ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΦΥΤΩΝ, ΑΓΡΟΚΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΖΙΖΑΝΙΟΛΟΓΙΑΣ

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΦΥΤΩΝ, ΑΓΡΟΚΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΖΙΖΑΝΙΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΛΕΤΗ ΑΓΡΟΝΟΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΩΝ F 2 ΔΙΑΛΛΗΛΙΚΩΝ ΔΙΑΣΤΑΥΡΩΣΕΩΝ ΕΞΙ ΠΟΙΚΙΛΙΩΝ ΜΑΛΑΚΟΥ ΣΙΤΑΡΙΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΓΟΝΕΩΝ ΤΟΥΣ. ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΓΚΟΓΚΑΣ Α. ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ ΠΤΥΧ. ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ Α.Π.Θ. ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ: Μ. ΚΟΥΤΣΙΚΑ - ΣΩΤΗΡΙΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Α.Π.Θ. ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Μ. ΚΟΥΤΣΙΚΑ - ΣΩΤΗΡΙΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Α.Π.Θ. Δ. ΡΟΥΠΑΚΙΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ. Α. ΤΣΑΥΤΑΡΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009 Ευχαριστίες

2 Τις θερμές μου ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στην Επιβλέπουσα Καθηγήτρια κ. Μεταξία Κούτσικα Σωτηρίου για τις πολύτιμες υποδείξεις και διορθώσεις στη συγγραφή της διατριβής. Ευχαριστίες εκφράζονται επίσης στα μέλη της Εξεταστικής Επιτροπής Καθηγητή κ. Δημήτριο Ρουπακιά και Καθηγητή κ. Αθανάσιο Τσαυτάρη, για την κριτική ανάγνωση του κειμένου. Ευχαριστίες εκφράζονται και προς το Ινστιτούτο Σιτηρών Θεσσαλονίκης για την φιλοξενία των πειραματικών αγρών και την παραχώρηση του εργαστηρίου του χημείου. Ιδιαιτέρως θα ήθελα να ευχαριστήσω τον ερευνητή κ. Δημήτριο Γκόγκα για την χορήγηση του πειραματικού υλικού, την συμβολή του στο σχεδιασμό του πειράματος και τις πολύτιμες υποδείξεις του. Τέλος η αμέριστη συμπαράσταση της οικογένειάς μου και η οικονομική υποστήριξη που μου παρείχε, με βοήθησαν και με ενδυνάμωσαν ώστε να ολοκληρώσω την προσπάθειά μου. Η παρούσα διατριβή αφιερώνεται στην επιστήμη της γενετικής

3 Περιεχόμενα 1.Εισαγωγή...5 2. Ανασκόπηση βιβλιογραφίας...10 2.1. Ταξινόμηση Εξέλιξη...11 2.1.1. Εξάπλωση Καλλιέργεια...14 2.2. Κέντρα βελτίωσης σιταριού...17 2.2.1. Διεθνές κέντρο Βελτίωσης αραβόσιτου και σιταριού (CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo)...19 2.2.2. Ινστιτούτο Σιτηρών Θεσσαλονίκης...20 2.2.3. Ελληνική Τράπεζα Γενετικού Υλικού...22 2.3. Βελτίωση σιταριού...24 2.3.1. Απόδοση...27 2.3.2. Ωρίμανση...28 2.3.3. Ανθεκτικότητα στο πλάγιασμα...28 2.3.4. Ανθεκτικότητα στο ψύχος...29 2.3.5. Ανθεκτικότητα στην ξηρασία...29 2.3.6. Ανθεκτικότητα στην τοξικότητα αργιλίου...30 2.3.7.Ανθεκτικότητα σε ασθένειες και έντομα...30 2.3.8. Χαρακτηριστικά ποιότητας...32 2.3.8.1. Βάρος 1000 κόκκων...32 2.3.8.2. Πρωτεΐνη...32 2.3.8.3. Γλουτένη...34 2.3.8.4. Τιμή καθίζησης (Zeleny test)...34 2.3.8.5. Τέφρα...35 2.4. Μέθοδοι βελτίωσης μαλακού σιταριού...36 2.4.1. Μέθοδος καθαρής σειράς (Pure line selection)...37 2.4.2. Μέθοδος της μαζικής επιλογής (Mass selection)...38 2.4.3. Μέθοδος του μικτού πληθυσμού (Bulk method)...39 2.4.4. Μέθοδος της γενεαλογικής επιλογής (Pedigree method)...40 2.4.5. Μέθοδος καταγωγής από μεμονωμένο σπόρο (Single seed descent method)...42

4 2.4.6. Μέθοδος της κυψελωτής γενεαλογικής επιλογής (Honeycomb pedigree selection)...44 2.4.7. Μέθοδος διαπλοειδών φυτών...45 2.5. Επιλογή γονέων...47 2.6. Επιλογή ελπιδοφόρων διασταυρώσεων...50 3 Υλικά και μέθοδοι...54 3.1.Εγκατάσταση του πειράματος...54 3.2. Εργαστηριακές μετρήσεις...58 4 Αποτελέσματα...62 4.1. Συγκριτική μελέτη των αγρονομικών χαρακτηριστικών των F 2 και των γονέων τους...62 4.1.1. Αξιολόγηση των υλικών ως προς την απόδοση...62 4.1.2. Αξιολόγηση των υλικών ως προς τα λοιπά αγρονομικά χαρακτηριστικά...68 4.2. Αξιολόγηση των υλικών ως προς τα χαρακτηριστικά ποιότητας...70 5 Συζήτηση...79 Περίληψη...84 Παράρτημα...86 Βιβλιογραφία...92

