ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 6. ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΠΟΙΚΙΛΙΑ

ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 6. ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΠΟΙΚΙΛΙΑ 1

ΑΡΧΕΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ 2

2. ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΩΝ ΓΕΝΟΤΥΠΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΩΝ ΕΠΙΘΥΜΗΤΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ Α. ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 1. Ετερογένεια του εδάφους 2. Ευνοϊκές εδαφοκλιματικές συνθήκες (γονιμότητα εδάφους) 3. Οι αποστάσεις μεταξύ των φυτών (ανταγωνισμός) Β. Ο ΓΕΝΟΤΥΠΟΣ Γ. Η ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΓΕΝΟΤΥΠΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 3

Α. ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ 3. Οι αποστάσεις μεταξύ των φυτών (ανταγωνισμός) σ 2 Φ = σ 2 Γ + σ 2 Π + σ 2 ΓxΠ Η 2 = σ 2 Γ /(σ 2 Γ + σ 2 Π) 4

Α. ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Συντελεστές κληρονομικότητας (h 2 ) για διάφορα γνωρίσματα στο καλαμπόκι Γνώρισμα h 2 (%) Απόδοση σε καρπό 19 Διάμετρος σπάδικα 36 Μήκος σπάδικα 38 Ύψος φυτού 57 Ημέρες από σπορά μέχρι άνθηση 58 Αριθμός στελεχών 72 Περιεκτικότητα σπόρου σε έλαια 77 5

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Περιορισμένες εισροές εδαφικό νερό, θρεπτικά στοιχεία αέρας, φως, CO 2, 6

ανάπτυξη ατομικού φυτού COMPETITION πυκνότητα φυτών 7

ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΌΤΗΤΑ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗ 8

A. ΜΟΝΟΓΕΝΟΤΥΠΙΚΕΣ (γενετικά ομοιογενείς) Β. ΠΟΛΥΓΕΝΟΤΥΠΙΚΕΣ (γενετικά ετερογενείς)? 9

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Ανταγωνισμός είναι η αλληλο-παρέμβαση μεταξύ των φυτών με συνέπεια το άνισο μοίρασμα των διαθέσιμων πόρων (πχ νερό, θρ. στοιχεία, φώς κλπ). ανταγωνιστικό μειονέκτημα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα 10

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Όσο πιο άνισα μοιράζονται οι πόροι τόσο εντονότερος είναι ο ανταγωνισμός και όσο εντονότερος ο ανταγωνισμός τόσο μεγαλύτερες οι φαινοτυπικές διαφορές μεταξύ των φυτών ήπιος ανταγωνισμός μέσος ανταγωνισμός έντονος ανταγωνισμός 11

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Ανταγωνισμός Εισαγόμενος από το περιβάλλον (επίκτητος) Λόγω γενετικών διαφορών (γενετικός) 12

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Ανταγωνιστική ικανότητα Επίκτητη ανταγωνιστική ικανότητα Γενετική ανταγωνιστική ικανότητα 13

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Αίτια επίκτητης ανταγωνιστικής ικανότητας: διαφορές στο φύτρωμα λόγω: - διαφορετικού βάθους σποράς ή/και μεγέθους σπόρου - ετερογένειας στην εδαφική δομή και υγρασία - «ταρατσώματος» στο έδαφος, εντόμων, ασθενειών, πουλιών, τρωκτικών διαφορές στην ανάπτυξη μετά το φύτρωμα λόγω: - διαφορετικού σταδίου ανάπτυξης - περιβαλλοντικής ετερογένειας (εδάφους, φωτισμού, θρέψης κλπ) - παράσιτων, παθογόνων - φυτοφάγων ζώων αλληλεπίδραση των παραπάνω Αίτια γενετικής ανταγωνιστικής ικανότητας: γενετική ετερογένεια (διαφορετικοί γενότυποι) 14

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Περιβάλλον έλλειψης ανταγωνισμού (Isolation Environment) Φυτά σε συνθήκες αραιής σποράς ώστε να αποκλείεται οποιαδήποτε μεταξύ τους παρέμβαση για τους διαθέσιμους πόρους 0 - ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ Κάθε φυτό εξαρτάται αποκλειστικά από το δικό του γενετικό δυναμικό 15

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Έλλειψη ανταγωνισμού όχι ανταγωνιστικό πλεονέκτημα 0-ανταγωνισμός 16

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Περιβάλλον καλλιέργειας (Crop Environment) Γενετικά όμοια φυτά (καθαρή σειρά ή υβρίδιο) σε συνθήκες πυκνής σποράς ΙΣΟ-ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ 17

