(english version)

CONTRACT 51-044

Finanţare: Buget de Stat - Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Tineretului
Programul: 4.Parteneriate in domeniile prioritare
Categoria de proiect: PC
Directia de cercetare: 5.1-Agricultura, siguranta si securitate alimentara
Valoarea contractului: 1 800 000 lei

Durata contractului:  36 luni (Sept.2007-Sept.2010)
Autoritatea Contractantă: Centrul National de Management Programe
Contractor: Institutul National de Cercetare – Dezvoltare Agricola – Fundulea, str. N.Titulescu. nr. 1, 915200, Fundulea , tel. +40213154040, fax. +40242642044, E-mail: fundulea@ricic.ro, web site: www.incda-fundulea.ro
Director proiect: Dr. ing. Elena PETCU e-mail: petcue@ricic.ro; tel: 0726394847
Parteneri: 
Partener 1 : Universitatea de Stiinte Aronomice si Medicina Veterinara Bucuresti
 Responsabil stiinţific: Conf. Dr. Ing. Băbeanu Narcisa  
Partener 2 Universitatea de Vest “Vasile Goldis” Arad
Responsabil Stiinţific: Prof. Univ. Dr. Aurel Ardelean  
Partener 3: Statiunea de Cercetare Dezvoltare Agricola Valu lui Traian, Constanta
Responsabil stiinţific: Dr. Ing. Emilia Procopovici

 

Titlul proiectului:
„Strategii integrate pentru reducerea efectelor negative ale secetei, arsitei si infestarii cu lupoaie la floarea-soarelui ”
Acronim: FASLUP
Cuvinte cheie: progres genetic, factori abiotici de stres, progres tehnologic

 

Rezumat
  Producţia de floarea-soarelui, principala planta oleaginoasa din Romania, este influenţată, atât cantitativ cât şi calitativ, de factorii climatici. Dintre elementele climatice cu influenţă majoră asupra recoltelor, seceta şi arşiţa ocupă locurile principale. Lupoaia (Orobanche cumana) este un parazit dăunator în zonele şi perioadele secetoase. Investigaţiile efectuate în acest proiect au ca scop creşterea adaptabilităţii florii-soarelui la factorii de stres prin îmbunatatirea rezistenţei materialului biologic la secetă, arşiţă şi lupoaie şi optimizarea măsurilor agrotehnice.
Pentru realizarea obiectivelor proiectului ne propunem:

Pentru succesul noilor creaţii în competiţia cu alţi hibrizi, se va avea in vedere ca acestea să posede pe lângă un nivel suficient de rezistenţă la secetă, arşiţă, parazitare cu lupoaie şi un nivel ridicat de rezistenţă la principalele boli, fără scăderea capacităţii calitative şi de productie. De aceea pentru realizarea acestor cerinţe, proiectul îşi propune efectuarea unor ample lucrări de recombinare şi selecţie în condiţii naturale în câmp dar şi analize privind randamentul şi calitatea producţiei, lucrări cu un caracter pluridisciplinar.

Obiectivele proiectului
Obiectivul 1. Stabilirea reactiei la seceta si arsita a genotipurilor de floarea-soarelui:

Obiectivul 2. Imbunatatirea rezistenta la seceta si arsita:

Obiectivul 3. Reactia genotipurilor de floarea-soarelui la noile rase de lupoaie:

Obiectivul 4. Imbunatatirea rezistentei la infestare cu lupoaie:

Obiectivul 5. Evaluarea markerilor moleculari si biochimici pentru dezvoltarea stratagiilor de ameliorare asistata de markeri se va realizaprin tehnica RFLP si AFLP si analiza enzimelor redox induse de stres (peroxidaza, superoxiddismutaza, ascorbatcarboxilaza)


Obiectivul 6. Studierea influentei masurilor agrotehnice asupra randamentului si calitatii produsului, va avea in vedere selectia pentru capacitate de productie si pentru continut ridicat de acid oleic.

