dr Danuta Packa, dr Alicja Kuraczyk, prof.dr hab. Józef Tworkowski

Rośliny uprawne w czasie wzrostu i rozwoju narażone są na działanie niekorzystnych czynników środowiska, które określa się mianem czynników stresowych. Działanie czynników stresowych może doprowadzić do odwracalnych lub nieodwracalnych zaburzeń w funkcjonowaniu rośliny i budujących ją struktur. Jedynie rośliny odporne lub przynajmniej tolerancyjne na stresy środowiskowe mogą wydać zadowalający plon. Zazwyczaj wyróżnia się stresy: wodny (deficyt i nadmiar), termiczny (chłód, mróz, przegrzanie), mineralny (deficyt i nadmiar), gazowy (zanieczyszczenia atmosferyczne), świetlny (różne rodzaje promieniowania) oraz biologiczny lub biotyczny (konkurencja, allelopatia inwazja szkodliwych organizmów). Pierwsze pięć stresów należy do stresów abiotycznych. Spośród czynników biotycznych największe straty w plonach powodują stresy wywoływane przez różnorodne organizmy ożywione zaliczane do patogenów lub szkodników. Zadaniem hodowli odpornościowej jest wytwarzanie odmian rolniczych zabezpieczonych genetycznie przed działaniem różnych, niekorzystnych czynników środowiska.

Odporność roślin na szkodliwe abiotyczne czynniki środowiskowe

Rośliny odporne na stresy środowiskowe, niezależnie od natury czynnika stresowego mogą uruchamiać dwa rodzaje mechanizmów: unikanie stresu i tolerancję na stres. Unikanie stresu przez roślinę polega na dostosowaniu jej cyklu życiowego do sezonowych zmian warunków środowiska lub wytwarzaniu chemicznych bądź fizycznych barier zmniejszających prawdopodobieństwo uszkodzenia komórek. Tolerancja polega na minimalizacji negatywnych skutków stresu, czyli na utrzymaniu procesów życiowych na niezmienionym poziomie, pomimo oddziaływania czynnika stresowego na roślinę. Zadaniem hodowli jest poszukiwanie genetycznych źródeł odporności lub tolerancji na stres i wprowadzanie ich do odmian uprawnych.

Ocenę odporności roślin na stres przeprowadza się na ogół w trzech etapach:

• badany materiał hodowlany poddaje się działaniu stresu w określonych, standardowych warunkach
• ocenia się rodzaj i poziom powstałych uszkodzeń
• dobiera się właściwy sposób wyrażania odporności, tak aby można było porównać odporność różnych badanych obiektów.

Jęczmień powinien charakteryzować się odpornością na wyleganie, odpornością na suszę, tolerancją na niskie pH gleby i stosowane herbicydy oraz w przypadku odmian ozimych – zimotrwałością.

Podstawy wyboru technologii uprawy ® Siedliskowe uwarunkowania plonu i jego jakości

Odporność na wyleganie

Odporność zbóż na wyleganie ma charakter dziedziczny i jest właściwością odmianową kształtowaną przez szereg cech: morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych i chemicznych. Wyleganie mogą potęgować niekorzystne warunki siedliskowe jak np. duża ilość opadów, nieodpowiednie nawożenie, silne wiatry. Następstwem wylegania są niewłaściwe warunki wzrostu roślin spowodowane brakiem dostępu światła i powietrza, utrudnieniem asymilacji i oddychania oraz rozwojem grzybów. Wszystko to łącznie powoduje obniżenie ilości i jakości plonu oraz utrudnia zbiór. Odporność jęczmienia na wyleganie związana jest z budową morfologiczną i fizyczną źdźbła. Przy ocenie odporności na wyleganie uwzględnia się takie cechy jak: długość źdźbła, średnica źdźbła, grubość ściany źdźbła oraz elastyczność źdźbła. Jęczmień ma stosunkowo krótką słomę (około 80 cm jęczmień jary, około 100cm jęczmień ozimy) jednak słoma jest wiotka i nieodporna na wyleganie. Odmiany o krótkiej, sztywnej słomie są najczęściej odporne na wyleganie. Są jednak nieodpowiednie dla celów browarnych z dwóch powodów. Po pierwsze – odmiany krótkosłome są mniej plenne ze względu na występowanie dodatniej korelacji pomiędzy plonem i jego komponentami, a wysokością roślin. Po drugie – odmiany posiadające grubą słomę zwykle mają również grubszą plewkę. Występowanie takich korelacji utrudnia prowadzenie selekcji. W przypadku jęczmienia browarnego odpowiednie są formy posiadające elastyczną słomę – o źdźbłach stosunkowo krótkich i grubych u dołu, krótkich międzywęźlach oraz długim elastycznym dokłosiu i delikatnej łusce.

