Wpływ różnych oświetlaczy LED na indeks kiełkowania ziarna pszenicy uzyskanego w etapie szklarniowym procesu hodowlanego SSD
Patrycja Siedlarz
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy (Poland)
Piotr Stefański
Hodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o. (Poland)
Przemysław Matysik
Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR (Poland)
Zygmunt Nita
Hodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR (Poland)
Krystyna Rybka
k.rybka@ihar.edu.plInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy (Poland)
Abstrakt
W procesie hodowli zbóż metodą SSD (ang.: Single Seed Descent) w celu skrócenia cykli hodowlanych często zbierane są niedojrzałe ziarniaki. Celem prowadzonych badań było sprawdzenie czy na kiełkowanie ziarniaków zebranych w 23 dniu po kwitnieniu, z roślin uprawianych w szklarni, wpływają widma światła generowane przez: 1) różne lampy diodowe stosowane w czasie uprawy zbóż w szklarni oraz 2) różne oświetlacze monochromatyczne stosowane w czasie suszenia nasion. Materiał do badań stanowiły dwie odmiany pszenicy jarej: Harenda i Tybalt. Rośliny uprawiano w zacienionej szklarni o kontrolowanych warunkach temperatury (22 ± 3°C) i wilgotności (80% ± 5%) a jako oświetlaczy używano: wysokoprężnej lampy sodowej HPS (kontrola) i dwóch typów oświetlaczy LED-owych: zbudowanego w oparciu o diody niebieskie i czerwone oraz oświetlacza zbudowanego w oparciu o białe diody. Kłosy zbierano w 23 dniu po kwitnieniu, zgodnie z metodyką stosowaną w procesach hodowlanych. Wyłuskane ziarniaki umieszczano pod monochromatycznymi źródłami światła (niebieskiego, zielonego i czerwonego), poddawano suszeniu przez okres 10 dni w temperaturze 25°C, a następnie kiełkowano. Zliczano indeks kiełkowania (GI), całkowitą liczbę skiełkowanych ziarniaków oraz liczbę ziarniaków, które nie wytworzyły kiełka i zostały porażone chorobami grzybowymi w czasie trwania doświadczenia. Stwierdzono, że oświetlanie ziarniaków w czasie suszenia poprawiało indeks kiełkowania i wpłynęło na wzrost liczby skiełkowanych nasion, przy czym światło zielone indukowało najbardziej równomierne kiełkowanie (≥ 70%), niezależnie od rodzaju oświetlania stosowanego w czasie wzrostu roślin, natomiast światło niebieskie (Royal Blue) najsilniej wpływało na dynamikę kiełkowania wyrażaną przez indeks kiełkowania a efekt był zależny od oświetlacza użytego do wzrostu roślin. Oświetlacz LED zbudowany w oparciu o niebieskie i czerwone diody użyty w trakcie wzrostu roślin w połączeniu ze światłem niebieskim użytym w trakcie suszenia ziarna pozwolił uzyskać najlepsze wyniki GI u obu badanych odmian pszenicy. Uzyskane rezultaty upoważniają do stwierdzenia, iż możliwe jest znalezienie oświetlaczy LED lepszych niż standardowe lampy HPS dla potrzeb hodowli zbóż oraz że doświetlanie ziarniaków w trakcie suszenia poprawia ich kiełkowanie. Potrzebna jest standaryzacja procedur.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
diody emitujące światło, GI, indeks kiełkowania, LED, Triticum aestivum L., uprawa szklarniowaBibliografia
Barrero J. M., Downie A. B., Xu Q., Gubler F. 2014. A Role for Barley CRYPTOCHROME1 in Light Regulation of Grain Dormancy and Germination. The Plant Cell 26 (3):1094 — 1104.
Google Scholar
Bentsink L., Koornneef M. 2008. Seed Dormancy and Germination. The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists 6:e0119.
Google Scholar
Bewley J. D. 1997. Seed Germination and Dormancy. The Plant Cell 9 (7):1055 — 1066.
Google Scholar
Bewly J. D. 1982. Dormancy. In: Physiology and Biochemistry of Seeds in Relation to Germination. Bewly J. D, Black M. (ed.) Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York: 60 — 125.
Google Scholar
Chen M., Chory J., Fankhauser C. 2004. Light Signal Transduction in Higher Plants. Annual Review of Genetics 38 (1): 87 — 117.
Google Scholar
Cope K. R., Snowden M. C., Bugbee B. 2014. Photobiological interactions of blue light and photosynthetic photon flux: Effects of monochromatic and broad-spectrum light sources. Photochemistry and Photobiology 90 (3): 574 — 584.
