zimní semestr 2008/2009
Pěstování pokusných rostlin Přednáška 5. Dlouhodobé uchovávání semen metoda ultra-dry seed 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 množené 4. cryo-preservation, in-vitro druhy rozmnožované generativně: - možnost přenosu chorob a škůdců semenem (mražení, povrchová desinfekce) 1. semena 2. pyl (prašníky) 3. embrya
Voda v semenech vliv na všechny vývojové fáze semen: formování a zrání stav klidu bobtnání 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 (senescence), deteriorace a ztráta životaschopnosti deteriorace – postupné snižování kvality semen druhové a odrůdové rozdíly nové poznatky fyziologie – deteriorace osiva není nezvratný proces kvalitativních změn Coolbeat (1995) – při dobrých skladovacích podmínkách se může v semenech aktivovat mechanismus, který může tento proces zvrátit
Projevy deteriorace semen Abddul-Baki a Anderson (1972): snižuje se intenzita dýchání snižuje se celková aktivita enzymatické činnosti mění se poměr zásobních látek v semeni, narůstá podíl polyfenolů nastávají změny struktury buněčných membrán, které zvyšují citlivost semen na podmínky prostředí při klíčení a vzcházení dochází ke změnám v syntéze nových látek dochází ke změnám genetického aparátu – zvyšuje se podíl mutací akumulace 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 stárnutí
redukce klíčivosti a vzcházivosti zpomalení rychlosti klíčení nevyrovnané klíčení a vzcházení nižší vitalita, projevující se zvýšenou citlivostí na podmínky prostředí při klíčení a vzcházení méně vyvinuté klíční rostliny anomální klíční rostliny zvyšování obsahu polyfenolických látek v semenech
Dlouhověkost semen u suchých semen obecně: 1. s každým snížením vlhkosti o 1% se dvojnásobně prodlouží délka jeho životaschopnosti 2. s každým snížením teploty uskladnění o 5,6 °C se dvojnásobně prodlužuje délka jeho životaschopnosti Relativní indexy skladovatelnosti semen (doba snížení klíčivosti na polovinu: 1. (po 1 – 2 letech): kukuřice,žito, sója, slunečnice, mák, salát, cibule 2. (po 3 – 5 letech): ječmen, pšenice, oves, pohanka, řepka, bob, len, zelí, květák, mrkev, paprika 3. (po 5 a více letech): vojtěška, řepa, rajče, okurka, vikev, hrách při vlhkosti nad 30% může docházet ke klíčení semen vlhkost 18 – 30% podporuje rychlou deterioraci semen, zejména v souvislosti s rozvojem mikroorganismů vlhkost pod 8 – 9% zamezuje rozvoji hmyzu vlhkost 4 – 5% - semena jsou odolná proti napadení hmyzem a houbovými patogeny
Pro dlouhodobé uchovávání semen FAKTORY PRODLUŽUJÍCÍ ŽIVOTNOST SEMEN NÍZKÁ TEPLOTA NÍZKÁ VLHKOST NÍZKÁ KONCENTRACE KYSLÍKU (?) NÍZKÁ KONCENTRACE ETYLENU
klasický postup
- Vysušit semena - Umístit do utěsněné nádoby - Skladovat v chladné místnosti
Všichni mohou souhlasit nicméně …
- Desiccate your seeds to what extent?
- Place them in a tight container - Store in a cold room
- Desiccate your seeds - Place them in a tight container which containers are tight?
- Store in a cold room
- Desiccate your seeds - Place them in a tight container - Store in a cold room at what temperature?
- Desiccate your seeds 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
Silica gel s Co2Cl
přechodné zbarvení Silica gel s hrubšími zrny
(suchý)
(vlhký)
Náhrada kobaltu při barvení silikagelu:
Železo?
Železo?
Methyl violeť
Tři alternativní způsoby barvení silikagelu: vlevo – suchý, vpravo - vlhký
+ 20%
V hermeticky uzavřeném kontejneru vzdušná vlhkost ≈ 10% R.H. je udržována vysušeným silikagelem
V takových podmínkách lze udržet vlhkost osiva asi 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 certain levels.
3. Pseudo-recalcitrant seeds when mistreated. Only the rate of desiccation is important.
- Place them in a tight container which containers are tight?
Uložení v chladu
Laboratorní teplota (RH variabilní)
Hermetický kontejner
Semena
Semena v kontejneru
Netěsnící kontejner
Typy kontejnerů
(above). Only these four containers (10%) proved to be completely hermetic to water vapour after 12 years of observation. (right). Representative containers of all other thirty-six (90%) allowing moisture intake after periods between 2 months and 3 years.
see www.seedcontainers.net
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 vhodné 4) 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 room at what temperature?
„s každým snížením teploty uskladnění o 5,6 °C se dvojnásobně prodlužuje délka jeho životaschopnosti“
ale pokud 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
