DOI - Vydavatelství Mendelovy univerzity v Brně

Identifikátory DOI

ISBN online: 978-80-7509-859-7 | DOI: 10.11118/978-80-7509-859-7

Testování vitality semen polních plodin

Metodika pro aplikovaný výzkum

Tomáš Středa, Ivana Jovanović, Natálie Březinová Belcredi, Tomáš Nováček, Hana Středová, Jhonny Edison Alba Mejía, Radim Cerkal

Do popředí zájmu se v rámci adaptačních opatření na vývoj klimatu v současnosti dostává šlechtění odrůd se zvýšenou tolerancí k abiotickým stresorům. Z pohledu tolerance k suchu je významnou růstovou fází již klíčení semen a následný vývoj klíčenců. Metody hodnocení klíčení jsou navrženy především do ideálních (laboratorních) podmínek, nicméně je přínosné znát reálné projevy semen v polních podmínkách, byť simulovaných. V tomto kontextu je testována schopnost semen vyklíčit za podmínek suboptimálních až stresových – tj. vitalita semen. Existuje předpoklad, že u genotypů s vitálnějšími semeny dojde, mimo jiné, ke zvýšení tolerance k suchu. Klíčenci z vitálnějších obilek uniknou snáze případnému suchu v počátečních fázích vegetace, vytvoří rychleji kořenový systém a budou tak tolerantnější ke stresovým podmínkám i v dalších fázích vegetace. Hodnocení parametrů vitality semen má potenciál realizace ve šlechtitelských programech. Předchozí výsledky potvrzují významný genetický základ vitality a jsou předpokladem pro využití této vlastnosti semen jako selekčního kritéria ve šlechtění. Standardně používané metody zjišťování vitality semen jsou zpravidla založeny na binárním přístupu – typicky v podobě: naklíčeno/nenaklíčeno. S rozvojem digitální optické techniky a digitální analýzy obrazu jsou vyvíjeny a úspěšně zaváděny metody exaktnějšího, detailnějšího a automatizovaného hodnocení vitality. Metody využívají pro hodnocení digitální skener a software pro digitální analýzu obrazu. Je tak umožněno precizní fenotypování odrůdových diferencí v rychlosti nárůstu biomasy kořenů nebo klíčku u značného počtu genotypů a jedinců. Získané fytometrické (morfometrické) charakteristiky mohou být konfrontovány s vybranými kvantitativními znaky produkce. Aktivity ve výzkumu a šlechtění na zlepšení vitality jsou prozatím velice limitované, vzhledem ke kvantitativní (polygenní) povaze dané vlastnosti a absenci vhodných metod, které jsou doporučeny mezinárodní autoritou typu ISTA (International Seed Testing Association).

Klíčová slova: vitalita semen, klíčení semen, abiotický stres, abiotické stresory, šlechtění, sucho