Google Scholar
Elvidge C. D., Keith D. M., Tuttle B.T., Baugh K. E. 2010. Spectral Identification of Lighting Type and Character. Sensors 10: 3961 — 3988.
Google Scholar
Goggin D. E., Steadman K. J., Powles S. B. 2008. Green and blue light photoreceptors are involved in maintenance of dormancy in imbibed annual ryegrass (Lolium rigidum) seeds. New Phytologist 180 (1): 81 — 89.
Google Scholar
Goggin D. E., Steadman K. J. 2012. Blue and green are frequently seen: responses of seeds to short- and mid- wavelength light. Seed Sci. Res. 22 (1): 27 — 35.
Google Scholar
Golovatskaya I., Karnachuk R. 2015. Role of green light in physiological activity of plants. Russian J. Plant Physiology 62 (6): 727 — 740.
Google Scholar
Grzesiuk S. Kulka K. 1981. Kiełkowanie nasion o różnym stopniu dojrzałości. W: Fizjologia i biochemia nasion. PWRiL Warszawa: 400 — 402 ss.
Google Scholar
Grzesiuk S., Kulka K. 1988. Zależność kiełkowania ziarniaków od ich właściwości i wpływu czynników środowiskowych. W: Biologia ziarniaków zbóż. Grzesiuk S. Kulka K. (ed.) PWN Warszawa: 445 — 455.
Google Scholar
Hoffmann A. M., Noga G., Hunsche M. 2016. Alternating high and low intensity of blue light affects PSII photochemistry and raises the contents of carotenoids and anthocyanins in pepper leaves. Plant Growth Regulators 79 (3): 275 — 285.
Google Scholar
Kolasińska K. 2008. Wpływ naturalnych metod zaprawiania na zdolność kiełkowania i wigor zbóż jarych wyprodukowanych na ekologicznych plantacjach nasiennych. Biul. IHAR 247: 15 — 30.
Google Scholar
Kopcewicz J. 1980. Rola fitohormonu we wzroście i rozwoju roślin. Wiad. Bot. 24 /1: 67 — 84.
Google Scholar
Lityński M. 1982. Dojrzewanie i spoczynek nasion In: Biologiczne podstawy nasiennictwa. Wyd. 2 popr. Lityński, M. (ed.) PWN Warszawa: 36 — 64.
Google Scholar
Luna B., Perez B., Fernandez-Gonzalez F., Moreno J. M. 2004. Sensitivity to green safelight of 12 Mediterranean species. Seed Sci. Technol. 32: 113 — 117.
Google Scholar
Małuszyńska E., Stefański P., Matysik P., Nita Z., Rybka K. 2016. Does illumination of non-mature cereal kernels during drying affect the germination ability? Plant Breeding and Seed Science 74: 13 — 23.
Google Scholar
Meng Q., Runkle E. S. 2017. Moderate-intensity blue radiation can regulate flowering, but not extension growth, of several photoperiodic ornamental crops. Environmental and Experimental Botany 134:12 — 20.
Google Scholar
Mitchell C. A. 2015. Academic Research Perspective of LEDs for the Horticulture Industry. HortScience 50 (9): 1293 — 1296.
Google Scholar
Nonogaki H., Bassel G. W., Bewley J. D. 2010. Germination-Still a mystery. Plant Science 179 (6): 574 — 581.
Google Scholar
Ortiz R., Trethowan R., Ferrara G., Iwanaga M., Dodds J., Crouch J., Crossa J., Braun H.-J. 2007. High yield potential, shuttle breeding, genetic diversity, and a new international wheat improvement strategy. Euphytica 157: 365 — 384.
Google Scholar
Pattinson C. L., Allan A. C., Staton S. L., Thorpe K. J., Smith S. S. 2016. Environmental Light Exposure Is Associated with Increased Body Mass in Children. PLoS ONE 11: e0143578.
Google Scholar
Pokojska H., Grzelak K. 1994. Development of dormancy in triticale seeds under field conditions. Plant Breed Seed Sci. 38: 127 — 135.
Google Scholar
Ritchie R. 2010. Modelling photosynthetic photon flux density and maximum potential gross photosynthesis. Photosynthetica 48: 596 — 609.
Google Scholar
Smith H. L., McAusland L., Murchie E. H. 2017. Don't ignore the green light: exploring diverse roles in plant processes. Journal of Experimental Botany 68 (9): 2099 — 2110.
Google Scholar
Stefański P., Siedlarz P., Matysik P., Nita Z., Rybka K. 2017. Przydatność oświetlacza LED zbudowanego w oparciu o białą diodę w hodowli zbóż. Biul. IHAR (w recenzjach).