5 1. Εισαγωγή Ο πληθυσμός της γης εκτιμάται σήμερα στα 6,6 δισεκατομμύρια ανθρώπων και αυξάνεται με ρυθμό της τάξης του 1.15% ετησίως. Με τα σημερινά δεδομένα υπολογίζεται ότι μέχρι το 2042 ο πληθυσμός της γης θα φτάσει τα 9 δισεκατομμύρια. Περίπου τα 3,9 δισεκατομμύρια άνθρωποι ή 61% του παγκόσμιου πληθυσμού κατοικεί στη Ασία, ενώ τα υποσιτισμένα παιδιά υπολογίζονται σε 180 εκατομμύρια. Από τα παραπάνω γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι οι ανάγκες για τροφή είναι τεράστιες ενώ οι απαιτήσεις για τροφή θα αυξάνονται χρόνο με τον χρόνο. Τα σιτηρά αποτελούν τη σπουδαιότερη ομάδα του φυτικού βασιλείου και από οικονομική και από βιολογική άποψη, αφού σε αυτά βασίζεται κατά κύριο λόγο η διατροφή του ανθρώπινου είδους. Από αυτά προσλαμβάνεται σχεδόν το σύνολο των φυτικών πρωτεϊνών και σε αυτά βασίζεται κατά κύριο λόγο η παραγωγή ζωικών προϊόντων. Το 35% - 40% των καλλιεργούμενων εκτάσεων του πλανήτη καλύπτεται κάθε χρόνο με σιτηρά, τα οποία συνεισφέρουν περισσότερο από το 20% στο παγκόσμιο ακαθάριστο προϊόν. Στην Ελλάδα καλλιεργούνται σε έκταση 14 εκατομμυρίων στρεμμάτων που αντιστοιχούν στο 40% της συνολικά καλλιεργούμενης έκτασης και συνεισφέρουν με ποσοστό 20% περίπου στο ακαθάριστο εθνικό προϊόν (Γκόγκας, 2005). Τα σιτηρά ανήκουν στην οικογένεια Gramineae της οποίας τα καλλιεργούμενη γένη και είδη φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 1.1. Καλλιεργούμενα γένη και είδη της οικογένειας Gramineae (Γκόγκας, 2005) Α/Α Βοτανική Ονομασία Κοινή ονομασία Καταγωγή Χρωμ. Αριθ. 1 Avena spp Oats (Βρώμη) 2 Eleusine coracana 2 α Pennisetum americanum 3 Hordeum vulgare Millets (Κεχρί) Ευρώπη 1000 π.χ. Υψίπεδα Αφρικής (Ουγκάντα) ««Τροπική Αφρική Barley (Κριθάρι) Εγγύς Ανατολή (Συρία) 8000 π.χ. 2n=2χ ή 4χ ή 6χ (χ=7) 2n=2χ ή 4χ (χ=9) 2n=2χ ή 4χ (χ=9) 2n=2χ (χ=7)

6 4 Oryza sativa Rice (Ρύζι) Ασία 2n=2χ (χ=12) 4 α Oryza glaberrina Rice (Ρύζι) Δυτική Αφρική 2n=2χ (χ=12) 5 Saccharum Sugarcane 2n=6χ ή 8χ Ν. Γουινέα (Ζαχαρ/μο) (χ=10) 6 Secale cereale Rye (Σίκαλη) Νοτιοανατολική 2n=2χ (χ=7) Ασία 7 Sorgum bicolor (Σόργο) Αφρική 2n=2χ ή 4χ (χ=10) 8 Triticosecale Triticale 2n=4χ ή 6χ ή 8χ Τεχνητό είδος spp (Σικαλόσταρο) (χ=7) 9 Triticum spp Wheats (Σιτάρια) 10 Zea mays Maize (Αραβόσιτος) 11 Temperate Various genera: grasses: Lolium, Festuca, (αγρωστώδη Dactylis, των εύκρατων Phleum, Bromus περιοχών) 12 Various genera: Panicum, Pennisetum, Cynodon Tropical and subtropical grasses: (Αγρωστώδη των τροπικών και υποτροπικών περιοχών) Ν.Δ. Ασία (Μεσοποταμία- Συρία) Μεξικό Δυτική Ευρώπη Αφρική 2n=2χ ή 4χ ή 6χ (χ=7) 2n=2χ (χ=10) 2n=2χ ή 4χ ή 6χ (χ=7) 2n=2χ ή 4χ (χ=7-9) Το σιτάρι είναι το σημαντικότερο φυτό της οικογένειας των σιτηρών, καθώς αποτελεί κύρια πηγή ενέργειας για την ανθρώπινη διατροφή. Το 65% της παραγωγής χρησιμοποιείται στην ανθρώπινη διατροφή, το 21% ως ζωοτροφή, το 8% χρησιμοποιείται χωρίς επεξεργασία ως σπόρος και το υπόλοιπο 6% αποτελεί πηγή παραγωγής αμύλου και γλουτένης για την βιομηχανία. Από άποψη διατροφικής αξίας, οι σπόροι του σιταριού περιέχουν τα ακόλουθα συστατικά: Πίνακας 1.2. Συστατικά που περιέχονται σε σπόρους σιταριού (Γκόγκας, 2005) Υδατάνθρακες 60% - 80% Πρωτεΐνες 8% - 15% Λίπος 1,5% - 2% Μέταλλα 1,5% - 2% Βιταμίνες συμπλέγματος Α, Ε. Οι πρωτεΐνες του σιταριού περιέχουν επαρκείς ποσότητες βασικών αμινοξέων, εκτός των λυσίνη, τρυπτοφάνη και μεθειονίνη, που βρίσκονται σε

7 χαμηλές ποσότητες. Παγκοσμίως η καλλιεργούμενη έκταση και οι αποδόσεις σε σιτάρι φαίνονται στα ακόλουθα διαγράμματα. Πίνακας 1.3. Κυριότερες χώρες παραγωγής σιταριού, στοιχεία 2006 (Faostat, 2008) Περιοχή Παραγωγή/εκ.τόνοι % Kg/στρ Έκταση/εκ. στρ. Αυστραλία 9,82 1,62% 88,158 111,38 Καναδάς 27,28 4,50% 258,929 105,34 Κίνα 104,47 17,24% 445,5 234,50 Γαλλία 35,37 5,84% 674,072 52,47 Γερμανία 22,43 3,70% 720,066 31,15 Ελλάδα 1,38 0,23% 226,189 6,10 Ινδία 69,35 11,44% 261,896 264,80 Πακιστάν 21,28 3,51% 251,86 84,48 Ρωσία 45,01 7,43% 195,263 230,49 Τουρκία 20,01 3,30% 215,161 93,00 Η.Π.Α. 57,30 9,46% 282,528 202,80 Παγκοσμίως 605,95 100,00% 280,401 2.161,00 Λοιπά 192,26 31,73% Η.Π.Α. Αυστραλία Καναδάς Τουρκία Ρωσία Κίνα Πακιστάν Ινδία Γερμανία Γαλλία Ελλάδα Σχήμα 1.1. Κυριότερες χώρες παραγωγής σιταριού (Faostat, 2008) Στην Ελλάδα η εξέλιξη της καλλιέργειας του μαλακού σιταριού για την περίοδο 1961 2005 παρουσιάζεται παρακάτω.

