
na podzim), Jj_J – ječmen jarní (hodnoceno na jaře)
Plevele: Ace pseu – Acer pseudoplatanus, Bra napu –
Brassica napus, Tri inod – Tripleurospermum
inodorum, Lam ampl – Lamium amplexicaule, Myo
arve – Myosotis arvensis, Fum offi – Fumaria
officinalis, Vio arve – Viola arvensis, Mat disc –
Matricaria discoidea, Cir arve – Cirsium arvense, Con
arve – Convolvulus arvensis, Tri prat – Trifolium
pratense, Ely repe – Elytrigia repens, Gal apar –
Galium aparine, Che albu – Chenopodium album, Rap
raph – Raphanus raphanistrum, Ver pers – Veronica
persica, Rum obtu – Rumex obtusifolius, Sin arve –
Sinapis arvensis, Thl arve – Thlaspi arvense, Hor vulg
– Hordeum vulgare, Tar offi – Taraxacum officinale,
Poa annu – Poa annua, Ste medi – Stellaria media,
Lam purp – Lamium purpureum, Gal tetr – Galeopsis
tetrahit, Ama retr – Amaranthus retroflexus, Fal conv –
Fallopia convolvulus.
Závěr
Nejhojnějším plevelem byla zjištěna violka rolní, která byla zjištěna na všech sledovaných
plodinách. Její počet se lišil na jednotlivých pozemcích a část i v rámci pozemku v
jednotlivých pozorováních. Na některých pozemcích byly používány herbicidy s nízkým nebo
žádným účinkem proti tomuto plevelu. Proto by se měla ZS zaměřit na její potlačení volbou
vhodných herbicidů především v porostech obilnin, do kterých je oproti řepce registrováno
velké množství herbicidů s dobrým účinkem na violku rolní.
Dedikace
Práce vznikla jako výstup projektu Interní grantové agentury AF MENDELU číslo: TP
10/2013 “Studium vybraných faktorů ovlivňující realizaci biologického potenciálu
zemědělských kultur“.
Použitá literatura
Dvořák J., 1987: Zemědělské soustavy Vybrané kapitoly-polní plevele. Vysoká škola
zemědělská v Brně, Brno, 59 s.
Procházková, B. a kol. (2011). Význam a možnosti optimalizace struktury a střídání plodin v
systémech hospodaření na půdě: uplatněná certifikovaná metodika. V Brně: Mendelova
univerzita, 46 s. ISBN 978-80-7375-525-6.
Ter Braak, C., J., F.: Canoco – A Fortran program for canonical community ordination by
[partial] [detrended] [canonical] correspondence analysis (version 4.0.). Report LWA-8802 Agricultural Mathematics Group. Wageningen, 1998.
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Winkler, Ph.D.
Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav agrosystémů a bioklimatologie
Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika, [email protected]
247
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
TESTOVÁNÍ ANTIFUNGÁLNÍCH VLASTNOSTÍ VYBRANÝCH
ROSTLINNÝCH EXTRAKTŮ
Screening of antifungal properties of selected plant extracts
Žabka M., Pavela R.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Praha-Ruzyně
Abstrakt
Methanolové extrakty celkem 21 léčivých rostlin byly užity při skríningové studii se zaměřením na
testování antifungálních vlastností. Inhibiční efekt byl testován na modelu čtyř vybraných patogenních
a toxinogenních houbových druhů: Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Fusarium oxysporum a
Fusarium verticillioides, v souladu s jejich ekonomickým významem. Potenciál užít některé testované
rostlinné extrakty jako složku pesticidů na přírodní bázi byl indikován v případě sedmi rostlinných
druhů. Efektivní byly extrakty některých druhů rodu Grindelia. Nicméně zdaleka nejvýraznější
antifungální efekt byl pozorován u extraktu z Thymus markothemzis.
Klíčová slova: rostlinný extrakt, antifungální aktivita, patogenní houby, toxinogenní houby, botanické
fungicidy.
Abstract
Methanol extracts of twenty one medicinal plants were used in screening assay for antifungal activity.
Growth inhibitory effect was tested against four very important pathogenic and toxinogenic fungal
species: Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Fusarium oxysporum and Fusarium verticillioides
in accordance with their health and economic significance. Potential of using some of the plant
extracts as a component of natural pesticide in a future was indicated in the case of seven plant
species. Extracts from some species of the genera Grindelia were effective. Nevertheless, by far the
most remarkable antifungal effect was observed in the case of Thymus markothemzis extract.
Keywords: plant extract, antifungal activity, pathogenic fungi, toxinogenic fungi, botanical
fungicides.
Úvod
Z hlediska ochrany rostlin, rostlinných produktů a zdravotní bezpečnosti potravin je
potlačování výskytu houbových patogenů primárním problémem. Narozdíl od jiných
škodlivých biogenních vlivů vyvstává u houbových patogenů další rozměr škodlivosti, kterým
je produkce toxických a extrémně nebezpečných sekundárních metabolitů (aflatoxiny,
trichotheceny, fumonisiny atd.). Tyto nebezpečné metabolity, jejichž toxicita se porovnává s
toxicitou moderních bojových látek a jejichž biologická aktivita je stále předmětem výzkumu,
jsou předmětem dnes již samostatně profilované problematiky (Žabka et al., 2002; 2008). V
oblasti produkce hygienicky nezávadných zemědělských komodit jsou mikromycety z rodu
Fusarium a Aspergillus největším problémem díky schopnosti produkovat většinu
nebezpečných mykotoxinů (Edwards et al. 2002; Niessen 2007; Palumbo et al. 2008). Obecně
jsou patogenní houby kontrolovány aplikací syntetických fungicidů. Syntetické fungicidy a
jejich rezidua však představují velké riziko díky své vysoké přímé či nepřímé toxicitě pro
člověka (Costa et al. 2008; Nakanishi 2007; Scordino et al. 2008). Posklizňové ošetření
produktu při skladování může tak představovat riziko ještě vyšší (Singh et al. 2009). Kromě
otázek toxicity a reziduální aktivity pesticidů, lze zmínit i stále častější výskyt méně citlivých
či úplně rezistentních populací patogenních hub a to díky mnohdy v historii jednostranné a
necitlivé chemizaci. Pokrok v oblasti environmentálně bezpečných fungicidů na bázi
rostlinných extraktů nabývá v současnosti na významu. Biologická aktivita těchto extraktů je
způsobena a ovlivněna přirozeným obsahem biologicky aktivních látek, zahrnujících např.
přirozené terpenoidy, fenoly a alkaloidy, které bývají obecně v rostlinách přítomny (Žabka et
al., 2009). Jejich význam stoupá společně s rostoucím uvědomováním si rizik spojených
s plošným používáním syntetických pesticidů.
248
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Inhibiční vlastnosti testovaných rostlinných extraktů na myceliární růst hub byly testovány
pomocí diluční metody. Rostlinné extrakty byly získány z vlastních zdrojů methanolickou
extrakcí nasbíraného materiálu. Každý extrakt byl důkladně rozpuštěn v bramboro
dextrózovém agaru (PDA) v přesně dané koncentraci 2 mg.ml-1, při teplotě pod 50°C.
Kontrolní sada byla připravena přidáním ekvivalentního množství methanolu. Připravené
Petriho misky (9 cm) byly sterilně naočkovány pomocí myceliárních disků (0,4 cm)
odebraných ze 7 denních povrchových kultur cílových hub. Kultivace probíhala po dobu 7
dní, při teplotě 21°C. Následné srovnání průměru kolonií v porovnání s kontrolními sety bylo
převedeno na procentuální vyjádření inhibičního potenciálu. Seznam vybraných rostlinných
druhů pro základní skríning je uveden v Tab. 1 včetně původu a výtěžku. Pro extrakci byla
použita nadzemní část rostlin. Testované cílové druhy hub spolu s původem izolace jsou
uvedeny v Tab. 2.
