|
|
Vetrarþol og uppskera hvítsmára á norðlægum slóðum
|
 |
| Verkefnisstjóri | Upphafsár | Lokaár (áætlað) | Stofnun |
| Áslaug Helgadóttir, Sigríður Dalmannsdóttir | 1997 | 2001 | RALA |
| | | |
| Mannmánuðir á ári | Fjármögnun | Framkvæmdarstaðir | |
| Tæknisjóður Rannís | Tilraunastöðin Korpa, Tilraunastöðin á Möðruvöllum, Háskólinn í Tromsø í Noregi | |
| | | |
| Samstarfsaðilar | Birting/kynning niðurstaðna | Númer rannsóknar | |
| Bjarni E Guðleiðfsson RALA, Mette M Svenning háskólanum í Tromsø | sjá neðar | 132-9348 | |
| | | |
Lýsing verkefnis:
Verkefnið er sprottið upp úr evrópsku samstarfi og unnið innan hvítsmárahóps COST 814 verkefnisins Aðlögun nytjaplantna að köldu og röku loftslagi í Evrópu. Meginmarkmið verkefnisins var að rannsaka eiginleika sem hafa áhrif á vetrarþol og framleiðslugetu hvítsmára við íslensk skilyrði, með það fyrir augum að finna góða stofna sem nýst geta í landbúnaði hérlendis. Við tilraunirnar voru notuð nýlega kynbætt yrki auk efniviðar úr yfirstandandi kynbótaverkefnum á Norðurlöndunum. Annars vegar voru notuð upprunaleg yrki og hins vegar úrval eftir ræktun í eitt ár hér á landi.
Rannsókninni var skipt niður í þrjá mismunandi verkþætti:
Samanburður á stofnum hvítsmára í túnrækt (Tilraunastöð RALA á Korpu).
Átta mismunandi hvítsmárastofnum var plantað út í litla reiti (1,5 x 1,3 m). Sett var merki við upphafspunkt og þaðan mældur vöxtur og þykkt smæru (jarðstönguls) á tveggja vikna fresti yfir sumarið. Einnig var fylgst með myndun nýrra blaða og lengd blaðstilka. Uppskeran var mæld þrisvar yfir sumarið. Niðurstöður sýndu að stofnar frá Wales (AberHerald og AberCrest) þoldu illa vetrarálagið því að mikil afföll urðu eftir fyrsta veturinn. Norskur (HoKv9238) og sænskur (Undrom) stofn lifðu hins vegar vel og úrval af Undrom betur en upprunalegur stofn. Í ljós kom að vaxtarmynstur smærunnar er mismunandi milli stofna. Norski stofninn skar sig greinilega úr þar sem vöxtur hans hefst snemma vors en vöxtur smærunnar hjá AberHerald fer ekki af stað fyrr en um mitt sumar. Niturbinding hvítsmárans í sverðinum var mæld með því að vökva reitina með 15N ísótópalausn. Andrúmsloftið inniheldur u.þ.b. 78% niturgas (N2). Þar er nitrið á formi 14N ísótóps. Með því að vökva með 15N lausn er hægt að mæla hlutfallslega hversu mikið nitur plantan tekur upp úr jarðveginum og hversu mikið hún fær í gegnum niturbindingu úr loftinu. Niturmælingarnar voru unnar í samvinnu við Andreas Lüscher við Landbúnaðarháskólann í Zürich í Sviss. Niðurstöður bentu til þess að lítill munur væri á niturbindingu milli stofna og var um 92-97% af nitri í plöntunni komið úr loftinu.