8 Σχήμα 1.2. Εξέλιξη καλλιέργειας μαλακού σιταριού στην Ελλάδα: (Α) καλλιεργούμενη έκταση και (Β) συνολική παραγωγή (Γκόγκας, 2005) Η ανατροπή στις εκτάσεις καλλιέργειας οφείλεται στην ενίσχυση της καλλιέργειας του σκληρού σιταριού εκ μέρους της Ε. Ε., καθιστώντας απαγορευτική την καλλιέργεια του μαλακού σιταριού στο πλείστον της ελληνικής επικράτειας. Αποτέλεσμα αυτών ήταν η δραματική μείωση των εκτάσεων καλλιέργειας μαλακού σιταριού, αλλά και η υποβάθμιση της ποιότητας του σκληρού σιταριού. Θα πρέπει να αναφερθεί όμως ότι η μέση στρεμματική απόδοση του μαλακού σιταριού παρουσίασε ανοδική τάση στην εν λόγω χρονική περίοδο. Γίνεται συνεπώς εύκολα αντιληπτό ότι η βελτίωση στο σιτάρι αποτελεί βασικό στόχο και θα πρέπει να αποσκοπεί τόσο στην αύξηση της απόδοσης, όσο και στην βελτίωση της ποιότητας, ειδικά στο μαλακό σιτάρι. Το βασικότερο βήμα στην βελτιωτική διαδικασία του σιταριού είναι η δημιουργία γενετικής παραλλακτικότητας, κάτι που γίνεται κυρίως με την διασταύρωση δύο καθαρών σειρών ή ποικιλιών. Η F 1 γενεά που προκύπτει είναι ομοιόμορφη ενώ στην F 2 λόγω του ανασυνδιασμού του γενετικού υλικού παρατηρείται η μεγαλύτερη γενετική παραλλακτικότητα. Συνεπώς στην F 2 γενεά ξεκινά η επιλογή των πιο υποσχόμενων φυτών, στις εκάστοτε διασταυρώσεις. Εξάλλου όπως αναφέρει και ο Valentine (1979), προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η απόδοση, η επιλογή για τον εντοπισμό ελπιδοφόρων διασταυρώσεων, θα πρέπει να ξεκινά στις πρώτες γενεές. Όπως αναφέρουν και οι Gouli και Koutsika (1999), η απόδοση της F 2 γενεάς αποτελεί το κριτήριο βάση του οποίου θα καθοριστούν οι πιο ελπιδοφόρες διασταυρώσεις.

9 Επιπρόσθετα οι Nishio κ.α. (2007), αναφέρουν πως σε ένα πρόγραμμα βελτίωσης σιταριού που στόχο αποτελεί και η ποιότητα, η επισήμανση υποσχόμενου υλικού θα πρέπει να γίνεται στις πρώτες γενεές. Σημαντικό βήμα όμως είναι ο καθορισμός των κριτηρίων, βάσει των οποίων θα καθοριστούν οι ελπιδοφόρες F 2 στους πληθυσμούς των οποίων θα ξεκινήσει η επιλογή. Οι Gouli και Koutsika (1999) σε μαλακό σιτάρι χρησιμοποίησαν την απόδοση των F 2 σε σχέση με τον κοινό γονέα Μύκονος. Οι Kotzamanidis και Roupakias (2004) στο κριθάρι ως κριτήρια αξιολόγησης χρησιμοποίησαν τόσο την απόδοση της κάθε F 2 όσο και την σύγκρισή τους με την μέση απόδοση των γονέων. Στην παρούσα εργασία αξιολογούνται 15 F 2 παρουσία των γονέων τους για αγρονομικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά με την χρήση των εξής κριτηρίων: α) αποδοτικότητα των F 2 β) υπεροχή/υστέρηση των F 2 σε σχέση με τον υψηλοαποδοτικότερο γονέα, γ) υπεροχή/υστέρηση των F 2 σε σχέση με την μέση τιμή των γονέων και δ) υπεροχή/υστέρηση σε σχέση με την μέση τιμή του δικτύου των μαρτύρων.

10 2. Ανασκόπηση βιβλιογραφίας Η ιστορία του σιταριού και του ανθρώπινου πολιτισμού εξελίσσεται παράλληλα εδώ και 10.000 χρόνια τουλάχιστον, από τότε δηλαδή που ο άνθρωπος επιχείρησε για πρώτη φορά με επιτυχία να παράξει τρόφιμα. Σύμφωνα μάλιστα με κάποια αρχαιολογικά ευρήματα η καλλιέργεια του σιταριού τοποθετείται γύρω στο 15.000 π.χ. (Harlan 1981, αναφερόμενος από Gooding και Davies, 1997) και το πρώτο άζυμο ψωμί πιστεύεται ότι φτιάχτηκε κατά την νεολιθική εποχή. Όπως ο αραβόσιτος στήριξε τον πολιτισμό των Ινδιάνων της Αμερικής (Μάγιας, Αζτέκοι, Ίνκας), το ρύζι τον πολιτισμό της κίτρινης φυλής (Κίνα, Ινδοκίνα, Ιαπωνία), έτσι και το σιτάρι στήριξε τον πολιτισμό της Ευρωπαϊκής και εν μέρει της Ασιατικής ηπείρου. Εν τούτοις, δεν μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια η καταγωγή του και η περιοχή στην οποία καλλιεργήθηκε για πρώτη φορά, αν και επικρατέστερη είναι η Ν.Δ. Ασία (Μεσοποταμία Συρία) (Γκόγκας, 2005). Σύμφωνα με αρχαιοβοτανικά ευρήματα, στον Ελλαδικό χώρο η ιστορία του σιταριού ξεκινά στην Νεολιθική εποχή, όπως φαίνεται από απανθρακωμένους σπόρους που βρέθηκαν στην Θεσσαλία, την Κρήτη και την Πελοπόννησο και χρονολογούνται γύρο στο 7000π.Χ. (Valamoti and Kostakis, 2007). Ιστορικά αναφέρεται η παραγωγή ψωμιού με χρήση μαγιάς σε αρχαία κείμενα του Αιγυπτιακού πολιτισμού (Gooding και Davies, 1997). Για την περιοχή της μεσογείου ευρήματα που χρονολογούνται στην Εποχή του Χαλκού, δείχνουν πως το μπουλγούρι ή μπλιγούρι (bulgur) αποτέλεσε βασικό συστατικό διατροφής (Valamoti, 2002). Οι προσπάθειες του ανθρώπου επικεντρώθηκαν στην εξημέρωση του σιταριού ώστε να αυξήσουν την παραγωγή του, γεγονός που επέτρεψε την εγκατάσταση σταθερών κοινοτήτων και αύξηση του πληθυσμού. Στην πορεία της εξημέρωσής του, το σιτάρι έχασε την ικανότητα της διασποράς των σπόρων του (εύθραυστη ράχη) και του λήθαργου, με αποτέλεσμα η καλλιέργεια και η διατήρηση των ποικιλιών που έχουν δημιουργηθεί, να εξαρτάται αποκλειστικά από τον άνθρωπο. Τόσο η ευρεία προσαρμοστικότητα του φυτού όσο και η βελτίωση που έχει υποστεί, το

