WERSJA POLSKA

ZESZYT 366

Kwitnienie oraz system reprodukcyjny gorczycy sarepskiej B. juncea(L.) Czern. et Coss. i gorczycy białej S. alba L., Brassicaceae 
zeszyt 366, ss. 12

Sukces reprodukcyjny gatunków entomogamicznych zależy od atrakcyjności kwiatów, systemu zapylenia roślin, jak też od efektywności zapylaczy. Na skutek zmniejszenia liczebności rodzin pszczelich wzrasta znaczenie dzikich owadów jako wektorów pyłku roślin uprawnych. Ocena poszczególnych taksonów jako zapylaczy jest podstawą tworzenia metod hodowli i uprawy oraz kontroli przepływu genów. Ze względu na brak studiów porównawczych ekologii kwitnienia gatunków uprawnych gorczycy oraz efektywności ich dzikich i hodowanych zapylaczy, a także rozbieżność danych nt. poziomu obcopylności i samoniezgodności (SI), uznano za celowe przeprowadzenie badań nad systemem reprodukcyjnym tych roślin. Określano w nich (1) liczbę kwiatów dostępnych dla owadów, jej fluktuacje w trakcie kwitnienia taksonów i pomiędzy sezonami oraz (2) ustalono związek struktury kwiatostanu z obfitością kwitnienia i plonowaniem rośliny. Zdefiniowano również (3) systemy zapylania na podstawie cech kwiatowych i parametrów plonu przy różnych sposobach zapylania; (4) po raz pierwszy dokonano ewaluacji efektywności pszczoły miodnej i dzikich owadów jako zapylaczy opartej na miarach bezpośrednich i pośrednich; a ponadto (5) sprawdzono wartość pożytkową upraw dla owadów.

Obiektem badań były B. juncea ‘Małopolska’ i S. alba ‘Borowska’. Przeprowadzono obserwacje fenologii kwitnienia, budowy kwiatostanu oraz rozkładu obfitości kwitnienia kwiatostanu i osobnika. Określono współczynniki P/O i ISI. Zbadano receptywność znamion metodami enzymatycznymi i embriologicznymi. Wykonano kontrolowane zapylenia kwiatów i zastosowano uprawę roślin w warunkach swobodnego oblotu i pod izolatorami klatkowymi. Efektywność zapylaczy oceniono na podstawie przenoszonych na znamię kwiatu ładunków pyłkowych, czystości ładunku na ciele owada oraz dziennej aktywności i zagęszczenia owadów na jednostce powierzchni uprawy. Skład chemiczny nektaru określono techniką HPAEC-PAD i za pomocą skali histydynowej. Masę pyłku zbadano zmodyfikowaną metodą eterową.

Krzywe kwitnienia obu gatunków mają rozkład prawostronnie skośny z tendencją do krzywej normalnej, co wskazuje na ich szybkie wchodzenie w pełnię kwitnienia, a tym samym może sprzyjać odwiedzaniu upraw przez owady zapylające. Pełnia rozwijania kwiatów rozpoczyna się w drugim tygodniu kwitnienia i trwa przez dwa tygodnie. W tym czasie na roślinach odmian ‘Borowska’ i ‘Małopolska’ otworzyło się odpowiednio, 86 i 91,5% wszystkich kwiatów, a porcja dzienna sięgała 6,1 i 8,6%. Liczba eksponowanych kwiatów jest cechą odmianową, podlegającą zmianom podczas okresu kwitnienia oraz modyfikacji środowiskowej. Synflorencja B. juncea i S. alba zbudowane są z gron kończących oś główną (MF) i parakladia (Pc) kolejnych rzędów, wyrastające na osiach bocznych kwiatostanu. Liczba kwiatów w gronie, jak również % zawiązanych owoców i liczba nasion w owocu zmniejszała się wraz ze stopniem rozgałęzienia Pc oraz na osiach wyrastających u podstawy synflorencjum. Większość kwiatów i owoców na roślinie rozwijała się na MF oraz na Pc I i II rzędu. Kwiaty są protogyniczne, fazy słupkowa i pręcikowa częściowo zazębiają się. Wartości P/O wskazują na fakultatywność systemu reprodukcyjnego. Wyniki zapyleń i wartości ISI wykazały, że ‘Małopolska’ jest wysoce samozgodna (SC) i fakultatywnie samopylna, a ‘Borowska’ częściowo samozgodna (PSC) i fakultatywnie obcopylna. Zapylenie geitonogamiczne skutkowało zmniejszeniem % zawiązanych owoców i liczby nasion/kwiat u odmiany ‘Borowska’ oraz mniejszą masą nasion u odmiany ‘Małopolska’. Procent zawiązanych owoców był dodatnio skorelowany z liczbą nasion/kwiat i liczbą nasion/owoc, a u odmiany ‘Borowska’ także z masą nasion. Do osiągnięcia pełnego sukcesu reprodukcyjnego gorczyca wymaga biotycznego wektora pyłku. Przy braku owadów liczba owoców na roślinie u obu odmian zmniejszyła się ~1,5×, liczba nasion w owocu do 1,7×; u odmiany ‘Borowska’ wiązanie owoców spadło o 10,3%. Kluczowymi zapylaczami badanych gatunków są: pszczoła miodna i dzikie pszczoły z rodzin Andrenidae, Halictidae, Megachilidae. Pszczoły miodne nie różniły się istotnie od dzikich pszczół wielkością ładunku pyłkowego umieszczanego na znamieniu, ale odznaczały się większą wiernością kwiatową i większym zagęszczeniem na poletkach. Efektywnymi zapylaczami B. juncea były pszczoły samotne, których szczyt aktywności pokrywał się z okresem otwierania nowych pąków kwiatowych, a u 74% ładunków na ciele owada stwierdzono dominację pyłku tego gatunku. Aktywność zapylaczy była związana z porą otwierania kwiatów na roślinach i dostępnością nagród kwiatowych. W nektarze obu gatunków gorczycy dominują heksozy. Występuje też maltoza, trehaloza, erloza i sorbitol. Zawartość aminokwasów w nektarze zmieniała się z wiekiem kwiatów. Wydajność pyłkowa badanych odmian wahała się od 48 do 85∙kg·ha-1.

Uzyskane wyniki badań, wskazujące na występowanie mieszanego systemu reprodukcyjnego u obu gatunków i osłabienie systemu SI u S. alba, mają istotne znaczenie dla hodowli gorczycy. Obfitość kwitnienia i jego rozkład są uwarunkowane złożoną strukturą kwiatostanów (synflorencjów) i podlegają modyfikacji środowiskowej. Sprecyzowanie charakterystyk procesu kwitnienia i związków struktury synflorencjum ze wskaźnikami plonu daje możliwość wykorzystania ich w selekcji odmian, uprawie oraz w gospodarce pasiecznej. Ekologicznie przystosowane do zapylania przez krótkojęzyczkowe pszczoły i muchówki, gatunki uprawne gorczycy zostały ‘opanowane’ przez hodowane pszczoły miodne. Alternatywnymi zapylaczami mogą być dzikie pszczoły samotne, pod warunkiem, że podejmie się wielostronne działania zmierzające do ochrony i zwiększenia populacji tych owadów na obszarach intensywnej gospodarki rolnej, aby poziom intensywności odwiedzin kwiatów gorczycy przez te owady był porównywalny z aktywnością Apis mellifera.