Pěstování pokusných rostlin
Přednáška 5.Dlouhodobé uchovávání semen -metoda ultra-dry seed
zimní semestr 2008/2009
César Gómez-Campo. Dep. Biología Vegetal. Escuela T.S. Ing. Agrónomos. Univ.Politécnica. Madrid
Metody uchovávání genových zdrojů rostlin ex-situ
druhy rozmnožované pouze vegetativně (česnek, brambory, ovocné stromy a keře, chmel):– možnost přenosu virových chorob (termoterapie)
1. opakované výsadby 2. matečné stromy (v izolacích)3. polní školky (i pro druhy generativně množené4. cryo-preservation, in-vitrodruhy rozmnožované generativně:
- možnost přenosu chorob a škůdců semenem (mražení, povrchová desinfekce)
1. semena2. pyl (prašníky)3. embrya
Voda v semenech
vliv na všechny vývojové fáze semen: formování a zránístav klidubobtnání a klíčení
Semena podle tolerance k vyschnutí:většina kulturních rostlin vyžaduje pro úplný vývoj fázi vyschnutí, obsah vody
se ustálí v rovnováze s prostředím, mnoho druhů si udrží schopnost klíčit po dlouhé období.
U nás běžně pěstované druhy plodiny – obsah vody 5 – 10 – 15 – 18%
Semena procházející fází vyschnutí – ortodoxní
Tropy – zralá semena obsahují 20 – 40% vody, při poklesu vlhkosti ztrácejí klíčivost – semena rekalcitrantní (Coffea arabica, citrusy, někdy Passiflora)
Stárnutí (Stárnutí (senescencesenescence), ), deterioracedeteriorace a ztráta a ztráta životaschopnostiživotaschopnosti
deteriorace – postupné snižování kvality semendruhové a odrůdové rozdílynové poznatky fyziologie – deteriorace osiva není nezvratný proces kvalitativních změnCoolbeat (1995) – při dobrých skladovacích podmínkách se může v semenech aktivovat mechanismus, který může tento proces zvrátit
Projevy Projevy deterioracedeteriorace semensemenAbddul-Baki a Anderson (1972):
snižuje se intenzita dýchánísnižuje se celková aktivita enzymatické činnostimění se poměr zásobních látek v semeni, narůstá podíl polyfenolůnastávají změny struktury buněčných membrán, které zvyšují citlivost semen na podmínky prostředí při klíčení a vzcházenídochází ke změnám v syntéze nových látekdochází ke změnám genetického aparátu – zvyšuje se podíl mutacíakumulace toxických metabolitů
projevy:např. tmavnutí obalových vrstev
každý genotyp má kritickou mez, kolik buněk může být poškozeno, než dojde k narušení životaschopnosti
obvykle nepřekračuje 15%další limitující faktor – kontaminace mikroorganismy
Symptomy projevu stárnutíSymptomy projevu stárnutí
redukce klíčivosti a vzcházivostizpomalení rychlosti klíčenínevyrovnané klíčení a vzcházenínižší vitalita, projevující se zvýšenou citlivostí na podmínky prostředí při klíčení a vzcházeníméně vyvinuté klíční rostlinyanomální klíční rostlinyzvyšování obsahu polyfenolických látek v semenech
Dlouhověkost semenDlouhověkost semenu suchých semen obecně:1. s každým snížením vlhkosti o 1% se dvojnásobně prodlouží délka
jeho životaschopnosti2. s každým snížením teploty uskladnění o 5,6 °C se dvojnásobně
prodlužuje délka jeho životaschopnostiRelativní indexy skladovatelnosti semen (doba snížení klíčivosti na
polovinu:1. (po 1 – 2 letech): kukuřice,žito, sója, slunečnice, mák, salát, cibule2. (po 3 – 5 letech): ječmen, pšenice, oves, pohanka, řepka, bob, len,
zelí, květák, mrkev, paprika3. (po 5 a více letech): vojtěška, řepa, rajče, okurka, vikev, hráchpři vlhkosti nad 30% může docházet ke klíčení semenvlhkost 18 – 30% podporuje rychlou deterioraci semen, zejména v
souvislosti s rozvojem mikroorganismůvlhkost pod 8 – 9% zamezuje rozvoji hmyzuvlhkost 4 – 5% - semena jsou odolná proti napadení hmyzem a
houbovými patogeny
Pro dlouhodobé uchovávání semenPro dlouhodobé uchovávání semen
FAFAKKTORTORYY PRODLUŽUJÍCÍ ŽIVOTNOST SEMENPRODLUŽUJÍCÍ ŽIVOTNOST SEMEN
NÍZKÁ TEPLOTANÍZKÁ TEPLOTA
NÍZKÁ VLHKOSTNÍZKÁ VLHKOST
NÍZKÁ KONCENTRACE KYSLÍKUNÍZKÁ KONCENTRACE KYSLÍKU (?)(?)