Tab. 1: Rostlinné druhy použité při základním skriningu antifungálních vlastností
Druh
Sbíraná část
výtěžek
(%)
Původ a místo sběru
Acanthopanax senticosus Harms.
Securigera varia (L.) Lassen
Astrantia major L.
Bistorta officinalis Delarbre
Borago officinalis L.
Camellia sinensis (L.) Kuntze
Cinchona officinalis L.
Falcaria vulgaris Bernh.
Filipendula ulmaria (L.) Maxim.
Galega officinalis L.
Gonolobus condurango Decne.
Grindelia hirsutula Hook. & Arn.
Grindelia squarrosa (Pursh) Dunal
Grindelia stricta subsp. oregana D.D. Keck
Harpagophytum procumbens (Burch.) DC.
ex Meissn.
Leuzea
carthamoides DC.
Medicago falcata L.
Tabebuia impetiginosa (Mart. ex DC.)
Standl. markothenzis Maleev.
Thymus
Urtica dioica L.
Valeriana officinalis L.
Roots
Stem
Stem
Roots
Stem
Leaves
Bark
Stem
Stem
Stem
Bark
Stem
Stem
Stem
Roots
Roots
Stem
bark
Leaves
Roots
Roots
5,4
13,8
6,8
7,2
4,5
13,0
10,4
7,1
7,8
14,8
12,6
7,4
13,4
10,2
5,2
2,3
9,2
11,2
6,4
3,6
11,7
Cicenice, Czech Republic
Vranov, Czech Republic
Blatnica, Slovak Republic
Cicenice, Czech Republic
Prague, Czech Republic
Prague, Czech Republic
Cicenice, Czech Republic
Znojmo, Czech Republic
Prague, Czech Republic
Prague, Czech Republic
Cicenice, Czech Republic
Olomouc, Czech Republic
Olomouc, Czech Republic
Olomouc, Czech Republic
Cicenice, Czech Republic
Cicenice, Czech Republic
Znojmo, Czech Republic
Cicenice, Czech Republic
Krasnodar, Russia
Cicenice, Czech Republic
Prague, Czech Republic
Tab. 2: Cílové patogenní a toxinogenní druhy hub
Houbový druh
Aspergillus flavus
Aspergillus fumigatus
Fusarium oxysporum
Fusarium verticillioides
Status a významnost houby
toxinogenní, kontaminant potravin
toxinogenní, lidský patogen, kontaminant
rostlinný patogen, toxinogen, kontaminant
rostlinný patogen, toxinogen, kontaminant
zdroj izolace
skladovaná kukuřice
skladovaná kukuřice
napadená kukuřice
napadená kukuřice
Výsledky a diskuse
Výsledky potvrzují, že v rámci testovaných rostlinných extraktů (Tab. 1.) většina prokázala
měřitelný stupeň inhibice radiálního růstu, a to alespoň u jednoho houbového patogenního
druhu. Inhibice však většinou nepřesahovala hladinu efektivity 50%. Pro účely dalšího
výzkumu antifungálního potenciálu rostlinných extraktů se však podařilo nalézt 7 z celkového
testovaného souboru 21 extraktů (Tab. 3). Achillea ageratum spolu s druhem Tabebuia
249
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
impetiginosa mírně přesáhly 50% hranici inhibice, avšak pouze v případě jednoho cílového
patogena. Jako nejvíce zajímavé však považujeme extrakty prokazující efektivitu minimálně u
poloviny cílových houbových patogenních druhů. Významnější antifungální efekt byl patrný
u tří druhů spadajících do rodu Grindelia (G. hirsutula, G. squarrosa a G. stricta). Skupina
těchto tří druhů vykazovala antifungální efektivitu především proti F. oxysporum a A.
fumigatus, kde byla v případě G. stricta pozorována až 80% inhibiční hladina. Výzkum
účinku na vláknité patogenní houby není zatím v literatuře příliš popsán. U této skupiny lze
výraznější antifungální účinek přisuzovat pravděpodobně vyššímu obsahu pryskyřičných
netěkavých terpenoidů, což bývá uváděným specifikem pro rod Grindelia (Zavala and Ravetta
2002; Hernandez et al., 2005). Inhibiční aktivita v rámci modelových druhů zde byla značně
ovlivněna mezidruhovou citlivostí, což se projevilo dosažením efektivních hladin inhibice
pouze u poloviny cílových patogenů, a to u F. oxysporum a A. fumigatus. Zde se nejspíše
jedná o projev rozdílné mezidruhové citlivosti založené na různých morfologických a
metabolických vlastnostech. Toto zůstává otázkou pro další experimenty. Z dalších výsledků
je však patrné, že nejvýznamnější inhibiční efekt byl jasně prokázán v případě druhu Thymus
markothenzis, a to nejen po stránce hladiny inhibičního efektu na jednotlivé patogenní druhy,
ale i po stránce šíře spektra inhibovaných patogenních hub. U T. markothemzis byly
zaznamenány nejvyšší hladiny inhibice přesahujících například u A. fumigatus hodnotu 88%.
Efektivní hladiny inhibice byly pozorovány u všech dalších cílových patogenů. Dokonce i
v případě A flavus, který se v celém experimentu jevil jako nejméně citlivý patogen, dosáhla
hladina inhibice téměř 60%. U rodu Thymus obecně, byl popsán vysoký obsah biologicky
aktivních fenolických látek, především thymolu a jeho pozičního izomeru carvacrolu, které
disponují vysokou antifungální aktivitou (Zabka et al., 2009; Zabka and Pavela, 2013). Ve
spojitosti s výraznými antifungálními vlastnostmi těchto fenolických látek lze zmínit silné
protizánětlivé, antibakteriální a další biologické účinky (Baser, 2008). Biologická účinnost
těchto přirozených fenolů je téměř srovnatelná s některými syntetickými fungicidy, přičemž
se thymol a carvacrol vyznačují výrazně nižší toxicitou a persistencí v přírodě (Ahmad et al.,
2011). Tento fakt by mohl významně přispět k požadované bezpečnosti botanických
fungicidů.
Tab. 3: Nejefektivnější rostlinné extrakty s inhibicí nad 50% růstu patogena
Testovaná rostlina
Achillea ageratum
Grindelia hirsutula
Grindelia squarrosa
Grindelia stricta subsp. oregana
Medicago falcata
Tabebuia impetiginosa
Thymus markothenzis
Inhibiční potenciál nejúčinnějších rostlinných extraktů na růst
patogenů v dávce 2 mg.ml-1 (v %)
Aspergillus
flavus
33.33±0.08
45.71±0.08
43.81±0.09
41.90±0.05
39.29±0.00
3.12±0.00
59.79±0.00
Aspergillus
fumigatus
50.67±0.05
76.79±0.05
73.21±0.00
80.21±0.00
53.13±0.00
36.36±0.00
88.46±0.42
Fusarium
oxysporum
35.34±0.00
50.69±0.05
50.97±0.05
52.87±0.09
30.60±0.00
50.79±0.00
73.99±0.08
Fusarium
verticillioides
27.59±0.00
45.93±0.00
36.51±0.05
35.71±0.00
24.30±0.00
34.81±0.09
76.10±0.05
Závěr
V této práci se z 21 testovaných druhů rostlin podařilo nalézt celkem 7 efektivních
rostlinných extraktů schopných dostatečně inhibovat růst významných patogenních hub.