W pracach hodowlanych i przy ocenie odmian różne cechy roślin ocenia się przy użyciu 9-stopniowej skali bonitacyjnej, gdzie 9⁰ – oznacza stan najkorzystniejszy pod względem rolniczym czyli całkowitą odporność, natomiast 1⁰ – oznacza stan najgorszy pod względem rolniczym czyli całkowitą podatność. Odporność odmian jęczmienia na wyleganie oceniana przez COBORU w skali 9-stopniowej w latach 1996-1998 przedstawiała się następująco: 6,9 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii browarnej; 5,9 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii pastewnej.

Odporność na suszę

Susza w pojęciu rolniczym, oznacza taki układ warunków środowiskowych (klimatycznych, glebowych), które doprowadzają do deficytu wody w roślinach. Prowadzi to do zahamowania wzrostu roślin i wynikającego z niego obniżenia plonowania roślin. Odporność na suszę jest złożoną cechą dziedziczną, jednocześnie podlegającą znacznym modyfikacjom podczas rozwoju rośliny. Wyróżnia się dwa zasadnicze typy odporności na suszę. Jeden polega na zapobieganiu deficytowi wody wskutek ograniczenia jej strat lub sprawniejszego pobierania i transportu w roślinie (unikanie stresu). Drugi wiąże się z fizjologicznym i biochemicznym znoszeniem przez komórki i jej tkanki deficytu wodnego bez istotnych, ujemnych następstw dla roślin (tolerancja na stres). W warunkach Polski zboża narażone są na susze wiosenno-letnie. Jęczmień jary ma najkrótszy ze zbóż okres wegetacji i dlatego jest wrażliwy nawet na krótkotrwały brak wody. Przebieg pogody ma wpływ na jego plony i zawartość białka. Jęczmień ozimy jesienią rozwija silny system korzeniowy oraz dobrze krzewi się i dlatego znosi suszę wiosenną, a także lepiej wykorzystuje wodę z opadów zimowych niż jęczmień jary. Metody testowania odporności na suszę polegają na: a) porównywaniu wzrostu, rozwoju i plonowania roślin w warunkach stresu wodnego i optymalnego uwodnienia b) ocenie cech i właściwości roślin wyraźnie skorelowanych lub funkcjonalnie związanych z odpornością na suszę np. wielkość systemu korzeniowego, intensywność transpiracji liści, itp.

Tolerancja na niskie pH gleby

Głównym czynnikiem ograniczającym wzrost roślin uprawnych na zakwaszonych glebach jest toksyczne działanie jonów glinu. Z toksycznością glinu należy się liczyć na glebach mineralnych o pH poniżej 5,5. Do gatunków tolerancyjnych na toksyczne działanie jonów glinu należą: żyto, kukurydza i owies. Pszenica, pszenżyto i jęczmień generalnie są gatunkami wrażliwymi na wysokie stężenie jonów glinu. Powszechnie stosowanym kryterium tolerancyjności / toksyczności jest pomiar zahamowania lub uszkodzenia merystemów korzeniowych przez jony glinu. Najpowszechniej stosowane są testy w kulturze wodnej oparte na pomiarze stopnia zahamowania wzrostu korzeni przez dane stężenie jonów glinu w określonym czasie trwania doświadczenia. Oszacowany przy pomocy takich metod poziom tolerancji koreluje wystarczająco dobrze z reakcją na glin obserwowaną w warunkach polowych.

Tolerancja wobec stosowanych herbicydów

W Polsce, podobnie jak w innych krajach, herbicydy stanowią około 60% zużywanych w rolnictwie pestycydów. W zwalczaniu chwastów dominuje metoda chemiczna, gdyż tą drogą można szybko i skutecznie ograniczać populacje każdego gatunku chwastów. Rośliny uprawne, aby mogły wydać zadowalający plon, powinny być tolerancyjne wobec powszechnie stosowanych herbicydów. W literaturze naukowej informacje na temat odporności roślin uprawnych na herbicydy są bardzo fragmentaryczne. Odporność roślin uprawnych na glufosinat (substancja czynna herbicydu Basta) uwarunkowana jest jednym genem. Dzięki wykorzystaniu transformacji genetycznej gen ten został wprowadzony do szeregu gatunków uprawnych. Odmiany rzepaku, soi, buraka cukrowego, kukurydzy z genem odporności na glufosinat w wielu krajach weszły już do uprawy.

