Ameliorarea graului

AMELIORAREA GRAULUI

Graul este un aliment de baza care este principala sursa de hrana pentru aproximativ 40% din populatie.

Datorita adaptabilitatii largi, arealul de cultura a graului se intinde de la 60⁰ latitudine nordica pana la 45⁰ latitudine sudica. In privinta altitudinii, graul poate fi intalnit pana la o altitudine de 3500 m.

Utilizarea in alimentatie se datoreaza valorii alimentare data de continutul in proteine cu valoare nutritiva superioara, obtinuta la un pret de cost mult mai scazut decat cel al porumbului.

Ca si continut biochimic, in boabele de grau se gasesc proteine bogate in aminoacizi esentiali 7-22%, amidon 65-70%, lipide 2-4%, saruri minerale, vitaminele B, K, PP, H (lipesc insa vitaminele A, C, D).

Boabele de grau isi gasesc o larga utilizare in panificatie, industria alcoolului si a glucozei. Taratele si resturile vegetale sunt folosite in furajarea animalelor.

1. Originea si sistematica.

Cercetarile arheologice si cele de sistematica arata ca graul a fost cultivat din cele mai vechi timpuri. Exista date de atesta ca graul a fost cultivat in Orientul Mijlociu si Asia Mica cu 10.000-15.000 ani in urma, in centrul Mediteranean cu peste 6.000 ani.

Cea mai veche forma cultivata a fost alacul (Triticum monococum) iar din grupa speciilor hexaploide T.spelta. Din centrul de cultura Asia Mica, cele doua specii s-au raspandit in Europa, nordul Africii si sudul Asiei.

In clasificarea speciilor de grau exista doua sisteme de clasificare, in functie de gradul de ploidie.

Speciile de grau fac parte din familia Gramineae, genul Triticum.

Dupa SEARS (1963) citat de CEAPOIU si colab., 1986 , exista 11 specii de grau, grupate in trei grupe.(Tabelul 1.1)

Tabelul

Clasificarea speciilor de grau, dupa SEARS, 1963.

Dupa MAK KEY (1966) citat de AURIAU si colab., 1992), exista 5 specii de grau, deoarece deosebirile intre speciile grupei diploide si intre cele ale grupei tetraploide (conform clasificarii lui SEARS) sunt foarte mici, intre acestea diferind doar cate o singura gena. (tabelul 1.2)

Tabelul 1.2.

Clasificarea speciilor de grau, dupa MAK KEY 1966.

Acceptia generala asupra evolutiei speciei T.aestivum este ca acesta este un alohexaploid avand la baza trei specii diploide: T.boeticum (AA), Aegilops speltoides (BB) si A.squarosa (DD)

2. Genetica graului

Cercetarile de genetica la grau au fost numeroase, dar s-au desfasurat destul de greoi din cauza numarului mare de cromozomi, a existentei celor trei genomuri si a interactiunii puternice dintre genotip si mediu. Cu toate ca se cunosc bine cromozomii genotipului cu genele caracteristice, inca nu s-a definitivat o harta cromozomiala completa a graului.

Numerotarea cromozomilor a fost facuta de catre Sears in anul 1956: 1A la 7A, 1B la 7B, 1D la 7D.

Studiul localizarii genelor pe cromozomi a fost facut cu ajutorul monosomilor si nulisomilor, obtinand pe langa localizarea genelor pe cromozomi si stabilirea determinismului genetic pentru principalele caractere.

Capacitatea de productie este un caracter complex influentat puternic de conditiile de mediu, avand o stabilitate destul de redusa. Determinismul genetic al acestui caracter este de tip poligenic cu efecte de aditivitate, dominanta, spradominanta sau epistazie, putand fi implicate si oligogene sau gene cu efecte modificator de amplificare, inhibare sau reducere.

In urma unui astfel de determinism rezulta doua componente ale capacitatii de productie: o componenta morfologica si una fiziologica, ambele fiind influentate de conditiile de mediu in proportie de 50-60%.

In privinta componentelor productiei intereseaza stabilitatea genetica a acestora. Caractere cu stabilitate genetica mare sunt: MMB, densitatea spicului, numarul de spiculete din spic. Stabilitate mijlocie prezinta: lungimea spicului, numarul de boabe din spic, iar cu stabilitate mica: numarul fratilor fertili, greutatea boabelor din spic, numarul de boabe din spic si numarul boabelor pe planta.

Calitatea la grau prezinta doua componente principale: procentul de proteina si calitatea proteinei.

