Plant phenotyping. The EPPN 2020 Conference in Tartu/ Estonia

Utrzymanie tempa wzrostu produkcji żywności proporcjonalnego do wzrostu liczby ludzi na świecie jest wyzwaniem dla hodowli. Rozwój nowoczesnych metod i komputeryzacja przetwarzania danych umożliwiają zwiększenie przepustowości programów hodowlanych. Jednakże ponieważ to fenotyp, czyli determinowany przez środowisko genotyp, jest wyznacznikiem ostatecznej wartości użytkowej nowych odmian, ocena fenotypów w sposób przystający do numerycznego przetwarzania danych zaczyna determinować tempo prac. Dlatego też w ramach Programu Ramowego UE, HORIZON 2020, finansowany jest projekt EPPN 2020 (European Plant Phenotyping Network), w celu zapewnienia dostępu do najnowocześniejszych obiektów, technik i metod oraz do wiedzy na temat gromadzenia i przetwarzania danych. W artykule omówiono konferencję EPPN 2020, która odbyła się w Estonii w listopadzie 2017 oraz przedstawiono ośrodki należące do sieci EPPN, do których można aplikować w celu zrealizowania doświadczeń na własnym materiale, własnymi siłami, z pomocą miejscowych pracowników. Nabory będą odbywały się sześciokrotnie, co pół roku, począwszy od 11 grudnia 2017.Keeping the growth rate of food production proportional to the increase in the number of people in the world is a challenge for breeding. The development of modern methods and computerization of data processing can increase the capacity of breeding programs. However, due to the fact that the phenotype, that means a genotype determined by an environment, prevails about the final utility value of new cultivars, phenotypic assessment in a manner consistent with numerical data processing begins to determine the speed of breeding programs. Therefore, under the EU Framework Program, HORIZON 2020 the European Plant Phenotyping (EPPN 2020) project is funded, to provide access to state-of-the-art facilities, techniques and methods as well as knowledge about the data collection and processing needed in modern breeding. The article discusses the EPPN 2020 conference held in Estonia in November 2017 and presents the centers of the EPPN network, to which outsiders of that network can apply in order to carry out the experiments on own materials, with the help of local staff. Calls to the program will be announced six times, every six months, starting on December 11th 2017

Modern phenotypes of cereals for growing in areas endangered with drought

Rosnące zapotrzebowanie na żywność jak również uwarunkowania ekonomiczne stawiają przed hodowlą wymaganie ciągłego podnoszenia produktywności odmian wprowadzanych do uprawy. Zielona rewolucja zaowocowała wprowadzeniem form karłowatych i na półwiecze zdeterminowała mechanizmy podnoszenia plonowania przez zwiększanie indeksu plonowania (HI), które wraz z wysoką kulturą rolną pozwoliły na osiągnięcie plonów pszenicy wyższych niż 10 t/ha. Osiągnięto optymalną wielkość HI (dla pszenicy ≈ 0,64), tak więc potencjał plonowania związany z tym parametrem został wyczerpany i w związku z tym pojawiło się pytanie jakie fenotypy zbóż zagwarantują dalszy wzrost plonów w nadchodzących dekadach, dla których prognozowane jest zjawisko pogłębiającej się suszy glebowej. W artykule przedstawiono wyniki modelowania ideotypów pszenicy wygenerowanych w ośrodku badawczo-hodowlanym w Rothamsted (UK) przy użyciu mechanistycznego modelu Sirius rozszerzonego o algorytm ewolucyjny (GA-SA) i prognozy klimatyczne (HadCM3). Zarysowano biochemiczne i fizjologiczne uwarunkowania odporności roślin na suszę oraz poruszono zagadnienie efektywnego wykorzystania wody przez rośliny uprawne.The increasing food demand and economic conditions force constant increase of crop yield. Green revolution introduced dwarf forms and for five decades determined mechanisms of yield growth by increasing harvest index (HI) which, combined with advances in agricultural practices, resulted in wheat grain yield greater than 10 t/ha. The optimal HI level was reached (≈ 0.64 for wheat) thus exhausting yield potential related to this parameter. This initiated a search for new crop phenotypes which would guarantee continuing yield increase in the future decades in the prospect of increasing soil drought. In this article, the results of wheat ideotypes simulation generated by mechanistic Sirius model enhanced by evolutionary algorithm (GA-SA) and climate scenarios (HadCM3) are presented. They are discussed in the context of selection priorities in crop breeding in Poland. The biochemical and physiological factors determining plant drought resistance and efficient water use by cereal crops are also presented

Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy

Changes in DNA methylation are one of the best known mechanisms of epigenetic regulation of gene expression, which  in the process of induced androgenesis is associated with reprogramming of haploid microspores development towards  the formation of embryos, as a result of exposure of anthers in ears and then anthers culture in vitro to stress factors.  The aim of the study was to test the hypothesis of whether the use of monochromatic light during induced androgenesis might be associated with epigenetic phenomena. The experiments were carried out on DH plants of spring barley (Hordeum vulgare L.) obtained by androgenesis modified by monochromatic light: blue, green and red. A quantitative evaluation of the effect of light on the degree of DNA methylation was performed using RP-HPLC for the comparison of regenerants obtained under standard, control conditions (darkness) with those obtained with light usage. The differences in the amount of methylated cytidine in comparison to the control were: 0.40%, 0.16% and -0.55%, for blue, red and green light, respectively. The level of global genomic DNA methylation from control plants was in the range 21.32-21.52%. Methylation changes in response to monochromatic light used during callus formation in anthers culture, determined by RP-HPLC, are significant although small.Zmiany metylacji DNA to jeden z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznej regulacji ekspresji genów, który w procesie indukowanej androgenezy związany jest z przeprogramowaniem rozwoju haploidalnych mikrospor w kierunku wytworzenia zarodków, w skutek ekspozycji pylników w kłosach a następnie kultur pylnikowych na czynniki stresowe. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie hipotezy, czy zastosowanie światła monochromatycznego w trakcie indukowanej androgenezy może być związane ze zjawiskami epigenetycznymi. Badania przeprowadzono na roślinach DH jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) uzyskanych na drodze androgenezy modyfikowanej przez światło monochromatyczne: niebieskie, zielone i czerwone. Ilościową ocenę wpływu światła na stopień metylacji DNA wykonano za pomocą RP-HPLC porównując DNA regenarantów uzyskanych w standardowych, kontrolnych, warunkach (ciemność) z DNA regenerantów uzyskanych z wykorzystaniem światła. Stwierdzono, że różnice w ilości zmetylowanej cytydyny w porównaniu do kontroli wynoszą odpowiednio 0,40%, 0,16% i -0,55%, dla światła niebieskiego, czerwonego i zielonego, przy poziomie całkowitej metylacji genomu 21,32-21,52%. Zmiany całkowitej metylacji genomu jęczmienia zachodzące pod wpływem światła monochromatycznego zastosowanego na etapie formowania kalusa w procesie androgenezy w kulturach pylnikowych, oznaczone za pomocą RP-HPLC, są istotne aczkolwiek nieduże

ŚMIERĆ I UMIERANIE W OPINII PERSONELU PIELĘGNIARSKIEGO

StreszczenieWstępŚmierć jest naturalnym etapem w życiu każdego człowieka. W ciągu setek lat jej postrzeganie przez ogół społeczeństwa było różne.W opiece nad pacjentem będącym w terminalnej fazie choroby istotne znaczenie ma personel pielęgniarski.CelPoznanie opinii personelu pielęgniarskiego na temat śmierci i umierania oraz określenie wpływu czynników kształtujących poziomprezentowanych opinii w tym zakresie.Materiał i metodyBadania przeprowadzono metodą sondażu diagnostycznego w grupie 100 pielęgniarek i pielęgniarzy pracujących w oddziałachszpitalnych.WynikiAnaliza wyników badań polegała na sklasyfikowaniu uzyskanych danych oraz zbadaniu korelacji między zmiennymi.WnioskiPoziom wiedzy na temat śmierci i umierania wśród personelu pielęgniarskiego jest zróżnicowany ze względu na czynniki socjodemograficznei zawodowe.Słowa kluczowe: śmierć, umieranie, opinie, pielęgniark

Measuring Fluorescence as a Means to Evaluate the Physiological Reaction to Growth Retardant Applied to Manage Turf