11 καθιστούν το περισσότερο διαδεδομένο στον πλανήτη, ανάμεσα στα υπόλοιπα καλλιεργούμενα είδη (Παπακώστα, 2000). 2.1. Ταξινόμηση Εξέλιξη Το σιτάρι ανήκει στην οικογένεια των αγροστωδών (Gramineae), στο γένος Triticum και αποτελεί έναν αλλοπολυπλοειδή οργανισμό. Εμφανίζει τρία επίπεδα πλοειδίας (2x, 4x, 6x) με x=7. Τα κυριότερα είδη του γένους Triticum φαίνονται στον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 2.1. Κατάταξη των καλλιεργουμένων σιταριών και των στενών άγριων συγγενών ειδών (Γκόγκας, 2005) ΕΙΔΟΣ ΓΕΝΩΜΑ ΑΓΡΙΑ ΚΑΛΛΙΕΡΓΟΥΜΕΝΑ Σπόροι με λέπυρα Σπόροι με λέπυρα Σπόροι χωρίς λέπυρα ΔΙΠΛΟΕΙΔΗ (2n=2x=14) T. speltoides SS(=GG?) Nαι - - T. bicorne SbSb Ναι - - T. longissimum (Ae. squarosa) T. monococcum AA S1S1 Ναι - - var.boeoticum (Άγριο eincorn) var. monococcum (Καλ. eincorn) TETΡΑΠΛΟΕΙΔΗ (2n=4x=28) T. timopheevii AAGG var. araraticum var. timopheevii T. turgidum AABB var. dicocoides (Άγριο emmer) var. dicoccum (Καλ. emmer) var. durum var. turgidum var. polonicum var. carthlicum EΞΑΠΛΟΕΙΔΗ (2n=6x=42) T. aestivum AABBDD - var. spelta var. macha var. vavilovii var. aestivum var. compactum var. spaerococcum Όπως φαίνεται και από τον πίνακα το μαλακό σιτάρι είναι εξαπλοειδές και έχει τρεις διαφορετικές ομάδες χρωμοσωμάτων τα Α, Β, D. Η Α ομάδα φαίνεται να προέρχεται από το T. monococum το οποίο προήλθε από το T. aegilopoides. Στην περίπτωση όμως των T. timopheevii, T. dicocum, T.

12 aestivum, η Α ομάδα προέρχεται από το T. urartu. Μάλιστα στο μαλακό σιτάρι, 6 από τα 7 χρωμόσωμα της Α ομάδας προέρχονται από τον προαναφερθέντα πρόγονο (Gupta, 1995). Για το χρωμόσωμα 4Α δεν έχει προσδιοριστεί η προέλευσή του (Gupta, 1995). Η D ομάδα χρωμοσώμων η οποία βρίσκεται στο μαλακό σιτάρι (και όχι στο σκληρό) προέρχεται από το Aegilops squarrosa (Gupta, 1995). Τέλος όσων αφορά την Β ομάδα χρωμοσώμων που απαντάται τόσο στο μαλακό όσο και στο σκληρό σιτάρι, πολλά είδη διεκδικούν την προέλευσή του. Τα κυριότερα είναι τα Ae. bicornis, Ae. longissima, Ae. searssi, Ae. sharonensis, Ae. speltoides, και T. urartu (Gupta, 1995). Το επικρατέστερο ως δότης της Β ομάδας σύμφωνα με πολλούς ερευνητές (Pathak 1940, Sarkar and Stebbins 1956, Riley 1958, αναφερόμενοι από Gupta, 1995) φαίνεται να είναι το Ae. Speltoides. Αντίθετα άλλοι ερευνητές υποστηρίζουν πως η Β ομάδα προήλθε από το Ae. Searssi (Feldman 1978, Nath et al 1983, 1984, Thompson and North 1986, Kerby 1986, Kerby and Kuspira 1988, αναφερόμενοι από Gupta, 1995). Πιθανόν ο αρχικός δότης της Β ομάδας χρωμοσώμων να έχει εξαφανιστεί ή η Β ομάδα να προήλθε από την ανακατανομή και συνάθροιση χρωμοσώμων άλλων ομάδων (Gupta, 1995). Πρέπει να αναφερθεί και η ύπαρξη της G ομάδας, που απαντάται στο T. Timopheevii (AAGG) και T. Zhukovskyi (AAAAGG), η οποία μοιάζει με την Β ομάδα. Τα δύο αυτά είδη αποτελούν καλλιεργούμενους τύπους στην δυτική Γεωργία (Gooding και Davies, 1997). Το T. Timopheevii χρησιμοποιήθηκε σαν πηγή κυττοπλασματικής αρρενοστειρότητας και παρουσιάζει ανθεκτικότητα σε ασθένειες, όπως σκωριάσεις {Puccinia glumarum (κίτρινη), P. graminis (μαύρη), Ρ. triticina (καστανή)}, ωΐδιο (Erysiphe graminis) και δαυλίτη (Τ. tritici-caries-foetida) (Stoskopf, 1985 αναφερόμενος από Παπακώστα 2000). Συγκεντρωτικά η εξελικτική πορεία του σιταριού προερχόμενο από ένα διπλοειδή πρόγονο φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα.