Lífeðlisfræðilegar mælingar (Tilraunastöð RALA á Möðruvöllum)
Tilgangurinn var að fylgjast með hvaða breytingar verða á lífeðlisfræðilegum eiginleikum plöntunnar þegar valið er fyrir auknu vetrarþoli. Þrír stofnar af hvítsmára voru notaðir. Norskur stofn HoKv9238, efniviður úr kynbótaverkefni í Noregi; velskt yrki AberHerald, annars vegar var notað upprunalegt yrki og hins vegar úrval eftir ræktun í eitt ár á tilraunastöðinni Korpu. Alls voru 20 arfgerðir af hverjum stofni. Plöntur voru ræktaðar í fjölpottabökkum, fyrst inni í gróðurhúsi en síðan voru þær hafðar úti. Tekin voru sýni af smærunum þrisvar yfir veturinn, fyrst í september, síðan í janúar og loks í maí. Í smærunum var mælt frostþol, svellþol, magn og samsetning sykra og fitusýra. Plönturnar litu vel út og voru kröftugar um haustið 1998 og höfðu framleitt töluvert af smærum. Í janúar voru smærur AberHerald stofnanna sumar dauðar og var sjáanlegur munur milli arfgerða, auk þess sem eldri vefur var meira skemmdur en yngri. Ekki sáust skemmdir í HoKv9238. Í maí voru AberHerald stofnarnir nánast dauðir og þess vegna voru engar mælingar á þeim þá. Frostþolið var mælt í tölvustýrðri frystikistu sem lækkar hitastigið um eina gráðu á klukkutíma og fylgst var með því við hversu lágt hitastig smærurnar dóu. Smærurnar sem voru notaðar til frostmælinga voru settar í plastpoka og eftir frostmeðhöndlun voru þær fluttar á rakan spírunarpappír í plastboxi og endurvöxtur metinn eftir 1-2 vikur. Niðurstöður voru reiknaðar út sem LT50 (lethal time), sem þýðir það hitastig þegar 50% af plöntunum deyr. Svellþolið var mælt með því að smærurnar voru bundnar við nagla ofan í plastbikar og kaffærðar í vatni sem síðan var látið frjósa við –2°C. Fylgst var með því hversu marga daga smærurnar þoldu að vera undir svellinu án þess að drepast. LD50 er sá dagafjöldi undir svelli sem veldur 50% dauða. Niðurstöðum úr frost- og svellþolsmælingum ber saman við niðurstöður úr túnrækt þar sem norski smárinn hafði mikla yfirburði yfir smárann frá Wales. Um haustið var úrvalsstofninn af AberHerald frostþolnari en sá upprunalegi.
Sykrusambönd er helsti orkuforði plantna og þær gegna einnig hlutverki við hörðnun plantna á haustin. Vatnsleysanlegar sykrur voru mældar með HPLC vökvagreini. Sterkjan var fyrst brotin niður í glúkósaeiningar með alfa-amylasa og síðan mæld með ljósbrotsmæli. Mest mældist af súkrósa og meira magn súkrósa fylgdi auknu vetrarþoli. Breyting á samsetningu fitusýra í frumuhimnu að hausti er mikilvæg fyrir þol plöntunnar. Aukið magn af ómettuðum fitusýrum gerir plöntuna betur útbúna til að þola umhverfisálag eins og kulda. Fitusýrurnar voru mældar með gasgreini við Sjárvarútvegsháskólann í Tromsø. Mestur munur var á fitusýrusamsetningu að hausti og var það aðallega fitusýran 18:2 (línólsýra) sem var breytileg á milli stofna. Meira magn af 18:2 fylgdi auknu vetrarþoli. Samkvæmt bandarískum tilraunum hefur 18:2 fitusýran mest áhrif á hve fljótandi frumuhimnan er.
Samstarf Rhizobiumgerla og hvítsmára (Háskólinn í Tromsø, Noregi)
Tilraunir hafa sýnt að rétt val á Rhizobiumstofni getur skipt miklu máli fyrir vöxt plöntunnar. Þetta er sérlega mikilvægt á norðlægaum slóðum þar sem Rhizobiumgerillinn þarf að vera virkur við lágt hitastig.
Tilgangurinn með rannsókninni var að meta aðlögun hvítsmára og Rhizobiumgerilsins hvort að öðru og áhrif mismunandi hitastigs á smitunarhæfni og starfsemi Rhizobiumstofnanna. Tilraunirnar voru gerðar í ræktunarklefum í Háskólanum í Tromsø.
Efniviður var hvítsmárastofninn AberHerald og Rhizobiumstofninn Sp-21 frá Wales annars vegar og hvítsmárastofninn HoKv9238 og Rhizobiumstofnarnir 8-9 eða 20-15 frá Noregi hins vegar.