Zimotrwałość

Zimotrwałość to zdolność przetrwania roślin ozimych przez krytyczne okresy wegetacji, jakimi są zima i przedwiośnie z ich szkodliwie działającymi czynnikami. Do czynników tych należą: wymarzanie, wymakanie, wysuszanie (odwodnienie wskutek parowania) wysmalanie (odwodnienie wspomagane wiatrem), wypieranie (wysadzanie roślin z gleby) i wyprzenie (uduszenie pod długo zalegającą pokrywą śnieżną). W naszym klimacie największe straty wywołują zwykle wymarzanie i wyprzenie. Odporność na mróz polega na unikaniu mrozu i tolerowaniu mrozu przez rośliny. Mrozoodporność ujawnia się w wyniku hartowania roślin. Wyprzenie roślin może być procesem fizjologicznym tzn. rośliny mogą chorować i ginąć na skutek samego wycieńczenia pod grubą i długo zalegającą warstwą śniegu lub też fitopatologicznym – rośliny mogą chorować i ginąć wskutek porażenia przez grzyby, sprawców pleśni śniegowej. Ogólna ocena zimotrwałości polega na a) szacunkowej bonitacji uszkodzeń w skali 9-stopniowej (9⁰ oznacza brak uszkodzeń, 1⁰ całkowite zniszczenie roślin), b) określeniu procentu roślin, które przezimowały z uwzględnieniem stopnia zdolności regeneracyjnych c) oszacowanie wysokości plonu roślin, które przezimowały. Jęczmień ozimy jest najmniej odporny na mróz ze wszystkich zbóż uprawianych w Polsce. Ze względu na te cechy jest uprawiany na terenach o łagodniejszym klimacie. Udział odmian ozimych w strukturze produkcji jęczmienia jest stosunkowo mały.

Odporność roślin na patogeny i szkodniki

Straty gospodarcze wywołane przez patogeny i szkodniki wynoszą od 15 do 20% wysokości plonu. Patogeny i szkodniki powodują nie tylko obniżenie plonu, ale także pogorszenie jakości ziarna. Znanych jest kilkanaście różnych patogenów jęczmienia, sprawców chorób infekcyjnych. Do najważniejszych należą: mączniak prawdziwy jęczmienia, plamistość siatkowa, pasiastość liści jęczmienia, plamistość liści (rynchosporioza), rdza jęczmienia, rdza źdźbłowa, głownia pyląca jęczmienia, fuzariozy. Mączniak, rdze i głownie należą do patogenów biotroficznych (bezwzględnych), które pasożytują tylko na żywych komórkach. Pozostałe patogeny mogą prowadzić pasożytniczo-saprofityczny tryb życia i zaliczane są do patogenów nekrotroficznych (względnych).

Program hodowli odpornościowej obejmuje następujące etapy:

1. Poznanie potencjału chorobotwórczego grzybów, identyfikacja ras fizjologicznych i patotypów oraz określenie zasięgu ich występowania.
2. Poszukiwanie źródeł genów odporności i poznanie sposobu ich dziedziczenia.
3. Opracowanie optymalnych metod testowania odporności materiałów hodowlanych z uwzględnieniem odporności roślin w warunkach naturalnej infekcji i sztucznej inokulacji (sztucznego zakażenia).
4. Wprowadzanie genów odporności do odmian uprawnych przy użyciu różnych metod hodowlanych opartych na selekcji i krzyżowaniu oraz wykorzystujących techniki inżynierii genetycznej.
5. Zwiększanie trwałości odmian odpornych.