This paper presents the effects of the physiological reaction of the main cool-season grass species used for turf in a temperate climate: perennial ryegrass, Kentucky bluegrass, and tall fescue, on a twice-a-year trinexapac-ethyl (TE) application in late spring and early autumn, seasons of rapid turf growth. The fully established turf plots in the split-plot system of three replicates, with three cultivars/species, were treated by TE (1.5 and 4.5 g/100 m2). The 4.5 g/100 m2 was harmful to Kentucky bluegrass. The perennial ryegrass responded by dose-dependent growth inhibition; 30–60% in spring and 25–40% in autumn for lower and higher doses, respectively. Tall fescue responded by 50% growth inhibition independently of concentration and season. Plant physiological responses, visualized as graphs of fluorescence data, revealed the stress of Kentucky bluegrass upon high TE dose. Based on principal component analysis (PCA) analysis, three groups were distinguished: perennial ryegrass varieties from high and low TE treatments and Kentucky bluegrass varieties from high TE. TE-dependent growth reduction with no significant quality decrease benefits the environment by reducing carbon footprint machine operations (mowing). Utilizing fluorescence measurement may help to manage turf physiology

The effect of different LED illuminators on the germination index of wheat grains obtained in the greenhouse stage of the SSD breeding process

W procesie hodowli zbóż metodą SSD (ang.: Single Seed Descent) w celu skrócenia cykli hodowlanych często zbierane są niedojrzałe ziarniaki. Celem prowadzonych badań było sprawdzenie czy na kiełkowanie ziarniaków zebranych w 23 dniu po kwitnieniu, z roślin uprawianych w szklarni, wpływają widma światła generowane przez: 1) różne lampy diodowe stosowane w czasie uprawy zbóż w szklarni oraz 2) różne oświetlacze monochromatyczne stosowane w czasie suszenia nasion. Materiał do badań stanowiły dwie odmiany pszenicy jarej: Harenda i Tybalt. Rośliny uprawiano w zacienionej szklarni o kontrolowanych warunkach temperatury (22 ± 3°C) i wilgotności (80% ± 5%) a jako oświetlaczy używano: wysokoprężnej lampy sodowej HPS (kontrola) i dwóch typów oświetlaczy LED-owych: zbudowanego w oparciu o diody niebieskie i czerwone oraz oświetlacza zbudowanego w oparciu o białe diody. Kłosy zbierano w 23 dniu po kwitnieniu, zgodnie z metodyką stosowaną w procesach hodowlanych. Wyłuskane ziarniaki umieszczano pod monochromatycznymi źródłami światła (niebieskiego, zielonego i czerwonego), poddawano suszeniu przez okres 10 dni w temperaturze 25°C, a następnie kiełkowano. Zliczano indeks kiełkowania (GI), całkowitą liczbę skiełkowanych ziarniaków oraz liczbę ziarniaków, które nie wytworzyły kiełka i zostały porażone chorobami grzybowymi w czasie trwania doświadczenia. Stwierdzono, że oświetlanie ziarniaków w czasie suszenia poprawiało indeks kiełkowania i wpłynęło na wzrost liczby skiełkowanych nasion, przy czym światło zielone indukowało najbardziej równomierne kiełkowanie (≥ 70%), niezależnie od rodzaju oświetlania stosowanego w czasie wzrostu roślin, natomiast światło niebieskie (Royal Blue) najsilniej wpływało na dynamikę kiełkowania wyrażaną przez indeks kiełkowania a efekt był zależny od oświetlacza użytego do wzrostu roślin. Oświetlacz LED zbudowany w oparciu o niebieskie i czerwone diody użyty w trakcie wzrostu roślin w połączeniu ze światłem niebieskim użytym w trakcie suszenia ziarna pozwolił uzyskać najlepsze wyniki GI u obu badanych odmian pszenicy. Uzyskane rezultaty upoważniają do stwierdzenia, iż możliwe jest znalezienie oświetlaczy LED lepszych niż standardowe lampy HPS dla potrzeb hodowli zbóż oraz że doświetlanie ziarniaków w trakcie suszenia poprawia ich kiełkowanie. Potrzebna jest standaryzacja procedur.During the SSD (Single Seed Descent) process of cereal breeding unripe kernels are often collected to shorten breeding cycles. Present studies were undertaken to check whether the germination of kernels harvested on the 23rd day after pollination from plants grown in a greenhouse is influenced: 1) by different light spectra used during cereal cultivation in the greenhouse and 2) by different single light bands used during seed drying. The materials for studies consisted of 2 spring wheat cultivars: Harenda and Tybalt. The plants were grown in a shadowed greenhouse with controlled temperature (22 ± 3°C) and humidity (80% ± 5%) and illuminated by HPS lamp (control) and two types of LED illuminators: based on blue and red LEDs and based on white LEDs. The ears were harvested on 23rd day after flowering, according to the methodology used in field experiments. The threshed kernels were placed under monochromatic light sources (blue, green and red), dried for a period of 10 days at 25°C and then germinated. The germination index (GI), the total number of germinated kernels and the number of kernels that did not germinate and became infected by fungal diseases during the experiment, were counted. It was found that lightening of seeds during drying improved the germination index and total number of germinated seeds. The green light induced the most uniform germination (≥ 70%) independently from the light used during wheat growth, while the blue light (Royal Blue) improved germination of seeds taken from plants cultivated under LED illuminator based on blue and red diodes. Obtained results confirmed that it was possible to find LED illuminator better than standard HPS lamp for cereal cultivation and that lightening of the kernels during drying improved their germination. Standardization of procedures would be needed