Procentul de proteina variaza intre 8 si 12%, dar la soiurile cultivate este de 14-16%. Procentul de proteina este determinat poligenic cu efecte de aditivitate si dominanta. Exista si gene majore dominante (genele Pro 1 si 2 amplasate pe cromozomul 5D la soiul Hope; sau gene amplasate pe cromozomii 1A,1B,1D la linia F.26-70) sau recesive (amplasate pe cromozomii 5A si 5D la soiul Atlas 66).

Procentul de proteina are un coeficient de ereditate cuprins intre 0,4-0,8 si este corelat negativ cu capacitatea de productie.

Calitatea proteinei este data de calitatea glutenului. Aceasta fractie proteica are doua componente: gliadina determinata de gene amplasate pe cromozomii 2,3,4,7 si gluteina determinata de gene amplasate pe cromozomii 1.

Rezistenta la ger este un caracter determinat poligenic intervenind putine gene majore. Pentru acest caracter apar frecvent transgresiuni in populatiile hibride. Genele pentru acest caracter sunt localizate pe cromozomii 1B, 1D, 7A,4D, 5D.

Rezistenta la diferitele boli poate fi prezenta de tip vertical sau orizontal. Principalele gene recunoscute pentru rezistenta la boli sunt:

- pentru fainare (Erysiphe graminis): Pm 1-8, bun donator soiul Khlapi,

- pentru rugina bruna (Puccinia recondita): Lr 1-26 preluate de la genurile Aegilops, Secale, Agripyron, T.monococum, T.timopheevi,

- pentru rugina galbena (Puccinia striiformis): Yr 1-10 preluate de la Aegilops, Agropyron sau de la donatorii Nadadores sau Aurora,

- pentru rugina neagra (Puccinia graminis): Sr 1-37, preluate de la T.monococum, T.turgidum, T.timopheevi, Aegilops, Agropyron, Haynaldia

- pentru malura (Tiletia sp.): Bt 1-10, bun donator Turkei 3055,

- pentru fuzarioza (Gibberella sp.): gene neprecizate gasite la T.timopheevi, Aegilops, Agropyron,

- pentru septorioza (Septoria sp.): gene neprecizate la soiurile Oasis si Blueboy.

Rezistenta la daunatori se poate realiza in mai multe moduri: prin nepreferinta, prezenta unor antibiotice sau poate fi creata numai o toleranta.

Pentru principalii daunatori pot interveni gene majore sau poate aparea un determinism de tip poligenic.

- pentru musca de Hessa: genele H 1-8 preluabile din soiurile Turkey, Seneca, Jawa,

- pentru viespea graului: gene neprecizate gasite in soiurile Rescue, Rega, Fortuna,

- pentru gandacul ovazului: gene neprecizate care confera peroziatate frunzelor gasite in soiul Doweny

- pentru paduchele verde al graului: gene neprecizate gasite in soiul Amigo sau triticalele Gancho.

Rezistenta la scuturare a fost mai putin studiata. Se cunoaste ca prezenta genei Tg de pe cromozomul 2B confera tenacitate rahisului. Aceasta gena provine de a unele specii de Aegilops.

Rezistenta la incoltirea in spic este determinata de genele R 1-3 cu actiune cumulativa, gene amplasate pe cromozomii 3A, 3B, 3D. Se cunoaste ca formele cu bob rosu sunt mai rezistente.

Rezistenta la cadere este influentata de elemente morfologice: talie si structura anatomica a paiului. Este un caracter determinat poligenic, genele fiind amplasate pe cromozomii 1A, 2A, 2B, 4B, 2D, 3D. Reducerea taliei se poate face utilizand genele Rht 1-7 plus genele de piticire d cu efect aditiv. Cel mai utilizat donator pentru reducerea taliei este soiul Norin 10.

Rezistenta la seceta prezinta un determinism genetic mai putin cunoscut, stiindu-se doar ca pot interveni atat gene majore cat si gene minore.

Precocitatea este un caracter determinat de gene dominante. Pentru precocitate acestea sunt amplasate pe cromozomul 7D a soiurilor Kanred si Kharkov, iar pentru tardivitate pe cromozomii 1A si 7D ai liniei Cornell Selection 507.

3. Germoplasma

Germoplasma la grau este foarte bogata. Pe langa populatiile locale si soiurile vechi (Odvos 231, Cenad 117, A-15) se pot utiliza ultimele creatii romanesti din principalele centre de ameliorare.

Creatiile de la Fundulea sunt mai timpurii, rezistente la iernare si seceta, cu o calitate buna, cu capacitate mare de adaptare, avand productie bazata pe capacitate mare de infratire. Spicele si boabele sunt mai mici.

