UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ CLUJ-NAPOCA

ŞCOALA DOCTORALĂ FACULTATEA DE HORTICULTURĂ

Ing. Florina Adriana L. SESTRAŞ

Variabilitatea şi ereditatea unor caracteristici importante pentru ameliorarea părului

(REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT)

Conducător ştiinţific: Prof. dr. Doru PAMFIL

Cluj-Napoca 2010

2

CUPRINS (REZUMAT)

CONŢINUT Pag.IMPORTANŢA CULTURII PĂRULUI. SISTEMATICA, PARTICULARITĂŢI BIOLOGICE ŞI DE CULTURĂ…………………………………………………………… 4 Răspândirea şi cultura părului în lume………………………………… 4 PARTICULARITĂŢILE CITOGENETICE ŞI BIOLOGICE ALE PĂRULUI…... 5STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII ÎN AMELIORAREA PĂRULUI. PRINCIPALELE OBIECTIVE ALE AMELIORĂRII PĂRULUI………………………… 5 PRODUCTIVITATEA……………………………………………………….......... 6 CALITATEA FRUCTELOR………………………………………………………. 7 Culoarea fructelor……………………………………………………… 8 Gustul şi aroma fructelor………………………………………............. 8 REZISTENŢA LA BOLI ŞI DĂUNĂTORI………………………………………. 8 Rezistenţa la arsura bacteriană………………………………………… 9 Rezistenţa la rapăn…………………………………………………….. 9 Rezistenţa la atacul puricilor meliferi…………………………………. 10MATERIAL ŞI METODĂ…………………………………………………………………. 10 AMPLASAREA EXPERIENŢELOR……………………………………………... 10 MATERIALUL BIOLOGIC STUDIAT…………………………...……………… 11 OBSERVAŢII ŞI DETERMINĂRI EFECTUATE……………………………….. 11 Aprecierea ideotipului şi vigorii de creştere a pomilor………………... 11 Determinarea comportării pomilor la atacul principalelor boli şi

dăunători……………………………………………………………….. 12 PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE………………………………. 12 Aplicarea selecţiei asistată de markeri moleculari…………………….. 13REZULTATE OBŢINUTE 13 REZULTATE ÎN URMA EVALUĂRII FONDULUI DE GERMOPLASMĂ LA

PĂR………………………………………………………………………………... 13 Rezultate obţinute la cultivarurile de păr……………………………… 13 Vigoarea pomilor……………………………………………….. 15 Producţia de fructe……………………………………………… 15 Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalelor boli…… 16 Atacul de rapăn şi septorioză…………………………................ 16 Atacul de arsură bacteriană…………………………………….. 17 Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalilor dăunători 18 Atacul de Psylla………………………………………................ 18 Corelaţiile fenotipice dintre răspunsul genotipurilor de păr la atacul

principalelor boli şi dăunători………………………………………….. 19 Rezultate obţinute privind ameliorarea părului pentru rezistenţa

fructelor la vătămări mecanice………………………………………… 19 Heritabilitatea caracteristicilor analizate la cultivarurile din Colecţia

Naţională……………………………………………………………….. 20 REZULTATE OBŢINUTE LA SPECIILE DE PYRUS……………………........... 20 Analiza elementelor de vigoare ale speciilor studiate………………….. 20 Analiza producţiei de fructe……………………………………………. 21 Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalelor boli…… 21 Atacul de rapăn şi septorioză…………………………................ 21 Atacul de arsură bacteriană……………………………………... 23

3

Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalilor dăunători 24 Atacul de Psylla………………………………………................ 24 Heritabilitatea caracteristicilor analizate la speciile din Colecţia

Naţională………………………………………………………………. 24REZULTATE ŞI DISCUŢII PRIVIND VARIABILITATEA ŞI HERITABILITATEA CARACTERISTICILOR ANALIZATE LA HIBRIZII F1 DE PĂR……………………….. 25 REZULTATE OBŢINUTE ÎN URMA STUDIILOR EFECTUATE LA

HIBRIZII F1 PROVENIŢI DIN ÎNCRUCIŞĂRI DIALELE……………….. 25 Rezultate obţinute în hibridarea efectuată conform modelului Griffing

