Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν ο χαρακτηρισμός και η αξιολόγηση γενετικού υλικού βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) με προέλευση από χώρες της Νότιας Ευρώπης. Για το σκοπό αυτό, εγκαταστάθηκαν πειραματικοί αγροί στην Αττική, στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, όπου έγινε λεπτομερής χαρακτηρισμός τοπικών πληθυσμών, που δεν είχαν διερευνηθεί προηγουμένως, από την Πορτογαλία, την Ισπανία και την Ελλάδα. Μελετήθηκε επίσης η ποικιλότητα που διατηρείται μεταξύ των τοπικών πληθυσμών και εντός κάθε τοπικού πληθυσμού. Κατόπιν, διερευνήθηκε η επίδραση της προσέλκυσης επικονιαστών στην ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) και την απόδοσή τους σε νωπό λοβό και σπόρο. Τέλος, ακολούθησε η αξιολόγηση, ορισμένων εκ των τοπικών πληθυσμών (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata), στις ξηροθερμικές συνθήκες της Αττικής.
Στο πρώτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 1) γίνεται ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για το είδος, με αναφορά σε θέματα καταγωγής, εξάπλωσης και βοτανικής ταξινόμησης, άγριους συγγενείς, στην ex situ και in situ διατήρηση γενετικού υλικού βίγνας και τη σπουδαιότητα της on-farm διατήρησης της ποικιλότητας του είδους. Επίσης, γίνεται αναφορά στις διαθέσιμες λίστες περιγραφητών και τα γνωρίσματα που χρησιμοποιούνται για το χαρακτηρισμό των ποικιλιών του είδους και στη γενετική διερεύνηση των μορφολογικών χαρακτηριστικών του είδους. Ακόμα, γίνεται αναφορά στην αξιολόγηση ποικιλιών του είδους και τις περιβαλλοντικές επιδράσεις και καταπονήσεις που αντιμετωπίζουν στην Ευρώπη και τη βελτίωσή τους. Επιπλέον, παρουσιάζεται ο ορισμός και τα χαρακτηριστικά που διέπουν τις τοπικές ποικιλίες, ενώ δίνονται και αιτιολογούνται οι ορισμοί που χρησιμοποιούνται στην παρούσα μελέτη.
Tο δεύτερο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 2) αναφέρεται στο χαρακτηρισμό μίας συλλογής είκοσι τριών ελληνικής προέλευσης τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) χρησιμοποιώντας συνολικά τριάντα δύο αγρο-μορφολογικά χαρακτηριστικά με βάση την προτεινόμενη λίστα περιγραφητών του Διεθνούς Συμβουλίου Φυτικών Γενετικών Πόρων (International Board for Plant Genetic Resources) (IBPGR, 1983) για το είδος. Επίσης, οι τοπικοί πληθυσμοί διερευνώνται ως προς την περιεκτικότητα του σπόρου τους σε μικροστοιχεία και ολικές αζωτούχες ουσίες. Τέλος, διερευνάται η ολική (Ht), η διαπληθυσμιακή (Gst) και ενδοπληθυσμιακή (Hs) ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών, καθώς και η μέση φαινοτυπική ποικιλότητα (H ̅p) του κάθε πληθυσμού για όλα τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά, χρησιμοποιώντας τη στατιστική μέθοδο του Nei (1973).
