1

1

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE

ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ

CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA DE AGRICULTURĂ

ŞCOALA DOCTORALĂ

Cornelia STAN

Rezumatul tezei de doctorat

Studiul variabilităţii sistemului radicular la plantulele

de porumb la un sortiment de linii consangvinizate, populaţii locale

şi hibrizi de porumb

Conducător ştiinţific

Prof.univ.dr.IOAN HAŞ

CLUJ – NAPOCA

2012

2

2

CUPRINS

INTRODUCERE................................................................................................................................11

CAPITOLUL I STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND SISTEMUL

RADICULAR LA PORUMB...............................................................................14 5

1.1 Locul porumbului în economia agrară..............................................................................14

1.1.1 Importanţa economică..........................................................................................14

1.1.2 Răspândirea geografică........................................................................................16

1.1.3 Producţia de porumb pe plan mondial……………………………………….....17

1.1.4 Producţia de porumb în România……………………………………………....19

1.1.4.1 Evoluţia suprafeţelor si producţiilor de porumb în România………......20

1.2 Sistemul radicular la porumb…………………………………………………………...23

1.2.1 Morfologia sistemului radicular la porumb………………………………….....23

1.2.1.1 Morfologia sistemului radicular in faza de plantula...............................26

1.2.1.2 Morfologia sistemului radicular la planta matură de porumb………......28

1.2.2 Rolul sistemului radicular în obţinerea de producţii stabile de porumb………30

1.2.3 Bolile si daunatorii sistemului radicular la porumb…………………………....33

1.2.4 Sistemul radicular în faza de plantulă şi determinarile de germinaţie………....38

1.2.4.1 Sistemul radicular şi germenii anormali……………………………….41

1.3 Determinismul genetic al sistemului radicular la porumb…………………………….45

1.3.1 Variabilitatea sistemului radicular în faza de plantulă şi planta matură.............45

1.3.2 Sisteme genice implicate în dezvoltarea sistemului radicular............................46

1.3.3 Corelatii între sistemul radicular şi dezvoltarea plantei de porumb……….......48

1.4 Influenţa modului de recoltare şi păstrare asupra seminţei de porumb………………...52

1.4.1 Recoltarea porumbului pentru sămânţă…………………………………………52

1.4.2 Sortarea şi uscarea ştiuleţilor………………………………………………......54

1.4.3 Batozarea, condiţionarea şi calibrarea seminţei de porumb…………………...56

1.4.4 Tratarea seminţelor…………………………………………………………….57

1.4.5 Depozitarea seminţelor……………………………………………………….. 58 CAPITOLUL II MOTIVAŢIA ŞI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT………………60 6

2.1 Motivaţia cercetării……………………………………………………………………60 6

2.2 Obiectivele cercetării…………………………………………………………………. 61 7 CAPITOLUL III MATERIALUL ŞI METODA DE CERCETARE………………………... 63

3.1 Materialul biologic…………………………………………………………………… 63 8

3.1.1. Populaţiile locale……………………………………………………………… 63 8

3.1.2. Linii consangvinizate………………………………………………………..... 63 8

3.1.3. Linii consangvinizate isonucleare…………………………………………….. 63 8

3.1.4. Hibrizii simpli din sistemul dialel p (p – 1 )…………………………………...67 9

3.1.5 Hibrizi simpli şi linii consangvinizate din sistemul producerii de sămânţă…. 67 10

3.2 Metoda de cercetare………………………………………………………………......67

3.2.1 Germinarea seminţelor…………………………………………………………67

3

3

3.2.2 Determinările efectuate…………………………………………………….......68 10

3.2.3 Obţinerea materialului biologic, uscarea şi tratarea seminţelor la liniile

consangvinizate şi hibrizii simpli parentali………………………………….....68

3.3 Metode de analiză statistică şi interpretarea rezultatelor……………………………71 10

CAPITOLUL IV REZULTATE ŞI DISCUŢII………………………………………………..74 12

4.1 Studiul variabilităţii rădăcinii, mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la un set de

populaţii locale de porumb………………………………………………………… 74 12

4.1.1 Studiul variabilităţii caracterelor rădăciniţei la populaţiile locale de porumb…74

4.1.2 Studiul variabilităţii lungimii mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la

populaţiile locale de porumb……………………………………………………79 12

4.2 Variabilitatea caracterelor tinerelor plantule la un set de linii consangvinizate

de porumb……………………………………………………………………………..85 13

4.2.1 Studiul variabilităţii caracterelor rădăciniţei la linii consangvinizate…………85

4.2.2 Studiul variabilităţii mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la linii

consangvinizate………………………………………………………………...88

4.2.3 Corelaţii între caracterele tinerelor plantule la liniile consangvinizate………... 92

4.3 Variabilitatea caracterelor rădăciniţei, mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la un

sistem balansat de linii isonucleare………………………………………………….. 94 14

4.3.1 Analiza varianţelor pentru caracterele studiate………………………………...94

4.3.2 Ponderea varianţelor în variabilitatea caracterelor plantulelor la liniile

isonucleare de porumb………………………………………………………... 97

4.3.3 Implicarea genelor localizate în nucleu şi citoplasmă asupra rădăcinilor

primare şi embrionare……………………………………………………....... 99

4.3.4 Rolul genelor nucleare si citoplasmatice in determinismul greutăţii

rădăcinilor la plantulele de porumb la liniile consangvinizate

isonucleare………………………………………………………………...... 104

4.3.5 Influenţa genelor cu localizare nucleară şi citoplasmatică asupra lungimii

mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la seria de linii isonucleare……….. 107