Plönturnar voru smitaðar með Rhizobiumstofni frá sama upprunalandi, erlendum stofni, eða blöndu af báðum stofnum og þær ræktaðar við mismunandi hitastig í sérstökum ræktunarboxum í dauðhreinsuðu umhverfi. Þurrefni plöntunnar var síðan mælt. Tilraunin gekk ekki snurðulaust fyrir sig. Erfitt reyndist að halda umhverfinu dauðhreinsuðu og tilraunin var því endurtekin. Niðurstöður bentu til þess að norski hvítsmárinn HoKv9238 framleiddi meira þurrefni við smitun með norskum Rhizobiumstofni. Smit með blöndu af báðum Rhizobiumstofnum virkaði mun betur á HoKv9238 en AberHerald.
Önnur tilraun var gerð til að kanna samkeppnishæfni Rhizobiumstofnanna við smitun. Í tilraunaglösum voru plönturnar ræktaðar með blöndu af báðum Rhizobiumstofnum og rótarhnýðin skoðuð hvert fyrir sig til að sjá hvaða stofn hafði smitað plöntuna. Til þess var notuð svokölluð PCR-fingrafaraaðferð. Niðurstöður sýndu að nánast öll hnýði AberHerald voru smituð með Rhizobium frá Wales. Hnýðin á norska smáranum voru til helminga smituð með Rhizobium frá Wales eða Noregi.
Birting niðurstaðna:
S Dalmannsdóttir, A Helgadóttir, BE Guðleifsson (2001). Fatty acid and sugar content in white clover in relation to frost hardiness and ice encasement tolerance. Annals of
Botany, 88:753-759.
A Helgadóttir, S Dalmannsdóttir, RP Collins (2001). Adaptational changes in white clover populations selected under marginal conditions. Annals of Botany, 88:771-780.
Sigríður Dalmannsdóttir, Áslaug Helgadóttir and Bjarni E. Guðleifsson (1998). COST 814: Winter hardiness and yield of white clover in northern areas.
Proceeding of the Progress Meeting of the Working Group on “Overwintering and Spring Growth of White Clover”. DvP Melle, Belgium, August 20-22, 1997.
Sigríður Dalmannsdóttir, Mette Svenning and Áslaug Helgadóttir (1998). COST 814: Co-adaptation of white clover and Rhizobium leguminosarum
biovar trifolii related to geographic origin. Proceeding of the Progress Meeting of the Working Group on “Overwintering and Spring Growth of White Clover”. DvP Melle, Belgium, August 20-22, 1997.
Sigríður Dalmannsdóttir, Áslaug Helgadóttir, Bjarni E. Guðleifsson and Mette Svenning (1999). COST 814:Winter hardiness and yield of white clover in
northern areas. Proceeding of the progress meeting of the working group on “Overwintering and Spring growth of White Clover”. Kiel, Germany, August 29-31, 1999.
Sigríður Dalmannsdóttir, Áslaug Helgadóttir and Mette Svenning (2001). Coadaptation of white clover and it´s symbiont Rhizobium leguminosarum.
Proceedings of COST 814 Crop Development for Cool and Wet Regions of Europe, Final Conference, Achievements of Future Prospects, Pordenone, Italy, May 10-12, 2000.
Dalmannsdottir S, Helgadottir A & Gudleifsson BE, 2000. Winter hardiness of white clover (Trifolium repens). “Plant and Microbe Adaptations to Winter Environments in
Northern Areas”, NJF seminar no311, Akureyri, Iceland 19.-21. maí 2000. Bls.17. Abstract.
Sigríður Dalmannsdóttir, Áslaug Helgadóttir og Bjarni E. Guðleifsson. 2001. Samanburður á vetrarþoli hvítsmárastofna. Ráðstefnan “Líf eða dauði undir frostmarki”.
Rannsóknir á þoli lífvera við stýrðar aðstæður, Akureyri 12. janúar 2001.
Sigríður Dalmannsdóttir, Áslaug og Bjarni, 2001. Hvaða hlutverki gegna fitusýrur og sykrur í frost- og svellþoli hvítsmára? Ráðunautafundur 2001, bls. 276, veggspjald.
Dalmannsdóttir,S., Helgadóttir, A. and Svenning, M. (2000). Coadaptation of White Clover and it´s Symbiont Rhizobium leguminosarum biovar trifolii related to geographic
origin. XI Nordic Nitrogen Fixation Conference, Stockholm University, Sweden, January 27-29 2000 p.17 (abstract). |
|
|