Google Scholar
Tabaka P., Derlecki S. 2012. Analysis of electrical parameters of light sources used by household and municipal customers. Electr. Rev. 88: 207 — 212.
Google Scholar
Warpeha K. M., Montgomery B. L. 2016. Light and hormone interactions in the seed-to-seedling transition. Env. Exp. Bot. 121: 56 — 65.
Google Scholar
Yeh N., Chung J.-P. 2009. High-brightness LEDs- Energy efficient lighting sources and their potential in indoor plant cultivation. Renew. Sust. Energ. Rev. 13: 2175 — 2180.
Google Scholar
Autorzy
Patrycja SiedlarzInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin — Państwowy Instytut Badawczy Poland
Autorzy
Piotr StefańskiHodowla Roślin Strzelce Grupa IHAR Sp. z o.o. Poland
Autorzy
Przemysław MatysikHodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR Poland
Autorzy
Zygmunt NitaHodowla Roślin Smolice Sp. z o.o. Grupa IHAR Poland
Autorzy
Krystyna Rybkak.rybka@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin - Państwowy Instytut Badawczy Poland
Statystyki
Abstract views: 253PDF downloads: 129
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Maciej Majka, Magdalena Gawłowska, Adriana Twardawska, Marek Korbas, Jakub Danielewicz, Tomasz Góral, Bogusława Ługowska, Jolanta Belter, Edward Witkowski, Tadeusz Drzazga, Przemysław Matysik, Urszula Woźna-Pawlak, Halina Wiśniewska, Wykorzystanie markerów molekularnych i fenotypowych do identyfikacji genów odporności pszenicy na łamliwość źdźbła powodowaną przez Oculimacula yallundae i O. acuformis , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 288 (2020): Wydanie regularne
- Tomasz Góral, Halina Wiśniewska, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Iga Grzeszczak, Jolanta Belter, Maciej Majka, Jerzy Bogacki, Tadeusz Drzazga, Bogusława Ługowska, Przemysław Matysik, Edward Witkowski, Krzysztof Rubrycki, Urszula Woźna-Pawlak, Fuzarioza kłosów oraz akumulacja toksyn fuzaryjnych w ziarnie rodów hodowlanych pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 282 (2017): Wydanie regularne
- Piotr Stefański, Patrycja Siedlarz, Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Krystyna Rybka, Przydatność źródeł światła zbudowanych w oparciu o diody charakteryzujące się widmem ciągłym światła białego wzbogaconym o pasmo niebieskie w hodowli zbóż , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 284 (2018): Wydanie regularne
- Patrycja Siedlarz, Sławomir Bany, Krystyna Rybka, Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 288 (2020): Wydanie regularne
- Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Ewelina Matysik, Skuteczność kryteriów selekcji pszenicy ozimej w pokoleniu F4 na podstawie komponentów plonu , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 244 (2007): Wydanie regularne
- Mirosław Tyrka , Grzegorz Fic , Magdalena Szeliga , Marcin Jaromin , Paweł Krajewski , Paweł Milczarski , Tadeusz Drzazga , Przemysław Matysik , Róża Mazur , Teresa Sikora , Edward Witkowski , Justyna Buczkowicz , Dorota Tyrka , Selekcja genomowa pszenicy ozimej , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Halina Wiśniewska, Tomasz Góral, Piotr Ochodzki, Dorota Walentyn-Góral, Michał Kwiatek, Maciej Majka, Jolanta Belter, Zofia Banaszak, Mirosław Pojmaj, Danuta Kurleto, Marcin Konieczny, Grzegorz Budzianowski, Alicja Cicha, Kazimierz Paizert, Przemysław Matysik, Badanie typów odporności na fuzariozę kłosów u pszenżyta ozimego za pomocą markerów fenotypowych i metabolicznych , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 284 (2018): Wydanie regularne
- Piotr Stefański, Krystyna Rybka, Przemysław Matysik, Fenotypowanie zagęszczenia łanu pszenżyta ozimego w warunkach polowych przy użyciu kamery RGB , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 301 (2024): Wydanie regularne
- Sylwia Jędzura, Anna Szafrańska, Przemysław Matysik, Ocena jakości technologicznej rodów pszenicy jarej na potrzeby programu hodowlanego , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 297/298 (2022): Wydanie regularne
- Krystyna Rybka, Najnowsze doniesienia z zakresu biotechnologii i hodowli zbóż: CBB7 siódma konferencja Cereal Biotechnology and Breeding w Wernigerode, Niemcy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 300 (2023): Wydanie regularne