Creatiile de la Lovrin sunt foarte productive, cu spice si boabe mari, dar cu capacitate mai slaba de infratire. Rezistenta la cadere este buna, dar sunt mai sensibile la iernare si cu calitate mai slaba.

Soiurile straine prezinta caracteristici aparte in functie de zona de provenienta. grupa ecologica din estul Europei se caracterizeaza printr-o foarte buna rezistenta la ger si seceta, capacitate de infratire foarte buna, productivitate satisfacatoare, foarte precoce dar bune calitativ.

Grupa ecologica din centrul Europei prezinta capacitate de productie buna si o rezistenta la iernare medie.

Grupa ecologica din vestul Europei se caracterizeaza printr-o productivitate foarte mare, sunt forme tardive, cu spic foarte mare, foliaj bogat, pretentioase fata de umiditate si fertilizare, dar slabe din punct de vedere calitativ.

Grupa ecologica din estul Asiei se caracterizeaza prin precocitate, talie redusa, rezistenta la cadere, boabe mici.

Grupa ecologica din centrul Asiei se caracterizeaza prin rezistenta la boli.

Grupa ecologica din America de Sud se caracterizeaza prin productivitate mai redusa dar rezistenta la aciditatea si excesul aluminiului in sol.

Grupa ecologica din Africa este rezistenta la seceta, cuprinzand forme specifice de primavara.

Genitorii de profesie sunt soiuri sau linii care prezinta gene speciale, aceste soiuri fiind amintite la determinismul principalelor caractere. Cei mai cunoscuti sunt: Fiorello pentru boabe mari, Norin 10 pentru talie mica, Atlas 66 pentru calitate, etc.

Speciile inrudite constituie un bogat rezervor de gene pentru rezistente la boli sau la factorii de mediu nefavorabili.

Speciile diploide sunt rezistente la rugini si fainare si au o buna capacitate de infratire. Speciile tetraploide prezinta gene de rezistenta pentru majoritatea bolilor. T.turgidum poate fi folosit pentru imbunatatirea capacitatii de productie, iar T.durum si T.timopheevi pentru corectarea calitatii.

Pe langa speciile genului Triticum, mai pot fi folosite ca genitori pentru diferite tipuri de rezistente, specii din genurile Aegilops, Agropyron, Secale, Haynaldia.

4. Obiective de ameliorare.

Obiectivele de ameliorare pot fi impartite in patru mari categorii:

- Ameliorarea capacitatii de productie in conditii de mediu nelimitative.

- Stabilitatea recoltei in conditii de mediu limitative (rezistenta la boli, la factorii de mediu nefavorabili, precocitate).

- Adaptare la tehnologia aplicata (recoltare mecanizata, rezistenta la erbicide, adaptare la conditii de irigare).

- Imbunatatirea calitatii recoltei.

Aceste obiective se vor avea in vedere ca un complex, ameliorarea facandu-se concomitent in toate directiile, actionarea intr-o singura directie fiind neeconomica.

Cu cat numarul obiectivelor propuse este mai mare cu atat progresul genetic este incetinit. Ca urmare, se va stabili o strategie de ameliorare prin punctarea prioritatilor in functie de necesitatile zonei deservite de laboratorul de ameliorare. Pentru a se realiza acest lucru este necesara cunoasterea factorilor limitativi din zona, a posibilitatilor de progres genetic si alegerea unor metode de ameliorare care sa poata duce la realizarea obiectivelor propuse.

Ameliorarea capacitatii de productie. Nivelul productiilor atinse de soiurile actuale este de 8.000-9.000 kg/ha, dar teoretic, potentialul biologic poate permite atingerea unor valori de 11.000-13.000 kg/ha. Pentru atingerea unor astfel de parametrii trebuie imbunatatite unele caracteristici morfologice si unele insusiri fiziologice.

a.Optimizare proceselor fiziologice.

Productia de boabe este realizata in urma actiunii a trei procese fiziologice importante: fotosinteza, respiratia, utilizarea asimilatelor in procesele de crestere si depunere a lor ca substante de rezerva.

Sporirea potentialului fotosintetic se realizeaza prin obtinerea unor forme cu suprafata foliara mai mare si o pozitionare erecta a frunzelor astfel incat sa valorifice mai bine lumina. Un potential fotosintetic mai mare il prezinta speciile diploide si cele tetraploide de la care pot fi preluate gene pentru imbunatatirea acestei insusiri.

In privinta suprafetei foliare, prin crearea unor forme cu frunze mai late, se tinde spre o suprafata foliara de 5-7 m² suprafata folaiara/m² de teren.

La asemenea suprafete foliare, pentru asigurarea unei bune aprovizionari cu substante nutritive, este necesara si dezvoltarea sistemului radicular.