W hodowli odpornościowej zbóż wykorzystuje się dwa rodzaje odporności: odporność rasowo-specyficzną (pionową, pełną) oraz odporność rasowo-niespecyficzną (poziomą, częściową). Odporność rasowo-specyficzna jest efektywna przeciwko niektórym rasom patogena, jest zwykle uwarunkowana przez pojedyncze, główne geny odporności, o dużych efektach jednostkowych. Podstawową wadą tej odporności jest to, że może ulec załamaniu wraz z pojawieniem się nowej rasy fizjologicznej patogena, zdolnej do przełamania odporności rośliny żywicielskiej. Odporność rasowo-niespecyficzna, która warunkowana jest poligenicznie, zabezpiecza roślinę przeciwko różnym rasom (patotypom) patogena, jest mniej efektywna niż odporność pionowa, ale wykazuje większą trwałość. Przez wiele lat w hodowli odpornościowej uwzględniano geny odporności na jedną chorobę, a nawet na jedną rasę patogena. Uzyskiwano w ten sposób odmiany o dobrej odporności na jednego patogena, lecz podatną na inne patogeny. W ostatnich latach w pracach nad odpornością zbóż ma miejsce tzw. piramidyzacja genów odporności, celem uzyskania materiałów cechujących się odpornością kompleksową na kilka patogenów i różnych ich ras (patotypów). Odporność roślin na patogeny i szkodniki powinna być różnorodna genetycznie, trwała w czasie, stabilna i efektywna w różnych warunkach środowiskowych.

Technologia produkcji ziarna® Zagrożenia dla plonu i jakości powodowane przez choroby. Zwalczanie chorób jęczmienia browarnego

Mączniak prawdziwy jęczmienia – Erysiphe graminis f. sp. hordei

Mączniak prawdziwy jęczmienia – stanowi najważniejszą chorobę liści jęczmienia. O roli choroby świadczy powszechne włączenie odporności na porażenie przez mączniak do programów hodowli nowych odmian. Pierwsze objawy mączniaka pojawiają się na liściach w postaci małych, białych, kłaczkowatych plam. W miarę rozwoju choroby grzyb opanowuje coraz większą powierzchnię liści, pochwy liściowe, źdźbła, a później kłosy. Nalot początkowo biały, szarzeje, staje się wojłokowaty i pokrywa coraz większą powierzchnię rośliny. Silnie porażone liście żółkną i zamierają. Objawy postępują ku górnym częściom rośliny i docierają do kłosów. Porażenie liści ogranicza fotosyntezę i wzmaga intensywność transpiracji, co wraz z porażeniem kłosków powoduje spadek liczby i masy ziarniaków w kłosach. Zmienia się także skład chemiczny ziarniaków, w których wyraźnie maleje zawartość węglowodanów i nieznacznie wzrasta zawartość białka. Mączniak należy do patogenów biotroficznych i jest grzybem o wysokiej specjalizacji pasożytniczej. E. graminis f. sp. hordei poraża tylko jęczmień. Inne zboża porażane są przez inne wyspecjalizowane formy mączniaka, E. graminis f. sp. tritici poraża głównie pszenicę, E. graminis f. sp. secalis – żyto, E. graminis f. sp. avenae – owies. Inne, mniej poznane formy mączniaka występują na różnych gatunkach traw. Oprócz form wyspecjalizowanych mączniak tworzy bardzo liczne rasy fizjologiczne charakteryzujące się odmiennymi cechami fizjologicznymi i patogenicznością (chorobotwórczością) tylko w stosunku do określonych odmian w ramach gatunku żywiciela.

Odporność jęczmienia na mączniaka warunkowana jest wieloma genami. W celu skutecznego wykorzystania poszczególnych źródeł w hodowli nowych odmian istotne jest określenie genetycznych uwarunkowań ich odporności. W Polsce określono geny odporności na mączniaka u zrejonizowanych odmian jarego i ozimego jęczmienia. W kolekcji światowej jęczmienia można znaleźć wiele odmian odpornych na większość ras fizjologicznych mączniaka występujących w Polsce. Natomiast niewiele jest odmian odpornych na wszystkie dotąd wyodrębnione rasy mączniaka. Do tych nielicznych należą odmiany miejscowe pochodzące z Etiopii, które w badaniach prowadzonych w różnych krajach wykazały całkowitą odporność. Odmiany prymitywne wykorzystuje się jako dawców genów odporności na mączniaka, które wprowadza się do odmian drogą krzyżowań wypierających. Ze względu na olbrzymią zdolność przystosowywania się patogenów biotroficznych do nowych odmian, konieczne staje się poszukiwanie nowych, bardziej efektywnych źródeł odporności. W ostatnich latach zwraca się szczególną uwagę na wykorzystanie różnorodności genetycznej w programach hodowlanych.