Absolutně nejvyšší účinnost byla prokázána u Thymus markothenzis. V dalších experimentech
se nyní zabýváme hlouběji sledovanou antifungální aktivitou zkoumanou napříč daleko širším
spektrem hub. Následné práce by měly směřovat k přímé identifikaci a výzkumu samotných
efektivních substancí obsažených v těchto rostlinných extraktech a potenciálnímu vývoji
250
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
složek ekologicky přijatelných antifungálních preparátů s vysokou účinností na cílové
patogeny a vysokou bezpečností pro člověka a ekosystém.
Dedikace: Tato práce byla financována z následujících zdrojů TA01020163
Použitá literatura
Ahmad, A., Khan, A., Akhtar, F., Yousuf, S., Xess, I., Khan, L. A., & Manzoor, N. (2011).
Fungicidal activity of thymol and carvacrol by disrupting ergosterol biosynthesis and membrane
integrity against Candida. European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases, 30
(1), 41-50
Baser, K. H. C. (2008). Biological and Pharmacological Activities of Carvacrol and Carvacrol
Bearing Essential Oils. Current Pharmaceutical Design, 14, 3106-3119
Costa LG, Giordano G, Guizzetti M, Vitalone A (2008) Neurotoxicity of pesticides: a brief review.
Front Biosci 13:1240-1249.
Edwards SG, O'Callaghan J, Dobson ADW (2002) PCR-based detection and quantification of
mycotoxigenic fungi. Mycol Res 106:1005-1025.
Hernandez XE, Orden AA, Giordano OS, Kurina M, Effects of elicitor and copper sulfate on grindelic
acid production in submerged cultures of Grindelia pulchella. Electron J Biotechnol 8:277-283
(2005).
Nakanishi T (2007) Potential toxicity of organotin compounds via nuclear receptor signaling in
mammals. J Health Sci 53:1-9.
Niessen L (2007) PCR-based diagnosis and quantification of mycotoxin producing fungi. Int J Food
Microbiol 119:38-46.
Palumbo JD, O'Keeffe T L, Abbas, HK (2008) Microbial interactions with mycotoxigenic fungi and
mycotoxins. Toxin Rev 27:261-285.
Rakotoson, J.H., N. Fabre, I. Jacquemond-Collet, S. Hannedouche, I. Fouraste, and C. Moulis. 1998.
Alkaloids from Galipea officinalis. Planta Medica 64:762-763.
Scordino M, Sabatino L, Traulo P, Gagliano G, Gargano M, Panto V, Gambino GL (2008)
LC/MS/MS detection of fungicide guazatine residues for quality assessment of commercial citrus
fruit. Eur Food Res Technol 227:1339-1347.
Singh P, Kumar A, Dubey NK, Gupta R (2009) Essential Oil of Aegle marmelos as a Safe Plant-Based
Antimicrobial Against Postharvest Microbial Infestations and Aflatoxin Contamination of Food
Commodities. J Food Sci 74:302-307.
Žabka M., Jegorov A. (2002): Návrat houby, jež dala vzniknout jménu trichotheceny, Chemické listy
96: 607-610.
Žabka M. (2008): Less known secondary metabolites of pathogenic fungi: Vědecká příloha časopisu
Úroda–Aktuální poznatky v pěstování, šlechtění, ochraně rostlin a zpracování
produktů, 317-321.
Žabka M., Pavela R., Slezakova L. (2009): Antifungal effect of Pimenta dioica essential oil against
dangerous pathogenic and toxinogenic fungi, Industrial Crops and Products 30: 250–253.
Žabka M., Pavela R. (2013) Antifungal efficacy of some natural phenolic compounds against
significant pathogenic and toxinogenic filamentous fungi, Chemosphere, online 22 June 2013.
Zavala J.A., Ravetta D.A.: The effect of solar UV-B radiation on terpenes and biomass production in
Grindelia chiloensis (Asteraceae), a woody perennial of Patagonia, Argentina. Plant Ecol 161:185191 (2002).
Kontaktní adresa:
Ing. Martin Žabka, Ph.D
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Drnovská 507, Praha6 –Ruzyně
e-mail: [email protected]
251
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ZJIŠTĚNÍ ZMĚN PŮDNÍCH PARAMETRŮ PŘI RŮZNÉM
ZPRACOVÁNÍ PŮDY A APLIKACI DIGESTÁTU
Detection of soil parameters changes by different soil tillage
and application of digestate
Badalíková B., Bartlová J.
Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Troubsko
Abstrakt
V poloprovozním polním pokuse byl ověřován vliv různého zpracování půdy na její základní
fyzikální a chemické vlastnosti. Současně byla prováděna aplikace digestátu a zjišťováno zda
nemá tento druh hnojiva negativní vliv na zemědělskou půdu. Výsledky ukázaly na zvýšení
objemové hmotnosti redukované a snížení pórovitosti u varianty minimalizační oproti orané.
U varianty minimalizační byly však příznivější vláhové poměry. Byl zjištěn určitý trend ve
zvyšování poměru C:N u varianty minimalizační a snižování půdní reakce u varianty orané,
což může vést k degradačním procesům půdního prostředí.
Klíčová slova: zpracování půdy, fyzikální vlastnosti půdy, chemické vlastnosti půdy, digestát
Abstract
There was tested the impact of different tillage on its basic physical and chemical properties
in the pilot field trials. At the same time was applied digestate and investigated whether this
kind of fertilizer has a negative impact on agricultural land. The results showed an increase of
bulk density and porosity reduction by minimization variation compared to ploughing. The
minimization variant was more favorable moisture ratios. It has been found also a trend of
increasing C: N ratio by variant with minimization and reduction reactions in soil by plowed
variant, which can lead to soil degradation processes.
Key words: soil tillage, physical soil properties, chemical soil properties, digestat
Úvod
V současné době dochází k posunu názorů na funkce půdy. Půda byla kdysi považována
pouze za výrobní prostředek v zemědělství či lesnictví a nebral se ohled na dopady na půdní
prostředí vlivem antropogenní činnosti. Byla vždy hodnocena především její produkční
funkce a ne jako součást přírody ovlivňující procesy a koloběh látek v tomto systému.
Rozdílné názory jsou nejen kolem zpracování půdy, ale i ohledně dodávání živin do půdy
formou minerálních hnojiv. Jedním z hlavních problémů je stanovení optimální dávky
dodávaných živin (Pokorný, Denešová, 1998) a tento problém se týká i digestátu.
Jako jedna z možností dodání živin do půdy se aplikuje odpad z bioplynových stanic, tzv.
biokal nebo-li digestát. Otázkou definice digestátu je, zda jde o hnojivo organické či
minerální. Podle zákona je digestát definován jako typové organické hnojivo (Lošák, 2010).
Protože má převahu látek organických dá se digestát považovat za hnojivo organické. Ovšem
není zatím známý dopad používání digestátu jako hnojiva na půdní prostředí, vzhledem k
celkem nové technologii výroby bioplynu. Při nadměrném hnojení digestátem a při
nevhodných půdních podmínkách může docházet k nevratnému utužení (zhutnění) půdy.
Zhutnění půdy změní fyzikální vlastnosti půdy, tedy objemovou hmotnost, pórovitost, sníží se
pohyb vody v půdě a provzdušněnost, chemické i biologické procesy v půdě, ztrácí se
stukturotvornost se všemi škodlivými následky na fyzikální, chemický a biologický stav půdy
a následně její úrodnost.
252
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a metody
Pokusný pozemek se nachází v bramborářské výrobní oblasti, kde nadmořská výška je 513 m,
dlouhodobý úhrn srážek 500 mm, z toho úhrn srážek za vegetační období 395 mm, průměrná
roční teplota dosahuje 6,8 0 C.