Η διερεύνηση αυτή φανέρωσε την ύπαρξη αξιόλογης φαινοτυπικής ποικιλότητας και κατέδειξε την αναγκαιότητα προσπάθειας διατήρησης και ενίσχυσης της καλλιέργειας των ελληνικών τοπικών πληθυσμών βίγνας. Μορφολογικά χαρακτηριστικά όπως το χρώμα του περιβλήματος του σπόρου και ο μεταχρωματισμός γύρω από την περιοχή του οφθαλμού διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διάκριση των πληθυσμών. Η γεωγραφική προέλευση των τοπικών πληθυσμών δε συνέβαλε στην ομαδοποίησή τους, παρά μόνο στην περίπτωση των τοπικών πληθυσμών της Λήμνου. Οι τοπικοί πληθυσμοί όπως ο VG2 από την Ατσική (Λήμνος) που παρουσίασε λευκό/κρεμ χρώμα σπόρων χωρίς μεταχρωματισμό γύρω από την περιοχή του οφθαλμού, ο VG13 από τον Αμονακλιό (Άνδρος) που παρουσίασε αξιοσημείωτη ποικιλότητα στη μορφολογία των σπόρων του και ο VG23 από τα Λογοθετιάνικα (Κύθηρα) που παρουσίασε έντονο κόκκινο μεταχρωματισμό νωπών λοβών σε μεγάλο ποσοστό θα μπορούσαν να προωθηθούν και να προβληθούν ως μοναδικά προϊόντα.
Το τρίτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 3) διακρίνεται σε δύο υποκεφάλαια, όπου στο πρώτο περιγράφονται αναλυτικά οι είκοσι τρεις τοπικοί πληθυσμοί βίγνας ελληνικής προέλευσης και γίνεται προσπάθεια ομαδοποίησης ή διαφοροποίησης των τοπικών πληθυσμών με κοινή περιοχή προέλευσης (τοπικοί πληθυσμοί από τη Μεσσηνία (3), τη Λήμνο (3), την Άνδρο (6), την Άρτα (2) και τα Κύθηρα (2)), με απώτερο στόχο την ανάδειξη των τοπικών αυτών πληθυσμών και τη διερεύνηση πιθανότητας εγγραφής τους στον Εθνικό Κατάλογο Ποικιλιών φυτικών γεωργικών ειδών ως «Ποικιλίες προς Διατήρηση». Σε περαιτέρω ανάλυση υποβλήθηκαν επίσης οι τοπικοί πληθυσμοί της Λήμνου και ο τοπικός πληθυσμός VG7 από το Αυλωνάρι Ευβοίας λόγω της ομαδοποίησής τους κατά τη διερεύνηση της συλλογής (Κεφάλαιο 2). Για το σκοπό αυτό παρατίθενται οι συχνότητες των κλάσεων (pi) για κάθε χαρακτηριστικό και για κάθε τοπικό πληθυσμό ξεχωριστά και διενεργούνται Πολυμεταβλητές Παραγοντικές Αναλύσεις των Αντιστοιχιών (Multivariate Correspondence Analyses, MCAs) χρησιμοποιώντας τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά. Στο δεύτερο υποκεφάλαιο, γίνεται μία προσπάθεια αναγνώρισης του γνωσιακού επιπέδου του Έλληνα καταναλωτή ως προς τους καλλιεργούμενους τύπους βίγνας και των προτιμήσεών του μέσω ενός ερωτηματολογίου.
Διαφορετικές τοπικές ποικιλίες καταγράφηκαν με κοινή περιοχή προέλευσης σε κάποιες περιπτώσεις (π.χ. Άνδρος), ενώ σε άλλες περιπτώσεις δύο ή περισσότεροι τοπικοί πληθυσμοί φαίνεται να αποτελούν μία τοπική ποικιλία (π.χ. Κύθηρα). Συνολικά από τους είκοσι τρεις τοπικούς πληθυσμούς προκύπτουν δεκαεπτά με δεκαοκτώ τοπικές ποικιλίες με βάση τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν. Ανάλογα με την ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα και το αν οι πληθυσμοί αποτελούν ή όχι κοινή τοπική ποικιλία σε κάποια περιοχή, συστήνεται ότι θα πρέπει να δίνονται συγκεκριμένες κατευθύνσεις στους αγρότες που τις διατηρούν. Για παράδειγμα στην περίπτωση του VG2 (Ατσική, Λήμνος) προτείνεται, λόγω της ομοιομορφίας του, η εμπορία του και η ανάδειξή του ως έχει και η αποφυγή ανταλλαγής και πρόσμιξής του με άλλο μορφότυπο σπόρων. Σε αντιδιαστολή στην περίπτωση του VG13 από τον Αμονακλιό της Άνδρου, προτείνεται η προσπάθεια διατήρησης της καλλιέργειας και εμπορίας του ως μείγμα μορφοτύπων που θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ιδιαίτερο προϊόν και να επιτύχει μία υψηλή τιμή στην αγορά όπως συμβαίνει σε άλλες περιπτώσεις στο εξωτερικό.