13 PP (διπλοειδής πρόγονος με 2n=14) AA (διπλοειδές σιτάρι BB (άγνωστος διπλοειδής DD (Ae.squarrossa του γένους Triticum με πρόγονος με 2n=14=7 II ) 2n=14=7 II ) 2n=14=7 II ) AABB (τετραπλοειδές σιτάρι με 2n=28=14 II ) AABBDD (εξαπλοειδές σιτάρι T. aestivum 2n=6x=42) Σχήμα 2.1 Εξελικτική πορεία του σιταριού (Gupta, 1995) Οι άγριοι απόγονοι του σιταριού είχαν στάχεις με εύθραυστη ράχη, ώστε οι σπόροι να διασκορπίζονται μετά την ωρίμανση και με τον τρόπο αυτό να εξασφαλίζεται η διαιώνιση του είδους. Με την εξημέρωση και την καλλιέργεια ευνοήθηκαν οι πλέον παραγωγικοί ετήσιοι τύποι με σχετικά άθραυστη ράχη, γυμνούς και μεγάλους σπόρους και με μεγάλη ικανότητα αδελφώματος. Μόνον τρία από τα είδη Triticum έχουν εμπορική σημασία, τα T. aestivum (εξαπλοειδές), T. turgidum (τετραπλοειδές) και το T. compactum (εξαπλοειδές). Το πιο διαδεδομένο παγκοσμίως είναι το T. aestivum ακολουθεί με μεγάλη διαφορά το T. turgidum, ενώ το T. compactum καλλιεργείται ελάχιστα. Σε ορισμένες εκτάσεις καλλιεργούνται και ορισμένα άλλα είδη, κυρίως όμως για ζωοτροφή. Στην Ελλάδα καλλιεργούνται μόνο τα δύο πρώτα είδη, το T. aestivum ή μαλακό σιτάρι που χρησιμοποιείται για την παρασκευή ψωμιού και το T. turgidum ή σκληρό σιτάρι που χρησιμοποιείται στην μακαρονοποιΐα (Παπακώστα, 2000).

14 2.1.1. Εξάπλωση - Καλλιέργεια Σήμερα υπάρχουν περισσότερες από 17.000 διαφορετικές ποικιλίες σιταριού, συνθέτοντας μια τεράστια γενετική παραλλακτικότητα, που επιτρέπει στο φυτό να καλλιεργείται και να δίνει υψηλές αποδόσεις σε ένα μεγάλο εύρος περιβαλλόντων. Συγκεκριμένα, το σιτάρι ευδοκιμεί από τον 67 ο Βόρειο (Νορβηγία, Φιλανδία, Ρωσία) μέχρι τον 45 ο Νότιο (Αργεντινή). Στις τροπικές και υποτροπικές περιοχές, η καλλιέργεια του σιταριού περιορίζεται στα υψίπεδα γιατί το φυτό δεν αναπτύσσεται σε θερμοκρασίες άνω των 30 o C (Γκόγκας, 2005). Το σιτάρι είναι ένα C 3 φυτό και ευνοείται από σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Η ελάχιστη θερμοκρασία φυτρώματος και ανάπτυξης των φυτών είναι 3 o C 4 o C, η άριστη είναι 25 o C και η μέγιστη 32 o C - 35 o C. Θερμοκρασίες ημέρας πάνω από 30 o C ευνοούν την γρήγορη ανάπτυξη των φυτών με μικρή διαφοροποίηση, η οποία δεν ευνοεί τις υψηλές αποδόσεις, λόγω περιορισμένης φωτοσύνθεσης. Σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες κατά την διάρκεια ανάπτυξης του στάχεως, είχαν σαν αποτέλεσμα την αύξηση του ύψους των φυτών, τη δημιουργία φύλλου σημαία με φαρδύτερο έλασμα και την αύξηση του αριθμού των άνθεων ανά στάχυ (Warrington κ.α., 1977 αναφερόμενος από Παπακώστα, 2000). Οι θερμοκρασίες στο στάδιο γεμίσματος του κόκκου, καθορίζουν τον αριθμό των κόκκων που θα συγκομιστούν καθώς και το βάρος του κόκκου. Υψηλές θερμοκρασίες και αποξηραντικοί άνεμοι συντελούν στη δημιουργία συρρικνωμένων κόκκων (Παπακώστα, 2000). Το σιτάρι είναι ένα χειμερινό σιτηρό, στο οποίο διακρίνουμε τρεις τύπους ανάλογα με τις απαιτήσεις σε υγρό ψύχος, ώστε να προκληθεί η εαρινοποίηση και ο σχηματισμός ανθοταξίας: τον χειμερινό (απαιτεί πολλές ώρες υγρού ψύχους), τον ανοιξιάτικο (δεν απαιτεί εαρινοποίηση) και τον ενδιάμεσο ή εναλλακτικό. Ο χειμερινός τύπος δεν καλλιεργείται στην Ελλάδα γιατί ο χειμώνας εδώ είναι ήπιος, με αποτέλεσμα να καθυστερεί η εαρινοποίηση και ο σχηματισμός ανθοταξίας (όψιμο ξεστάχυασμα) και η ωρίμανση να μην ολοκληρώνεται. Οι ποικιλίες μαλακού σιταριού που καλλιεργούνται στην Ελλάδα ανήκουν κατά κύριο λόγο στον ανοιξιάτικο τύπο,