In scopul directionarii asimilatelor spre depunere si evitarea consumarii lor in procesele de crestere, este necesara reducerea taliei, obiectiv ce contribuie si la marire rezistentei la cadere.

b. Optimizarea proceselor de morfogeneza.

Formarea elementelor morfologice componente ale productiei se realizeaza secvential. In fiecare faza fenologica se formeaza cate un component de productie, care are determinism genetic stabilit. Pentru aceasta se urmareste selectia formelor dorite sau folosirea metodelor adecvate pentru crearea acestora, apoi a celor de identificare a creatiilor valoroase.

In urma optimizarii proceselor de morfogeneza se imbunatatesc caracteristicile morfologice componente ale productiei. Productia de boabe are doua componente importante: numarul spicelor la unitatea de suprafata si productivitatea unui spic.

Numarul de spice la unitatea de suprafata depinde de:

- capacitatea de infratire care este un caracter determinat genetic cu influenta din partea conditiilor de mediu;

- calitatea semintei de care depinde numarul plantelor rasarite. Acest caracter este influentat de marimea embrionului, viteza de germinare, puterea de strabatere care este mai mare la formele cu coleoptil lung sau cele la care numarul radacinilor embrionare este mai mare.

- rezistenta la iernare influenteaza direct numarul spicelor la unitatea de suprafata prin desimea plantelor ramase dupa trecerea peste iarna.

Productivitatea spicului este un caracter complex, care include mai multe elemente morfologice.

- numarul de boabe din spic este influentat de durata de crestere a primordiei spicului care duce la realizarea unei anumite lungimi a spicului si de marimea suprafetei de asimilatie care contribuie la asigurarea asimilatelor pentru ducerea la maturitate a unui numar de boabe cat mai mare, astfel existand posibilitatea cresterii numarului de boabe din spiculet mai mare de 3. Genetic acest lucru se poate realiza prin transferarea de gene de la unele forme ce prezinta 7-8 boabe in spiculet, de exemplu soiul Tetrastichum. Asemenea forme pot realiza in jur de 20.000 boabe/m². (AUSTIN si colab. 1989)

- marimea boabelor este un alt element component al productivitati spicului. Acesta este dependent de marimea ovarelor, de durata de umplere a boabelor si de longevitatea aparatului foliar. Pentru cresterea marimii ovarelor exista gene speciale care pot fi gasite in soiurile: Lovrin 231, Fiorello, Cologna.

In ameliorarea capacitatii de productie trebuie avute in vedere si corelatiile dintre acest caracter si alte caractere. In cazul unor corelari negative, imbunatatirea productivitatii se face greu. Astfel, productia de boabe este corelata negativ cu talia redusa. Formele cu talie mica sunt rezistente la cadere, dar prezinta coleoptilul mic ceea ce afecteaza rasarirea, au o masa vegetativa redusa ceea ce afecteaza capacitatea de asimilatie, ducand si la o micsorarea a marimii boabelor.

Capacitatea de productie este corelata negativ si cu perioada de vegetatie scurta. Formele precoce prezinta avantajul ca sunt mai putin afectate de boli si de seceta, dar prezinta un numar de frati mai mic fiind scurtata perioade de infratire, sunt mai slab rezistente la ger si prezinta boabe mai mici fiind redusa perioada de umplere a boabelor.

Aceste corelatii nedorite pot si evitate prin gasirea unor forme care fac exceptie, forme la care s-a realizat ruperea corelatiilor, sau gasind forme care prezinta un 'compromis' cu eficienta fiziologica maxima.

Ameliorarea capacitatii de productie se realizeaza destul de greu deoarece este un caracter complex, numarul genelor implicate fiind foarte mare. O alta piedica este faptul ca interactiunile dintre genotip si mediu sunt complexe, iar estimarea productivitatii din primele generatii se face cu precizie redusa. Fiind un caracter cantitativ si dependent de actiunea omului, numarul segregantelor valoroase este redus, iar daca se are in vedere prezenta transgresiunilor, acestea apar foarte rar.

Pentru a creste eficienta ameliorarii acestui caracter, trebuie facuta o selectie indirecta timpuriu pe baza elementelor morfologice componente ale productiei, sau pe baza caracterelor corelate cu aceasta. Selectia timpurie trebuie facuta pentru caracterele cu ereditate simpla cum sunt: marimea boabelor, capacitatea de infratire, masa a 1000 boabe.

O cale de selectie rapida, care cuprinde atat elementele fiziologice cat si cele morfologice, este alegerea prin intermediul indicelui de recolta sau a randamentului de boabe.