1. vydání, online: 2022, vydavatel: Mendelova univerzita v Brně



Reference

  1. Anandan, A., Mahender, A., Sah, R. P, Sose, L. K., Subudhi, H., Meher, J., Reddy, J. N., Ali, J. Non-destructive phenotyping for early seedling vigor in direct-seeded rice. Plant Methods, 16(1): 127.
  2. Bertholdsson, N. O., Kolodinska Brantestam, A. 2009. A century of Nordic barley breeding - Effects of early vigour root and shoot growth, straw length, harvest index and grain weight. European Journal of Agronomy, 30(4): 266-274. Přejít k původnímu zdroji...
  3. Bláha, L., Bradová, J. 2014. Význam vztahu kořenů a nadzemní části rostlin a jeho využití. In: Příspěvky k problematice zemědělského pokusnictví. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, České Budějovice, pp. 49-62.
  4. Bláha, L., Kučera, V., Kostkanová, E., Malý, J. 1993. Vliv provenience na vlastnosti osiva, růst a výnos ozimé pšenice. Rostlinná Výroba, 39: 687-700.
  5. Bláha, L., Vyvadilová, M. Metodika testování vlastností semen a klíčních rostlin na odolnost vůči fyzikálním stresorům pro selekci genetických zdrojů řepky ozimé. Metodika pro praxi. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha, 2012, 15 s.
  6. Cao, D.-D., Hu, J., Huang, X.-X., Wang, X.-J., Guan, Y.-J., Wang, Z.-F. 2008. Relationships between changes of kernel nutritive components and seed vigor during development stages of F1 seeds of sh2 sweet corn. Journal of Zheijang University-SCIENCE B, 9(12): 964-968. Přejít k původnímu zdroji...
  7. DOBIÁŠOVÁ, B., GREGOROVÁ, V. 2022. Situace v oblasti zájmu o testování vitality osiv semenářskou praxí v ČR [ústní sdělení]. Brno, 1.12.2022.
  8. Ehrenbergerová, J. 2014. Odrůdy, osivo a sadba. Mendelova univerzita v Brně, Brno.
  9. Elias, S.G., Copeland, L. O., McDonald, M. B., Baalbaki, R. Z. 2012. Seed testing: principles and practices. Michigan State University Press, East Lansing.
  10. Finch-Savage, W. E., Bassel, G. W. 2016. Seed vigour and crop establishment: Extending performance beyond adaptation. Journal of Experimental Botany, 67(3): 567-591. Přejít k původnímu zdroji...
  11. Ghassemi-Golezani, K., Khomari, S., Valizadeh, M., Alyari, H. 2008. Effects of seed vigour and the duration of cold acclimation on freezing tolerance of winter oilseed rape. Seed Science and Technology, 36(3): 767-775. Přejít k původnímu zdroji...
  12. Hampton, J. G. 1995. Methods of viability and vigor testing: a critical appraisal. In: Seed Quality. Basic Mechanisms and Agriculture Implementations. Food Products Press, pp. 81-118. Přejít k původnímu zdroji...
  13. Hampton, J. G., Coolbear, P. 1990. Potential versus actual seed performance - Can vigour testing provide an answer? Seed Science and Technology, 18: 215-228.
  14. Heydecker, W. 1972. Vigour. In: ROBERTS, E. H. (Ed.). Viability of Seeds. Springer Netherlands, Dordrecht, pp. 209-252. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-009-5685-8_8 [cit. 2022-05-16]. Přejít k původnímu zdroji...
  15. Hofbauer, J., Vejražka, K., Středa, T. 2011. Ročníkové vlivy na kvalitativní parametry osiva žita lesního (Secale cereale, var. multicaule). In: 6th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings. Praha, Czech University Life Sciences Prague, pp. 120-125.
  16. Honsova, H. 2019. Poppy seed vigor in relation to field emergence and yield. In: 14th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings. Praha, pp. 24-31.
  17. Hosnedl, V. 2009. Cereals seed quality, its evaluation and importance for using of varieties yield potential. In: 9th Scientific and Technical Seminar on Seed and Seedlings. Praha, pp. 49-54.
  18. Hosnedl, V. 2002. Biologické vlastnosti semen a sadby. In: HOUBA, M., HOSNEDL, V. (Eds.). Osivo a sadba. Nakladatelství Ing. Martin Sedláček, pp. 18-53.
  19. Hosnedl, V. 1999. Stárnutí a vitalita osiva. In: Sborník referátů Osivo a sadba. ČZU, Praha, pp. 77-81.
  20. Hosnedl, V., Honsová, H. 2002. Barley seed sensitivity to water stress at germination stage. Plant, Soil and Environment, 48(7): 293-297. Přejít k původnímu zdroji...
  21. Cheng, H.-Y., Zheng, G.-H., Wang, X.-F., Liu, Y., Yan, Y.-T., Lin, J. 2005. Possible Involvement of K+/Na+ in Assessing the Seed Vigor Index. Journal of Integrative Plant Biology, 47(8): 935-941. Přejít k původnímu zdroji...
  22. Chloupek, O. 2008. Genetická diverzita, šlechtění a semenářství. Academia, Praha.
  23. Chloupek, O. 1972. The relationship between electric capacitance and some other parameters of plant roots. Biologia Plantarum, 14: 227-230. Přejít k původnímu zdroji...
  24. Chloupek, O., Ehrenbergerová, J., Ševčík, R., Pařízek, P. 1997. Genetic and non-genetic factors affecting germination and vitality in spring barley seed. Plant Breeding, 116(2): 186-188. Přejít k původnímu zdroji...
  25. Kakhki, H. R. T., Kazemi, M., Tavakoli, H. 2008. Analysis of seed size effect on seedling characteristics of different types of wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Asian Journal of Plant Sciences, 7(7): 666-671. Přejít k původnímu zdroji...
  26. Klimešová, J., Vintrlíková, E., Středa, T. 2015. Vitalita semen a velikost kořenového systému jako nástroj pro únik a toleranci suchu. In: Osivo a sadba. XII. Odborný a vědecký seminář. Česká zemědělská univerzita v Praze, Praha, pp. 71-76.