III……………………………………………………………………… 25 Heritabilitatea caracteristicilor analizate la hibrizii F1 de păr obţinuţi în

hibridarea dialelă model Griffing III…………………………………... 26 Rezultate obţinute în hibridarea efectuată conform modelului Griffing

IV……………………………………………………………………… 27 Investigarea eredităţii unor caracteristici favorabile la păr prin alte

modele…………………………………………………………………. 30 Utilizarea tehnicilor de marcare moleculară pentru studiul comportării

la atacul de septorioză….……………………………………………… 31 REZULTATE OBŢINUTE ÎN HIBRIDĂRILE CICLICE CU SOIUL

HAYDEEA UTILIZAT CA TESTER MATERN ŞI PATERN…………….. 34CONSIDERENTE FINALE PRIVIND CALCULAREA ŞI INTERPRETAREA COEFICIENŢILOR DE HERITABILITATE PENTRU CARACTERE DE INTERES LA PĂR, VALORIFICAREA REZULTATELOR ŞI INFORMAŢIILOR OBŢINUTE……… 37BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ…………….………………………………………………. 40

4

IMPORTANŢA CULTURII PĂRULUI. SISTEMATICA, PARTICULARITĂŢI

BIOLOGICE ŞI DE CULTURĂ

Părul îşi are originea în timpuri preistorice, fiind cultivat în prezent în toate regiunile temperate ale Globului (Bell şi colab., 1996; Hancock şi Lobos, 2008). Informaţii utile privind cultura părului provin din China încă de pe vremea dinastiei Tsing şi Han, cu peste 2000 de ani în urmă, dar cu siguranţă că forme primitive de păr au fost cultivate mult mai devreme (Fischer, 2009).

Părul este o specie pomicolă larg răspândită, având o pondere importantă în cultura pomilor fructiferi în toate regiunile temperate din lume, atât ca suprafeţe cultivate, cât şi ca producţie de fructe. Importanţa culturii părului se datorează valorii alimentare şi gustative, terapeutice şi profilactice a fructelor, însuşirilor lor tehnologice specifice, particularităţilor agrobiologice ale pomilor, potenţialului de valorificare a condiţiilor diferite de climă, sol şi tehnologii de cultură, precum şi valorii economice şi sociale de ansamblu.

Datorită caracteristicilor agrobiologice ale pomilor, calităţii gustative a fructelor şi însuşirilor lor alimentare şi terapeutice, este o importantă şi valoroasă specie pomicolă, reprezentând una dintre principalele culturi pomicole de climat temperat. În ţara noastră, părul este una dintre speciile pomicole preferate de populaţie, beneficiind de o bogată tradiţie şi situându-se pe a doua poziţie ca producţie de fructe dintre speciile seminţoase (după măr), şi a patra, după prun, măr, cireş şi vişin, dintre toate speciile pomicole (Branişte, 1994).

Chiar dacă istoria părului începe în antichitate, cultura părului evoluând de-a lungul timpului în paralel cu cea a mărului, părul nu a ajuns niciodată la fel de popular ca mărul. Cu toate acestea, perele rămân unele dintre cele mai admirate fructe de climat temperat din lume, acest truism fiind relevat şi de rolul şi prezenţa consistentă a speciei în cultura populară, literatură şi artă (Janick, 2002).

Răspândirea şi cultura părului în lume Părul este răspândit în toată zona temperată a Globului, atât în emisfera nordică, cât şi în cea

sudică. Pentru producţia de fructe, cele mai importante specii, din care există mii de soiuri, sunt: Pyrus communis, cu soiuri cultivate în special în Europa şi America de Nord, Pyrus × bretschneideri, părul alb de China (Bai Li), şi Pyrus pyrifolia, cu soiuri de tip „Nashi” („Nashi” - pere, în japoneză). Ultimele două specii (cunoscute ca pere de Asia sau mere pere) se cultivă în special în Asia de Est. O pondere mai redusă au speciile P. sinkiangensis, cultivată în vestul Chinei, precum şi P. sinkiangensis şi P. pashia, din sudul Chinei şi Asia de Sud. Alte specii sunt utilizate ca portaltoi pentru soiurile europene şi asiatice, sau ca pomi ornamentali (ex. Pyrus calleryana, foarte larg răspândită în America de Nord, în special prin soiul ornamental Bradford; Pyrus salicifolia, foarte decorativă prin pomii zvelţi, cu un frunziş bogat şi frunze păroase-argintii).

