Μοριακή γενετική ανάλυση με δείκτες RAPD και αξιολόγηση παραμέτρων πρώτης ανάπτυξης σε συνθήκες ελεγχόμενου περιβάλλοντος γενοτύπων καλαμποκιού με ανεκτικότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες

Abstract

Η θερμοκρασία είναι ένας σημαντικός περιοριστικός παράγων για τις αποδόσεις των καλλιεργούμενων φυτών. Ανεκτικότητα στις χαμηλές θερμοκρασίες ορίζεται ως η ικανότητα του καλαμποκιού να φυτρώνει και να αναπτύσσεται κανονικά σε κρύο και υγρό χωράφι εξασφαλίζοντας κανονικό αριθμό φυτών ανά μονάδα επιφάνειας φυσιολογική εγκατάσταση και φωτοσυνθετική ικανότητα. Γενετικό υλικό με τις προηγούμενες ιδιότητες είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν μία προκαταρκτική διερεύνηση εργαστηριακής βελτιωτικής μεθοδολογίας που συνδυάζει την μοριακή γενετική ανάλυση με φαινολογικά χαρακτηριστικά σε ελεγχόμενες συνθήκες ανάπτυξης προκειμένου να επιλεγεί γενετικό υλικό καλαμποκιού για την ανεκτικότητα στην καταπόνηση χαμηλών θερμοκρασιών στο φύτρωμα και την πρώτη βλαστική ανάπτυξη. Χρησιμοποιήθηκαν 30 S1 οικογένειες. Οι 20 από αυτές είχαν χαρακτηρισθεί ως ανεκτικές στις χαμηλές θερμοκρασίες ενώ οι υπόλοιπες 10 S1 οικογένειες ως ευαίσθητες ύστερα από συνδυασμένη αξιολόγηση αγρού και εργαστηρίου. Χρησιμοποιήθηκαν ακόμη ως μάρτυρες δύο καθαρές σειρές εκ των οποίων η μία ανεκτική και η άλλη ευαίσθητη στις χαμηλές θερμοκρασίες καθώς και ο αρχικός πληθυσμός C0 και ο πληθυσμός C1 των επιλεγμένων ανεκτικών οικογενειών. Οι οικογένειες αξιολογήθηκαν σε θάλαμο ελεγχόμενων συνθηκών ανάπτυξης (16/8 ώρες ημέρα/νύκτα). Η πρώτη περίοδος ανάπτυξης ήταν 49 ημέρες σε θερμοκρασία 18°C, η δεύτερη 57 ημέρες (49,. 18°C και 8 στους 10°C) και η τρίτη στους 25°C για έναν επιπλέον μήνα. Μετρήθηκαν οι μεταβλητές : Ρώμη-Ανάπτυξη (ΡΑ), ο αριθμός φυτών που φύτρωσαν και επέζησαν μετά την καταπόνηση, ύψος του δεύτερου κολεού (ΥΚΦ), χλωρό βάρος (ΧΛΒ), η περιεκτικότητα χλωροφύλλης των φύλλων ενώ έγινε κάι έλεγχος της βλαπτικής ικανότητας (Pionner cold test). Για τη μοριακή ανάλυση χρησιμοποιήθηκε η τεχνική PCR με 20 τυχαίους RAPD εκκινητές. Τα δεδομένα στην οριακή θερμοκρασία ανάπτυξης έδειξαν διαφοροποίηση των ανεκτικών οικογενειών από τις ευαίσθητες. Γενικά οι ανεκτικές οικογένειες ήταν πιο εύρωστες, υψηλότερες, με μεγαλύτερο χλωρό βάρος και υψηλότερη τιμή SPAD. Η διαφοροποίηση ήταν πιο έντονη στο περιβάλλον καταπόνησης (Q=1Q°C) για όλα τα χαρακτηριστικά (ΡΑ, ΥΚΦ, ΧΛΒ) με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τον αριθμό των φυτών που επέζησαν μετά την καταπόνηση των χαμηλών θερμοκρασιών (οι ευαίσθητες είχαν διπλάσιες απώλειες από τις ανεκτικές). Η περιεκτικότητα των φύλλων σε χλωροφύλλη (SPAD) έδειξε την αναμενόμενη δυσμενή επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών στη φωτοσυνθετική ικανότητα αλλά η διαφορά ανάμεσα στις ανεκτικές και ευαίσθητες οικογένειες δεν ήταν ιδιαίτερα εμφανής. Τα προϊόντα της ανάλυσης PCR έδειξαν ότι οι εκκινητές ΟΡΒ-11 και ΟΡΒ-18 φάνηκαν να διαφοροποιούν τους ανεκτικούς από τοσς ευαίσθητους γενοτύπους. Γενικά τα δεδομένα ήταν μία ένδειξη για την κατ’ αρχήν δυνατότητα διαφοροποίησης με χρήση μοριακών δεικτών. Συμπερασματικά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προτεινόμενη μεθοδολογία μπορεί να είναι χρήσιμη για την επιλογή επιθυμητών γενοτύπων καλαμποκιού με ανεκτικότητα στην καταπόνηση χαμηλών θερμοκρασιών στα στάδια του φυτρώματος και πρώτης βλαστικής ανάπτυξης.