15 σπέρνονται το φθινόπωρο, διανύουν ένα μέρος του βιολογικού τους κύκλου κάτω από τις χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα, ανθίζουν έγκαιρα την άνοιξη, καρποφορούν τον τελευταίο μήνα της άνοιξης και η συγκομιδή γίνεται τους πρώτου μήνες του καλοκαιριού. Το Ινστιτούτο Σιτηρών Θεσσαλονίκης έχει δημιουργήσει και ποικιλίες εναλλακτικού τύπου, που δίνουν υψηλές αποδόσεις στα υψίπεδα και στις βόρειες περιοχές της χώρας. Τέτοιες ποικιλίες είναι ο Αχέρων και ο Νέστος (Γκόγκας, 2005). Η ανθεκτικότητα στις χαμηλές θερμοκρασίες εξαρτάται κυρίως από την ποικιλία και την σκληραγώγηση των φυτών που θα προηγηθεί. Σκληραγωγημένα φυτά ανθεκτικών ποικιλιών μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες ατμόσφαιρας μέχρι -30 ο C και ένα είναι σκεπασμένα με χιόνι μέχρι και -40 ο C, γιατί κάτω από το χιόνι η θερμοκρασία διατηρείται υψηλότερη (Asae και Sidoway, 1979, αναφερόμενοι από Παπακώστα, 2000). Γενικά θερμοκρασίες χαμηλότερες από -15 ο C είναι επικίνδυνες για τις περισσότερες ποικιλίες. Στο σιτάρι υπάρχει στενή σχέση ανάμεσα στην πρωιμότητα και την ανθεκτικότητα στο κρύο. Όσο πρωιμότερες είναι οι ποικιλίες τόσο πιο ευαίσθητες είναι στο κρύο (Παπακώστα, 2000). Το κλίμα της Ελλάδας μπορεί να χωριστεί σε τέσσερεις κλιματικές ζώνες (Σχήμα 1.3.): 1) Ορεινή ζώνη η οποία περιλαμβάνει τις οροσειρές που εκτείνονται από τα βόρεια βορειοδυτικά μέχρι τα νότια νοτιοανατολικά της χώρας, καθώς και περιοχές με υψόμετρο μικρότερο από 500μ, αντιπροσωπεύοντας το 40% της χώρας, με ετήσια βροχόπτωση που κυμαίνεται από 500 1200mm. 2) Την δυτική ζώνη που περιλαμβάνει την δυτική ηπειρωτική Ελλάδα και τα νησιά του Ιονίου, με ετήσια βροχόπτωση από 800 1200mm. 3) Την βορειοανατολική ζώνη που περιλαμβάνει την Θεσσαλία, την Μακεδονία και την Θράκη, εκτός των ορεινών περιοχών, με ετήσια βροχόπτωση που κυμαίνεται από 450 950mm. και 4) Την νοτιοανατολική ζώνη που περιλαμβάνει την Αττική, το ανατολικό τμήμα της Πελοποννήσου, τα νησιά του Αιγαίου και την Κρήτη, με ετήσια βροχόπτωση που κυμαίνεται από 450 650mm (Φασούλας και Φωτιάδης, 1984).

16 Σχήμα 2.2. Κλιματικές ζώνες της Ελλάδας (Φασούλας και Φωτιάδης, 1984). Το σιτάρι παρότι δεν κατατάσσεται μεταξύ των πολύ ανθεκτικών φυτών στην ξηρασία, έχει ικανότητα προσαρμογής σε συνθήκες ανεπαρκούς υγρασίας. Στις περιοχές όπου καλλιεργείται, η ετήσια βροχόπτωση κυμαίνεται από 250mm έως 1750mm, αλλά περίπου στα τρία τέταρτα της παγκόσμιας καλλιεργούμενης έκτασης κυμαίνεται μεταξύ 375mm και 875mm. Για την μέγιστη απόδοση χρειάζονται από 250-1000mm, αλλά σημασία εξίσου σπουδαία με την ποσότητα έχει και η κατανομή των βροχοπτώσεων. Το σιτάρι έχει τις μεγαλύτερες απαιτήσεις σε νερό το διάστημα μεταξύ καλαμώματος και άνθησης. Σε ένα συνεπώς ιδανικό κλίμα για το σιτάρι, την άνοιξη θα πρέπει να υπάρχουν αρκετές βροχοπτώσεις. Στην Ελλάδα όμως οι περισσότερες βροχοπτώσεις πέφτουν το φθινόπωρο και τον χειμώνα, με αποτέλεσμα η απόδοση να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την πιθανότητα βροχής κατά τα τελευταία στάδια ανάπτυξης των φυτών. Επίσης, οι πολλές βροχές κατά την περίοδο ωρίμανσης δεν είναι επιθυμητές, γιατί ευνοούν την ανάπτυξη ασθενειών και προσβολές από έντομα. Επιπρόσθετα, υπάρχει ο κίνδυνος πλαγιάσματος των φυτών, φύτρωμα των σπόρων στον στάχυ, ενώ

17 μειώνεται η περιεκτικότητα των κόκκων σε πρωτεΐνη και υποβαθμίζεται η αρτοποιητική αξία του αλεύρου (Παπακώστα, 2000). Παρόλο που μπορεί να καλλιεργηθεί σε ποικιλία εδαφών, τις υψηλότερες αποδόσεις τις δίνει σε γόνιμα, βαθιά, καλώς στραγγιζόμενα ιλυοπηλώδη ή αργιλοπηλώδη εδάφη. Τα πολύ ελαφρά ή τα αργιλώδη εδάφη δεν συνιστώνται. Ακατάλληλα επίσης είναι και τα όξινα εδάφη, γιατί το σιτάρι είναι ευαίσθητο στην οξύτητα. Οι υψηλότερες αποδόσεις παρατηρούνται σε εδάφη με ph από 7,0 έως 8,5 (Παπακώστα, 2000). Το μεγαλύτερο ποσοστό της παραγωγής μαλακού σιταριού στην Ελλάδα προέρχεται από τους νομούς Κοζάνης, Γρεβενών, Θεσσαλονίκης και Κιλκίς και του σκληρού από τους νομούς Έβρου, Χαλκιδικής, Θεσσαλονίκης, Κιλκίς, Λάρισας και Μαγνησίας. Η συγκέντρωση της καλλιέργειας του σιταριού στην βόρεια Ελλάδα δικαιολογείται από το γεγονός ότι οι κλιματολογικές συνθήκες των κεντρικών και νότιων περιοχών, σπάνια επιτρέπουν την φυσιολογική ωρίμανση των χειμωνιάτικων σιτηρών. Ο βιολογικός κύκλος του σιταριού στις περιοχές αυτές συνήθως κλείνει βίαια, τουλάχιστον κατά ένα μεγάλο μέρος, κάτω από τις ξηροθερμικές συνθήκες των μηνών Μαΐου και Ιουνίου. Δεδομένου ότι ο κύριος ρυθμιστής της ανάπτυξης και της απόδοσης των καλλιεργειών σιταριού δεν είναι ούτε οι εδαφικές συνθήκες ούτε οι θερμοκρασίες, αλλά οι βροχοπτώσεις των μηνών Μαρτίου, Απριλίου και Μαΐου, σε αυτές τις περιοχές οι αποδόσεις είναι πολύ μικρές. Στις βορειότερες περιοχές της χώρας βρίσκονται οι μεγαλύτερες και ευφορότερες πεδιάδες, με καλές προϋποθέσεις άρδευσης και εντατικοποίησης των καλλιεργειών, ενώ το κλίμα διαφοροποιείται και από καθαρά Μεσογειακό τείνει προς Ηπειρωτικό. Παρόλο που η ξηρή εποχή του έτους συμπίπτει με την θερμή, οι βροχοπτώσεις τείνουν να κατανεμηθούν ομαλότερα κατά την διάρκεια του έτους. Οι βροχές δεν είναι ραγδαίες και μπορούν να διαρκέσουν επί μέρες, πράγμα πολύ σπάνιο για την νότια Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας και ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. Ινστιτούτο Σιτηρών, 1991). 2.2. Κέντρα βελτίωσης σιταριού Η παγκόσμια παραγωγή σιταριού από το 1960 μέχρι και σήμερα παρουσιάζει ανοδική πορεία, αν και οι καλλιεργούμενες εκτάσεις σε πολλές