Ameliorarea calitatii. Calitatea boabelor de grau poate fi privita sub diferite aspecte, atat in ceea ce priveste continutul biochimic, cat si insusirile tehnologice.

a. Cresterea continutul de proteina.

In ceea ce priveste continutul de proteina in boabele de grau, exista o variabilitate foarte mare. Diferentele dintre soiuri in privinta continutului de proteina se mentin fara a fi influentate de conditiile de mediu. Ca genitori pentru marirea valorilor pentru acest caracter se pot folosi genitorii de profesie: Atlas 66, linia F 26-70, Naphall, April.

Procentul de proteina este corelat negativ cu capacitatea de productie. pentru a reduce la minim efectul acestei corelatii se recomanda folosirea unor metode rapide de detectare a continutului de proteina inca din etape ale selectiei, selectia liniilor dupa cantitatea de proteina la unitatea de suprafata sau selectia pe baza indicelui de eficienta a utilizarii azotului ( produsul intre procentul de proteina si indicele recoltei utile). Aceasta corelatie negativa se reflecta in faptul ca nu exista soiuri foarte productive si cu o calitate foarte buna. Imbunatatirea continutului in proteina se poate realiza prin transfer de gene de la unele specii inrudite: T.turgidum, T.diccocoides, T.durum. (PAYNE si colab., 1980)

b. Sporirea proportiei de aminoacizi esentiali.

Dintre aminoacizii esentiali, lizina si metionina sunt deficitari. Continutul in lizina este corelat negativ cu procentul de proteina pana la valoarea de 16%. Dintre soiurile bogate in acesti doi aminoacizi, pot fi folosite ca genitori Naphall, Hybrid English.

c. Imbunatatirea calitatii din punct de vedere tehnologic.

- Calitatea de morarit se refera la randamentul maxim de produs finit (faina) la un consum energetic minim. Acest fapt depinde de mai multe caracteristici. Una dintre acestea este procentul de endosperm din bob care trebuie sa fie intre 73 si 86%. Procente ridicate prezinta boabele mari, pline, sferice, cu santuletul ventral superficial.

Un consum energetic redus se obtine la boabele cu duritate mica, uniforme, la care endospermul se desprinde usor de pericarp.

- Calitatea de panificatie este o insusire complexa care este dependenta de continutul de proteina si de calitatea acesteia. O proteina bogata in gluten duce la obtinerea unei faini cu putere mare, cu randament al aluatului bun, cu o putere mare de absorbtie a apei. Calitatea glutenului influenteaza caracteristicile painii: volum, porozitate, elasticitate. (GRAYBOSCH si colab., 1996)

- Calitatea pentru paste fainoase este dependenta de continutul de gluten si de o alta componenta a glutenului. In aceasta situatie, glutenul trebuie sa fie putin gonflabil, iar aluatul sa isi pastreze forma la modelare.

Ameliorarea rezistentei la iernare. Rezistenta la iernare este o insusire care influenteaza direct capacitatea de productie. Aceasta este determinata poligenic cu contributia unor gene majore. Fiind un caracter cantitativ, se atinge cu greu nivelul rezistentei parintelui cel mai rezistent, dar adesea apar transgresiuni favorabile.

Pentru aceasta insusire, trebuie ales un prag minim de rezistenta, deoarece este corelat negativ cu capacitatea de productie. Limita de rezistenta trebuie stabilita in functie de caracteristicile climatice ale zonei unde va fi cultivat viitorul soi. Pentru asigurarea unei sigurante a recoltei capacitatea de productie trebuie testata concomitent cu rezistenta la iernare. In cazul in care testarea in conditii naturale nu este relevanta, din cauza iernilor blande, testarea acestui caracter trebuie facuta in conditii artificiale, desi aceste metode nu caracterizeaza complet rezistenta la iernare, ci mai mult rezistenta la ger. Astfel, cele doua metode trebuie aplicate impreuna, sau testarea trebuie facuta in zone cu ierni aspre.

Ameliorarea rezistentei la boli. Rezistenta la boli este un obiectiv permanent deoarece variabilitatea ecologica a agentilor patogeni este foarte mare. Permanent apar numeroase rase fiziologice specializate astfel ca in aceasta directie de ameliorare progresele se obtin greu.

In trecut programele de ameliorare s-au bazat pe folosirea genelor de rezistenta totala, usor de transferat prin back-cross din surse de gene cunoscute. Diversificarea continua a agentilor patogeni face ca soirile create prin aceasta metoda sa aiba o viata scurta, aparitia unei rase fiziologice noi ducand la distrugerea soiului.