Αναδείχθηκε επίσης η υψηλή ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα και τονίζεται ότι θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψιν το φαινόμενο αυτό κατά τις προσπάθειες εγγραφής τοπικών ποικιλιών του είδους. Κατά τη διερεύνηση του γνωσιακού επιπέδου και κατανάλωσης βίγνας στην Ελλάδα παρατηρείται αρκετά μεγάλο ποσοστό άγνοιας της ποικιλομορφίας που διαθέτει το είδος Vigna στη χώρα μας. Οι καταναλωτές στην Ελλάδα έχουν συνηθίσει στην κατανάλωση των μαυρομάτικων φασολιών με λευκό χρώμα και μαύρο μάτι. Επιπλέον, αναγνωρίζουν ως αμπελοφάσουλο τους λοβούς της καλλιεργούμενης ομάδας cv-gr sesquipedalis (πηχιάρικο φασόλι) κι όχι των κοντών νωπών λοβών του είδους. Τέλος, δεν υπάρχει γνώση σε μεγάλο βαθμό ότι τα δύο αυτά προϊόντα προέρχονται από το ίδιο φυτικό είδος.
Στο τέταρτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 4) περιγράφονται τοπικοί πληθυσμοί και διερευνάται η ποικιλότητα μεταξύ και εντός τριάντα-επτά τοπικών πληθυσμών και μίας ποικιλίας βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) με προέλευση από τρεις Νότιο Ευρωπαϊκές χώρες (Πορτογαλία, Ισπανία Ελλάδα). Κατόπιν γίνεται πρώιμη αξιολόγηση δεκαπέντε εκ των τοπικών πληθυσμών σε παραγωγή νωπού λοβού σε σύγκριση με μάρτυρα αναφοράς τη βελτιωμένη σειρά IT97K-499-35. Ο χαρακτηρισμός της συλλογής έγινε χρησιμοποιώντας συνολικά τριάντα τρία αγρο-μορφολογικά χαρακτηριστικά με βάση την προτεινόμενη λίστα περιγραφητών του Διεθνούς Συμβουλίου Φυτικών Γενετικών Πόρων (International Board for Plant Genetic Resources) για το είδος. Παρουσιάζονται αναλυτικά οι σχετικές συχνότητες κλάσεων για κάθε χαρακτηριστικό (pi) και για κάθε καταχώρηση (καταχωρημένο δείγμα). Υπολογίστηκε επιπλέον η ολική (Ht), η διαπληθυσμιακή (Gst) και ενδοπληθυσμιακή (Hs) ποικιλότητα των τοπικών πληθυσμών, καθώς και η μέση φαινοτυπική ποικιλότητα (H ̅p) του κάθε πληθυσμού για όλα τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά, χρησιμοποιώντας τη στατιστική μέθοδο του Nei (1973). Η αξιολόγηση σε παραγωγή νωπού λοβού έγινε λαμβάνοντας υπόψιν δέκα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοση σε νωπό λοβό.