4.4 Studiul variabilităţii sistemului radicular, mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la

hibrizii simpli dintr-un sistem dialel de tipul p(p-1)/2 ………………………….... .111 17

4.4.1 Varianţa genetică şi ponderea varianţelor implicate în caracterele rădăciniţei

de la hibrizii de porumb dintr-un sistem dialel de tipul p(p-1)/2…………….112

4.4.2 Varianţa genetică şi ponderea varianţelor implicate în lungimea

mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la hibrizii simpli

dintr-un sistem dialel de tipul p(p-1)/2………………......................................115

4.4.3 Efectele genice implicate în ereditatea lungimii

rădăcinii embrionare la sistemul dialel cu hibrizi simpli de porumb………...117

4.4.4 Efectele genice implicate în ereditatea lungimii medii a rădăcinilor

primare…………………………………………………………………….....118

4.4.5 Efectele genice implicate în ereditatea lungimii mezocotilului…………...... 120

4.4.6 Efectele genice implicate în ereditatea lungimii coleoptilului……………... 122

4.4.7 Efectele genice implicate în ereditatea lungimii tulpiniţei…………………. 124

4

4

4.5 Relaţia dintre caracterele plantulei şi unele caractere ale

productivităţii la hibrizii simpli din sistemul dialel………………………………...126 19

4.5.1 Studiul corelaţiilor între caracterele plantulei şi între acestea

şi caracterele de productivitate la hibrizii din sistemul dialel………………126

4.5.2 Studiul relaţiilor dintre caracterele tinerei plantule……………………………129

4.5.3 Studiul relaţiilor dintre caracterele tinerei plantule şi capacitatea de

producţie……………………………………………………………………...136

4.6 Studiul germinaţiei, caracterele rădăciniţei şi plantulei la formele parentale de

porumb………………………………………………………………………………. 139

4.6.1 Studiul germinaţiei la liniile consangvinizate şi hibrizii simpli parentali…. . 140

4.6.1.1 Studiul germinaţiei la liniile consangvinizate…………………….140

4.6.1.2 Studiul germinaţiei la hibrizii simpli……………………………...143

4.6.2 Analiza varianţelor pentru caracterele rădăciniţelor şi plantulelor

de porumb la formele parentale………………………………………………146

4.6.2.1 Analiza varianţelor la liniile consangvinizate parentale…………...146

4.6.2.2 Analiza varianţelor la hibrizii simpli parentali.................................148

4.6.3 Influenţa genotipului asupra caracterelor rădăciniţei şi plantulei la formele

parentale de porumb………………………………………………………....150

4.6.3.1 Caracterul rădăciniţei şi plantulei la liniile consangvinizate

parentale…………………………………………………………….150

4.6.3.2 Caracterele rădăciniţei şi plantulei la hibrizii simpli parentali……..153

4.6.4 Rolul momentului recoltării şi modului de uscare al seminţelor asupra

caracterelor rădăciniţei şi plantulei la formele parentale de porumb………...155

4.6.4.1 Influenţa asupra liniilor consangvinizate…………………………… 155

4.6.4.2 Influenţa asupra hibrizilor simpli………………………………….....157

4.6.5 Rolul tratamentului seminţelor la formele parentale asupra caracterelor

rădăciniţei şi plantulei de porumb……………………………………………..160

4.6.5.1 Influenţa tratamentului asupra liniilor consangvinizate…………........160

4.6.5.2 Influenţa tratamentului seminţei asupra hibrizilor simpli parentali…..162

CAPITOLUL V CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI………………………………………....... 166

Bibliografie………………………………………………………………………………................172 21

Rezumat în limba română

Rezumat în limba engleză

Rezumat în limba franceză

5

5

STUDIUL VARIABILITĂŢII SISTEMULUI RADICULAR

LA PLANTULELE DE PORUMB LA UN SORTIMENT DE LINII

CONSANGVINIZATE, POPULATII LOCALE ŞI HIBRIZI DE PORUMB

Cuvinte cheie: porumb, rădăcini embrionare şi primare, mezocotil, coleoptil, amplitudine

caracter, coeficient de variabilitate, corelaţii fenotipice, capacitate generală şi specifică de combinare

.

CAPITOLUL I STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND SISTEMUL

RADICULAR LA PORUMB

Ca şi la celelalte graminee, sistemul radicular al porumbului este fasciculat. Deşi cea mai mare

parte a masei de rădăcini se găseşte în stratul arabil al solului, la adâncimea de 20–30 de cm, ele pot

pătrunde în sol până la adâncimi mult mai mari, chiar până la 3 m.

Rădăcinile sunt de două feluri: embrionare sau primare şi adventive sau secundare (fig. 2). În

afară de acestea se mai semnalează şi rădăcini adventive aeriene (fig.3).

Fig.2 Sistemul radicular al porumbului Fig.3 Rădăcinile adventive aeriene ale porumbului

(după GAY, 1984). (după ALDRICH şi LENG, 1965 citat de CRISTEA,2004)

6

6

Sistemul radicular este important în întreaga perioadă de creştere şi dezvoltare a plantei. Trecerea

de la hrănirea plantei din rezervele endospermului la hrănirea pe baza asimilatelor realizate

fotosintetic este legată de dezvoltarea sistemului radicular.

În toate zonele de cultură a porumbului, dar mai ales pe solurile uşoare şi în climatul oceanic cu

precipitaţii bogate şi vânturi puternice poate interveni însă căderea radiculară, care contribuie la

scăderea producţiei prin reducerea posibilităţilor de recoltare şi la aspectul inestetic al culturilor de

porumb. În aceste zone, mai ales este nevoie de genotipuri care sa-şi dezvolte un sistem radicular cu

un geotropism accentuat, dar şi de rădăcini adventive care să asigure ancorarea plantei

mature.(TROYER, 2001, BRUCE şi colab., 2001).

CAPITOLUL II MOTIVAŢIA ŞI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT

2.1 Motivaţia cercetării

Studiul rădăcinii porumbului este o cercetare dificilă; din acest motiv puţin cercetători s-au

dedicat acestui subiect.