W przypadku hodowli odpornościowej na patogeny polega to na:

• jednoczesnym stosowaniu wielu źródeł odporności rasowo-specyficznej z różnymi genami głównymi
• wprowadzaniu kilku genów głównych do poszczególnych odmian
• wprowadzaniu głównych genów odporności do odmian z podwyższonym poziomem odporności częściowej
• podniesieniu ogólnego poziomu odporności częściowej u odmian z odpornością rasowo-specyficzną
• wytwarzaniu odmian tolerancyjnych.

Zabiegi te mają na celu jak najpełniejsze wykorzystanie genetycznej odporności odmian.

Natomiast zwiększenie efektywności i trwałości odporności odmian na różne patogeny pochodzenia grzybowego w warunkach polowych można osiągnąć poprzez:

• właściwy dobór odmian do uprawy
• regionalizację odmian
• przestrzenne zróżnicowanie (mozaikowość) uprawy odmian w ujęciu chorobowym
• zasiewy mieszane – mieszaniny odmian, mieszanki zbożowe, mieszanki zbożowo-strączkowe.

Rasy fizjologiczne (patotypy) patogena występują na różnych terenach w różnym nasileniu. Monitorowanie rozmieszczenia geograficznego patogenów pozwala na dobór odpowiednich odmian do uprawy. Wprowadzenie do uprawy nowej odmiany w rejonie gdzie jeszcze nie istnieją rasy patogena, które mogłyby ją porazić, przedłuża skuteczność odporności, którą ta odmiana posiada. W polskich warunkach takie rozpoznanie prowadzone jest w ograniczonym zakresie i dotyczy głównie rdzy i mączniaka prawdziwego zbóż.

Stwierdzono, że rozprzestrzenianie się chorób grzybowych pomiędzy odmianami z odpornością uwarunkowaną różnymi genami jest ograniczone. Redukcje mączniaka prawdziwego jęczmienia, dzięki przestrzennemu różnicowaniu uprawy odmian mogą sięgać nawet 60-70%, zależnie od kombinacji odmian w sąsiedztwie. Warunkiem koniecznym jest posiadanie odmian zróżnicowanych pod względem posiadanych źródeł odporności gdyż jednorodność genetyczna odmian sprzyja szybkiemu załamaniu się odporności.

Bardzo efektywnym sposobem zwiększania trwałości odporności odmian w warunkach produkcyjnych jest stosowanie zasiewów mieszanych. Głównym założeniem uprawy zbóż w zasiewach mieszanych jest zwiększenie różnorodności genetycznej w obrębie łanu. Mieszaniny odmian oddziałują stabilizująco na strukturę i dynamikę populacji patogena przez co ograniczają rozprzestrzenianie się patogenów. Redukcje mączniaka prawdziwego wynosiły od 0 do 66% dla mieszanin jęczmienia ozimego oraz maksymalnie 80% dla mieszanin odmian jęczmienia jarego, w porównaniu do odmian komponentów rosnących pojedynczo. Ponadto mieszaniny odmian zbóż w większości przypadków plonują wyżej i wierniej od tworzących je odmian w siewie czystym. Uprawa mieszanin odmian, korzystna z punktu widzenia odporności na choroby, pozostaje w sprzeczności z wymogami przemysłu browarowego, gdzie pożądana jest jednorodność odmianowa partii surowca przeznaczonego do słodowania.

W pracach hodowlanych i przy ocenie odmian różne cechy roślin w tym i odporność na patogeny grzybowe ocenia się przy użyciu 9-stopniowej skali bonitacyjnej, gdzie 9⁰ – oznacza stan najkorzystniejszy pod względem rolniczym czyli całkowitą odporność, natomiast 1⁰ – oznacza stan najgorszy pod względem rolniczym czyli całkowitą wrażliwość. Odporność odmian jęczmienia na mączniaka oceniana przez COBORU w skali 9-stopniowej w latach 1996-1998 przedstawiała się następująco: 7,9 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii browarnej; 7,7 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii pastewnej.

Plamistość siatkowa jęczmienia – Pyrenophora teres

Plamistość siatkowa jęczmienia występuje powszechnie. Silne porażenie powoduje spadek zawartości węglowodanów w ziarnie, przez co znacznie zmniejsza się wartość jęczmienia browarnego. Pierwsze objawy, w postaci drobnych, brunatnych plamek, mogą pojawić się na liściach siewek jęczmienia. Objawy te pozostają zwykle nie zauważone. Dopiero w fazie strzelania w źdźbło pojawiają się na dolnych liściach liczne, drobne plamy, które w dalszym etapie choroby powiększają się i wydłużają, tworząc delikatne siatki złożone z przecinających się kresek. Źródłem pierwotnego zakażenia jęczmienia są porażone ziarniaki oraz ścierń lub resztki słomy.