Οι τοπικοί πληθυσμοί από τις τρεις χώρες παρουσίασαν στο σύνολό τους πολλά κοινά μορφολογικά χαρακτηριστικά του σπόρου, όπως μεγάλο μέγεθος και λευκό ή κρεμ χρώμα σπόρων με παρουσία μαύρου χρώματος μεταχρωματισμού γύρω από τον οφθαλμό ή απουσία μεταχρωματισμού γύρω από τον οφθαλμό φανερώνοντας κοινές προτιμήσεις στις χώρες αυτές όσον αφορά στην κατανάλωση του μαυρομάτικου φασολιού αλλά και στην επιλογή συγκεκριμένων μορφοτύπων βίγνας. Στον αντίποδα δεν καταγράφηκαν ορισμένες κλάσεις χαρακτηριστικών περιβλήματος σπόρου (μοτίβα), όπως λευκοί σπόροι με κόκκινες κηλίδες, που απαντώνται στο κέντρο καταγωγής του είδους, την Αφρική. Οι επιλογές των αγροτών, οι εδαφοκλιματικές συνθήκες αλλά και η εντομοπανίδα στην Ευρώπη μπορεί να μην ευνόησε την εξάπλωση αυτών των μορφοτύπων. Ανάμεσα στους τοπικούς πληθυσμούς, ορισμένοι παρουσίασαν αξιόλογα χαρακτηριστικά, όπως ο Cp5648, με προέλευση από την Πορτογαλία, που ήταν ο μοναδικός που παρουσίασε έναν αριθμό φυτών με μαύρου χρώματος ενιαία μεταχρωματισμένων νωπών και ξηρών λοβών, που σε συνδυασμό με το μικρό αριθμό καταχωρήσεων που είναι καταγεγραμμένες και παρουσιάζουν το χαρακτηριστικό αυτό, τον καθιστά ενδιαφέροντα τόσο για βελτιωτικούς όσο και για εμπορικούς σκοπούς.
Οι πληθυσμοί κατά τη διερεύνηση της Ευρωπαϊκής συλλογής σε σύγκριση με την ελληνική συλλογή παρουσίασαν μικρότερες τιμές ενδοπληθυσμιακής ποικιλότητας (Hs). Η μικρότερη ενδοπληθυσμιακή ποικιλότητα ίσως οφείλεται στη μεγαλύτερη ομοιομορφία των Ιβηρικών τοπικών πληθυσμών ως προς την άνθηση και την καρπόδεση σε σύγκριση με τους ελληνικούς τοπικούς πληθυσμούς. Το γεγονός αυτό πιθανότατα να οφείλεται στη διατήρηση των Ιβηρικών τοπικών πληθυσμών ως ξεχωριστούς μορφοτύπους σπόρων. Κατά την αξιολόγηση των δεκαπέντε τοπικών πληθυσμών, οι Πορτογαλικοί τοπικοί πληθυσμοί Vg59, Vg60 και Cp4906 παρουσίασαν πρωιμότητα στην έναρξη της άνθησης αλλά και την έναρξη συγκομιδής των νωπών λοβών τους και θα μπορούσαν να αποτελέσουν γενετικό υλικό για βελτίωση με σκοπό την αποφυγή της ξηρασίας και των υψηλών θερμοκρασιών που συμβαίνουν συχνά τους θερινούς μήνες του Ευρωπαϊκού Νότου. Οι τοπικοί πληθυσμοί Vg60 και Cp5128, οι οποίοι παρουσίασαν υψηλές τιμές σε χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοση αλλά και χαρακτηρίστηκαν από πρωιμότητα ή μέτρια πρωιμότητα αντίστοιχα, θα πρέπει να αξιολογηθούν περαιτέρω.
Στο πέμπτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 5) γίνεται μελέτη των ανθικών χαρακτηριστικών πέντε τοπικών πληθυσμών βίγνας (Vigna unguiculata (L.) Walp.) και της βελτιωμένης σειράς IT97K-499-35 και διερευνάται η σημασία των ανθικών χαρακτηριστικών (φαινολογικών, απεικονιστικών, σχεδιαστικών) στην προσέλκυση επικονιαστών σε ένα Μεσογειακό περιβάλλον. Παράλληλα γίνεται μία πρώτη καταγραφή των ειδών των εντόμων-επικονιαστών της βίγνας και της συμπεριφοράς τους στην περιοχή της Αττικής. Επιπλέον, διερευνάται η συμβολή της επισκεψιμότητας από επικονιαστές στην παραγωγή σε νωπό λοβό και σπόρο. Απώτερο στόχο της έρευνας αποτελεί η συγκέντρωση δεδομένων για την κατανόηση της ποικιλότητας του είδους στην περιοχή, με σκοπό την καλύτερη διατήρησή της.