Importanţa rădăcinii la porumb este legată de faptul că este partea plantei care asigură ancorarea

plantei în sol şi aprovizionarea plantei cu apă şi fertilizanţi, contribuind la buna creştere şi dezvoltare.

În contextul schimbărilor climatice ale ultimilor ani se pune cu acuitate problema găsirii unor căi prin

care porumbul să reziste deficitului de apă, să poată asigura producţii stabile în situaţia în care în

oricare parte a perioadei de vegetaţie intervin perioade mai lungi sau mai scurte de secetă a solului şi

secetă atmosferică. Un sistem radicular puternic dezvoltat, cu o parte importantă a rădăcinilor în

zonele profunde ale solului şi cu rădăcini coronare puternic dezvoltate ar putea fi una din soluţiile

rezolvării problemei. În Mexic, în zonele înalte, unde în anotimpul cald ploile sunt incidentale şi

sărace cantitativ, tehnologia de cultură implică semănatul la 25-30 cm adâncime; dar acest „amănunt”

tehnologic înseamnă existenţa unor genotipuri cu un coleoptil puternic, un endosperm bogat să

asigure energia necesară străbaterii solului.

7

7

Studiul variabilităţii caracterelor rădăcinii porumbului în faza de plantulă şi eventuale corelaţii

care se pot stabili cu caractere agroeconomice ale plantei de porumb ar putea să aibă implicaţii în

alegerea unor părinţi valoroşi pentru hibrizii de porumb şi să se identifice unele genotipuri care să

răspundă mai eficient condiţiilor climatice nefavorabile din perioada de vegetaţie a porumbului.

2.2 Obiectivele cercetării

Prin proiectul de cercetare se propune cunoaşterea unor aspecte privind sistemul radicular în

faza de plantulă la un set de linii consangvinizate, populaţii locale şi sintetice şi hibrizi de porumb, a

dimensiunilor mezocotilului şi coleoptilului şi stabilirea eventualelor implicaţii ale aceastor

caracteristici asupra unor caractere agroeconomice ale porumbului.

Se are în vedere următoarele obiective :

stabilirea variabilităţii sistemului radicular primar la un set de linii consangvinizate, polulaţii

locale şi hibrizi de porumb din colecţia S.C.D.A Turda ;

stabilirea variabilităţii dimensiunilor mezocotilului şi coleoptilului la acelaşi set de linii

consangvinizate, populaţii locale şi hibrizi de porumb ;

identificarea unor eventuale particularităţii în apariţia germenilor anormali ;

influenţa modului de condiţionare a seminţei, a vechimii acesteia în apariţia germenilor

anormali ;

studiul unor linii isonucleare pntru a vedea eventualele influenţe citoplasmatice sau

interacţiuni nucleocitoplasmatice asupra caracterelor rădăcinilor primare ;

studiul eredităţii sistemului radicular primar utilizând un sistem dialel cu hibrizi direcţi, între

linii consangvinizate puternic diferenţiate în ce priveşte caracterele rădăcinii primare ;

stabilirea unor corelaţii fenotipice între caracterele sistemului radicular primar, precum şi între

sistemul radicular primar şi caractere agroeconomice ale plantelor de porumb.

8

8

CAPITOLUL III MATERIALUL ŞI METODA DE CERCETARE

3.1 Materialul biologic

3.1.1 Populaţiile locale

Caracterele rădăciniţei şi a plantulei de porumb au fost studiate la următoarele 41 de populaţii

locale recoltate din diferite zone ale ţării.

3.1.2 Linii consangvinizate

Dezvoltarea sistemului radicular, al mezocotilului şi coleoptilului a fost studiat la un număr de 40

de linii consangvinizate , timpurii şi semitimpurii, create la Laboratorul de Ameliorarea Porumbului

al SCDA Turda sau obţinute prin schimburi internaţionale.

3.1.3 Linii consangvinizate isonucleare

Studiul rădăcinilor embrionare şi primare s-a realizat pe un număr de 25 de linii consangvinizate.

Aceste linii consangvinizate au fost create pe baza unui număr de cinci linii consangvinizate elită,

care au fost transferate pe patru tipuri de citoplasmă diferite (Fig.10 ).

Lucrările de transfer a nucleului unui număr de cinci linii consangvinizate isonucleare elită pe

patru tipuri de citoplasmă au început în anul 1992, pornindu-se de la ipoteza că între diferite

provenienţe de citoplasmă ar putea exista diferenţe privind valoarea genetică.

Studiul rădăcinii şi plantulei de porumb s-a realizat pe un sistem genetic balansat de linii

consangvinizate isonucleare. Au fost studiate cinci grupe de linii isonucleare , în fiecare grupă martor

fiind linia consangvinizată elită donoare a nucleului, alături de care au fost studiate liniile isonucleare

pe citoplasmele: cit 248, cit TB 329, cit TC 177 şi cit TC 221.

9

9

Donor Donor

citoplasme nucleu

I X

50,00 % II X

75,00 % III X

87,50 % IV X

93,75 % X

96,88 % VI X

98,44 % VII X

99,22 % VIII X

99,61 % IX X

99,90 % X

Figura 10 Schema de transfer a nucleului pe citoplasmă (după CHICINAŞ, 2010 )

3.1.4 Hibrizii simpli din sistemul dialel p (p – 1 )

Caracterele sistemului radicular, al mezocotilului şi coleoptilului au fost studiate la un număr de

15 hibrizi simpli dintr-un sistem dialel, creaţi la Laboratorul de Ameliorarea Porumbului al SCDA

Turda.

10

10

3.1.5 Hibrizi simpli şi linii consangvinizate din sistemul producerii de sămânţă

Germinaţia seminţelor, caracterele rădăciniţei şi ale plantulei de porumb au fost studiate la patru

linii consangvinizate şi patru hibrizi simpli forme parentale ale unor hibrizi triliniari sau dubli de

porumb creaţi la SCDA Turda.