P. teres należy do patogenów nekrotroficznych, prowadzących pasożytniczo-saprofityczny tryb życia. Patogen ten charakteryzuje się dużą zmiennością patogeniczności. Odporność na P. teres kontroluje przynajmniej 5 – 6 genów. Źródłami odporności stosowanymi w programach hodowlanych są odmiany jęczmienia z genami
Rpt 1, Rpt 2 i Rpt 3, które wprowadzane są do odmian głównie drogą krzyżowania. Poszukuje się również bardziej efektywnych genów odporności wśród gatunków dzikich jak Hordeum spontaneum, H. bulbosum, H. marinum, które stanowią potencjalne i ciągle słabo rozpoznane źródło genów odporności na różne choroby grzybowe.

Odporność odmian jęczmienia na plamistość siatkową oceniana przez COBORU w skali 9-stopniowej w latach 1996-1998 przedstawiała się następująco: 7,3 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii browarnej; 7,2 dla odmian jęczmienia jarego badanych w serii pastewnej.

Pasiastość liści jęczmienia – Pyrenophora graminea

Pasiastość liści jęczmienia wystepuje powszechnie na jęczmieniu ozimym i jarym we wszystkich rejonach jego uprawy. Silne epidemie tej choroby występowały w Polsce wielokrotnie. Szkodliwość pasiastości liści jęczmienia w ostatnich latach wzrosła wskutek dużej podatności na chorobę większości nowych odmian. Pierwsze objawy występują wiosną w postaci jasnych pasów między nerwami młodych liści jęczmienia. Porażone liście zasychają, pękają i rozpadają się na wąskie pasma. Silnie porażone rośliny mogą przedwcześnie zamierać. Wiele roślin nie wykłasza się, a część wykształca zdrobniałe kłosy, które pozostają płonne lub wytwarzają ziarniaki stanowiące poślad. Zarodniki konidialne wytwarzane na porażonych liściach nie zakażają liści sąsiednich roślin, tylko kwiaty. Kiełkują między słupkiem i plewką, wnikają do okrywy owocowo-nasiennej i stanowią źródło porażenia dla następnego pokolenia roślin.

Plamistość liści (rynchosporioza) – Rhynchosporium secalis

Plamistość liści (rynchosporioza) występuje powszechnie na zbożach (jęczmień, żyto, pszenżyto) i trawach zwłaszcza w rejonach o klimacie chłodnym i wilgotnym. Już w połowie kwietnia na liściach pojawiają się plamy, początkowo wodniste, później białoszare lub żółtobrunatne, z jaśniejszym środkiem. Charakterystycznym objawem rynchosporiozy są brunatne, czasem ząbkowane obwódki plam. W okresie kwitnienia zboża porażenie może być tak silne, że większa część blaszki liściowej jest zniszczona przez grzyb. Zarażenie następuje poprzez zarodniki konidialne, które przenoszone są przez wiatr i krople deszczu.

R. secalis charakteryzuje się wysokim poziomem zmienności W szeregu krajach stwierdzono występowanie ras grzyba na podstawie reakcji różnych odmian jęczmienia, brak jednak zgodności co do liczby ras tego patogena. W latach 70-tych w Kaliforni określono 75 ras grzyba R. secalis, w Wielkiej Brytanii tylko 2 rasy, a w Polsce 16 ras tego grzyba. Zróżnicowanie grzyba powoduje , że w niektórych rejonach zostaje przełamana odporność odmian jęczmienia wkrótce po jej uzyskaniu i wprowadzeniu odmian do uprawy. Wykryto 13 genów odporności na rynchosporiozę występujących w dzikich liniach Hordeum spontaneum. Istnieje możliwość wprowadzenia ich do odmian uprawnych drogą krzyżowania wypierającego.

Odporność odmian jęczmienia na rynchosporiozę oceniana przez COBORU w skali 9-stopniowej w latach 1996-1998 dla odmian browarnych i pastewnych jęczmienia jarego wynosiła 7,5.