Το φυτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα αυτό παρουσίασε στατιστικά σημαντικές διαφορές όσον αφορά στα ανθικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν. Οι κυριότεροι επικονιαστές που καταγράφηκαν ανήκουν στο γένος Xylocopa (Latreille, 1802). Η καλλιέργεια βίγνας στην περιοχή παρατηρήθηκε ότι μπορεί να συνεισφέρει στην παροχή τροφής σε αυτά τα είδη και να ενθαρρύνει τη διατήρηση και την ανάπτυξη των πληθυσμών τους. Τα ανθικά χαρακτηριστικά που τους προσελκύουν όπως καταγράφηκαν είναι το χρώμα του άνθους, η θέση έκφυσης της ταξιανθίας και η διάρκεια ανθοφορίας κατά τη διάρκεια της ημέρας (h). Τα χαρακτηριστικά αυτά όμως δε σχετίζονται άμεσα με την επισκεψιμότητα των επικονιαστών, γεγονός που δεν τα καθιστά μεμονωμένα, ασφαλή χαρακτηριστικά για επιλογή με σκοπό την αύξηση επισκεψιμότητας. Πιθανότατα η γύρη και το νέκταρ, να διαδραματίζουν σημαντικότερο ρόλο στην προσέλκυση επικονιαστών. Η αφθονία και η τροφοσυλλεκτική συμπεριφορά των επικονιαστών δεν επηρέασαν την απόδοση σε νωπό λοβό και σπόρο των καταχωρήσεων, ενώ δεν παρατηρήθηκε κάποια αλλαγή στον αρχικό μορφότυπο των σπόρων με τον οποίο είχαν αρχικά χαρακτηριστεί οι καταχωρήσεις, η οποία θα μαρτυρούσε την ύπαρξη σταυρεπικονίασης. Το θέμα της σταυρεπικονίασης χρήζει περαιτέρω διερεύνηση με έλεγχο των μορφοτύπων των σπόρων της F1 γενιάς καθώς παρατηρούνται μητρικές επιδράσεις.
Στο έκτο κεφάλαιο (Κεφάλαιο 6) γίνεται αξιολόγηση πέντε εκ των ελληνικής καταγωγής τοπικών πληθυσμών της καλλιεργητικής ομάδας Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata (VG2-Ατσική, Λήμνος, VG3-Άλιντα, Λέρος, VG4-Μαράθι, Μύκονος, VG20-Μυτιλινιοί, Σάμος, VG23-Λογοθετιάνικα, Κύθηρα), όσον αφορά στην φαινολογία τους και χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την απόδοσή τους σε σπόρο. Ως μάρτυρας αναφοράς χρησιμοποιείται η βελτιωμένη σειρά IT97K-499-35. Η αξιολόγηση έλαβε χώρα σε τρία πειραματικά έτη.