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ A. ΜΟΝΟΓΕΝΟΤΥΠΙΚΕΣ (γενετικά ομοιογενείς) Rice field (aabbccdd) 18

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Έλλειψη ανταγωνισμού Περιβάλλον καλλιέργειας όχι ανταγωνιστικό πλεονέκτημα επίκτητη ανταγωνιστική ικανότητα 0-ανταγωνισμός επίκτητος ανταγωνισμός 19

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Περιβάλλον ανταγωνισμού (Competition Environment) Γενετικά ανόμοια φυτά (μίγμα καθαρών σειρών/υβριδίων ή διασπώμενο υλικό) σε συνθήκες πυκνής σποράς ΑΛΛΟ-ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΣ 20

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ Β. ΠΟΛΥΓΕΝΟΤΥΠΙΚΕΣ (γενετικά ετερογενείς) Alfalfa field AABbEe aabbee AAbbEE AabbEe AaBbEe aabbee 21

Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Έλλειψη ανταγωνισμού Περιβάλλον καλλιέργειας Περιβάλλον ανταγωνισμού όχι ανταγωνιστικό πλεονέκτημα επίκτητο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα γενετική ανταγωνιστικό πλεονέκτημα + επίκτητο ανταγωνιστικό πλεονέκτημα 0-ανταγωνισμός επίκτητος ανταγωνισμός π ί κ τ η ε ο ς γενετικός α ανταγωνισμός ς ν τ α γ ι ω ν ό σ μ τ 22

απόδοση πυκνότητα φυτών Γεωργική εφαρμογή Βελτιωτική διαδικασία περιβάλλον καλλιέργειας (μονογενοτυπικές ποικιλίες)? ή περιβάλλον ανταγωνισμού (πολυγενοτυπικές ποικιλίες) περιβάλλον ανταγωνισμού ή έλλειψης ανταγωνισμού? 23

Γεωργική εφαρμογή περιβάλλον καλλιέργειας (μονογενοτυπικές ποικιλίες) ή περιβάλλον ανταγωνισμού (πολυγενοτυπικές ποικιλίες? Η συσχέτιση μεταξύ ομοιομορφίας της φυτείας και της παραγωγικότητας 24

Συντελεστής παραλλακτικότητας (CV): CV = s Χ Χ η μέση τιμή n φυτών και s η τυπική της απόκλιση s = Σ(Χ Χ) 2 n Χ η ατομική τιμή κάθε φυτού (1, 2,, n) γενετικά όμοια φυτά X = X s=0 CV=0 οποιαδήποτε αύξηση του CV αποτέλεσμα επίκτητων διαφορών από επίδραση του περιβάλλοντος 25

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΟΜΟΙΟΜΟΡΦΙΑ ΦΥΤΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ Σχέση παραλλακτικότητας και παραγωγικότητας: 900 Κιλά ανά στρέμμα 800 700 600 500 400 y = 88.9e -0,01x 300 10 20 30 40 50 60 70 80 CV απόδοσης ατομικών φυτών (%) 26

Η ομοιομορφία της φυτείας είναι ουσιώδους σημασίας για ορθολογική αξιοποίηση των πόρων Έντονος ανταγωνισμός Δεδομένα από 142 πειράματα αξιολόγησης ποικιλιών σιταριού Ήπιος ανταγωνισμός Adapted from Taylor et al. (1999) 27

H αναγκαιότητα για ομοιομορφία ώστε να μεγιστοποιηθεί η παραγωγικότητα «φωτογραφίζει» το περιβάλλον καλλιέργειας ως παράγοντα «κλειδί» και αναγκαία συνθήκη για την ορθολογική αξιοποίηση των πόρων και τη βελτιστοποίηση της παραγωγής Γεωργική εφαρμογή περιβάλλον καλλιέργειας (μονογενοτυπικές ποικιλίες) ή περιβάλλον ανταγωνισμού (πολυγενοτυπικές ποικιλίες? ΜΟΝΟΓΕΝΟΤΥΠΙΚΕΣ ΠΟΙΚΙΛΙΕΣ 28

Η πρόοδος στο καλαμπόκι 880 kg/στρέμμα 750 630 500 380 250 130 ελεύθερα επικ. πληθυσμοί b=1 διπλά υβρίδια απλά υβρίδια b=65 b=110 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Έτος δημιουργίας Adapted from Troyer (1995) 29