NÍZKÁ KONCENTRACE ETYLENUNÍZKÁ KONCENTRACE ETYLENU
-- Vysušit semenaVysušit semena
-- Umístit do utěsněné nádobyUmístit do utěsněné nádoby
-- SSkladovatkladovat v chladné místnostiv chladné místnostiVšichni mohou souhlasit
nicméně …
klasický postup
-- Desiccate your seedsDesiccate your seedsto what extent?to what extent?
-- Place them in a tight containerPlace them in a tight container
-- Store in a cold roomStore in a cold room
-- Desiccate your seedsDesiccate your seeds
-- Place them in a tight containerPlace them in a tight containerwhich containers are tight?which containers are tight?
-- Store in a cold roomStore in a cold room
-- Desiccate your seedsDesiccate your seeds
-- Place them in a tight containerPlace them in a tight container
-- Store in a cold roomStore in a cold roomat what temperature?at what temperature?
-- Desiccate your seedsDesiccate your seedsto what extent?to what extent?
Pro ortodoxní semena je „ultra-drying“ bezpečné a významně může prodloužit životnost semen
„Ultra-drying“ pomocí silikagelu má mnoho výhod.
VÝHODY POUŽITÍ SILIKAGELU
1. Jde o velmi jednoduchou metodu vysušení semen.
2. Lze dosáhnout vlhkosti semen nejméně o 2 % nižší než jinými metodami.
3. Dosaženou nízkou vlhkost lze udržovat prakticky neomezeně (v hermeticky uzavřených kontejnerech).
4. Silikagel lze snadno regenerovat (zahřátím) a znovu použít.
5. Změny zbarvení silikagelu mohou upozornit na anomálie (změnu vlhkosti) v kontejneru.
6. Silikagel rovněž absorbuje toxické plyny uvolňované semeny při jejich uskladnění a tím oddaluje stárnutí semen.
Amorfní SiO2
Silica gel Silica gel s Co2Cl
(suchý)
přechodné zbarvení
Silica gel s hrubšími zrny
Silica gel s Co2Cl
(vlhký)
Tři alternativní způsoby barvení silikagelu: vlevo – suchý, vpravo - vlhký
Železo? Železo? Methylvioleť
Náhrada kobaltu při barvení silikagelu:
+ 20%
V hermeticky uzavřeném kontejneru vzdušná vlhkost≈ 10% R.H. je udržována vysušenýmsilikagelem
V takových podmínkách lze udržet vlhkost osivaasi 1.5 - 3.0%
ULTRA-DRYING je potřeba ověřit u všech druhů rostlin, protože
1. Recalcitrant seeds which do not even admit slight desiccation
2. Semi-recalcitrant seeds admitting desiccation only to certainlevels.
3. Pseudo-recalcitrant seeds when mistreated. Only the rate of desiccation is important.
-- Place them in a tight containerPlace them in a tight containerwhich containers are tight?which containers are tight?
Semena v kontejneru
Uložení v chladu
Hermetický kontejner
Semena
Laboratorní teplota(RH variabilní)
Netěsnící kontejner
(above). Only these four containers (10%) proved to be completely hermetic to water vapour after 12years of observation.
(right). Representative containers of all otherthirty-six (90%) allowing moisture intake afterperiods between 2 months and 3 years.
see www.seedcontainers.net
Typy kontejnerů
ZÁVĚRY:
1) mezi testovanými kontejnery, které lze potenciálně ke skladování semen použít, je jen velmi malá část skutečně hermeticky těsná, umožňující dlouhodobé bezpečné uskladnění;
2) vhodné jsou pouze: Kilnerovy zavařovačky, skleněné zatavené ampule, plechové konzervy, láhve pro laboratorní chemikálie;
3) třívrstevné sáčky jsou rovněž vhodné4) ostatní kontejnery nejsou spolehlivě hermeticky uzavíratelné;5) vhodnost kontejneru je potřeba prověřit před použitím;
6) vložení indikátoru změny vlhkosti v kontejneru (barevné změny) umožňuje kontrolu a případnou nápravu
-- Store in a cold Store in a cold roomroomatat whatwhat temperaturetemperature??
„s každým snížením teploty uskladnění o 5,6 °C se dvojnásobně prodlužuje délka jeho životaschopnosti“
alepokud je vlhkost osiva správně udržována a kontrolována,
teplota -5 °C až 0 ºC je dostatečná.
Takto lze ušetřit značné množství energie.
Tento postup byl navržen pro řadu druhů rostli a ověřen v období 40 let skladování
Je tedy možné revidovat protokoly pro dlouhodobé uskladnění semen.(včetně počátečních a periodických testů semen, podmínek uskladnění, regeneračních protokolů atd.)
Thank you for listening! and long life to your seeds!
César Gómez-Campo. Dep. Biología Vegetal. Escuela T.S. Ing. Agrónomos. Univ.Politécnica. Madrid