Na pozemku byly založeny dvě varianty zpracování půdy: varianta 1 – klasická s orbou do
0,22 m, varianta 2 – minimalizační, s podmítkou. U obou variant byla provedena každým
rokem na podzim aplikace digestátu z bioplynové stanice v dávce 20 t/ha. Složení digestátu v
% suš. je: pH – 8,9, spal.látky – 90,21, dusík – 5,47, fosfor – 1,18, draslík – 1,53, hořčík –
0,71, vápník – 1,1.
Pro sledování dynamiky fyzikálních vlastností půdy byly odebírány neporušené vzorky půdy
do Kopeckého válečků, dále půdní struktura a z chemických vlastností půdy byly zjišťovány
pH a poměr Corg a Nt (celkový dusík). Půdní struktura byla hodnocena dle koeficientu
strukturnosti, který vyjadřuje vztah mezi agronomicky hodnotnými (0,25-10 mm) a méně
hodnotnými strukturními elementy (>10 a <0,25 mm). Výsledky jsou uvedeny za roky 2012 –
2013.
Výsledky a diskuze
Různé hospodaření na půdě a zapravování jakýchkoliv hnojiv způsobuje změny fyzikálních
vlastností půdy. Při používání nového tzv. hnojiva – digestátu - je důležité stanovit nejen
množství, ale i způsob aplikace. Digestátem je nazýván odpad čili zbytek po fermentačním
procesu při výrobě bioplynu v bioplynových stanicích. Na rozdělení digestátu se dá nahlížet z
různých pohledů, např. podle vstupních surovin, podle způsobu použití nebo jaký má obsah
sušiny (Marada a kol., 2008).
Výsledky hodnocení fyzikálních vlastností půdy jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2.
Tab. 1: Fyzikální vlastnosti půdy - Budišov, 2012
varianta
orba
minimalizace
Hloubka
půdy
(m)
Objemová
hmotnost red.
(g.cm-3)
Celková
pórovitost
(%)
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
0 - 0,3
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
0 - 0,3
1,39
1,38
1,38
1,38
1,41
1,57
1,53
1,51
48,44
48,88
48,95
48,76
49,65
43,76
45,27
46,23
Momentální obsah
vody
14,00
16,88
15,56
15,48
15,54
18,36
15,94
16,62
vzduchu
%obj.
34,44
32,00
33,39
33,28
34,10
25,40
29,33
29,61
Max.kapilár.
kapacita
Min.vzduš.
kapacita
%obj.
34,93
37,11
34,64
35,56
34,07
30,90
31,48
32,15
13,51
11,77
14,31
13,20
15,58
12,87
13,79
14,08
Max.kapilár.
kapacita
Min.vzduš.
kapacita
Tab. 2: Fyzikální vlastnosti půdy - Budišov, 2013
varianta
orba
minimalizace
Hloubka
půdy
(m)
Objemová
hmotnost red.
(g.cm-3)
Celková
pórovitost
(%)
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
0 - 0,3
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
0 - 0,3
1,38
1,41
1,33
1,37
1,38
1,48
1,46
1,44
47,76
46,89
49,77
48,14
48,02
44,02
44,99
45,68
Momentální obsah
vody
19,00
18,14
17,54
18,23
22,70
24,01
21,11
22,61
vzduchu
%obj.
28,76
28,76
32,23
29,92
25,32
20,00
23,88
23,07
%obj.
38,65
34,83
35,38
36,29
35,24
33,77
34,88
34,63
9,11
12,06
14,39
11,85
12,78
10,24
10,10
11,04
Z výsledků je patrné, že u varianty s orbou byly v obou letech nižší hodnoty objemové
hmotnosti redukované (OHR) a vyšší hodnoty pórovitosti oproti variantě minimalizační.
Obsah vody byl však vždy vyšší u varianty minimalizační. Provzdušněnost půdy byla vyšší u
253
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
varianty minimalizační pouze ve svrchní vrstvě půdy. V druhém roce sledování se OHR
snížila, zvláště u varianty minimalizační.
V tabulce 3 jsou uvedeny hodnoty koeficientu strukturnosti podle obsahu půdních agregátů.
Z hodnot je patrný trend zlepšení půdní struktury u varianty s orbou. Mohlo to být dáno jak
mimořádnými klimatickými podmínkami v roce 2013, tak zpracováním půdy, kdy byl digestát
zapraven rovnoměrně do hlubšího horizontu. Tím nedocházelo ke stmelování hodnotných
půdních agregátů ve vrchní vrstvě půdy a půdní struktura se zlepšila. Celkově byla struktura
půdy v roce 2013 lepší než v roce předcházejícím. K zlepšení půdní struktury patrně také
přispělo i zapravení slámy předplodiny v roce 2012.
Tab. 3: Koeficient strukturnosti - Budišov 2012, 2013
Varianta
Orba
Minimalizace
Hloubka
(m)
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
2012
jaro
1,87
1,90
1,88
2,01
1,82
1,91
2013
podzim
1,97
2,49
2,21
1,87
1,88
1,88
jaro
3,42
2,62
2,98
1,08
1,14
1,11
podzim
3,05
3,87
3,42
2,08
2,96
2,46
Tabulka 4 představuje vypočítaný poměr C:N u obou variant zpracování půdy. Vyrovnaný
poměr uhlíku a dusíku je důležitý z hlediska rozkladu organické hmoty a mimo jiné úzce
souvisí s objemovou hmotností redukovanou. Protože je známo, že rychlost rozkladu
organické hmoty je závislá na poměru uhlíku a dusíku (C:N) a organické hmoty s poměrem
C:N užším než 10:1 se rozkládají velmi rychle a jsou mikrobiologicky dobře využitelné, tak
naopak organické hmoty se širokým poměrem C:N nad 50:1 se rozkládají pomalu (Váňa,
1994), tak z daných poměrů je patrné, že se organická hmota rozkládala téměř stejně rychle u
obou variant zpracování půdy. O něco vyšší poměr C:N byl zjištěn u varianty minimalizační
v hlubší vrstvě půdy v roce 2013. Vlastnosti digestátu jsou dané jejich vstupními surovinami.
Digestát je tekuté hnojivo se sušinou od 2 do 8 % s poměrem do C:N 10. Znamená to, že
obsahuje malý podíl organických látek vůči obsahu dusíku. Při fermentačním procesu je
spotřebováván uhlík z organických látek ke tvorbě metanu, naopak obsah N zůstává stejný
nebo dokonce stoupá. Poměr C:N proto v digestátu klesá velmi často až k hodnotě 4.
Množství dalších prvků se liší podle vstupních surovin (Dostál, Richter, 2008).
Tab 4: Poměr C:N při různém zpracování půdy a zapravení digestátu
Budišov 2012, 2013
Varianty
orba
minimalizace
2012
2013
Hloubka
(m)
jaro
podzim
jaro
podzim
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
10
13
12
12
13
13
10
11
11
10
13
12
10
9
10
12
16
14
10
9
10
12
13
13
V tabulce 5 jsou uvedené zjištěné hodnoty během sledovaného období. Reakce půdy je
závislá na řadě faktorů (Pokorný a kol. 1998). Je důležité přiblížit se hodnotou výměnné
reakce mírně pod neutrální hranici (pH 6,6 – 6,8). Při hodnocení výsledků u dvou variant
zpracování půdy byly zjištěné hodnoty pH/KCl slabě kyselé. Hodnoty v roce 2013 se snížily
254
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
zvláště u varianty orané. Dá se to vysvětlit probíhající mikrobiální činností, která byla
intenzivnější u této kypřejší varianty s tím, že digestát podporoval mikrobiální aktivitu. Pokud
kyselost klesne pod míru únosnou pro život mikrobů, mikrobní společenstvo začne odumírat a
kyselost se sníží. To vše souvisí s rozkladem organických látek na minerální sloučeniny, které
jsou pak lépe využívány rostlinami.
