Burgonya genotípusok ozmotikus stressztűrésének laboratóriumi és szabadföldi vizsgálata

A modern élelmiszertermelés egyik kulcsfontosságú kihívása a növekvő népesség és az élelmiszerigények kielégítése, miközben a környezeti kockázatok minimalizálása is elengedhetetlen. Célunk olyan burgonya nemesítési vonalak kifejlesztése, amelyek jobban alkalmazkodnak a szélsőséges időjárási körülményekhez, különösen a szárazsághoz. A kutatásunk során in vitro és in vivo kísérleteket egyaránt végeztünk a szárazságtűrő burgonya fajták kiválasztása érdekében.
Az in vitro kísérleteink során 27 burgonya genotípus ozmotikus stressztűrését vizsgáltuk, három különböző koncentrációjú PEG (polietilén glikol) és D-mannit alkalmazásával. A vizsgált paraméterek – hajtáshossz, gyökérhossz, gyökérszám és túlélési arány – alapján a C103 és C107 genotípusok kiemelkedtek. Kilenc ígéretes genotípust választottunk ki (C2, C5, C8, C11, C12, C14, C30, C58, C63, C103 és C107), amelyek sikeres stressz-toleranciát mutattak. Az ozmotikus stressz kiváltására legalkalmasabbnak a nagyobb molekulatömegű PEG (6000) és a D-mannit közepes és magas koncentrációi bizonyultak.
A következő lépésben in vivo kísérleteket végeztünk, ahol a C103, C107, C11 és C20 genotípusokat szabályozott körülmények között neveltük. A különböző tőtávolságok és gumóméretek hatásait vizsgáltuk a gumók termésjellemzőire. Az eredményeink azt mutatták, hogy a kisebb tőtávolságok csökkentették a gumóhozamot, míg a nagyobb gumóméretű állományok jobban teljesítettek. A C103 és C20 genotípusok kedvezőbb eredményeket produkáltak a C107 és C11 vonalakhoz képest.
A szabadföldi környezetben végzett tesztelés során a különböző vízellátási szintek hatását mértük a genotípusokra. A C103 és C107 vonalak stabil szárazságtűrést mutattak, míg a C20 kevésbé volt robusztus. A vizsgálataink szerint a gumó mérete és a tőszám sűrítés kulcsfontosságú tényezők voltak a terméshozam tekintetében. A kutatásunk alapján a nagyobb gumóméretű és alacsonyabb tőszámú ültetvények jobban alkalmazkodtak a szárazsághoz.
Összességében a kutatásunk eredményei megerősítik, hogy az in vitro és in vivo kísérletek kombinálása segítheti a szárazságtűrő burgonya fajták kifejlesztését. A jövőbeli kutatásaink célja az olyan genotípusok azonosítása, amelyek fenntartható módon képesek alkalmazkodni a szélsőséges környezeti feltételekhez, és hozzájárulhatnak az élelmiszerbiztonság növeléséhez.

Laboratory and field experiments of osmotic stress tolerance in potato genotypes

One of the key challenges in modern food production is meeting the growing demand for food while minimizing environmental risks. Our goal is to develop potato breeding lines that are better adapted to extreme weather conditions, particularly drought. In our research, we conducted both in vitro and in vivo experiments to identify drought-tolerant potato varieties.
In our in vitro experiments, we examined the osmotic stress tolerance of 27 potato genotypes, using three different concentrations of PEG (polyethylene glycol) and D-mannitol. Based on the measured parameters – shoot length, root length, root number, and survival rate – the C103 and C107 genotypes stood out. We identified nine promising genotypes (C2, C5, C8, C11, C12, C14, C30, C58, C63, C103, and C107), which showed successful stress tolerance. The most effective osmotic stress induction was achieved using higher molecular weight PEG (6000) and moderate to high concentrations of D-mannitol.
In the next phase, we performed in vivo experiments with the selected genotypes (C103, C107, C11, and C20), grown under controlled conditions. We studied the effects of different plant densities and tuber sizes on the yield characteristics of the tubers. Our results showed that smaller plant spacings reduced tuber yields, while larger tuber sizes resulted in better performance. The C103 and C20 genotypes produced more favorable results compared to the C107 and C11 lines.
In field conditions, we tested the response of the genotypes to different levels of water availability. The C103 and C107 lines showed stable drought tolerance, while the C20 genotype was less robust. Our findings indicated that tuber size and plant density were crucial factors affecting yield. Based on our research, larger tuber sizes and lower plant densities performed better under drought conditions.
Overall, our research confirms that combining in vitro and in vivo experiments is an effective approach to developing drought-tolerant potato varieties. Our future research aims to identify genotypes that can sustainably adapt to extreme environmental conditions, contributing to enhanced food security.