 

Rezultate obţinute pe parcursul fazelor proiectului

Faza 1

Obiectivele fazei de execuţie

            In prima fază de desfăşurare a proiectului s-au stabilit următoarele obiective, corespunzătoare activităţilor planificate:

     
Rezultate intermediare:

Faza 2

Obiectivul fazei de execuţie
Pentru faza a II –a de desfăşurare a proiectului obiectivul a fost:

Pentru realizarea obiectivului propus s-au realizat urmatoarele activităţi:

  1. Pregătirea pentru semănat, semănatul materialului biologic pentru testarea în câmp şi în experienţe pentru testări fiziologice;
  2. Pregătire medii de cultură, obţinere calus/selecţie în vitro, regenerare de plante;
  3. Realizarea experienţelor pentru optimizarea măsurilor tehnologice
  4. Prelevarea probelor de sol şi analiza fizico-chimică şi biologică
  5. Identificarea genotipurilor cu caractere fiziologice asociate cu rezistenţa la secetă şi arşiţă;
  6. Determinări şi observaţii asupra comportării materialului biologic la atacul bolilor
  7. Stabilire biochimism

 

Rezultate intermediare obţinute

Faza 3
Obiectivul fazei de execuţie

 

Rezultate intermediare: 

- metodă pentru salvarea embrionilor;
- studii  

Faza 4
Obiectivele fazei de execuţie

Rezultate intermediare: obţinerea generaţiei F3:

 

Etapa V

PERIOADA: 01.02 -30.09.2010

Obiectivul etapei de execuţie:

5.1. Pregatirea pentru semanat, semanatul pentru testări fiziologice.
5.2. Realizarea experienţelor pentru optimizarea măsurilor tehnologice;
5.3. Hibridări;
5.4. Prezentarea şi demonstrarea funcţionalitatii şi utilitatii soluţiilor propuse:
- linii hibride de floarea-soarelui cu rezistenţă îmbunatăţită la secetă şi parazitare cu lupoaie, în scopul promovării de noi surse de gene;
- secvenţe tehnologice pentru contracararea efectelor negative ale secetei;
- studiu economic si energetic al tehnologiilor elaborate
 5.5. Diseminarea rezultatelor.

 

Rezumatul etapei

Faza 5 a proiectului cu titlul „Strategii integrate pentru reducerea efectelor negative ale secetei, arsiţei şi infestării cu lupoaie la floarea-soarelui” a fost coordonată de I.N.C.D.A. Fundulea, având ca subcontractori USAMV Bucureşti, Universitatea Vasile Goldiş, Arad şi SCDA Valu lui Traian.
 Perioada corespunzǎtoare etapei 5 de raportare: 01.02 -30.09.2010.
Au fost efectuate experienţe pentru evidenţierea unor secvenţe tehnologice de diminuare a efectelor negative ale secetei (epocă de semănat, densitate) şi studiul energetic şi economic al tehnologiilor aplicate.
Orobanche cumana prezintă unele deosebiri, faţă de celelalte specii de Orobanche: din punct de vedere al răspunsului la stimulentul natural de germinaţie, ea este specializată exclusiv pentru floarea-soarelui şi are capacitatea de a dezvolta rapid patotipuri noi, mult mai agresive.
Pentru amelioratori există avantajul că rezultatele în domeniul rezistenţei florii-soarelui faţă de Orobanche cumana  sunt mai avansate, comparativ cu alte plante cultivate, cum ar fi fasolea sau tutunul.
 Specia angiospermă Orobanche cumana, ca parazit radicular,reprezintă o problemă majoră a cultivării  florii-soarelui în Bulgaria, Romania, Russia, Turcia şi Spania.
Controlul biologic cu insecta Phytomyza orobanchia (în Rusia) sau cu ajutorul  fungilor  Fusarium oxysporum f. sp. orthoceras  nu este practicabilă în câmp. Aplicarea erbicidelor este deasemenea limitată, din motive economice şi de protecţie a mediului. Astfel, metoda durabilă de combatere a lupoaiei rămâne doar ameliorarea rezistenţei florii-soarelui.
  Raportul nostru a fost orientat înspre abordarea ameliorării rezistenţei florii-soarelui faţă de Orobanche din punct de vedere al laturii biochimice şi al îmbunătăţirii rezistenţei prin incrucisări cu speciile sălbatice H. argophyllus şi  H. maximiliani.
Pentru primul aspect s-a realizat analiza instrumentală a exudatelor  radiculare ai florii soarelui, linii rezistente , comparativ cu soiul Splendor, sensibil la Orobanche, precum şi cu un amestec de plante din flora însoţitoare privind inhibitorii de germinaţie
Pentru investigarea efectelor alelopatice ale florei însoţitoare, s-au efectuat  analize cu ajutorul cromatografiei de lichid de înaltă performanţă, HPLC, cu detector UV/VIS-Diodenarray-Detektor şi cu GC-MS. În   exudatele plantelor gazdă de floarea soarelui rezistente analizate şi chiar la cele din la flora însoţitoare, acidul benzoic a fost prezent în cantităţi considerabile. Identitatea lui s-a verificat atât prin  timpul de retenţie la separarea HPLC cât şi prin spectrul de absorbţie. Prezenţa substanţelor inhibitoare ale germinaţiei din familia acidului cinamic nu a putut fi confirmată. Inhibarea germinaţiei la Orobanche de către acidul benzoic a fost atestată de experimentele standardizate de germinaţie, însă în mod nuanţat, fiind că s-au observat niveluri diferite de sensibilitate faţă de inhibitorii germiaţiei.
Acidul benzoic a fost identificat cu siguranţă la Helianthus annuus, soiul rezistent, şi la plantele însoţitoare, dar este absent la soiul Splendor, sensibil la Orobanche. Acidul benzoic poate să aibe un rol important în rezistenţa florii soarelui faţă de Orobanche.
Pentru al doilea aspect s-a realizat testarea în condiţii de casă de vegetaţie a materialul biologic creat în cadrul acestui proiect. S-a folosit ca martor un hibrid de floarea-soarelui cu rezistenţă stabilită şi cunoscută (diferenţiator) pentru cele două rase de lupoaie folosite (F şi G).           
Au fost astfel identificate linii rezistente la parazitare cu lupoaie. La liniile rezistente s-au continuat lucrările de hibridare în vederea obţinerii unei noi generaţii hibride.
            Material obţinut a fost caracterizat după anumite caractere morfogenetice, a greutăţii boabelor, diametrului calatidiilor şi a conţinutului de ulei pentru a se evidenţia noile performanţele acestora. Rezultatele obţinute evidenţeză că genotipurile la care forma maternă iniţială a fost specia sălbatică Helianthus argophyllus prezintă caractere care induc şi rezistenţa la secetă. Acestea se pot folosi ca surse de gene în progranul de ameliorare a florii-soarelui cu atât mai mult cu cât aceste genotipuri au fost testate şi selectate pentru rezistenţă la parazitare cu lupoaie ceea ce sugerează şi rezistenţa la parazitul Orobanche cumana. Au fost obţinute 8 combinaţii diferite, dintre care cinci au fost alese de amelioratori pentru continuarea procesului de ameliorare pentru îmbunătăţirea rezistenţei la secetă, arşiţă şi infestare cu lupoaie.