3.2.2 Determinările efectuate

La 9 zile de la punerea la germinat probele au fost desfinţate şi s-au făcut următoarele

determinări: numărul de rădăcini primare , lungimea rădăcinii embrionare ( cm), lungimea rădăcinilor

primare ( cm), greutatea rădăcinilor proaspete, zvântate ( gr.), greutatea rădăcinilor substanţă uscată

(gr.), lungimea mezocotilului ( cm), lungimea coleoptilului ( cm), lungimea tulpiniţei ( cm).

3.3 Metode de analiză statistică şi interpretarea rezultatelor

În vederea evaluǎrii variabilitǎţii genotipurilor cu privire la caracterele rădăciniţei şi plantulei

s-a recurs la studiul parametrilor variabilitǎţii pentru caracterele analizate. Caracterizarea

variabilitǎţii s-a fǎcut prin calculul mediei ( x ), abaterii standard a mediei (s), amplitudinii de

variaţie şi a coeficientului de variaţie (s%), după modelul prezentat de ARDELEAN (2006).

Pentru descrierea mai exactă a relaţiei dintre diferitele caractere studiate s-a recurs la analiza

regresiei liniare simple exprimată prin ecuaţia de gradul I :

y= a+bx, unde: x = variabila independentă;

y = variabila dependentă ;

b = coeficientul de regresie;

a = termenul liber.

În analiza genetică a transmiterii caracterelor studiate s-a utilizat modelul propus de

GRIFFING ( 1956, îmbunătăţit de CĂBULEA, 1975).Hibrizii din cadrul sistemului dialel p(p-1)/2, în

număr de 15 au fost analizaţi în privinţa caracterelor rădăciniţei şi a tinerei plantule.

Fiecare caracter al hibridului simplu a fost descris cu ajutorul următorilor indicatori statistici:

11

11

HS* ixj = ŷ + ĝi + ĝj+ ŝij+ êijk

Xij = valoarea fenotipică pentru caracterul analizat ;

ŷ = valoarea medie a sistemului de încrucişări ;

ĝi,ĝj = efectul genic aditiv corespunzător părintelui „ i ” sau „ j ”;

ŝij = efectul genic specific interacţiunii genelor părinţilor „ i ” şi „ j ”;

êijk = eroare experimentală

12

12

CAPITOLUL IV REZULTATE ŞI DISCUŢII

4.1 Studiul variabilităţii rădăcinii, mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la un set de

populaţii locale de porumb.

Lungimea medie a rădăcinii embrionare pentru cele 41 de populaţii locale incluse în studiu a

avut valoarea de 28,4 cm, fiind cuprinsă între 25,5 şi 30,5 cm. Coeficientul de variabilitate a fost

destul de redus (4,2 %), indicând o variabilitate redusă pentru acest caracter în cadrul setului de

populaţii studiate ; valoarea varianţei a fost de asemenea destul de redusă (1,44).

Media lungimii pentru rădăcinile primare a fost de 17,4 cm, inferioară mediei pentru

lungimea rădăcinii embrionare. Amplitudinea valorilor medii pentru lungimea medie a rădăcinilor

primare a fost cuprinsă între 10,3 şi 22,9 cm ( 12,6 cm). Varianţa a avut o valoare mult mai ridicată

decât în cazul rădăcinii embrionare, iar coeficientul de variabilitate cu valoarea procentuală de 13,9

% poate fi considerat mediu.

4.1.2 Studiul variabilităţii lungimii mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la populaţiile

locale de porumb

Media setului de 41 populaţii locale pentru lungimea mezocotilului a fost de 1,4 cm, cu valori

cuprinse între 1,1 cm ( populaţia locală Vatra Moldoviţei ) şi 1,9 cm ( populaţia locală Tulca- Bihor ).

Varianţa pentru acest caracter a fost destul de redusă ( 0,038), iar coeficientul de variabilitate a avut o

valoare de 13,7 %, valoare considerată la limita dintre variabilitatea redusă şi mijlocie.

Pentru lungimea coleoptilului valorile au fost cuprinse între 2,8 cm ( populaţia locală Molid

11) şi 4,2 cm ( populaţia locală Tulca- Bihor), valoarea medie pentru cele 41 de populaţii locale fiind

de 3,5 cm. Varianţa a avut o valoare mai ridicată decât în cazul lungimii mezocotilului, dar

coeficientul de variabilitate a avut valoarea procentuală de 9,8 %, valoare considerată redusă.

Populaţiile locale având lungimea mai mare a coleoptilului, au avut şi lungimea rădăcinii

embrionare peste media sistemului experimental, cu excepţia populaţiei Mihăieşti CN3S.

13

13

Populaţiile care au avut lungimea mare la mezocotil au avut şi un coleoptil mai dezvoltat,

excepţie făcând populaţia locală Mihăieşti CN3S; în cazul lungimii tulpiniţei, toate cele cinci

populaţii locale evidenţiate pentru lungimea mezocotilului au avut valori peste medie în ce priveşte

lungimea tulpiniţei.

Lungimea coleoptilului la populaţiile cu valoarea cea mai ridicată ar părea a fi corelate cu

lungimea tulpiniţei şi mai puţin cu lungimea mezocotilului; la plantulele cu valori reduse ale lungimii

coleoptilului se constată valori reduse pentru lungimea tulpiniţei, respectiv mezocotilului.

4.2 Variabilitatea caracterelor tinerelor plantule la un set de linii consangvinizate

Lungimea medie a rădăcinii embrionare a fost de 23,3 cm, amplitudinea de 18,1 cm având

valori cuprinse între 13,2 cm şi 31,3 cm. Coeficientul de variabilitate a fost destul de ridicat, indicând

o variabilitate mare a materialului biologic studiat.