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Κριτήριο αποτελεσματικής αξιοποίησης πόρων και ομοιόστασης η τιμή CV: αριθμός φυτών κανονική κατανομή CV 33% αριθμός φυτών θετικός ανταγωνισμός αυξημένη απόδοση φυτείας CV < 33% απόδοση ανά φυτό απόδοση ανά φυτό αριθμός φυτών αρνητικός ανταγωνισμός μειωμένη απόδοση φυτείας CV > 33% μικρό CV μικρή GxE απόδοση ανά φυτό ομοιόσταση 30

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ 600 500 Αριθμός φυτών 500 400 300 200 X = 2,07 g s = 1,76 g n = 1986 CV = 85% Αριθμός φυτών 400 300 200 X = 252,22 g s = 51,13 g n = 1747 CV = 20% 100 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Η κατανομή συχνότητας της ποικιλίας μαλ. σιταριού Μύκονος παρουσίασε αρνητική εκτροπή και μειωμένη απόδοση (240 κιλά/στρέμμα) 0 8 24 56 88 120 152 184 216 248 280 312 344 Απόδοση ανά φυτό (g) Η κατανομή συχνότητας του υβριδίου καλαμποκιού PR3183 παρουσίασε θετική εκτροπή και αυξημένη απόδοση (1610 κιλά/στρέμμα) 31

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Ομοιόσταση Συντελεστές παραλλακτικότητας (CV%) ατομικών φυτών καλαμποκιού για διάφορα γνωρίσματα Γνώρισμα Καθαρές σειρές υβρίδια ύψος φυτού 6,6 5,5 ύψος σπάδικα 18,2 13,3 βάρος σπάδικα 20,3 14,01 μήκος σπάδικα 10,6 7,6 διάμετρος σπάδικα 5,3 4,3 ωριμότητα 13,9 9,5 32

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Ομοιόσταση CV(%) Μέση απόδοση ανά φυτό (g) 88 449 62 38 75 46 B73 Mo17 B73xMo17 B73 Mo17 B73xMo17 Οι μέσες αποδόσεις ανά φυτό και οι αντίστοιχες τιμές CV των 2 καθαρών σειρών και του υβριδίου τους, δείχνουν ότι οι σειρές είναι περισσότερο ευάλωτες σε περιβαλλοντικές επιδράσεις και ότι τα υβρίδια υπερέχουν τόσο ως προς την απόδοση όσο και προς την σταθερότητα συμπεριφοράς 33

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Ομοιόσταση Μέσες αποδόσεις και τιμές CV σε 4 ποικιλίες κριθαριού και στις F 2 των διασταυρώσεών τους Μεταχείριση Απόδοση (g/πειρ. τεμάχιο) CV (%) Korsbyg. Velnet Barbless περιβάλλον καλλιέργειας 4,85. 6,64 7,61 69 58 52 Peatland 7,80 52 F 2 Velnet x Korsbyg F 2 Velnet x Peatland F 2 Barbless x Peatland περιβάλλον ανταγωνισμού 7,02 7,33 8,02 58 55 56 F 2 Minia x Peatland 8,45 47 34

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Χαρακτηριστικά που διακρίνουν αρνητικό από θετικό ανταγωνισμό χαρακτηριστικά Αρνητικός Θετικός μοίρασμα των εισροών άνισο ίσο μείωση της απόδοσης ανά φυτό άνιση ίση ανομοιομορφία μεταξύ των φυτών μεγάλη μικρή συντελεστής παραλλακτικότητας μεγάλος μικρός αναπλήρωση απωλειών μικρή μεγάλη ποσοστό άγονων φυτών μεγάλο μικρό μορφή κατανομής συχνότητας αριστερόμορφη δεξιόμορφη παρέμβαση από φυτό σε φυτό μεγάλη μικρή παραγωγικότητα ανά μον, επιφάνειας ελάχιστη μέγιστη 35

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ επίκτητες διαφορές από: ανομοιόμορφο φύτρωμα εδαφική ετερογένεια ανομοιόμορφη λίπανση έλλειψη υγρασίας ζιζάνια παράσιτα GxE «περιβαλλοντική» παραλλακτικότητα 36

3α. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Επιδίωξη του γεωργού ο θετικός ανταγωνισμός: Μέτρα για την ελαχιστοποίηση των επίκτητων διαφορών: ποικιλία με υψηλό γενετικό δυναμικό χρήση πιστοποιημένου σπόρου καλή προετοιμασία σποροκλίνης ομοιόμορφη κατανομή σπόρου μέγιστη παραγωγικότητα γόνιμο και ομοιογενές χωράφι καλλιεργητικές φροντίδες 37