Chlorophyll a fluorescence in evaluation of the effect of heavy metal soil contamination on perennial grasses.

Chlorophyll a fluorescence gives information about the plant physiological status due to its coupling to the photosynthetic electron transfer chain and to the further biochemical processes. Environmental stresses, which acts synergistically, disturbs the photosynthesis. The OJIP test, elaborated by Strasser and co-workers, enables comparison of the physiological status of plants grown on polluted vs. control areas. The paper shows that the Chl a measurements are very useful tool in evaluating of heavy metal ions influence on perennial grasses, tested as potential phytoremediators. Among 5 cultivars tested, the highest concentration of Cd and Zn ions, not associated with the yield reduction, was detected in the biomass of tall fescue cv. Rahela. Chl a fluorescence interpreted as double normalized curves pointed out Rahela as the outstanding cultivar under the HM ions stress

The usefulness of light sources based on diodes characterized by a continuous spectrum of white light enriched with a blue band in cereal breeding

Nowoczesna hodowla zbóż odbywa się pod wielka presją czasu. Dlatego też do przyspieszenia procesów hodowlanych używa się szklarni, które w naszej szerokości geograficznej wymagają doświetlania. Pomysł zastosowania źródeł światła z wbudowanymi diodami LED w szklarniach staje się powszechny w ogrodnictwie ze względu na właściwości fizyczne LED, które pozwalają na zmniejszenie zużycia energii oraz na precyzyjne dostosowanie widma światła do wymagań uprawianych roślin. Zastosowanie oświetlaczy LED w procesach hodowli zbóż jest nowością. W artykule zaprezentowano wyniki uzyskane przy użyciu źródła światła LED, zbudowanego w oparciu o diody emitujące białe światło, w porównaniu z oświetlaczem sodowym i światłem dziennym. Wykazano, że oświetlacz LED może być wykorzystywany do oświetlania szklarni w procesach hodowli zbóż. Przyrosty siewek oraz terminy kłoszenia były porównywalne pomiędzy roślinami uprawianymi pod lampami: HPS oraz LED i jednocześnie akceptowalnie większe niż parametry uzyskane dla roślin uprawianych w letnim świetle dziennym.Modern cereal crops breeding takes place under great pressure of time. Therefore, greenhouses are used to accelerate the breeding process which, in our latitude, requires lighting. The idea of using LEDs in greenhouses is becoming popular in horticulture due to LEDs physical properties, which allow on reduction of electricity consumption and on precise adjustment of the light spectrum to the requirements of cultivated plants. The usage of LED lightings in cereal breeding is a novelty. This article presents results obtained using the LED illuminator, based on white light emitting diodes in comparison to the high pressure sodium lamp (HPS) and a daylight. It has been shown that the LED illuminator can be used as a light source in greenhouses designed for cereals breeding. The seedlings elongation growth and number of days to heading were comparable between plants grown under HPS and LEDs and were greater in acceptable rate than results obtained for plants grown under summer daylight

Does Illumination of Non-mature Cereal Kernels During Drying Affect the Germination Ability?

The principle of the market competitiveness of breeding companies implicates a fast production of new varieties. One way to achieve this goal brings single seed descent (SSD) methodology, which requires kernels collection (18-23 days after pollination) , fast drying amd germination. Seed drying conditions influence the germination. In present work the influence of lightings: Sanyo LED and incandescent lamp vs. dark control during drying were studied. Kernels were harvested 18 and 23 days after pollination of wheat, triticale and barley cultivars grown in the same field experiment in 2015. It was found that: • the germination ability of non-mature kernels depends on all studied factors: lighting during drying, terms of harvesting and the interaction light * term; • non mature kernelsare more sensitive to drying conditions; • lighting during seeds drying can have a positive effect on ability to germination; • for breeding practice it would be better to harvest kernels at 23 DAF and dry them at room conditions under incandescent lamp