In prezent, se contureaza ameliorarea rezistentei la boli prin acumularea in genotip a oligogenelor sau amestecul unor genotipuri diferite in privinta genelor de rezistenta (soiuri multilinale), acestea fiind forme tolerante. (KNOTT, 1995)

Astfel de soiuri se pot crea cu o buna rezistenta la fainare si rugini, dar pentru rezistenta la septorioza si fuzarioza sursele de gene de rezistenta sunt mai putin cunoscute. Sursele de rezistenta la boli au fost prezentate la descrierea determinismului genetic al principalelor caractere.

Ameliorarea pretabilitatii la mecanizarea culturii.

Pretabilitatea la mecanizarea lucrarilor din tehnologie necesita o buna rezistenta la cadere si la scuturare.

Rezistenta la cadere este un caracter dependent de inaltimea plantelor si constitutia anatomica a paiului. Rezistenta paiului la frangere este buna cand tesuturile mecanice sunt bine dezvoltate (startul de sclerenchim) si numarul fasciculelor libero-lemnoase este mare. Elemente de selectie sunt si diametrul si lungimea paiului.

Cel mai frecvent si mai facil, imbunatatirea rezistentei la cadere se face prin crearea de soiuri cu pai scurt, diametru mare, o buna ancorare a radacinilor in sol. Cel mai dificil se imbunatateste elasticitatea paiului. (STORLIE si TALBERT, 1993)

Testarea acestei insusiri se poate face prin metode indirecte (masuratori biometrice sau studii anatomice asupra paiului) sau direct in camp, folosind agrofondurile de provocare.

Rezistenta la scuturare este un caracter care la soiurile actuale de grau nu pune probleme deosebite. Aceasta depinde de gradul de acoperire a boabelor cu glume si palee.

Ameliorarea precocitatii. Obtinerea de soiuri precoce este un obiectiv important datorita unor avantaje care apar. Formele precoce sunt mai putin atacate de principalele boli, scapa de actiunea nefavorabila a secetei si temperaturilor ridicate, dar sunt mai putin productive.

In ameliorare se urmareste crearea de soiuri din toate grupele de precocitate pentru a se obtine o amplitudine a precocitatii de 8-10 zile. Durata perioadei de vegetatie depinde de modul de desfasurare a procesului de vernalizare, de fotoperiodism, de ritmul de crestere si de rezistenta la iernare. (CAMBRON si colab., 1996)

Pentru perioada de vegetatie exista o variabilitate foarte mare. Formele cele mai precoce se gasesc in Orient, fiind cu 12-14 zile mai precoce decat soiul Fundulea 29, iar cele mai tardive in vestul Europei, fiind cu 12-14 zile mai tardive decat acelasi martor. Pornind de la acest genofond se pot crea soiuri care sa permita o esalonare a recoltatului, astfel incat sa nu apara pierderi din cauza supracoacerii (pierderi prin scuturare, degradare a productiei datorita incoltirii in spic, etc.)

5. Metode de ameliorare.

La inceputurile ameliorarii graului a fost folosita variabilitatea naturala cumulata de-a lungul timpului. In aceasta perioada s-a aplicate selectia in masa, si mai tarziu selectia individuala fiind obtinute soiuri cultivate mult timp pe suprafete mari: Odvos 241, Cenad 117, A 15.

In ultimul timp, in ameliorarea graului se impune crearea de variabilitate prin diferite metode, urmata se selectie.

Hibridarea este principala metoda de provocare a variabilitatii. pentru obtinerea semintei hibride, in ameliorare se aplica castrarea manuala urmata de polenizare artificiala. S-a incercat si folosirea unor substante chimice care sa inhibe formarea polenului sau sa distruga viabilitatea acestuia, dar care sa nu afecteze partea femela a florii. Pe langa aceste efecte, substantele respective trebuie sa mentina cele doua lodicule de la baza florii in stare de turgescenta pentru ca floarea sa se mentina deschisa facand posibila polenizarea artificiala mai usoara. O alta cale, mai putin utilizata in ameliorare din cauza costurilor ridicate, este folosirea androsteriltatii.

Ca tipuri de hibridare, in ameliorarea graului, se folosesc toate tipurile. Foarte utilizata a fost hibridarea simpla, care a dus la crearea multor soiuri cultivate si in perioada actuala.

O larga utilizare o are back-cross-ul in imbunatatirea unor soiuri valoroase deficitare in privinta unuia sau a unui numar mic de caractere. Aceasta metoda se aplica mai ales pentru imbunatatirea rezistentelor la boli.