Μεταξύ των πειραματικών ετών και των καταχωρήσεων παρουσιάστηκε στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση όσον αφορά στα φαινολογικά χαρακτηριστικά με εξαίρεση τις ημέρες για το 50% της ωρίμανσης των λοβών. Επίσης, η πλειοψηφία των αγροκομικών χαρακτηριστικών που μελετήθηκαν δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική αλληλεπίδραση του γονοτύπου με το πειραματικό έτος. Εξαίρεση αποτέλεσαν το ύψος των φυτών (p ≤ 0,001), ο αριθμός σπόρων ανά λοβό (p ≤ 0,05) και το βάρος των εκατό σπόρων (p ≤ 0,01). Μεταξύ των χαρακτηριστικών, τους μικρότερους συντελεστές παραλλακτικότητας (CV%) παρουσίασαν οι ημέρες από τη σπορά έως το 50% της άνθησης (9,47%) και οι ημέρες από τη σπορά έως το 50% της ωρίμανσης των λοβών (9,54%), ενώ οι συντελεστές παραλλακτικότητας για τον αριθμό σπόρων ανά φυτό (68,75%) και την απόδοση σε σπόρο (kg ha-1) (50,94%) ήταν αρκετά υψηλοί. Ο αριθμός των λοβών ανά φυτό (r = 0,830, p ≤ 0,001), το μήκος των λοβών (r = 0,534, p ≤ 0,001) και ο αριθμός σπόρων ανά φυτό (r = 0,774, p ≤ 0,001) σχετίστηκαν θετικά με την απόδοση σε σπόρο (kg ha-1). Οι καταχωρήσεις κατά το δεύτερο πειραματικό έτος ομαδοποιήθηκαν ξεχωριστά αυτών των υπολοίπων δύο ετών καθώς παρουσίασαν μικρότερη διάρκεια άνθησης, πρωιμότερη ωρίμανση λοβών, μικρότερο αριθμό λοβών ανά φυτό, μικρότερο αριθμό παραγόμενου σπόρου ανά φυτό και χαμηλότερη απόδοση σε σπόρο (kg ha-1). Ο τοπικός πληθυσμός VG23 (Λογοθετιάνικα, Κύθηρα) φαίνεται να είναι περισσότερο προσαρμοσμένος στις παρούσες εδαφοκλιματικές συνθήκες.
The purpose of this thesis was the characterization and evaluation of Vigna genetic material (Vigna unguiculata (L.) Walp.) originating from Southern European countries. With this aim, experimental fields were established in Attica, at the Agricultural University of Athens, where a detailed characterization of previously unexplored local populations from Portugal, Spain and Greece was carried out. The diversity maintained among and within each local population was also investigated. Furthermore, the effect of insect-pollinators visits on the diversity of cowpea populations (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) and their impact on fresh pod and seed yield was studied. Finally, selected local populations (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) were evaluated in dry and hot summer climatic conditions of Attica.
The first chapter (Chapter 1) presents a review on the literature, addressing the origin, distribution and botanical classification, wild relatives, ex situ and in situ conservation of cowpea genetic material and the importance of on-farm conservation of species diversity. Available descriptors lists and the traits that are used for the species accessions as well as the genetic investigation of the morphological traits are reported. Furthermore, reference to the evaluation of the species and the environmental effects and stresses that faces in Europe and its improvement is made. Additionally, the definition and the characteristics of local varieties/landraces/local populations are presented, while the definitions used in this study are given and justified.
Τhe second chapter (Chapter 2) covers the characterization of a collection of twenty-three local populations of cowpea (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) of Greek origin using a total of thirty-two agro-morphological traits based on the proposed descriptors list by the International Council for Plant Genetic Resources (International Board for Plant Genetic Resources) (IBPGR, 1983) for the species. Also, the local populations are investigated for their seed content regarding micronutrients and total protein content. Finally, the local populations’ total (Ht), inter-population (Gst) and intra-population (Hs) diversity is investigated and the average phenotypic diversity (H ̅p) of each population for all the characteristics is calculated, using Nei's (1973) statistical method.
The investigation revealed the existence of considerable phenotypic diversity and demonstrated the necessity to preserve and strengthen the cultivation of Greek local cowpea populations. Morphological traits such as seed coat color and the pigmentation around the hilum play important role in distinguishing populations. The geographical origin of the local populations did not contribute to their grouping except in the case of local populations originated from Lemnos Island. The local populations such as VG2 from Atsiki (Lemnos Island) which presented a white/cream seed color without pigmentation around the hilum area, VG13 from Amonaklios (Andros Island) which presented remarkable diversity regarding its seed morphology and VG23 from Logothetianika (Kythira Island) which showed intense red discoloration of fresh pods to a large extend could be promoted and displayed as unique products.
