Διερεύνηση φαινοτυπικής ποικιλότητας γενετικού υλικού ειδών λούπινου

Abstract

Τα λούπινα είναι γνωστά στον άνθρωπο από αρχαιοτάτων χρόνων. Καλλιεργούμενα είδη αποτελούν τα L. angustifolius L. (μπλε λούπινο), L. albus L. (λευκό λούπινο) και L. luteus L. (κίτρινο λούπινο), είδη του Παλαιού κόσμου, καθώς και το L. mutabilis Sweet (λούπινο των Άνδεων), είδος του Νέου κόσμου. Tο L. mutabilis άρχισε να ενδιαφέρει εκ νέου τους βελτιωτές τα τελευταία χρόνια καθώς αναπτύσσεται καλά σε πτωχά εδάφη και αποτελεί καλή πηγή για την παραγωγή ζωοτροφής, ελαίου και βιομάζας. Το φυτικό υλικό της παρούσας μελέτης αποτέλεσαν πέντε τοπικοί πληθυσμοί του είδους L. mutabilis (LIB201, LIB203, LIB206, LIB208 και LIB217), ενώ χρησιμοποιήθηκαν επίσης δύο ποικιλίες λούπινου L. angustifolius cv. ‘Polo’ και L. albus cv. ‘Multitalia’, καθώς και μία ποικιλία λευκού λούπινου υπό εγγραφή Πορτογαλικής προέλευσης (LIB224). Οι ποικιλίες αξιολογήθηκαν με βάση 48 αγρο-μορφολογικά χαρακτηριστικά. Η σπορά έγινε στον πειραματικό αγρό του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών, στις 9 Φεβρουαρίου 2017, ενώ το πειραματικό σχέδιο που χρησιμοποιήθηκε ήταν αυτό των Τυχαιοποιημένων Πλήρων Ομάδων (ΤΠΟ) με τρεις επαναλήψεις. Για την εκτίμηση της ποικιλότητας χρησιμοποιήθηκε η στατιστική της γενετικής ποικιλότητας του Nei. Το σχήμα του σπόρου και ο αριθμός σπόρων ανά λοβό έλαβαν τις μεγαλύτερες τιμές (Ht=0,726 και 0,766, αντίστοιχα). Ο αριθμός των σπόρων ανά λοβό ήταν επίσης το χαρακτηριστικό που παράλλασε περισσότερο κι εντός των πληθυσμών (HS=0,715). Η σύγκριση μέσων Tukey- Kramer (p < 0,05) έδειξε ότι οι περισσότεροι τοπικοί πληθυσμοί L. mutabilis, παρουσίασαν μεγαλύτερη ποικιλότητα από την cv. ‘Polo’ ως προς την ḢP. Οι δύο ποικιλίες λευκού λούπινου παρουσίασαν μία ενδιάμεση τιμή (0,17 και 0,21, για την cv. ‘Multitalia’ και τη LIB224, αντίστοιχα). Γενικά, την υψηλότερη μέση φαινοτυπική ποικιλότητα (ḢP=0,26) παρουσίασαν οι πληθυσμοί LIB201 και LIB203. Οι τρεις πρώτες κύριες συνιστώσες κατά την Ανάλυση Κυρίων Συνιστωσών (PCA) εξήγησαν το 51,62% της συνολικής ποικιλότητας. Με την πρώτη κύρια συνιστώσα σχετίστηκαν μορφολογικά χαρακτηριστικά των φυτών όπως η ένταση του χρώματος του κεντρικού στελέχους, το χρώμα του μίσχου, η ένταση του χρώματος του κεντρικού στελέχους και ο τύπος κατάληξης των φυλλαρίων. Στη δεύτερη συνεισέφεραν κυρίως μορφολογικά χαρακτηριστικά του σπόρου και το νωπό και ξηρό βάρος των φυτών, ενώ με την τρίτη σχετίστηκαν χαρακτηριστικά που αφορούσαν στην απόδοση σε σπόρο όπως ο αριθμός λοβών ανά φυτό, ο αριθμός των σπόρων στην κεντρική καρποταξία και το βάρος σπόρων ανά φυτό. Κατά την PCA οι καταχωρήσεις L. mutabilis ομαδοποιήθηκαν και διακρίθηκαν από τα άλλα είδη λούπινου, πλην της LIB208. Οι πληθυσμοί L. mutabilis που εξετάστηκαν αποτελούν χρήσιμη γονιδιακή πηγή στη βελτίωση.

Assessing phenotypic diversity of Lupinus species EMMANOUIL SIDERIS1, EFSTATHIA LAZARIDI1, ELENI TANI1, KIRIAKI SOTIRAKOGLOU1, PENELOPE J. BEBELI1 1Laboratory of Plant Breeding and Biometry, Agricultural University of Athens, Iera Odos 75, 11855, Athens, Greece (bebeli@aua.gr) Lupins are known and are cultivated by human for many years. Among them, L. angustifolius L. (blue lupin), L. albus L. (white lupin) and L. luteus L. (yellow lupin), originating fron the Old World, as well as L. mutabilis Sweet (Andean Lupin), originating from the New World, are consisting the cultivated species. L. mutabilis can grow in marginal soils and consists a very good source of protein for feed, oil and biomass. These characteristics reflated breeders interest. The plant material used in this study consisted of five L. mutabilis landraces (LIB201, LIB203, LIB206, LIB208 και LIB217), two commercial varieties of blue and white lupin, L. angustifolius cv. ‘Polo’ and L. albus cv. ‘Multitalia’, as well as a variety of white lupin under registration with Portuguese origin (LIB224). The material was characterized and primarily evaluated using 48 agro-morphological traits. Sowing took place in the Agricultural University of Athens, on February 9th, 2017. The experimental design used was that of Randomized Complete Block Design (RCBD) with three replications. In order to calculate the phenotypic diversity, we used the genetic diversity Index of Nei. Seed shape and the number of seeds per pod were the traits that received the higher values of total diversity (Ht=0.726 and 0.766, respectively). Number of seeds per pod was also the trait the differ the most within each population (HS=0.715). Tukey- Kramer means comparison method (p < 0,05) showed that most of the L. mutabilis landraces presented higher variation in comparison to cv. ‘Polo’ referring to mean phenotypic diversity within each landrace across all traits (ḢP). The two varieties of white lupin presented intermediate values of diversity (0.17 and 0.21, for cv. ‘Multitalia’ and LIB224, respectively). In general, the higher value of mean phenotypic diversity within each landrace across all traits (ḢP=0.26) presented by LIB201 and LIB203. The three first principal axes during Principal Component Analysis (PCA) explained an amount of 51.62% of the total variation. Morphological traits like color intensity of main stem, petiole color and leaflet shape related to the first principal component. Plants fresh and dry weight were related primarily to the second principal axis, while in the third were seed yield contributed traits such as number of pods per plant, number of seeds of the main stem and seed weight per plant. PCA managed to group L. mutabilis landraces and discriminate them from the other two lupin species, except from LIB208. L. mutabilis landraces used in this experiment consist therefore a useful and valuable source of plant breeding.