Lungimea medie a rădăcinilor primare a fost de 9,8 cm; amplitudinea, tot atât de mare ca şi în

cazul rădăcinilor embrionare, a fost cuprinsă între 2,3 cm şi 20,4 cm. Coeficientul de variaţie a avut o

valoare foarte ridicată (40,5%) indicând gradul ridicat de variabilitate a lungimii rădăcinilor primare.

Numărul mediu al rădăcinilor primare a fost relativ redus, de 3,7 , iar valorile individuale au fost

cuprinse între 1,2 cm şi 5,8 cm. Valoarea relativ ridicată pentru coeficientul de variaţie indică

variabilitatea ridicată a caracterului pentru cele 40 de genotipuri studiate.

Cu valori reduse ale lungimii rădăcinilor embrionare (şi implicit şi a rădăcinilor primare) au fost

determinate liniile consangvinizate LC 363 Nrf C, F2, LC 363 cms C, TA 428, LC 733, linii

importante pentru producerea de sămânţă. Rezultatele ne atrag atenţia asupra posibilităţii ca aceste

linii consangvinizate să aibă tendinţe de rezistenţă scăzută la căderea radiculară.

Cele mai mari valori pentru lungimea rădăcinilor primare s-au înregistrat la TB 367, TC 208 Nrf

„C” , K 1653, iar cele mai scăzute la liniile consangvinizate TA428, F2, LC660, D105 şi LC 733.

Coeficientul de corelaţie cu valoare ridicată (0,60***) foarte semnificativă statistic, arată legătura

puternică, de natură genetică, dintre lungimea rădăcinilor embrionare şi lungimea rădăcinilor primare.

14

14

Lungimea coleoptilului, una dintre cele mai importante caractere din punct de vedere

agronomic, a avut valori cuprinse între 1,7 şi 4,0 cm, o valoare medie de 2,9 cm. Coeficientul de

variabilitate de 19,9 % indică o variabilitate ridicată a caracterului.

Între lungimea mezocotilului şi lungimea coleoptilului valoarea coeficientului de corelaţie este

de 0,35*, indicând un anumit grad de legătură între cele două caractere, mult mai redus decât

coeficientul de corelaţie dintre lungimea coleoptilului şi lungimea plantulei (+0,92***).

Genotipurile de porumb cu lungime mare a a coleoptilului pot fi semănate mai profund şi vor

reuşi să răsară şi în anii în care se instalează seceta în perioada imediat următoare semănatului. Cele

cinci linii consangvinizate remarcate pentru acest caracter (K1080, LC 761 Nrf „C”, F7, Lo3Rf, TC

399) fac parte din categoria celor folosite destul de mult în programele de îmbunătăţire a liniilor

consangvinizate pentru diferite alte caractere. Între lungimea coleoptilului şi lungimea plantulei există

o strânsă corelaţie (0.71***).

Majoritatea caracterelor studiate sunt corelate pozitiv; aceste valori corelate pozitiv sunt un

indiciu al posibilităţii ameliorării simultane a caracterelor de interes.

4.3 Variabilitatea caracterelor rădăciniţei, mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei

la un sistem balansat de linii isonucleare

Pentru toate cele trei caractere pentru care s-a calculat analiza varianţelor diferenţele între

genotipuri sunt distinct semnificative statistic. Influenţa nucleului şi influenţa citoplasmelor au

determinat diferenţe distinct semnificative statistic pentru lungimea mezocotilului, lungimea

coleoptilului şi lungimea tulpiniţelor. Interacţiunile nucleo-citoplasmatice au fost semnificative

statistic pentru lungimea coleoptilului şi lungimea tulpiniţelor.

Cum era de aşteptat (OCHEŞANU şi CĂBULEA ,1989) variabilitatea majorităţii caracterelor

plantulei este condiţionată la nivel nuclear. Astfel, numărul de rădăcini primare îşi datoreză 84,9 %

din variabilitatea fenotipică factorilor nucleari, lungimea rădăcinilor primare este controlată de

aceeaşi factori cu localizare nucleară în proporţie de 83,9%, lungimea mezocotilului în proporţie de

90,8%, lungimea coleoptilului în proporţie de 81,0 %, iar lungimea tulpiniţei în proporţie de 87,5%.

Pentru variabilitatea fenotipică a unora din caracterele studiate sunt responsabile, într-o proporţie mai

15

15

ridicată interacţiunile nucleo-citoplasmatice: greutatea rădăcinilor - substanţă proaspătă (68,0 %),

greutatea rădăcinilor - substanţă uscată (44,2%), lungimea rădăcinilor embrionare (42,7 %).

Ponderea citoplasmei în determinarea variabilităţii fenotipice a caracterelor plantulelor de

porumb a avut valori mai reduse decât cele ale nucleului şi interacţiunii nucleo - citoplasmatice ;

totuşi în cazul câtorva din caracterele studiate de aceste ponderi trebuie să se ţină seama : lungimea

rădăcinilor embrionare (7,9 %), greutatea rădăcinilor - substanţă proaspătă (4,2 %), lungimea

coleoptilului (3,8 %), lungimea tulpiniţei (3,8 %), lungimea mezocotilului (2,9 %), greutatea

rădăcinilor - substanţă uscată (2,4%)

Se poate concluziona, că ponderea factorilor genetici localizaţi în nucleu are importanţa cea mai

mare în determinismul variabilităţii fenotipice ale caracterelor plantulei de porumb; dar factorii

genetici citoplasmatici localizaţi în citoplasmă şi mai ales interacţiunile nucleo-citoplasmatice pot

avea ponderi de luat în consideraţie în determinismul variabilităţii unor caractere la plantulele de

porumb. Modificarea tipului de citoplasmă poate avea deci repercursiuni în modificarea variabilităţii

unor caractere.