Tab. 5: Výměnná půdní reakce - Budišov 2012, 2013
Varianty
orba
minimalizace
Hloubka
(m)
2012
2013
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
0 - 0,15
0,15 - 0,30
průměr
6,0
6,0
6,0
6,5
6,6
6,5
5,6
5,7
5,7
6,3
6,4
6,3
Závěr
Z dvouletého sledování fyzikálních a vybraných chemických vlastností půdy u různých
variant zpracování půdy a aplikace digestátu bylo zjištěno, že základní fyzikální vlastnosti
včetně struktury půdy byly ovlivněny zpracováním půdy. Pouze nižší hodnoty u minimální
vzdušné kapacity mohly sehrát negativní roli vlivu digestátu u varianty orané.
U varianty minimalizační došlo v druhém roce sledování ke zvýšení poměru C a N, což
znamená vyšší množství C organických látek. Dále bylo zjištěno snížení půdní reakce u
varianty orané v roce 2013 oproti roku předcházejícímu, pravděpodobně díky intenzivnější
mikrobiální činnosti u této kypřejší varianty s tím, že digestát mohl mikrobiální aktivitu
podporovat.
Dedikace
Výsledky byly získány za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj
výzkumné organizace a za podpory MZE při řešení výzkumného projektu NAZV QH 72257.
Použitá literatura
Dostál, J., Richter R. (2008): Porovnání kvality kejd s digestátem z bioplynových stanic a
jejich využití ke hnojení zemědělských plodin. In: Sborník ze semináře Kukuřice v praxi
2008, MZLU Brno
Lošák T. (2010): Výhody a nevýhody digestátu při hnojení plodin, Farmář 2/2010, s. 22-23.
Marada P., Večeřová V., Kamarád L., Dundálková P., Mareček J. (2008): Příručka pro
nakládání s digestátem a fugátem. MZLU Brno, 2008, 30 s.
Pokorný, E., Denešová O. (1998): Bilancování živin v zemědělských podnicích. In:
Agroekologická ročenka 1995-1996, s.75-83
Pokorný E., Střalková R., Podešvová J., Denešová O. (1998): Systém hospodaření na půdě ve
vztahu k procesům v půdě a nové diagnostické metody. Agroekologická ročenka 19951996, s. 5-17
Váňa J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství. Institut výchovy a vzdělávání ministerstva
zemědělství ČR v Praze, Příručka, 1994, 40 s.
Kontaktní adresa:
Ing. Barbora Badalíková
Zemědělský výzkum spol. s r.o.
Zahradní 1, 664 41 Troubsko, e-mail: [email protected]
255
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
MIKROBIÁLNÍ AKTIVITA V PŮDĚ A VÝSKYT PATOGENŮ PO
ZAPRAVENÍ ŠTĚPKY Z VINNÉ RÉVY
Microbial activity in the soil after incorporation of chips from the vine
Badalíková B.1, Šafránková I.2
1
Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko
2
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Zapravení podrceného réví se po čtyřech letech sledování projevilo jako prospěšné. Na obou
lokalitách byla pozitivně ovlivněna mikrobiální činnost v půdě zapravením štěpky z réví.
Projevil se také významný vztah mezi organickou hmotou v půdě a schopností lépe odolávat
nepříznivým vlivům. U varianty s podpovrchově zapravenou štěpkou z réví byla biologická
aktivita mikroorganizmů v půdě stabilnější.
Klíčová slova: réví, biologické vlastnosti půdy, organická hmota
Abstract
Incorporation of crushed shoot after four years of monitoring proved to be beneficial. At both
lovalities was affected positively microbial soil activity after vine shoot incorporating. That
approved a significant relationship between organic matter in soil and their ability better to
withstand adverse conditions also. The variant with subsurface incorporation of woodchips
from vine was the biological activity of microorganisms in the soil steadier.
Key words: vine woodchips, biological soil properties, organic matter
Úvod
Vinice a sady jsou poměrně stabilním zdrojem odpadního dřeva po řezu. Na daném stanovišti
je po několik desetiletí k dispozici rovnoměrné množství dřevního odpadu, které se ve
vinicích se po řezu pohybuje v rozmezí 1,8–2,8 t.ha-1. Žufánek, Zemánek (1998) uvádějí 2,5
t.ha-1 jako prakticky dosahovaný průměr v nevysušeném stavu. Zapravování všech druhů
organické hmoty do půdy je předpokladem zachování nejen drobtovité struktury půdy s
množstvím agronomicky cenných agregátů, ale současně zlepšen í i retenční schopnosti
vlivem vzniku pórů a mikropórů (Duvigneaud, 1998; Burg, Zemánek, 2009). Také Horn et al.
(2006) a Lhotský (2000) uvádějí, že dostatek organické hmoty v půdě v podmínkách, kdy je
půda vystavována stlačování mechanizačními prostředky působí příznivě.
V tomto příspěvku je hodnocena mikrobiální aktivita v půdě ve vztahu k založeným
variantám.
Materiál a metody
Na pozemcích s vinnou révou Školního zemědělského podniku Žabičce a na vinicích ve
Velkých Bílovicích byly sledovány v letech 2008 - 2012 možnosti zpracování půdy
v meziřadí vinic s využitím zapravení podrcené štěpky z vinné révy do půdy. Byly hodnoceny
tři různé varianty, kde byl posuzován vliv réví na různé vlastnosti půdy, zde konkrétně na
biologické vlastnosti půdy.
Založené varianty s různým využitím réví:
Varianta 1 – kontrola, bez zapravování révového dřeva, bez mulče
Varianta 2 – podrcení a zapravení réví do hloubky 0,10 m
Varianta 3 – podrcení réví + tráva – ponechání na povrchu půdy jako mulč
256
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Zapravení révového dřeva bylo provedeno brzy na jaře po zimním řezu. Délka varianty je
min. 100 m, šířka varianty rozteč řádku mezi révovými keři.
Z biologických vlastností půdy bylo zjišťováno množství aktinomycet metodou škrobového
agaru a množství mikromycet metodou Jensenova agaru. Měření bylo provedeno laboratorní
metodou AOPK ČR část D, č. 6. Výsledky byly přepočteny na zjištěné % sušiny.
Výskyt patogenů byl sledován v pravidelných měsíčních intervalech. Výskyt plísně révy
(Plasmopara viticola) byl sledován u 20 rostlin v řádku, hodnoceno bylo 10 listů/rostlina.
K hodnocení byla použita 4bodová stupnice. Listy byly odebírány rovnoměrně z horního,
středního a spodního patra. Výskyt padlí (Uncinula necator) byl hodnocen přítomnost na
vrcholových částech výhonů a během vegetace na listech a hroznech. Výskyt Botrytis cinerea
byl hodnocen na počátku vegetace na štěpcích réví. V červnu byl sledován výskyt Phomopsis
viticola na dvou letorostech na čtyřech bazálních internodiích nad prvním dobře vyvinutým
očkem. Výskyt patogenů na štěpcích byl hodnocen na vzorcích odebraných na jaře (30 ks
štěpků). Suché štěpky byly hodnoceny vizuálně a mikroskopicky při 50násobném zvětšení.