Activitatea de diseminare a rezultatelor s-a concretizat prin acceptarea pentru prezentare ca poster la Congresul XIII al FESPB a lucrării ştiinţifice: developing drought and broomrape resistant sunflower germplasm utilizing wild Helianthus species, autori Elena Petcu şi Joita-Păcureanu Maria.

 

RAPORT FINAL

 

S-au obţinut linii/genotipuri de floarea-soarelui pentru promovarea de noi surse de gene pentru rezistenţa la secetă şi infestare cu lupoaie. Liniile obţinute păstrează caracterul de rezistenţă la secetă de la forma sălbatică. Se pot  folosi în programul de ameliorare ca surse de rezistenţă.


1. Helianthus argophyllus  x Linia 991 B (F 4)
Caracteristici morfologice:

Caracteristici fiziologice

2. Helianthus  argophyllus  x Linia 1093 B (F 4)

Caracteristici morfologice:

Caracteristici fiziologice

 

H. argophyllus  x Linia 1093 B (stânga forma sălbatică)
 

3. Helianthus argophyllus  x Linia 1085 C (F 4)
Caracteristici morfologice:

 MMB: 40-42 g

Caracteristici fiziologice

4. Helianthus  argophyllus  x Linia 1095 C (F 4)
Caracteristici morfologice:

 seminţe de mărime mică negre, fără dungi/striaţii  şi formă ovoid ascuţită

Caracteristici fiziologice

 