Un alt component important al plantulei de porumb, cel care condiţionează adâncimea de

semănat şi puterea de străbatere a tinerei plantule este coleoptilul. Şi în cazul acestui caracter au fost

diferenţieri între liniile elită generatoare de grupe, de la 2,48 cm la TC 316 la 3,74 cm la linia

consangvinizată TB 367 ( Tabelul 34).

Citoplasmele provenite de la T 248 şi TB 329 au influenţat în sens pozitiv lungimea medie a

coleoptilului ; la media liniilor isonucleare pe citoplasma TB 329 s-a înregistrat o valoare medie a

lungimii de 3,13 cm, faţă de 2,99 cm, media lungimii coleoptilului pentru liniile generatoare de

grupă; diferenţa a fost distinct semnificativă statistic.

16

16

Tabelul /Table 34

Rolul nucleului, tipului de citoplasmă şi

interacţiunilor nucleo - citoplasmatice în determinismul

lungimii coleoptilului ( cm) la linii consangvinizate isonucleare

Nucleus function, cytoplasm type and nucleus-cytoplasmatic interactions

in determinism of the coleoptile’s lenght ( cm) at isonuclear inbred lines

Citoplasmă/

Cytoplasm

Nucleu/ Nucleus

Media tipului

de citoplasmă

Mean

cytoplasm

type

Abaterea

faţă de

citoplasma

convenţională

± Deviation

from

conventional

cytoplasm

TC 209 TC 316 TC 243 TB 367 D 105

Convenţională/ Conventional

2,99 2,48 2,81 3,74 2,93 2,99 0,00

Cit. T 248 3,04 2,44 3,11* 3,64 3,13 3,07 +0,08

Cit. TB 329 3,21 2,53 3,20** 3,59 3,14 3,13** 0,15

Cit. TC 177 3,36** 2,52 3,14** 3,31ººº 2,60ºº 2,98 -0,01

Cit. TC 221 2,82 2,66 2,92 3,46º 2,81 2,93 -0,05

Media liniilor

isonucleare/ Mean

isonuclear lines

3,08 2,53ººº 3,04 3,55** 2,98 3,02

DL comparaţii citoplasme P =5 % 0,10 P = 1 % 0,14 P = 0,1 % 0,18

DL cytoplasm comparisons

DL comparaţii influenţă nucleu P =5 % 0,27 P = 1 % 0,38 P = 0,1 % 0,54

DL nucleus influence comparisons

DL interacţiuni nucleo –citoplasmatice P =5 % 0,23 P = 1 % 0,31 P = 0,1 % 0,40

DL nucleus-cytoplasmatics interactions

Se poate concluziona că lungimea mezocotilului , coleoptilului şi tulpiniţei sunt influenţate

prioritar de gene cu localizare nucleară, dar în ereditatea acestui caracter sunt implicate şi gene cu

localizare citoplasmatică, dar şi interacţiuni dintre acestea şi genele nucleare.

Dintre tipurile de citoplasmă studiate cea provenită de la linia consangvinizată TB 329 a

influenţat semnificativ statistic lungimea mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei la liniile

consangvinizate studiate.

17

17

4.4. Studiul variabilităţii sistemului radicular, mezocotilului, coleoptilului şi

tulpiniţei la hibrizii simpli dintr-un sistem dialel de tipul p(p-1)/2

Lungimea rădăcinilor embrionare, precum şi ale celor primare, numărul rădăcinilor primare,

precum şi lungimea mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei sunt importante atât pentru liniile

consangvinizate ( în sistemul producerii de sămânţă), dar mai ales pentru hibrizii simpli comerciali,

cei care sunt însămânţaţi pe suprafeţe mari de teren, în condiţii pedoclimatice şi tehnologice diferite.

Varianţele corespunzătoare efectelor capacităţii generale de combinare ( C.G.C) şi cea pentru

capacitatea specifică de combinare ( C.S.C) au fost distinct semnificative pentru lungimea rădăcinii

embrionare, distinct semnificative pentru varianţa corespunzătoare capacităţii generale de combinare

şi semnificative pentru capacitatea specifică de combinare pentru lungimea medie a rădăcinilor

primare, distinct semnificative pentru varianţa capacităţii generale şi specifice de combinare pentru

numărul de rădăcini primare şi distinct semnificativă pentru varianţa corespunzătoare capacităţii

generale de combinare pentru greutatea rădăcinilor ( proaspete şi uscate ). Rezultatele obţinute de noi

arată că varianţa pentru capacitatea specifică de combinare este mai puţin importantă în greutatea

rădăciniţelor (substanţă proaspătă şi uscată).

Distinct semnificative sunt şi varianţele corespunzătoare capacităţii generale şi specifice de

combinare pentru lungimea mezocotilului, coleoptilului şi tulpiniţei; acest fapt arată că în ereditatea

acestor caractere sunt implicate atât efectele genice aditive, cât şi efectele genice neaditive.

De semnalat că deşi ponderea varianţelor pentru capacitatea specifică de combinare a fost mai

redusă în comparaţie cu ponderea pentru varianţa capacităţii generale de combinare, varianţa datorată

capacităţii specifice de combinare a fost distinct semnificativă statistic, evidenţiind rolul efectelor

neaditive în ereditatea acestor caractere pentru acest sistem experimental.

Cea mai ridicată valoare pentru lungimea rădăcinii embrionare, a fost transmisă de linia

consangvinizată TC 208 (29,88 cm ) la care evident s-a înregistrat şi cea mai ridicată valoare pentru

efectele genice aditive (+ 1,10 ).