Výsledky a diskuze
Vyhodnocení průměrného počtu aktinomycet a mikromycet mezi jednotlivými variantami
a lokalitami po dobu sledování čtyř let je zobrazeno v grafu 1 a 2. Z grafu 1 vyplývá, že počet
aktinomycet několikanásobně vzrostl v roce 2012 na lokalitě Žabčice oproti ostatním rokům
zvláště u variant 1 a 2, což mohlo být způsobeno zvýšenou mikrobiální aktivitou díky průběhu
počasí a dostatečnému množství organického uhlíku. Na lokalitě Velké Bílovice byly vyšší
hodnoty aktinomycet v roce 2011 u variant 2 a 3. Množství aktinomycet se lišilo během let,
ale průkazné rozdíly mezi variantami nebyly statisticky významné. Přesto v průměru vyšší
aktivita aktinomycet byla zaznamenána u variant 2 a 3 s využitím réví.
Graf 2 znázorňuje obsah mikromycet na obou stanovištích během sledovaných let. Počet
mikromycet také kolísal během let stejně jako u počtu aktinomycet. Na lokalitě Žabčice byl
zaznamenán zvýšený počet mikromycet u varianty 1 v roce 2009 a varianty 3 v roce 2011.
V ostatních letech nebyly zaznamenány významné rozdíly mezi variantami. U varianty 3 byly
zaznamenány počty mikromycet v průměru všech let nejvyšší na obou lokalitách.
Na lokalitě Velké Bílovice byl zjištěn nejvyšší počet mikromycet u varianty 3 v roce 2009
a 2011. U varianty 2 probíhala mikrobiální činnost během všech let v průměru na stejné
úrovni bez větších výkyvů.
Biologická aktivita půd se významně podílí na tvorbě humusu a má svou úlohu i v udržení
půdní struktury. Stav mikrobiální složky půdy podmiňuje celkový stav půdy, například
z hlediska její kvality.
Graf 1: Počet aktinomycet u jednotlivých
variant – Velké Bílovice, Žabčice 2009–2012
Graf 2: Počet mikromycet u jednotlivých
variant – Velké Bílovice, Žabčice 2009–2012
mikromycety
.102 /g suš.
g suš.
aktinomycety
100,0
95,0
90,0
85,0
80,0
75,0
70,0
65,0
60,0
55,0
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2009
2010
2011
2012
1
2
3
Velké Bílovice
1
2
50,0
45,0
40,0
35,0
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
2009
2010
2011
2012
1
3
2
3
Velké Bílovice
Žabčice
257
1
2
Žabčice
3
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Patogeny révy
Vzhledem k důslednému uplatňování fungicidní ochrany ve vinicích byly ve sledovaných
letech na obou lokalitách (Velké Bílovice, Žabčice) přirozené infekce patogeny révy, tj.
Plasmopara viticola, Botrytis cinerea (teleom.: Botryotinia fuckeliana), Oidium tuckeri
(teleom.: Uncinula necator) a Phomopsis viticola velmi slabé. Při použití čtyřbodové stupnice
pro hodnocení intenzity napadení révy plísní a padlím (P. viticola, U. necator) zjištěné
hodnoty dosahoval max. 0,5 % a nebylo možné statisticky vyhodnotit případné rozdíly mezi
jednotlivými variantami úpravy meziřadí. Původce šedé hniloby hroznů révy (Botrytis
cinerea), vyskytující se primárně na odumřelém pletivu ve formě mycelia či sklerocií,
přezimuje také na borce réví. Vzhledem k aplikaci antibotrytidových fungicidů v době
zaměkání hroznů byl výskyt B. cinerea na réví výrazně potlačen. Ojedinělá sklerocia B.
cinerea byla identifikována pouze na velkých kusech štěpků po ovlhčení. Za teplého vlhkého
počasí by mohly štěpky na povrchu půdy poskytnout substrát pro B. cinerea, která je schopna
na nich klíčit a sporulovat. Z tohoto důvodu se jeví vhodnější než ponechání réví na povrchu
jeho částečné zapravení do půdy.
Pro původce černé skvrnitosti, houbu Phomopsis viticola, která přezimuje myceliem v réví
a víceletém dřevě, by mohly být infikované štěpky významným zdrojem inokula. Houba se
však v České republice vyskytuje jen ojediněle a na obou lokalitách ve sledovaných vzorcích
nebyla nalezena.
Původce plísně révy (Plasmopara viticola) přezimuje trvalými sporami (oospory), které se
tvoří během vegetace v listech. I když je ve sledovaných produkčních vinicích dlouhodobě
uplatňována důsledná fungicidní ochrana a případná tvorba oospor je výrazně omezena, byly
z půdních vzorků z jednotlivých variant úpravy meziřadí oospory P. viticola izolovány. Malý
počet oospor korespondoval s velmi slabým výskytem plísně v porostech v roce 2011. Při
sledování vlivu úprav meziřadí štěpky réví na počet oospor v půdě bylo nalezeno nejvíce
oospor při ponechání štěpků na povrchu půdy, zatímco při úpravě meziřadí bez štěpků
(varianta 1), tj. podmítkou, oospory v půdě nebyly nalezeny. Dosažené výsledky (graf 3)
prokazují, že pravidelná kultivace meziřadí (varianta 1) i mělká jednorázová kultivace mohou
omezit výskyt oospor v půdě a následně i primární infekce. Ozelenění meziřadí
s ponechanými drcenými zbytky réví (varianta 3) nesníží počet přezimujících oospor, ale
může omezit následný přenos zoospor na vnímavé části révy. Jako nejvhodnější varianta z
hlediska využití réví a omezení výskytu zdroje primární infekce, tj. oospor v půdě, se jeví
částečné zapravení štěpky z réví (varianta 2).
počet oospor
Graf 3 : Průměrný počet oospor Plasmopara viticola v 1 g půdy
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
varianta 1
varianta 2
varianta 3
květen
červen
Žabčice
květen
červen
Velké Bílovice
258
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Závěr
Zapravení podrceného réví se po čtyřech letech sledování projevilo jako prospěšné.
Z výsledků vyplývá, že varianty se zapraveným révím nebo ponecháním na povrchu půdy
jako mulče umožnily lepší podmínky pro zadržení většího množství půdní vody a tedy pro
lepší rozvoj aktinomycet a mikromycet. Organická hmota v podobě štěpky a trávy působila
pozitivně na biologickou aktivitu v půdě. U varianty s podpovrchově zapravenou štěpkou
z réví byla biologická aktivita mikroorganizmů v půdě stabilnější. Ohledně fytopatogenů se
jako nejvhodnější využití štěpky z réví projevila také varianta zapravení štěpkovaného réví do
hloubky 0,10 m, z hlediska možných zdrojů infekce révy.
Dedikace
Tyto výsledky jsou součástí řešení výzkumného projektu NAZV při MZe ČR QH82242
„Technické prostředky pro sklizeň a zpracování odpadního dřeva z vinic“.
Použitá literatura
Burg P., Zemánek P., 2009: The influence of compost on optimalization of hydrophysical
characteristics of soils. In CD Proceedings: International scientific conference New trends
in Design and Utilisation of Machines in Agriculture, Landscape Maintenance and
Environment Protection, Praha, s. 50–54 ISBN 978-80-213-1897-7
Duvigneaud P., 1998: Ekologická syntéza. 2. vyd. Academia Praha
Horn R., Fleige H., Peth S., 2006: Soil management for sustainability. Reiskirchen. Catena
Verlag GMBH, 497 s. ISBN 3-923381-49-2
Lhotský J., 2000: Zhutňování půd a opatření proti němu. Praha, ÚZPI, 61 s.
Žufánek J, Zemánek P., 1998: Bilance biologických odpadů z vinohradnictví. Ekologické
aspekty výzkumu, vývoje a provozu zahradnické techniky. Sborník z mezinárodní
konference. Lednice
Kontaktní adresa:
Ing. Barbora Badalíková
Zemědělský výzkum, spol. s r.o.
