História domestikácie a šľachtenia lucerny: nový pohľad z hľadiska genetickej diverzity klíčenia semien v závislosti od teploty a skarifikácie

Ľanec (Medicago sativa), dôležitá trvalá pastvinná strukovina, patrí do druhového komplexu, ktorý zahŕňa niekoľko poddruhov s divokými aj kultivovanými populáciami. Vytvorenie porastu môže byť ohrozené slabou klíčivosťou. Na klíčivosť majú vplyv skarifikácia semien, ich znehodnotenie a teplota. Cieľom tejto štúdie bolo analyzovať genetickú diverzitu klíčivosti lucerny v závislosti od troch faktorov: (1) teplota, pričom sa testovalo sedem konštantných teplôt v rozmedzí od 5 do 40 °C na 38 akcesiách, (2) skarifikácia semien bola testovaná na tých istých akciach pri 5 a 22 °C, (3) znehodnotenie semien bolo testované na dvoch akciách a dvoch šaržách semien pri siedmich teplotách. Bola modelovaná dynamika klíčenia šarží semien v čase a analyzovali sa tri parametre: klíčivosť (schopnosť klíčenia), maximálna rýchlosť klíčenia (maximálny percentuálny podiel klíčiacich semien za jednotku času) a časová prodleva pred vyklíčením prvého semena. Skarifikácia semien zvýšila klíčivosť pri oboch teplotách a jej účinok bol oveľa výraznejší u akvizícií falcata a divokých akvizícií sativa. Predpokladá sa čiastočná strata znaku tvrdosti semien počas domestikácie a selekcie, čo naznačuje, že po zavedení divokého materiálu do šľachtiteľských programov by mala nasledovať selekcia zameraná na klíčivosť bez skarifikácie. Šarže semien so zmenenou klíčivosťou vykazovali nízku klíčivosť pri extrémnych teplotách, a to ako pri nízkych, tak aj pri vysokých, čo naznačuje, že na podporu klíčivosti poškodených šarží semien sú potrebné mierne teploty. V súvislosti s klíčením (ako schopnosťou, tak rýchlosťou) v závislosti od teploty bola zistená veľká genetická diverzita. Všetky akcie vykazovali optimálne klíčenie pri 15 alebo 22 °C a slabé klíčenie pri 40 °C. Odrody a miestne kultivary sativa vykazovali vysokú klíčivosť v rozmedzí od 5 do 34 °C, zatiaľ čo klíčivosť falcata a divokých akcesií sativa bola oslabená pri 5, resp. 34 °C. Tieto rozdiely sa vysvetľujú adaptáciou na podnebie ich geografických regiónov pôvodu s cieľom vyhnúť sa rizikám mrazu alebo tepla/suchu. Tieto nové zistenia poskytujú pohľad na adaptáciu a domestikáciu lucerny v jej širokej geografickej oblasti. Naznačujú, že je potrebné ďalšie zlepšenie klíčivosti, najmä pri zavádzaní divokého materiálu do šľachtiteľských fondov, s cieľom odstrániť potrebu skarifikácie a obmedziť rozdiely v reakcii na teplotu.