Rdza jęczmienia – Puccinia hordei i rdza źdźbłowa zbóż i traw– Puccinia graminis

Rdza jęczmienia i rdza źdźbłowa zbóż i traw to dwa gatunki powszechnie porażające jęczmień. Rdze, podobnie jak mączniaki prawdziwe, należą do patogenów biotroficznych o wysokiej specjalizacji pasożytniczej. Grzyb P. graminis poraża 356 gatunków traw należących do 53 rodzajów, w tym wszystkie zboża. Dotychczas wyodrębniono 9 form wyspecjalizowanych gatunku P. graminis, w tym 3 na zbożach oraz 6 na różnych gatunkach traw. Główne formy wyspecjalizowane grzyba występujące na zbożach to: P. graminis f. sp. tritici na pszenicy, pszenżycie i jęczmieniu; P. graminis f. sp. secalis na życie oraz P. graminis f. sp. avenae na owsie. Każda z form wyspecjalizowanych ma liczne rasy fizjologiczne np. P. graminis f. sp. tritici ma ponad 300 ras. Grzyby P. graminis i P. hordei mogą porażać wszystkie nadziemne części roślin, tworząc charakterystyczne plamy o rdzawym lub żółtym zabarwieniu. Szkodliwość rdzy zbóż polega na znacznym zredukowaniu powierzchni asymilacyjnej roślin, wzmożeniu transpiracji oraz zakłóceniu procesów przemieszczania się i metabolizmu produktów fotosyntezy. Zboża z objawami rdzy dają zdrobniałe ziarno, o małej wartości użytkowej wskutek znacznego spadku zawartości skrobi, stanowiące w znacznym procencie poślad. Szkodliwość rdzy zbóż zależy od nasilenia epidemii.

Odporność jęczmienia na rdze uwarunkowana jest wieloma genami Rph (Puccinia hordei) i Rpg (Puccinia graminis). W przypadku rdzy jęczmienia znanych jest przynajmniej 8 genów głównych warunkujących odporność poprzez reakcję nadwrażliwości, polegającą na zamieraniu tkanek rośliny wokół miejsca infekcji. Wskutek specjalizacji fizjologicznej patogena i wysokiej wirulencji źródła odporności rasowo-specyficznej są coraz mniej efektywne. Odporność uwarunkowana jednym genem głównym może zostać łatwo przełamana przez nowe rasy grzyba. Z praktycznego punktu widzenia większą wartość przedstawia odporność częściowa. Informacje podane wcześniej dla mączniaka prawdziwego jęczmienia odnoszą się również do rdzy, ze względu na przynależność tych gatunków do patogenów biotroficznych.

Głownia pyląca jęczmienia – Ustilago nuda

Głownia pyląca jęczmienia występuje we wszystkich rejonach uprawy jęczmienia. Dawniej głownia pyląca należała do najbardziej szkodliwych chorób jęczmienia. Obecnie jej szkodliwość jest mniejsza. W Polsce porażeniu ulega przeciętnie 1-2% roślin jęczmienia. Porażone kłosy wydostające się z pochew liściowych są ciemnobrunatne, a kłoski zamieniają się w ciemnobrunatny pył zarodników grzyba. Z porażonego kłosa pozostaje tylko goła osadka kłosowa. Spadek szkodliwości głowni pylącej jęczmienia wiąże się zarówno z postępem w zakresie agrotechniki, jak i powszechnym zaprawianiem ziarna siewnego. Prace nad uzyskaniem odmian odpornych prowadzone są w bardzo ograniczonym zakresie.

Fuzariozy

Fuzariozy zbóż występują powszechnie w różnych postaciach, na które składają się: fuzarioza siewek, fuzarioza kłosów, zgorzel podstawy źdźbła. Sprawcami fuzariozy zbóż są grzyby należące do rodzaju Fusarium np. F. culmorum, F graminearum, F. avenaceum. Fuzarioza kłosów i ziarna prowadzi do zmniejszenia plonów, obniżenia zdrowotności materiału siewnego, wytworzenia w ziarniakach metabolitów toksycznych dla zwierząt i człowieka tzw. mikotoksyn. Porażenie ziarna jęczmienia przez grzyby rodzaju Fusarium jest jedną z przyczyn zjawiska wypieniania się piwa, po zdjęciu kapsla z butelki. Zjawisko to, u nas rzadko spotykane, stanowi problem w krajach o wilgotnym klimacie. Metabolity grzybów rodzaju Fusarium i Alternaria, które mogą rozwijąć się na ziarnie w czasie wegetacji jak również Rhizopus, który może rozwijać się w słodowni na kiełkującym ziarnie – tworzą w piwie ośrodki wydzielania się CO₂, wywołując zjawisko wypieniania. Odporność jęczmienia na grzyby rodzaju Fusarium jest uwzględniana w programach hodowli odpornościowej.