Modul în care se condiţionează genetic lungimea rădăcinilor embrionare la hibrizii simpli cu

cele mai lungi/scurte valori este ilustrat la următoarele relaţii:

- TC 208 x K 1080 – 31,02 cm = µ (28,78)+ ĝi (+ 1,10) + ĝj( -0,61) + ŝij (1,75) ;

18

18

- TC 291 x TC 208 – 30,81 cm = µ (28,78)+ ĝi (+ 1,16) + ĝj ( +1,10) + ŝij (+0,77) ;

- TC 291 x TC 209 – 29,92 cm = µ (28,78)+ ĝi (+0,16) + ĝj ( 0) + ŝij (+0,98) ;

Exemplele prezentate mai sus ilustrează rolul efectelor genice aditive, dar mai ales al celor

neaditive în condiţionarea genetică a lungimii rădăcinilor embrionare.

Cea mai ridicată valoare pentru media rădăcinilor primare a fost transmisă de către linia

consangvinizată TC 208; valoarea medie a lungimii rădăcinilor primare a fost de 18,99 cm. Efectele

aditive pentru acestă linie consangvinizată au fost de +1,43. Valori ridicate pentru valoarea efectelor

aditive s- a înregistrat şi în cazul liniei consangvinizate TC 291 (+1,20 ) cu o medie a lungimii

rădăcinilor primare de 18,76 cm.

Lungimea medie a mezocotilului pe sistemul dialel a fost de 1,49 cm. Valoarea maximă a

lungimii mezocotilului s-a înregistrat la hibridul TC 291 x TC 209 şi a fost de 1,97 cm; valoarea

minimă pentru lungimea mezocotilului s-a înregistrat la hibridul TC 248 X TA 367 şi a fost de 1,07

cm. Cea mai ridicată valoare a lungimii mezocotilului a fost transmisă în hibrizi de linia

consangvinizată TC 209 ; lungimea medie a mezocotilului în cei cinci hibrizi în care această linie

consangvinizată a fost formă parentală a fost de 1,72 cm; efectele genice aditive pentru transmiterea

lungimii mezocotilului a fost pentru această linie consangvinizată de +0,23. Valori pozitive pentru

efectele genice aditive s-au înregistrat în cazul liniilor consangvinizate T 291 (+0,12 ) şi TC 208

(+0,05 ).

Analizând componenţa efectelor implicate în transmiterea lungimii mezocotilului la aceste

cazuri particulare, în care sunt descompuse efectele genice la hibrizii cu mezocotilul cel mai lung sau

cel mai scurt se poate conclutiona că pe lângă efectele medii sunt implicate şi efecte genice aditive şi

neaditive, valorile pentru efectele aditive, în valori absolute, fiind mai mari decât valorile pentru

efectele genice neaditive.

Valoarea medie pentru lungimea coleoptilului la cei 15 hibrizi simpli din sistemul dialel a fost

de 3,47 cm. Cea mai scăzută valoare pentru lungimea coleoptilului s-a înregistrat la hibridul simplu

T 248 x TA 367 şi a fost de 3,10 cm, iar cea mai ridicată la hibridul simplu T291 x K1080, valoare

care a fost de 3,92 cm.

Valoarea medie cea mai ridicată pentru lungimea coleoptilului a fost transmisă de linia

consangvinizată T 291; valoarea medie pentru lungimea coleoptilului de 3,62 cm; iar valoarea

19

19

efectelor aditive a fost de +0,15. Valori pozitive pentru efectele genice aditive s-au înregistrat în cazul

liniilor consangvinizate K 1080 (+0,14) şi TC 209 (+0,10).

4.5 Relaţia dintre caracterele plantulei şi unele caractere ale productivităţii la hibrizii

simpli din sistemul dialel

Corelaţiile şi regresiile sunt instrumente statistice utilizate frecvent în ameliorare, întrucât ajută

la identificarea caracterelor care pot fi ameliorate împreună sau, de cele mai multe ori, evidenţierea

caracterelor pentru care îmbunătăţirea unuia poate însemna obţinerea de rezultate nesatisfăcătoare sau

chiar nedorite în ameliorarea celuilalt.

Remarcăm următoarele corelaţii pozitive între caracterele plantulei:

- lungimea rădăcinii embrionare - lungimea medie a rădăcinilor primare +0,51*;

- lungimea medie a rădăcinilor primare - greutatea rădăcinilor (substanţă proaspătă)

+0, 66 ** ;

- numărul rădăcinilor primare –greutatea rădăcinilor (substanţă proaspătă) +0,69**

- lungimea medie a rădăcinilor primare-greutatea rădăcinilor (substanţă uscată)

+0, 77 ** ;

- numărul rădăcinilor primare – greutatea rădăcinilor (substanţă uscată) +0,58* ;

- lungime mezocotil – lungime tulpiniţă +0,89 **

- lungime coleoptil - lungime tulpiniţă +0,86 **

- lungime mezocotil - lungime coleoptil +0,52 *

Remarcăm totuşi, câteva corelaţii cu valori mai ridicate între:

- producţia de boabe – lungimea rădăcinilor primare +0,46 ;

- producţia de boabe – greutatea rădăcinii (substanţă uscată) +0,41;

- producţia de boabe – lungimea mezocotilului -0,42.

Rezultatele obţinute de noi atrag atenţia asupra legăturilor existente între caracterele studiate

la rădăciniţa de porumb, precum şi între lungimea coleoptilului, mezocotilului şi lungimea tulpiniţei.

20

20

Rezultatele obţinute de noi indică o tendinţă a legăturii între realizarea capacităţii de producţie

şi lungimea rădăcinilor primare şi greutatea rădăcinilor şi corelaţia antagonistă între lungimea

mezocotilului şi capacitatea de producţie.

21

21

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. ARDELEAN, M., 2006, Principii ale metodologiei cercetării agronomice şi medical

veterinare, Ed.Academic Press, Cluj- Napoca.

2. BÎLTEANU, GH., 1976, Producţia vegetală. Cereale şi plante tehnice nr. 3 Editura Ceres

Bucureşti.