Prin hibridare complexa se cauta sa combine alele valoroase de la mai multi genitori. Pentru a se obtine rezultate rapide, acesti hibrizi complecsi trebuie sa fie studiati in populatii foarte mari, deoarece fiind vorba despre un numar mare de gene implicate, segregarea se desfasoara in paralel cu efectuarea hibridarilor. Pentru a mari frecventa genelor favorabile, primii parteneri in hibridare trebuie sa aiba caracterele dorite usor de urmarit, iar ultimii genoitori sa fie cei mai valorosi si mai bine adaptati. Succesul este sporit de diversitatea genetica a materialului utilizat, deci genitorii trebuie sa fie din zone ecologice diferite, cu reactii diferite la conditiile de mediu si complementari in privinta caracterelor.

Frecvent este folosita si hibridarea indepartata. In cazul incrucisarii intre specii ale aceleiasi grupe de ploidie hibrizii sunt fertili. Daca hibridarea se face intre diploizi si tetraploizi, sau intre diploizi si hexaploizi, hibrizii rezultati vor fi sterili. In cazul incrucisarilor intre tetraploizi si hexaploizi, hibrizii vor fi partial sterili. prin intermediul incrucisarilor indepartate s-au transferat gene de rezistenta la boli de la diferite specii. Prin aceasta metoda au fost create multe soiuri, obtinute din combinatii intre specii apartinatoare genului Triticum: T.durum x T.aestivum - rezistent la rugina neagra; T.diccocum x T.aestivum sau T.timopheevi x T.aestivum - rezistente la rugina bruna; T.turgidum x T.aestivum - forme cu boabe mari.

Hibridarea indepartata poate aparea nu numai intre speciile aceluiasi gen, ci si intre specii apartinatoare unor genuri diferite. Pe aceasta cale au fost obtinute soiuri din combinatiile hibride: T.aestivum x Aegipols comosa - rezistent la rugina galbena; T.aestivum x Ae.umbeluletum - rezistent la rugina bruna; T.aestivum x Ae.ventricosa rezistent la cercosporela. Foarte frecvente au fost incrucisarile dintre grau si secara pentru crearea de rezistenta la bolile ce ataca graul.

Hibridarea indepartata a fost folosita si pentru preluarea de gene de androsterilitate. Acestea pot fi preluate de la Ae.ovata, Ae.cadata sau Ae.speltoides. (CEAPOIU si colab., 1986)

Mutatiile constituie o alta metode de provocare a variabilitatii. cele mai utilizate sunt nutatiile genice sau cromozomiale. Ca agenti mutageni pot fi foilosite radiatiile de orice tip, cat si factorii mutageni chimici. Dintre acestia, eficacitatea cea mai mare o au etilenimina 0,01-0,06% sau etil-metan-sulfonatul 0,2-1,5%. Caracterele cele mai afectate de mutatii sunt talia plantelor, durata de vegetatie, rezistentele la boli, unele elemente ale capacitatii de productie. Radiatiile sunt folosite foarte frecvent asupra hibrizilor indepartati pentru a mari frecventa translocatiilor.

Metode speciale de creare a variabilitatii sunt diferitele tehnici ale biotehnologiilor: hibridarea somatica, aplicarea de mutatii asupra culturilor de celule 'in vitro', etc.

Selectia este metoda care urmeaza celor ce provoaca variabilitatea. Tipul de selectie adecvat se stabileste in functie de metoda de baza folosita. Efectul selectiei depinde de proportia genotipurilor dorite, de gradul de manifestare a genotipului in fenotip si de facilitatea testarii caracterelor urmarite.

Proportia genotipurilor dorite intr-o populatie hibrida este influentata de numarul genelor implicate in realizarea caracterelor ameliorate. Numarul mare al locilor implicati in realizarea unui caracter ingreuneaza procesul selectiei. Un alt element ce are implicatii asupra proportiei genotipurilor valoroase dintr-o populatie este generatia segreganta in care se afla aceasta. Un procent mare de segregante apare in primele generatii segregante, dar majoritatea genotipurilor sunt heterozigote, deci caracterizate prin instabilitate, acestea trebuind a fi prelucrate prin selectie repetata. Ca o ultima influenta, poate fi amintit gradul de dominanta care poate usura procesul selectiei.

Gradul de manifestare a genotipului in fenotip este un alt factor hotarator in succesul selectiei. Pentru caracterele cu un coeficient de ereditate mare, progresul obtinut este mai pronuntat.

In cazul caracterelor care pot fi testate direct selectia se face mai rapid, insa nu pentru toate insusirile se pot aplica metodele directe. In multe situatii se apeleaza la metodele indirecte bazate pe unele corelatii dintre caracterul urmarit si alte insusiri mai usor de detectat.

