Mikromorfološka i anatomska karakterizacija biljnih organa divljih vrsta suncokreta kao potencijalnog genofonda za oplemenjivanje gajenog suncokreta (Helianthus spp., Asteraceae)

Abstract

Najvažniji cilj oplemenjivanja suncokreta jeste povećanje genetičkog kapaciteta za prinos semena, a time i ulja. Divlje vrste suncokreta su izuzetno važan izvor genetičke varijabilnosti za mnoge osobine značajne sa apekta povećanja prinosa. Podaci o građi vegetativnih i reproduktivnih organa divljih vrsta suncokreta su malobrojni ili uopšte nisu dostupni. Stoga, cilj ove disertacije je da upotpuni znanje sa mikromorfološkog i anatomskog aspekta vegetativnih organa i delova reproduktivne regije divljih srodnika, i time omogući njihovo intezivnije korišćenje u oplemenjivanju gajenog suncokreta za ciljane osobine. Istraživanjem su obuhvaćene 4 jednogodišnje i 19 višegodišnjih vrsta roda Helianhus. U analizu je uključen veliki broj kvantitativnih i kvalitativnih karaktera koji su analizirani pomoću stereomikroskopa, svetlosnog i skening elektronskog mikroskopa, dok su za hemijsku karakterizaciju epikutikularnog voska perikarpa primenjene GC-MS i GC-FID metode. Dobijeni rezultati o pokoričnom, mehaničkom, provodnom i sekretornom tkivu predstavljaju nove i do sada nepoznate podatke o interspecijskoj varijabilnosti vrsta, čiji se značaj ogleda u potpunijem poznavanju biologije vrsta roda Helianthus. Zapažene razlike, takođe predstavljaju značajne smernice u izdvajanju vrsta koje se karakterišu većim kapacitetom za provodljivost i vrsta potencijalno tolerantnijih na sušu. Od posebnog značaja su rezultati detaljne karakterizacije provodnog i sekretornog tkiva vegetativnih organa i delova reproduktivne regije. Indentifikovani rangovi površina lumena trahejarnih elemenata i njihova procentualna zastupljenost u građi organa mogu biti vodič za izdvajanje visokoprinosnih vrsta. Na osnovu svojstava poželjnih sa aspekta kapaciteta provodljivosti posebno se ističu vrste H. annuus, H. mollis, H. tuberosus, H. eggertii i H. hirsutus. Ispitivani morfo-anatomski karakteri cveta međusobno su statistički značajno korelisani, i kod većine vrsta pokazuju visoku povezanost sa razvijenošću provodnog tkiva drške cvasti. Rezultati hemijske karakterizacije epikutikularnog voska zajedno sa rezultatima anatomske analize perikarpa ploda divljih vrsta suncokreta, pružaju do sada nepoznate podatke i ukazuju na mogućnost njihove primene u definisanju poželjnih osobina ploda sa aspekta klijavosti i industrijske dorade semena. Primenom metoda diskriminantne i korespodentne analize jasno su izdojeni mikromorfološki, morfološki i anatomski karakteri vegetativnih organa i delova reproduktivne regije koji najviše doprinose razdvajanju vrsta. Rezultati ove disertacije predstavljaju vredne smernice o izboru osobina koje mogu biti eksploatisane u cilju povećanja prinosa.

The most important goal of sunflower breeding is to increase the genetic capacity for seed yield and thus oil yield. The wild sunflower species is an extremely valuable source of genetic variability for many traits important from the aspect of increasing yield. Data on the structure of vegetative and reproductive organs of wild sunflower species are scarce or not available at all. Therefore, the goal of this dissertation is to complete the knowledge from the micromorphological and anatomical aspects of vegetative organs and parts of the reproductive region of wild species, and thus enable their more intensive use in the breeding of cultivated sunflower for targeted traits. The research included 4 annual and 19 perennial species of the genus Helianthus. A large number of quantitative and qualitative characters were included in the analysis, which were analyzed using a stereomicroscope, light and scanning electron microscope, while GC-MS and GC-FID methods were used for the chemical characterization of pericarp epicuticular wax. The obtained results on cortical, mechanical, vascular and secretory tissue represent new and hitherto unknown data on interspecies variability, the importance of which is reflected in a more complete knowledge of the biology in the genus Helianthus. The observed differences also represent significant guidelines in distinguishing species that are characterized by greater capacity for conductivity and species that are potentially more tolerant to drought. Тhe results of detailed characterization of the vascular and secretory tissue of vegetative organs and parts of the reproductive region are of particular importance. Identified ranks of the lumen surfaces of vassels elements and their percentage representation in the structure of the organ can be a guide for distinguishing high-yielding species. On the basis of desirable properties from the aspect of assimilate transport capacity, the species H. annuus, H. mollis, H. tuberosus, H. eggertii and H. hirsutus stand out. The examined morpho-anatomical characters of the floret are statistically significantly correlated with each other, and in most species they show a high correlation with the development of the vascular tissue of the peduncle. The results of the chemical characterization of the epicuticular wax, together with the results of the anatomical analysis of the pericarp of the fruit of wild sunflower species, provided hitherto unknown data and indicated the possibility of their application in defining the desirable characteristics of the fruit from the aspect of germination and industrial seed processing. Using the methods of discriminant and correspondence analysis, the micromorphological, morphological and anatomical characters of the vegetative organs and parts of the reproductive region, which contribute the most to the separation of species, were clearly revealed. The results of this dissertation represent valuable guidelines on the selection of traits that can be exploited in order to increase yield.