Zahradní 1, 664 41 Troubsko
[email protected]
259
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
VLIV VODNÍ EROZE NA PH ORNIC ČERNOZEMÍ HUSTOPEČSKA
Effects of water erosion on pH of Chernozem topsoils on the example
Hustopečsko
Brtnický M., Hladký J., Řeháčková K., Kučerová J., Hammerová A., Kynický J.
Mendelova univerzita v Brně
Abstrakt
Předkládaný článek se věnuje působení vodní eroze na pH ornic černozemí na příkladu lokality
Hustopečska. Cílem autorů bylo zjistit vliv vodní eroze na variabilitu pH v rámci jednoho pozemku.
Byla provedena srovnání hodnot pH v horní části pozemku, v jeho středu a ve spodní části, kde
dochází k akumulaci smyté půdy. Půdní vzorky byly odebrány z 5 pozemků: Horní Bojanovice,
Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky. Sledováno bylo pH/H2O i pH/KCl. Na základě
provedené jednofaktorové analýzy rozptylu, můžeme konstatovat, že vodní eroze nemá vliv na
variabilitu půdní reakce aktivní ani výměnné.
Klíčová slova: černozem, eroze, pH, Hustopeče
Abstract
This paper deals with the effects of water erosion on pH of Chernozem topsoils on the example
Hustopečsko. The aim of the authors was to determine the effect of water erosion on pH variability
within a plot. Comparisons were made between pH values in the upper part of the land in the middle
and at the bottom, where there is an accumulation of soil washed. Soil samples were collected from
five plots: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky. Monitoring was pH/H2O
and pH / KCl. On the basis of single-factor analysis of variance, we can conclude that water erosion
does not affect the variability of soil reaction active or exchange.
Key words: chernozem, erosion, pH, Hustopeče
Úvod
Půdní reakce je hlavní faktor ovlivňující řadu dalších půdních vlastností. Například strukturu
půdy, mikrobiální aktivitu, dostupnost chemických prvků a mnohé další (Bååth and Anderson,
2003; Blagodatskaya, E.V., Anderson, T.-H., 1993; Kemmitt, S.J, 2006; Curtin, D, 1998).
Půdní reakce tedy může mít závažný dopad na kvalitu a zdraví půd. Především mikrobiální
komunita je velmi citlivá ke změnám pH (Wicherek, 1993). Změna mikrobiální komunity
samozřejmě následně ovlivňuje i rostlinnou komunitu. Může tak dojít k výraznému poškození
polních plodin a ke snížení výnosů.
V dnešní době jsme svědky zejména okyselování půdy, tedy acidifikace. Acidifikace je
závažným problémem dnešní doby a jedním z hlavních faktorů způsobující degradaci půdy
v České republice. Jedná se však o přirozený proces, který je vlivem člověka urychlen.
K acidifikaci dochází v důsledku tvorby kyselin v půdě, případně jejich přísunem do půdy
z okolního prostředí. Rovněž současně s okyselováním půdy dochází ke ztrátě bazických
kationtů a uvolňování hliníku železa (Brtnický a kol, 2012)
Mezi hlavní příčiny acidifikace patří zejména (Wild, 2003) : Kyselé depozice z atmosféry,
používání dusíkatých hnojiv s obsahem amoniaku, amonných solí a močoviny, odstranění
bazických kationtů se sklizenou biomasou a vyplavováním, vyšší příjem bazických kationtů
rostlinami, než kyselých, biologická fixace dusíku, výpar amoniaku z amonných sloučenin,
zvýšení půdní organické hmoty, oxidace redukovaných sloučenin síry.
260
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Materiál a Metody
Vzorky byly odebrány v září roku 2012 v zájmové oblasti mikroregion Hustopečsko
v povrchovém minerálním horizontu, na stanovení aktuální a potenciální půdní reakce. Do
vyhodnocení spadá 5 pozemků ve svažitém terénu, kde na každém svahu byla zvolena 3
odběrná místa a to na vrchní části, středu a spodní části svahu. Celkem bylo tedy řešeno 15
míst. Zkoumané lokality: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2, Němčičky.
K vyhodnocení statistických rozdílů byla použita jednofaktorová analýza rozptylu.
Výsledky a diskuze
Z výsledků uvedených v tabulce 1 a 2 je patrné, že aktivní půdní reakce je v případě všech
pěti pozemků slabě alkalická. Přičemž průměr je 7,26. Největší hodnota byla naměřena ve
svrchní části pozemku číslo 5 a nejmenší hodnota byla naměřena ve svrchní části pozemku
číslo 1.
Výměnná půdní reakce byla u všech pěti pozemků označena jako alkalická. Největší hodnoty
dosahovala výměnná půdní reakce ve střední části pozemku číslo 2 a nejmenší hodnoty
dosahovalas vrchní části pozemku číslo 1. Průměrná hodnota výměnné půdní reakce byla
7,89.
Na základě provedené jednofaktorové analýzy rozptylu můžeme konstatovat, že eroze nemá
statisticky průkazný vliv na variabilitu aktivní a výměnné půdní reakce. Ke stejnému závěru
Santis et. Al. (2010). Autoři rovněž zjistili, že vodní eroze nemá vliv na variabilitu pH.
Tab. 1 pH KCl
1
vrchní část 7,03
střední část 7,16
akumulace 7,21
2
7,22
7,41
7,07
3
7,31
7,28
7,30
4
7,24
7,27
7,17
5
7,50
7,38
7,32
Tab. 2 pH H2O
1
vrchní část 7,80
střední část 7,94
akumulace 7,98
2
7,97
8,03
7,97
3
7,96
8,00
7,92
4
7,85
7,87
7,86
5
7,92
7,92
7,88
Tab. 3 pH H2O - místa na svahu
Faktor
Výběr
Počet
Součet
vrchní část
5
36,3
střední část
5
36,50666667
akumulace
5
36,07666667
ANOVA
Zdroj variability SS
Rozdíl
Mezi výběry
0,018499 8
Všechny výběry 0,193471 6
Celkem
0,21197
Průměr
7,26
7,301333333
7,215333333
Rozptyl
0,028327778
0,009953333
0,010086667
MS
F
Hodnota P F krit
0,002312407 0,071713262 0,999246912 4,146812671
0,032245185
14
261
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Tab. 4 pH KCl- místa na svahu
Faktor
Výběr
Počet
Součet
vrchní část
5
39,49266667
střední část
5
39,75766667
akumulace
5
39,614
ANOVA
Zdroj variability SS
Rozdíl
Mezi výběry
0,007039 8
Všechny výběry 0,050097 6
Celkem
0,21197
Tab. 6 pH H2O- pozemky
Faktor
Výběr
Počet
1
3
2
3
3
3
4
3
5
3
ANOVA
Zdroj variability SS
Mezi výběry
0,032381
Všechny výběry 0,024755
Celkem
Rozptyl
0,005755811
0,004049256
0,002719144
MS
F
Hodnota P F krit
0,000879891 0,105382774 0,997190571 4,146812671
0,008349474
0,057136 14
Tab. 5 pH KCl- pozemky
Faktor
Výběr
Počet
1
3
2
3
3
3
4
3
5
3
ANOVA
Zdroj variability SS
Mezi výběry
0,115459
Všechny výběry 0,096511
Celkem
Průměr
7,898533333
7,951533333
7,9228
Součet
21,40666667
21,7
21,89
21,68333333
22,20333333
Průměr
7,135555556
7,233333333
7,296666667
7,227777778
7,401111111
Rozdíl
4
10
MS
F
Hodnota P F krit
0,028864815 2,990828153 0,072855004 3,478049848
0,009651111
Rozptyl
0,008548148
0,028544444
0,000144444
0,002681481
0,008337037
14
Součet
23,70866667
23,973
23,88433333
23,57866667
23,71966667
Průměr
7,902888889
7,991
7,961444444
7,859555556
7,906555556
Rozdíl
4
10
MS
F
Hodnota P F krit
0,008095307 3,270204884 0,058527759 3,478049848
0,002475474
Rozptyl
0,009049926
0,001165778
0,001524704
0,000159593
0,00047737
0,057136 14
Závěr
Na základě jednofaktorové analýzy rozptylu je vliv vodní eroze na změnu pH/KCl a pH/H2O
v rámci jednotlivých pozemků statisticky neprůkazný. Neprůkazný je také statistický rozdíl
mezi jednotlivými pozemky.