Jedną z form fuzariozy jest pleśń śniegowa, która stanowi zagrożenie dla jęczmienia ozimego. W warunkach Polski głównym sprawcą pleśni śniegowej jest Microdochium nivale (dawniej Fusarium nivale). Pleśń śniegowa pojawia się na oziminach wiosną, bezpośrednio po zejściu śniegu. Na polu widoczne są place obumarłych roślin, pokrytych jasnoróżową, puszystą grzybnią. Odporność na pleśń śniegową jest jednym z elementów zimotrwałości.

Ocena jakości jęczmienia browarnego ® Jakość mikrobiologiczna

Szkodniki

Do najważniejszych szkodników żerujących na jęczmieniu browarnym należą: mszyce, skrzypionki, miniarki, wciornastki, a także muchy zbożowe (ploniarka zbożówka i niezmiarka paskowana) oraz nicienie (węgorek niszczyk).

Wśród owadów żerujacych na liściach dominującym gatunkiem jest skrzypionka zbożowa i mniej licznie występująca skrzypionka błękitek. Larwy obydwu gatunków skrzypionek redukują od 30 do 50% powierzchnię asymilacyjną dwóch górnych liści plonotwórczych – flagowego i podflagowego, a przy masowym pojawie nawet o 80%.

Mszyce należą do najgroźniejszych szkodników roślin przez swoją specyfikę rozwoju. Mają one wyjątkowo duże możliwości rozrodcze, dzięki czemu możliwe są ich nagłe, masowe pojawy. Posiadają również różnorodne mechanizmy przystosowawcze do zmieniających się warunków środowiska np. powstawanie form uskrzydlonych w zagęszczonych populacjach, wytwarzanie biotypów odpornych na środki ochrony roślin. Mszyce przyczyniają się do obniżenia plonu i pogorszenia jego jakości. Ziarno z roślin, na których żerowały mszyce, wykazuje mniejszą zawartość niektórych aminokwasów, co może wpłynąć na pogorszenie wartości browarnej ziarna. Ponadto mszyce są wektorami chorób wirusowych np. przenoszą wirus żółtej karłowatości jęczmienia BYDV.

W hodowli roślin odpornych na szkodniki wykorzystuje się cztery podstawowe mechanizmy odporności:

1. Brak akceptacji przy żerowaniu, ukrywaniu się, składaniu jaj. Mechanizm ten wiąże się z morfologicznymi, anatomicznymi, chemicznymi i fizjologicznymi cechami roślin, dzięki którym jest ona nieatrakcyjna lub nieodpowiednia dla szkodnika.
2. Antybioza (szkodliwe działanie pokarmu roślinnego). Ten mechanizm odporności polega na niekorzystnym oddziaływaniu rośliny na rozwój osobniczy i rozmnażanie szkodnika i uwarunkowany jest składem chemicznym rośliny. Jest to główny mechanizm obronny roślin przed roślinożercami.
3. Tolerancja. Odporność tego typu nie powoduje ograniczenia stopnia porażenia rośliny ani rozwoju szkodnika. Występuje natomiast ograniczenie uszkodzeń powodowanych przez roślinożercę głównie dzięki zdolności regeneracji uszkodzeń.
4. Nadwrażliwość (zatrzymanie rozwoju szkodnika w martwych tkankach). Roślina broni się przed żerującym szkodnikiem w ten sposób, że jej tkanki wokół niego zamierają i szkodnik ginie z braku pożywienia.

Odporność na szkodniki do nowych odmian można wprowadzić przy użyciu konwencjonalnych metod hodowlanych opartych na krzyżowaniu i selekcji jak również przy użyciu inżynierii genetycznej. Bardzo efektywna okazała się metoda transformacji genetycznej pozwalająca na otrzymanie odpornych roślin transgenicznych, z genem odporności Bt (gen wyizolowany z bakterii Bacillus thuringiensis kodujacy toksyczne białko dla gąsienic wielu gatunków motyli). Rośliny z genem Bt są genetycznie zabezpieczone przed roślinożernymi gąsienicami wskutek zdolności wytwarzania naturalnego insektycydu. Rośliny takie w wielu krajach na świecie weszły już do produkcji.

Strony WWW projektu Eurequa zostały przygotowane przez Annę Bieńkowską i Roberta d'Aystetten