  27. Laidig, F., Drobek, T., Meyer, U. 2008. Genotypic and environmental variability for cultivars from 30 different crops in German official variety trials. Plant Breeding, 127(6): 541-547. Přejít k původnímu zdroji...
  28. Lehner, A., Mamadou, N., Poels, P., Come, D., Bailly, C., Corbineau, F. 2008. Changes in soluble carbohydrates, lipid peroxidation and antioxidant enzyme activities in the embryo during ageing in wheat grains. Journal of Cereal Science, 47(3): 555-565. Přejít k původnímu zdroji...
  29. Longlong, F., Tiangang, H., Boxiao, W., Benhua, Z. 2021. Assessment of rice seed vigour using selected frequencies of electrical impedance spectroscopy. Biosystems engineering, 209: 53-63. Přejít k původnímu zdroji...
  30. Marcos-Filho, J. 2015. Seed vigor testing: an overview of the past, present and future perspective. Scientia Agricola, 72(4): 363-374. Přejít k původnímu zdroji...
  31. Mavi, K., Mavi, F., Demir, I., Matthews, S. 2014. Electrical conductivity of seed soak water predicts seedling emergence and seed storage potential in commercial seed lots of radish. Seed Science and Technology, 42(1): 76-86. Přejít k původnímu zdroji...
  32. McDonald, M. B. 2000. Seed priming. In: Seed Technology and its Biological Basis. CRC Press, USA, pp. 287-325.
  33. McDonald, M. B. 1999. Seed deterioration: physiology, repair and assessment. Seed Science and Technology, 27(1): 177-237.
  34. McKenzie, K. S., Rutger, J. N., Peterson, M. L. 1980. Relation of seedling-vigor to semidwarfism, early maturity, and pubescence in closely related rice lines. Crop Science, 20(2): 169-172. Přejít k původnímu zdroji...
  35. Michel, B. E., Kaufmann, M. R. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiology, 51(5): 914-916. Přejít k původnímu zdroji...
  36. Pazderů, K. 2013. Vitalita jako základní vlastnost osiva pro založení optimálních porostů. In: Sója 2013. 20.-22. 8. 2013, Skalička, Sloveč, Řisuty. České Budějovice, Kurent s.r.o., pp. 4-7.
  37. Powell, A. A., Matthews, S. 2005. Towards the validation of the controlled deterioration vigour test for small seeded vegetables. Seed Testing International, 129: 21-23.
  38. Prokinová, E. 2016. Význam ošetření osiva obilnin. Agromanuál, 9-10: 32-35.
  39. Psota, V., Šusta, J., Kosař, K. 1998. Homogenita a modifikace sladu II. Klíčeni zrna, chuť piva. Kvasný Průmysl, 44(5): 126-129. Přejít k původnímu zdroji...
  40. Rhoades, J. D., Kandiah, A., Mashali, A. M. 1992. The use of saline waters for crop production. FAO irrigation and drainage paper, FAO, Rome, 48.
  41. Samarah, N., Alqudah, A. 2011. Effects of late-terminal drought stress on seed germination and vigor of barley (Hordeum vulgare L.). Archives of Agronomy and Soil Science, 57(1): 27-32. Přejít k původnímu zdroji...
  42. Senaratna, T., Gusse, J. F., McKersie, B. 1988. Age-induced changes in cellular membranes of imbibed soybean seed axes. Physiologia Plantarum, 73(1): 85-91. Přejít k původnímu zdroji...
  43. Spielmeyer, W., Hyles, J., Joaquim, P., Azanza, F., Bonnett, D., Ellis, M. E., Moore, C., Richards R. A. A QTL. 2007. on chromosome 6A in bread wheat (Triticum aestivum) is associated with longer coleoptiles, greater seedling vigour and final plant height. Theoretical and Applied Genetics, 115: 59-66. Přejít k původnímu zdroji...
  44. Szirtes, J., Barla-Szabo, G. 1981. A method for the determination of vigor in winter wheat seeds. Novenytermeles, 30(6): 493-500.
  45. Šottníková, V., Psota, V., Gregor, T., Sachambula, L. 2011. Germination dynamics during post harvest maturation of malting barley. Kvasný Průmysl, 57(7-8): 242-245. Přejít k původnímu zdroji...
  46. Šťastný, J., Pazderů, K. 2008. Evaluation of winter wheat (Triticum aestivum L.) seed quality and seed quality stability in relation to varieties and environmental conditions. Journal of Agrobiology, 25(2): 153-161.
  47. TeKrony, D. M. 2003. Precision is an essential component in seed vigour testing. Seed Science and Technology, 31(2): 435-447. Přejít k původnímu zdroji...
  48. TeKrony, D. M., ISTA 2001. Seed Vigour Survey 2000. ISTA News Bull, 122: 14-16.
  49. ÚKZÚZ. 2021. Metodika zkoušení osiva a sadby. Edice 2021. ÚKZÚZ, Odbor osiva a sadby, Praha.
  50. Ullmannová, K. 2013. Genetická kontrola vitality obilek ječmene. Doktorská disertační práce. Brno, Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta.
  51. Ullmannová, K., Středa, T., Chloupek, O. 2013a. Use of barley seed vigour to discriminate drought and cold tolerance in crop years with high seed vigour and low trait variation. Plant Breeding, 132(3): 295-298. Přejít k původnímu zdroji...
  52. Ullmannová, K., Středa, T., Chloupek, O. 2013b. Hodnocení vitality semen souboru dihaploidních linií sladovnického ječmene. Seed vigour evaluation of malting barley double-haploid lines. In: Osivo a sadba. XI. odborný a vědecký seminář. Česká zemědělská univerzita v Praze, Praha, pp. 35-41.
  53. Van de Venter, H. A., Barla-Szabo, G., Ybema, S. G. 1993. A study of single and multiple stress seed vigour tests for undeteriorated seed lots of wheat. Seed Science and Technology, 21(1): 117-125.
  54. Zhang, S., Hu, J., Zhang, Y., Xie, X. J., Knapp A. 2007. Seed priming with brassinolide improves lucerne (Medicago sativa L.) seed germination and seedling growth in relation to physiological changes under salinity stress. Australian Journal of Agricultural Research, 58(8): 811-815. Přejít k původnímu zdroji...