5.  Helianthus  argophyllus  x Linia 1088 C (F 4)
Caracteristici morfologice:

 seminţe de mărime mică negre, fără dungi/striaţii  şi formă ovoid ascuţită

Caracteristici fiziologice

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CONTRACT 51-044

Project title: Integrated strategies for reducing negative effects of drought, heat and broomrape infestation in sunflower
FASLUP
Key words: genetic progress, abiotic and biotic stress, technologic progress.
Financing source: State budget – Ministry of Education and Research,
Program: ”Partnership in priority domains”
Contracting autority: Centrul National de Management Programe
Contractor: Institutul Naţional de Cercetare –Dezvoltare Agricolă - Fundulea
                   (National Agricultural Research & Development Institute – Fundulea)
Project type: PC
Contract value: 1800000 lei 
Contract duration: 36 months (sept. 2007 – sept. 2010)
Project coordinator: Institutul National de Cercetare – Dezvoltare Agricola – Fundulea,
str. N. Titulescu. nr. 1, 915200, Fundulea , Phone +40213154040, fax. +40242642044,
Project Director: Dr. Ing. Elena Petcu, e-mail: petcue@ricic.ro; petcu_elena@yahoo.co.uk
Partners:
Partner 1 : Universitatea de Stiinte Aronomice si Medicina Veterinara Bucuresti
Scientific director of the project: Conf. Dr. Ing. Băbeanu Narcisa  
Partner 2 Universitatea de Vest “Vasile Goldis” Arad
Scientific director of the project: Prof. Univ. Dr. Aurel Ardelean  
Partner 3: Statiunea de Cercetare Dezvoltare Agricola Valu lui Traian, Constanta
Scientific director of the project: Dr. Ing. Emilia Procopovici
 
 
Project summary

The production of sunflower, the most important oil plant in Romania, is quantitatively and qualitatively affected by the extreme meteorological events during last time. Among climatic factors, drought and heat are the most important. Broomrape (Orobanche cumana) is a very harmful root parasitic weed of sunflower under dry area. The project aim is the increasing of sunflower adaptability to stresses by improving biological material tolerance to drought, heat and broomrape and crop technology.
In order to achieve the objectives of this project will be the next tasks: identification of sunflower genotypes with physiological parameters associated with drought and heat resistance (1), obtaining new breeding resistant lines to drought by in vitro technique (embyoculture and somatic embriogenesis/selection on media culture supplemented with proline) and by classic breeding (hybridisation and back-cross) (2), improving of the sunflower for resistance to broomrape by interspeciffic hybridization (with H. argophyllus) follow by embryo rescue and by in vitro and in vivo selection of plants resistant to benzotiodiazona in order to obtained systemic acquired resistance (SAR) (3), identify the molecular markers for the resistant genes and analyses of redox enzymes induced by the stress in order to develop marker-assisted selection (4), establish sunflower cultural practices aimed to diminish the negative effects of drought, heat and broomrape infestation (rotation, soil tillage, fertilization, hybrids, sowing data and density) and assuring suitable, economical and ecological production (5).
In order to have success in the competition with another hybrids beside an high level of resistance to drought, heat and broorape, the new genotypes will be studies concerning diseases resistance, yields and yields quality. For this reason in this project will be done large work by selection and backcross under natural condition in the field and qualitative analyses for production and efficiency, too. 

General and specific objectives of the project.
Having in view the strategic importance of improvement in sunflower behaviour to drought and heat and the new perspectives given by international research, the project has as aim:
First objective. Establishment of sunflower genotype reaction to drought and heat
To achieve this objective, we will have in view:

Second objective. Improvement of resistance to drought and heat, by:

Third objective. Sunflower genotype reaction to new broomrape races

Fourth objective. Improvement of resistance to broomrape infestation will have in view:

Fifth objective. Evaluation of molecular and biochemical markers to develop molecular genetic strategies assistant molecular markers will be performed by RFLP and AFLP and redox enzyme determination.
Sixth objective. Study the effect of cultural practices, will be performed the selection for the yield (quantitatively and qualitatively), too.

RESULTS OBTAINED DURING THE PROJECT PHASES

Phase 1
OBJECTIVES OF THE PHASE

            During the first phase of the project the following objectives, corresponding to the two planned activities were approached:

     
Results:

Phase 2
OBJECTIVE OF THE PHASE

The plannified activities consisted in:

  1. Seedbed preparation, sunflower sowing in field and in vegetation house for physiologycal screening;
  2. In vitro culture/in vitro screening;
  3. Experiences for crop management under stress;
  4. Soil and plants analyses
  5. Identification of sunflower genotypes with traits involved in drought and heat resistance;
  6. Determination and observation on desease infestation under experimental conditions.
  7. Biochemichal analyses

 

Results

Phase 3
OBJECTIVE OF THE PHASE

 

Results: 
- interspecific hybridization/ F2 generation: direct and backcross hybridization between cultivated sunflower (Helianthus annuus, inbread line L 1029 B, L 991 B, L 1093 B, L 1085 C, L 1095 C,  L 1088 C; n = 17) and wild sunflowers (Helianthus Argophyllus; n = 17, for drought) şi Helianthus Maximiliani; n = 17, for broomrape).
- methods for embryo rescue;
- study

Phase 4
OBJECTIVES OF THE PHASE

Results: obtained of  F3interspecific generation