Dintre metodele de selectie aplicate cu succes in ameliorarea graului, sunt cele specifice prelucrarii populatiilor hibride: selectia genealogica, selectia tardiva sau selectia in populatii partiale.

Graul hibrid. Existenta heterozisului la grau a pus intrebarea daca in productie nu pot fi cultivati hibrizii de grau. Desi valoarea heterozisului la grau este mai mica decat la plantele alogame, in functie de combinati hibrida si de conditiile de mediu, el poate atinge valori de pana la 50%. O marime mai mare se poate atinge daca formele parentale sunt foarte diferentiate din punct de vedere genetic. Prezenta supradominantei si epistazie mareste valoarea heterozisului.

Din studiile facute s-a constatat ca soiurile ameliorate sunt mai putin valoroase ca genitori pentru crearea de hibrizi cu heterozis ridicat. Dificultatile in realizarea hibrizilor pe scara larga sunt legate de necesitatea castrarii care, manual, se realizeaza foarte dificil. S-a cautat inlocuirea castrarii manuale cu tratarea florilor formei mama cu unele substante chimice (agenti chimici de hibridare) care sa distruga fertilitatea polenului. (OURY si colab., 1990)

Problema castratului a fost rezolvata prin utilizarea androsterilitatii. Surse de androsterilitate au fost gasite la unele specii inrudite de la care au foste transferate la unele soiuri de grau. Prima sursa de androsterilitate a fost descoperita la Aegilops ovata si Aegilops caudata, in Japonia (Kihara si Fukasawa), in anul 1951. In anul 1957, in Statele Unite au fost descoperite asemenea gene si la Triticum timopheevi, iar mai recent la Triticum speltoides. (Wilson si Ross). In toate cazurile tipul de androserilitate descoperit a fost cea nucleo-citoplasmatica. Din aceste surse, genele au fost transferate prin backross in mai multe soiuri, cum sunt: Bison si Selkirk.

Utilizarea androsterilitatii de tip nucleo-citoplasmatic este legata de prezenta genelor de restaurare a fertilitatii (Rf). Formele restauratoare de fertilitate pot fi create prin transfer de gene de la Triticum timopheevi sau de la soiul Nebred, care poseda asemenea gene. Pe langa aceste gene, asemenea forme fiind utilizate ca forma tata, trebuie sa aiba o buna capacitate combinativa si sa asigure o buna scuturare a polenului. Din pacate, la grau, genele restauratoare de fertilitate nu sunt total dominante fiind sub actiunea unor gene modificatoare, astfel ca nu exista restauratori universali.

Dificultatea hibridarii la grau decurge si din capacitatea slaba de polenizare cu polen strain si legare a florilor deficitara. Acestea se datoreaza faptului ca graul este o planta autogama la care deschiderea florilor este redusa.

Pentru usurarea polenizari formele parentale trebuie sa indeplineasca anumite conditii in privinta unor caractere morfologice.

Formele mama trebuie sa infloreasca cu 1-2 zile mai devreme decat forma tata, florile sa se mentina mai mult timp deschise, spicul sa fie lax, glumele plate ca sa nu acopere stigmatele, spicele sa fie nearistate, iar talia sa fie foarte mica.

Formele tata trebuie sa fie cu talie mai inalta, foarte bogate in polen care sa se scuture usor sau sa fie vizitate de albine.

Organizarea loturilor de hibridare trebuie efectuata numai in zonele foarte favorabile culturii. Semanatul trebuie facut cu orientarea randurilor perpendicular pe directia vantului dominant. Paritatile intre formele parentale pot fi de 1:2, 1:3, 2:4, 4:8, in functie de capacitatea formei tata de a produce polen.

Cu toate ca problemele caracteristice obtinerii hibrizilor de grau au fost clarificate, cultivarea acestora nu s-a extins din cauza ca obtinerea semintei hibride este costisitoare. Una dintre cauze este aceea ca la grau, coeficientul de inmultire este foarte mic (1:10 pana la 1:15). Pretul de cost al semintei este mare din cauza ca din totalul suprafetei lotului de hibridare se recolteaza numai doua treimi, deci productia la unitatea de suprafata este foarte mica. Productiile mici se datoreaza si faptului ca procentul de legare a florilor este redus, de cel mult 70-80%. Un alt inconvenient economic este faptul ca pentru infiintarea unei culturi de grau, necesarul de samanta la hectar este foarte mare. Din aceste motive, pana la momentul actual cultivarea hibrizilor nu este extinsa pe suprafete mari, ramanand o problema de viitor. (AURIAU si colab., 1992)