The third chapter (Chapter 3) is further divided into two subchapters. In the first subchapter, twenty-three cowpea local populations with Greek origin are characterized in detail and an attempt is made to group or differentiate the local populations with the same place of origin namely local populations from Messinia (3), Limnos (3), Andros (6), Arta (2) and Kythira (2). Ultimate goals were to highlight these local populations and investigate the possibility for their registration in the National List of Agricultural Plant Varieties as "Varieties for Conservation". Further analysis was also applied including local populations from Lemnos and the local population VG7 from Avlonari Evia because they were grouped together during the investigation of the collection (Chapter 2). For this purpose, the frequencies of each class (pi) listed for each trait and for each local population separately and Multivariate Correspondence Analyzes (MCAs) performed using the aforementioned traits. In the second subchapter investigation of the level of knowledge of the Greek consumers regarding cowpea cultivating types and their preferences takes place.
Different local populations were recorded that were previously collected from the same geographical area (e.g., Andros Island), while in other cases two or more local populations appeared to constitute one local variety (e.g., Kythira Island). Out of the twenty-three local populations, seventeen to eighteen local varieties arose based on the qualitative traits studied. Depending on the intra-population diversity and whether or not the populations formed the same local variety in a region, it is recommended that specific directions should be given to the farmers that they are responsible for their maintenance. For example, in the case of VG2 (Atsiki, Lemnos) it is recommended, due to its uniformity, to trade it and promote it as it is and to avoid exchanging and mixing it with other seed morphotypes. On the contrary, regarding VG13 from Amonaklios of Andros, it is suggested to maintain its cultivation and marketing it as a mixture of different seed morphotypes that could be a special product and achieve high price in the market as it happens in other cases abroad.
The high intra-population diversity combined with the low inter-population diversity, which is observed worldwide for cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.), was also highlighted and it is emphasized that it should be seriously considered during local varieties (conservation varieties) registration. While investigating the level of knowledge and consumption of Vigna in Greece, a fairly large percentage of ignorance of the diversity that Vigna species has in our country was observed. Consumers in Greece are used in eating cowpea seeds with white color and black eye. Furthermore, they recognize the pods of the cultivated group cv-gr sesquipedalis (striped bean) as string beans and not the short fresh pods of the species. Finally, a great percentage of the consumers have no knowledge that these two products derive from the same plant species.
In the fourth chapter (Chapter 4) local populations are described and the diversity among and within thirty-seven local populations and one variety of cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) native to three Southern European countries (Portugal, Spain, Greece) is investigated. Furthermore, fifteen of the characterized local populations (Chapter 2) are evaluated for fresh pod production using as reference the improved line IT97K-499-35. The genetic material was characterized using thirty-three agro-morphological traits based on the descriptors list of the International Board for Plant Genetic Resources for the species, where the relative frequencies of classes for each trait are presented in detail (pi) and for each accession. Additionally, the local populations’ total (Ht), inter-population (Gst) and intra-population (Hs) diversity, as well as the average phenotypic diversity (H ̅p) of each population for all traits, were calculated using Nei's (1973) statistical method. The evaluation of fresh pods production was based on ten traits related to fresh pod yield.
Local populations from the three countries shared many seed morphological traits, such as large size and white or cream seed color with the presence of black pigmentation around the hilum or absence of pigmentation, revealing similar preferences, concerning cowpea seed consumption as well as for the choice of specific cowpea morphotypes cultivation, in these countries. Conversely, certain classes of seed coat traits (patterns), such as white seeds with red spots, that are commonly found in the species' center of origin, Africa, were not recorded in our collection. Farmers' choices, soil and climate conditions as well as the insect fauna in Europe may not have favored the spread of these forms. Among local populations, some showed remarkable traits, such as Cp5648 originating from Portugal, which was the only one that included plants expressing black uniformly discolored fresh and dry pods, which in combination with the small number of accessions recorded and exhibit this feature worldwide, makes this population interesting for both breeding and commercial purposes.