18 περιοχές μειώθηκαν. Αυτό το γεγονός οφείλεται κυρίως στην αύξηση των αποδόσεων. Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η εξέλιξη της παραγωγής σιταριού παγκοσμίως. Παραγωγή εκ. τόνοι 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 έτη Σχήμα 2.3. Πορεία παραγωγής σιταριού τα τελευταία 26 χρόνια (Faostat, 2008). Αυτή η αύξηση επιτεύχθηκε με δύο τρόπους α) την βελτίωση της τεχνικής καλλιέργειας β) την βελτίωση του γενοτύπου. Παρόλο που δεν είναι δυνατό να εκτιμηθεί το ποσοστό συμμετοχής του κάθε παράγοντα στην αύξηση της παραγωγής, είναι σίγουρο πως η γενετική βελτίωση έπαιξε τον σπουδαιότερο ρόλο. Κάτι τέτοιο γίνεται αντιληπτό ειδικά τα τελευταία χρόνια που παρόλες τις κλιματικές αλλαγές, οι βελτιωτές δημιουργούν ποικιλίες που προσαρμόζονται και σε ακραία περιβάλλοντα. Συνεπώς τα ινστιτούτα βελτίωσης σιταριού σήμερα στοχεύουν στην δημιουργία υψηλοαποδοτικών ποικιλιών που αποδίδουν σταθερά είτε σε ευρεία γκάμα περιβαλλόντων ή έχουν ειδική προσαρμοστική ικανότητα σε συγκεκριμένες συνθήκες. Παρακάτω παρουσιάζονται συνοπτικά τα κυριότερα ερευνητικά κέντρα βελτίωσης σιταριού, το διεθνές και το αντίστοιχο ελληνικό.

19 2.2.1. Διεθνές κέντρο Βελτίωσης αραβόσιτου και σιταριού (CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo) Το CIMMYT είναι το μεγαλύτερο ερευνητικό κέντρο που ασχολείται με την βελτίωση του σιταριού και του καλαμποκιού. Ο σκοπός του είναι η αύξηση των αποδόσεων των εν λόγω καλλιεργειών, για την κάλυψη των διατροφικών αναγκών των αναπτυσσόμενων χωρών και η βελτίωση των καλλιεργητικών τεχνικών, με στόχο την διαφύλαξη των φυσικών πόρων. Το CIMMYT δημιουργήθηκε μέσω ενός πυλωτικού προγράμματος το 1943 στο Μεξικό, υποστηριζόμενο από την κυβέρνηση του Μεξικό και το ίδρυμα Rockefeller. Η έρευνα που έγινε στο σιτάρι τα πρώτα χρόνια λειτουργίας του, κατέστησε το Μεξικό αυτάρκες σε παραγωγή της συγκεκριμένης καλλιέργεια το 1950. Η μεγάλη συνεισφορά και πρόοδος του CIMMYT φαίνεται και από το γεγονός ότι η Ινδία παίρνοντας σπόρο από το Μεξικό, ανέβασε την παραγωγή σιταριού από 11.3 εκατομμύρια τόνους το 1967 σε 16,8 εκατομμύρια τόνους το 1968. Τόσο η Ινδία όσο και το Πακιστάν διπλασίασαν την παραγωγή σιταριού από το 1966 μέχρι το 1971, με αποτέλεσμα η πράσινη επανάσταση να έχει επισήμως ξεκινήσει. Μάλιστα ο ερευνητής του CIMMYT Norman Borlaug, ανέπτυξε κοντόσωμες ποικιλίες σιταριού, παραγωγικότερες από τις παλαιότερες, οι οποίες αξιοποιούσαν αποτελεσματικότερα τα θρεπτικά στοιχεία. Για την συνεισφορά του τιμήθικε με το βραβείο Νομπέλ ειρήνης. Το CIMMYT πέραν της έρευνας, διατηρεί μεγάλη τράπεζα γενετικού υλικού με ποικίλους γονοτύπους σιταριού και καλαμποκιού, από διάφορες περιοχές της γης. Τέλος η προσφορά του ινστιτούτου συνοψίζεται στα ακόλουθα Οι ποικιλίες σιταριού που δημιουργήθηκαν, απέτρεψαν τον υποσιτισμό εκατομμυρίων ανθρώπων, κυρίως στην Ν.Ασία και σε άλλες περιοχές. Σε περίπτωση που οι αναπτυσσόμενες χώρες προσπαθούσαν να καλύψουν τις διατροφικές τους ανάγκες χωρίς την συμβολή της πράσινης επανάστασης, θα χρειάζονταν επιπλέον 426 εκατομμύρια εκτάρια καλλιεργήσιμης έκτασης. Με την έκταση που εξοικονομήθηκε, σώθηκαν δασικές εκτάσεις και περιβαλλοντολογικά εύθραυστες περιοχές, με αποτέλεσμα να