262
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
Dedikace:
Tento příspěvek vznikl s podporou projektů NAZV QI91C054, QJ1230066 a projektu IGA
AF MENDELU TP6/2013.
Použitá literatura
Anderson, T.-H., Domsch, K.H., 1993: The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a specific
parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial
biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistry 25, 393–395.
Bååth and Anderson, 2003: Comparison of soil fungal/bacterial ratios in a pH gradient using
physiological and PLFA-based techniques, Soil Biology and Biochemistry, Volume 35,
Issue 7, Pages 955-963
Blagodatskaya, E.V., Anderson, T.-H., 1998. Interactive effects of pH and substrate quality on
the fungal-to-bacterial ratio and QCO2 of microbial communities in forest soils. Soil
Biology and Biochemistry 30, 1269–1274.
Brtnický, M., a kol. Degradace půdy v České republice. 1.vyd. Brno: Mendelova univerzita v
Brně, vydal Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy v.v.i. 2012. 91 s. ISBN 978-8087361-20-7
Curtin, D., Campbell, C.A., Jalil, A., 1998. Effects of acidity on mineralization: pHdependence of organic matter mineralization in weakly acidic soils. Soil Biology &
Biochemistry 30, 57–64.
Kemmitt, S.J., Wright, D., Goulding, K.W.T., Jones, D.L., 2006. pH regulation of carbon and
nitrogen dynamics in two agricultural soils. Soil Biology & Biochemistry 38, 898–911.
F. De Santis, M.L. Giannossi, L. Medici, V. Summa, F. Tateo, 2010: Impact of physicochemical soil properties on erosion features in the Aliano area(Southern Italy). CATENA
81 (2), 172-181
UPOL
[online].
2011
[cit.
2013-02-04].
Dostupné
z:
http://ekologie.upol.cz/ku/pgsmp/Monit3.pdf
Wild, A., Soils, Land and Food: Managing the land during the twenty – first century. 1 vyd.
Cambridge: Cambridge University press, 2003. 246 s. ISBN 052152759
S. Wicherek, G. Chene, M. Mekharchi, 1993: Impact of agriculture on soil degradation:
modelisation at the watershed scale for a spatial management and development. Farm Land
Erosion, 137-153
Kontaktní adresa :
Ing. Martin Brtnický
Mendelova univerzita v Brně
Zemědělská 1
Brno 61300
[email protected]
263
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
ROKETA A RUKOLA – SROVNÁNÍ METOD PĚSTOVÁNÍ A
VÝNOSOVÝCH PARAMETRŮ
Rocket and wild rocket – comparison of cultivation methods
and yield parameters
Doležalová I. 1, Jelínková M. 1, Duchoslav M. 2
1
Centrum regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum, Olomouc-Holice
2
Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci
Abstrakt
Roketa (Eruca sativa (L.) Mill.) a rukola (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.) z čeledi Brassicaceae, které
jsou typické zvláště pro mediteránní kuchyni, u nás stále více získávají na popularitě. V práci jsou
prezentovány výsledky týkající se výnosových parametrů a obsahu vitaminu C u pěti odrůd (položek)
rokety a jedné odrůdy rukoly pěstovaných jako listové zeleniny v polních podmínkách a ve skleníku.
Klíčová slova: roketa, rukola, listová růžice, metoda pěstování, vitamin C
Abstract
Rocket (Eruca sativa (L.) Mill.) and wild rocket (Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.) from Brassicaceae
family, favourite in the Mediterranean cuisine, have increasingly become popular in Central Europe.
Results on variation in yield parameters and vitamin C content in five rocket varieties (accessions) and
one wild rocket variety cultivated as leafy vegetables under field and glasshouse conditions are
presented.
Key words: rocket salad, wild rocket, leaf rosette, cultivation technique, vitamin C
Úvod
Roketa i rukola – listové zeleniny z čeledi Brassicaceae typické pro mediteránní kuchyni u
nás získávají na oblibě pro svou nahořklou a příjemně štiplavou chuť a vůni mladých listů.
Přestože chutí a použitím jsou si obě podobné, existují mezi nimi značné rozdíly taxonomické
i morfologické. První z nich je v Květeně ČR uváděna jako roketa setá (Eruca sativa (L.)
Mill.) (Zelený, 1992), ale podle nejnovějších taxonomických studií (Pignone a GómezCampo, 2011) je klasifikována jako poddruh E. vesicaria subsp. sativa (Miller) Thell. Jde o
jednu z nejstarších kulturních rostlin známou již z doby Římanů, pocházející z Mediteránu a
západní Asie, kde roste planě. Roketa je jednoletá bohatě větvená bylina, dosahující výšky
20-100 cm. Listy přízemní růžice i lodyžní listy jsou lyrovitě peřenoklané. Mají 4-10 menších
laterálních a jeden větší terminální úkrojek se zubatým až laločnatým okrajem. Roketa je
nesprávně zaměňována s rukolou, u nás známou pod botanickým jménem křez tenkolistý
(Diplotaxis tenuifolia (L.) DC.), s níž se můžeme setkat pod názvem wild rocket (GomézCampo, 1995) nebo pod synonymem Rucola sylvatica. Je původní v jižní a střední Evropě a
jihozápadní Asii. Rukola je vytrvalá bylina s přímou větvenou lodyhou 30-80 cm vysokou.
Listy jsou řapíkaté, většinou peřenosečné, tmavě až modravě zelené, úkrojky listů alespoň
3krát delší než široké, koncový úkrojek není výrazně větší než postranní. O pěstování rokety a
rukoly v České republice je v literatuře velmi málo údajů, které se ale týkají pouze pěstování
rokety, a to jako olejniny (Hermuth et al., 2001; Moudrý a Strašil, 1999). Cílem pokusu bylo
vyhodnotit nejvhodnější metodu pěstování z hlediska výnosových parametrů a obsahu
vitaminu C a doporučit nejvhodnější genotyp k pěstování v našich podmínkách.
Materiál a metody
Rostlinný materiál a jeho kultivace
Studovaný soubor zahrnoval celkem pět genotypů rokety a jeden genotyp rukoly. V případě
rukoly a tří genotypů rokety se jednalo o běžně prodávané odrůdy, další dvě položky rokety
264
„Úroda 12/2013, vědecká příloha časopisu“
pocházely z genofondových kolekcí zelenin VÚRV, v.v.i. (Tab. 1). Pasportní údaje položek
jsou uvedeny v databázi EVIGEZ (http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/
2012). Experiment proběhl během vegetační sezóny 2010, kdy byly realizovány dva letní
termíny výsevu (23. 8. a 13. 9.; sklizeň provedena 14. 10. pro první a 1. 12. pro druhý termín
výsevu) a testovány tři techniky pěstování. První metodou bylo pěstování rostlin ve skleníku
v plastových kontejnerech se zahradním substrátem (univerzální typ B) zavlažovaných
kapkovou závlahou. V polních pokusech byl proveden výsev přímo do řádků 70 cm dlouhých
a 20 cm vzdálených, při délce parcelky 140 cm. Po třech t&yacu