The populations investigated in the European collection compared to the Greek collection presented lower values of intrapopulation diversity (Hs). The lower intra-population diversity was shown to be due to the greater uniformity of the Iberian local populations in terms of flowering and fruit setting compared to the Greek local populations. This fact is probably due to the conservation of the Iberian local populations as distinct seed morphotypes. In the evaluation of the fifteen local populations, Portuguese local populations Vg59, Vg60 and Cp4906 showed early onset of flowering and early harvesting of their fresh pods and therefore may consist useful genetic material for improvement, aiming to avoid the very hot and dry summer prevailing in the area. Local populations Vg60 and Cp5128, which showed high values of yield-related traits but were also characterized by earliness or moderate earliness respectively, should be further evaluated.
In the fifth chapter (Chapter 5) the floral traits of five cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.) local populations and one improved line IT97K-499-35 are studied and the importance of floral traits (phenological, display, design traits) in attracting pollinators in a Mediterranean environment is investigated. Also, of cowpea pollinator species and their behavior in Athens were for the first time recorded. In addition, the contribution of pollinator visitation to fresh pod and seed yield is investigated. Gathering data to understand the diversity of the species in the region for its better conservation constituted further purpose of this research.
The plant material used in this experiment presented statistically significant differences in terms of the floral traits studied. The main pollinators recorded belong to the genus Xylocopa (Latreille, 1802). Cultivation of cowpea in the area, therefore, recorded to contribute to the provision of food and to encourage the maintenance and growth of their populations. Flower traits that attracted pollinators were flower color, raceme position and the time that the flowers remained open during the day (h). However, these traits were not directly related to pollinators visitation, which does not make them single, safe traits for selection aiming to increase their visitations. It is possible that pollen and nectar, play a more important role in attracting pollinators. The abundance and foraging behavior of pollinators did not affect the fresh pod and seed yield of the entries. There was no change in the initial seed color among the seed harvested and the beginning samples used, that would indicate existence of cross-pollination. Further investigation and testing of the next generation seed morphotypes is needed to investigate the possibility of some of the entries crossing with each other as maternal effects are observed.
In the sixth chapter (Chapter 6), evaluation of five local populations with Greek origin (Vigna unguiculata cv.-gr. unguiculata) (VG2-Atsiki, Lemnos, VG3-Alinda, Leros, VG4-Marathi, Mykonos, VG20-Mytilinioi, Samos, VG23-Logothetianika, Kythira) is reported, regarding their phenology and traits related to seed yield. Breeding line IT97K-499-35 is used as a reference. The evaluation took place during three experimental years.
Statistically significant interaction between the experimental years and the entries was presented regarding phenological traits studied, with the exception of the days for 50% for pods maturity. Also, most of the agronomic traits studied did not show a statistically significant genotype x experimental year interaction. Exceptions were plant height (p ≤ 0.001), number of seeds per pod (p ≤ 0.05) and hundred seed weight (p ≤ 0.01). Among the traits, days from sowing to 50% of flowering (9.47%) and days from sowing to 50% of pod ripening (9.54%) showed the smallest coefficients of variation (CV%), while the coefficients of variation for seed number per plant (68.75%) and seed yield (kg ha-1) (50.94%) were quite high. Number of pods per plant (r = 0.830, p ≤ 0.001), pod length (r = 0.534, p ≤ 0.001) and number of seeds per plant (r = 0.774, p ≤ 0.001) were positively related to seed yield (kg ha-1). Entries in the second experimental year were grouped separately from those of the other two years as they exhibited shorter flowering duration, earlier pod maturity, lower number of pods per plant, lower number of seeds per plant and lower seed yield (kg ha-1). The local population VG23 (Logothetianika, Kythira Island) seems to be more adapted to the current soil and climate conditions.