3. BRUCE, W., P.DESBONS, O. CRASTA, O.FOLKERTS, 2001, Gene expression profiling of

two releted maize inbred lines with contrasting root – lodging traits. Journal of Experimental

Botany, Vol. 52, Roots Special issue, p.459 - 468.

4. BURRIS, J.S. 1977, Effect of location of production and material parentage on seedling vigour

in hybrid maize Zea mays . Seed. Sci. Technol., 5, 703–708.

5. BURRIS, J.S., R.J. NAVRATIL, 1980. Drying high moisture seed corn.In D Wilkinson (ed).

Proceedings of the 35 th Ann. Corn and Sorghum Industry Research Conference 1980.

American Seed Trade Association (ASTA), Washington: 228-254.

6. CĂBULEA, I., 1975, Metode statistice pentru analiza componentelor genetice ale variabilităţii

continue. Probleme de genetică teoretică şi aplicată, vol. VII: 391- 420.

7. CĂBULEA, I., 1983, Unele aspecte statistice ale analizei genetice a capacităţii de producţie.

Probleme de genetică şi aplicată, vol. XV, p. 31 – 50.

8. CĂBULEA, I., 2004, Genetica porumbului. În Porumbul, studiu monografic Vol.I, p.207 –

310. Editura Academiei Române.

9. CRISTEA, M., 2004, Importanta economica, raspandirea geografica, productia si comertul cu

porumb in Romania In Porumbul, studiu monografic Vol.I Biologia porumbului: 17 -27.

10. CRISTEA, M., 2004, Morfologia si anatomia porumbului In Porumbul, studiu monografic

Vol.I Biologia porumbului: 87 – 88.Fiziologia porumbului :96 – 101.

11. GRIFFING, B, 1956, Concept of a general and specific combining ability in relation to a

dialllel crossing systems. Australian Journal of Biological Sciences, Vol.9 : 463 – 493.

12. HAS, I., 2004, Heterozisul la porumb, Porumbul, studiu monografic Vol.I Biologia

porumbului :315 – 354.

13. HAS, I., 2006- Producerea semintelor la plantele agricole. Editura AcademicPres, Cluj-

Napoca.

22

22

14. HAŞ I., CAMELIA CHICINAŞ (RACZ), VOICHIŢA HAŞ, CORNELIA STAN,

TEODORA ŞCHIOP (LAZĂR), COSTE I.D., TRITEAN N., Valoarea fenotipică şi genetică a

unor linii consangvinizate isonucleare de porumb. I Rolul diversităţii citoplasmatice asupra

comportării liniilor consangvinizate.AN.I.N.C.D.A FUNDULEA, VOL.LXXIX, NR.1,2011.

15. KNITTLE, K.H.and J.S. BURRIS, 1976. Effect of kernel maturation on subsequent seedling

vigor in maize.Crop Science, vol.XVI:851-855.

16. MOŞNEAGĂ, V., V. VELICAN, AL. PRIADCENCU, 1957, Ameliorarea porumbului,

Porumbul - studiu monografic, Ed. Academiei R.P.Romane :216 – 314

17. MUNTEAN, L.S., 1993, Fitotehnie, vol.I, Tipo Agronomia Cluj-Napoca : 281 – 301.

18. NIELSEN, R.L., 2007 a, Germination events in corn.Corny News Network Articles. Purdue

University. http://www.agry.purdue.edu/ext/corn/news/timeless/Germination Events.html.

19. NIELSEN, R.L., 2007 b, Requirements for uniform germination and emergence of corn. Corny

News Network, Purdue University http://www.agry.purdue.edu/ext/corn/news/timeles/html.

20. NIELSEN, R.L., 2007, c, Root development in young corn. Corny News Network Articles,

Purdue University. http://www.agry.purdue.edu/ext/corn/news/timeless/Roots/html.

21. NIELSEN, R.L. 2010. Root Development in Young Corn. Corny News Network, Purdue

Univ.Dept.of Agronomy. www.agry.purdue.cdu/ext/corn/news/timeless/Roots.html

22. OCHEŞANU, CONSTANŢA, I.CĂBULEA, 1988, Determinismul genetic al sistemului

radicular şi corelaţiile cu perioada de vegetaţie, producţia şi rezistenţa la frângere la porumb

Analele ICCPT Fundulea, vol. LVI: 25 – 43.

23. SARCA, T., 2004, Ameliorarea porumbului, Porumbul, studiu monografic Vol.IBiologia

porumbului : 363 – 449

24. STAN CORNELIA, I. HAŞ, VOICHIŢA HAŞ, ANA COPÂNDEAN, N.TRITEAN, 2011,

Variability for Young Maize Plants Characters in a Set of Inbred Lines, Bulletin USAMV

Agriculture,68 (I)/2011.

25. STAN CORNELIA, I. HAŞ, VOICHIŢA HAŞ, N.TRITEAN, ANA COPÂNDEAN, 2011,

The influence of Seeds Dry System and Fungicide Treatment in Maize Young Plants Traits,

Bulletin USAMV Agriculture,68 (I)/2011.

26. TROYER, A.F., 2001, Temperate corn background behavior abd breeding .C.R Press Boca

Raton London, New York, Washinton DC.

23

23

27. WELLINGTON, P.S, W.T BRADNOCK, 1964, The effect of heat during artificial drying on

germination and seedling development, Ins.agric.Bot.:129 – 143.

28. WYCH, R.D., 1988. production of hybrid seed corn. In G.F.Sprague (ed.).Corn and corn

improvement, 3 rd edition. American Societz of Agronomy, Madison, WI: 565-607

29. *** ISTA Seedling Evaluation , 3 rd Edition, 2003.

30. *** Norme de aprecierea germenilor, 1973. Ministerul Agriculturii Industriei Alimentare şi

Apelor.

31. *** SR 1634/1999 Seminte pentru însamantare. Determinarea germinaţiei.