20 μειωθούν οι εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου κατά 35%. (www.cimmyt.org). 2.2.2. Ινστιτούτο Σιτηρών Θεσσαλονίκης Το 1925 το Υπουργείο Γεωργίας αποφάσισε την ίδρυση του Ειδικού Σταθμού Καλυτερεύσεως Φυτών στην Λάρισα. Υπεύθυνος του σταθμού ορίστηκε ο Δρ. Ι. Παπαδάκης ο οποίος είχε ήδη ξεκινήσει την αξιολόγηση τοπικών και ξένων ποικιλιών σιταριού σε τέσσερις περιοχές και κατά την καλλιεργητική περίοδο 1924 1925 σε εννιά περιοχές, αποκλειστικά στην βόρεια Ελλάδα. Στην συνέχεια το πρόγραμμα επεκτάθηκε και σε βελτιωμένες ξένες ποικιλίες του εξωτερικού. Οι πρώτες ξένες ποικιλίες που αξιολογήθηκαν ήταν η Αυστραλιανή Κανβέρα και η Ιταλική Μεντάνα, οι οποίες και προωθήθηκαν για καλλιέργεια. Παράλληλα με τον σταθμό στην Λάρισα, αναπτύχθηκε και ένα δίκτυο μικρότερων σταθμών σε περιοχές της Ελλάδας όπου καλλιεργούνταν σιτάρι (Χαλκιδική, Σέρρες, Πτολεμαΐδα, Μέσσαρα Κρήτη κ.α. ). Η κεντρική φιλοσοφία ήταν η αξιολόγηση ποικιλιών σιταριού (εντόπιων και ξένων) σε διάφορα περιβάλλοντα της χώρας. Το 1926 στο Σταθμό Καλυτερεύσεως Φυτών εγκαταστάθηκαν πειράματα που στόχευαν στην επιλογή υπέρτερων φυτών εντός των καλλιεργούμενων εντόπιων ποικιλιών, προκειμένου να αξιοποιηθεί η όποια γενετική παραλλακτικότητα υπήρχε. Ορισμένες από τις σειρές που προήλθαν από ελληνικές ποικιλίες ήταν οι: Τούνους, Κοντούζι, Μαυραγάνι, Αργολαδάνων, Μαυραγάνι Αργολίδας, Πλατίτσα, Γκρινιάς, Τσουγκριάς, Ντεβές, Γρεμμενιά, Μαυροθέρις Κρήτης, Ασπρόσταρο Κεφαλληνίας, Ψευδοαρναούτι (Παπαδάκης, 1930). Επιπρόσθετα το 1927 εγκαταστάθηκαν σε μεγάλη έκταση στον Σταθμό τεμάχια με συγκεκριμένες ποικιλίες για την δημιουργία ενός δικτύου διασταυρώσεων, προκειμένου να δημιουργηθεί γενετική παραλλακτικότητα. Μερικές από τις υποσχόμενες διασταυρώσεις ήταν οι Τούνους*Federation, Florence*Federation, Federation*Ardito, Florence*Ardito (Παπαδάκης, 1930). Το επόμενο βήμα ήταν η οργάνωση της σποροπαραγωγής του σιταριού στην Ελλάδα. Το 1929 ο Σταθμός μεταφέρθηκε από την Λάρισα στην Θεσσαλονίκη και το 1931 μετονομάστηκε σε Ινστιτούτο Βελτίωσης Καλλιεργειών, με κύριο στόχο του την βελτίωση των καλλιεργειών και

21 ιδιαίτερα του σιταριού. Έκτοτε ξεκίνησε ένα ευρύ πρόγραμμα επιλογής γονέων και διασταυρώσεων μεταξύ εντόπιων και ξένων βελτιωμένων ποικιλιών. Τα διασπώμενα υλικά αξιολογούνταν και επιλέγονταν έχοντας δοκιμαστεί στου διάφορους υποσταθμούς. Τελικά το 1961 το ινστιτούτο μετονομάστηκε σε Ινστιτούτο Σιτηρών Θεσσαλονίκης. Στην διάρκεια της εβδομηντάχρονης ερευνητικής του δραστηριότητας, το Ινστιτούτο Σιτηρών έχει δημιουργήσει ένα μεγάλο αριθμό βελτιωμένων ποικιλιών σιταριού από τις οποίες ξεχωρίζει η Γ 38290 ή «αριθμός» όπως ήταν γνωστή στους αγρότες, η οποία δημιουργήθηκε από τον πρώτο διευθυντή του Ινστιτούτου Δρ. Ι. Παπαδάκη. Υπό την διεύθυνσή του στο Ινστιτούτο Σιτηρών η Ελλάδα πέτυχε για πρώτη φορά την σιτάρκεια το 1957. Σήμερα το Ινστιτούτο Σιτηρών μέσω της βελτιωτικής μεθοδολογίας και των διατοπικών πειραμάτων, έχει δημιουργήσει πολλές ποικιλίες σιταριού με υψηλό δυναμικό απόδοσης, σταθερότητα συμπεριφοράς, προσαρμοστικότητα και εξαιρετικής ποιότητας. Συνολικά υπάρχουν 31 ποικιλίες μαλακού άμεσα διαθέσιμες για καλλιέργεια. Επιπρόσθετα, το Ινστιτούτο Σιτηρών διαθέτει και μία συλλογή 31 καθαρών σειρών μαλακού σιταριού οι οποίες είναι υπό ένταξη στον εθνικό κατάλογο ποικιλιών και υπερέχουν όλων των υπόλοιπων εγχώριων ποικιλιών. Γενικά η συνεισφορά των νέων ποικιλιών μαλακού σιταριού και της βελτιωτικής τόσο ως προς την απόδοση όσο και ως προς την ποιότητα εντοπίζονται σε μια έρευνα που έδειξε την σαφή υπεροχή των νέων ποικιλιών έναντι των παλαιών. Συγκεκριμένα οι εκτιμήσεις δείχνουν μια αύξηση της τάξης του 10% ως προς την απόδοση και υψηλότερες τιμές καθίζησης και πρωτεϊνικού περιεχομένου (Γκόγκας κ.α., 1998). Στο Ινστιτούτο Σιτηρών διεξάγονται επίσης πειράματα που αποσκοπούν στην δημιουργία ποικιλιών σε ασθένειες. Οι κυριότερες ασθένειες σιταριού στην Ελλάδα (Dimitriadis, 1979) είναι οι: Puccinia graminis Pers., Puccinia triticina Eriks, Puccinia glumarum Eriks, Ustilago tritici (Bjerk.) Wint., Erysiphe graminis D.C. ex Mèrat, Eysiphae polygoni D.C., Septoria tritici Rob. & Desm., Septoria nodorum Berk., Septoria graminum Desm., Cladosporium sp., Cladosporium herbarum Link ex. Fr., Fusarium sp. Λιγότερο σημαντικές ασθένειες είναι οι: Ophiobolus graminis Sacc., Rhizoctonia solani Kühn., Urocystis tritici Körn., Alternaria sp. Ο κυριότερος ιός είναι το μωσαϊκό του σιταριού.