Producţia anuală de pere depăşeşte 20 milioane tone, o sporire considerabilă a suprafeţelor şi producţiilor având loc în ultimii ani în Asia (Figura 1), în principal în China, unde se obţine în prezent aproape 60% din producţia mondială (Cimpoieş, 2002). Producţia mondială de pere reprezintă aproximativ 3% din producţia mondială de fructe, incluzând şi cea de struguri. În topul primilor zece producători de pere din lume, se situează China, urmată de Italia, SUA, Spania, Argentina etc. (Tabelul 1).

După Asia (unde alături de China, cu producţii anuale considerabile figurează Coreea de Sud şi Japonia), producţia cea mai mare de pere se realizează în Europa, reprezentând aproximativ 30% din totalul mondial. Italia este cel mai mare producător de pere din Europa, cu o pondere de aproximativ 20% din producţia europeană de pere. Mai mult de 60% din producţia europeană de pere se obţine în ţările Europei de Vest, respectiv Italia, Spania, Franţa, Germania, Olanda.

5

Tabelul 1 Topul primelor zece ţări producătoare de pere, 2008*

Ţara Producţia (t) Principalele soiuri China / People's Republic of China 12,625,000 Ya Li Italia / Italy 840,516 Abatele Fetel, Passé Crasanne

SUA / United States 799,180 Bartlett (Williams), Bosc, Anjou, Comice, Gorham

Spania / Spain 537,400 Blanquilla, Don Guindo

Argentina / Argentina 520,000 Williams, Packham’s Triumf, Beurre d'Anjou, Red Bartlett, Abatele Fetel

Coreea de Sud / South Korea 425,000 Whangkeum, Melissa’s Turcia / Turkey 349,420 Santa Maria, Deveci Japonia / Japan 325,000 Kosui, Hosui, Okusankichi, Imamuraaki, Nijisseki Africa de Sud / South Africa 325,000 Packham’s Triumph, Beurre Bosc, Williams Olanda / Netherlands 224,000 Taylor's Gold

Glob / World 20,105,683 Williams, Bosc, Abatele Fetel, Conference *http://en.wikipedia.org/wiki/Pear

Particularităţile citogenetice şi biologice ale părului

Părul aparţine genului Pyrus, familia Rosaceae, subfamilia Pomoideae. Genul Pyrus

cuprinde numeroase specii, dintre care 22 sunt, după Bell (1990), considerate ca „primare”, distribuţia lor acoperind mari zone temperate din Asia, Europa şi ţinuturile muntoase din nordul Africii.

Speciile genului Pyrus au numărul cromozomal de bază x=17 cromozomi, fiind în general diploide, cu 2n=34 cromozomi. În cadrul speciilor diploide, pot să apară forme sau varietăţi cu număr diferit de cromozomi, la P. communis existând numeroase soiuri triploide (2n=51), tetraploide (2n=68), sau chiar hexaploide (2n=102). Încrucişările între specii şi soiuri se pot realiza cu uşurinţă, în special hibridările intraspecifice, între soiuri cu acelaşi număr de cromozomi având cele mai mari şanse de reuşită (Janick şi colab, 1996). Şi hibridările interspecifice pot asigura obţinerea unor descendenţi viabili şi fertili, când se încrucişează specii cu acelaşi număr de cromozomi, compatibile (Hancock şi Lobos, 2008). STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII ÎN AMELIORAREA PĂRULUI. PRINCIPALELE

OBIECTIVE ALE AMELIORĂRII PĂRULUI

Datorită importanţei sale, arealului larg de răspândire, cererii de fructe pe pieţele interne şi externe, utilizării în consumul curent a fructelor şi în industria prelucrătoare, părul constituie o importantă specie pomicolă. De aceea, în prezent, există numeroase programe de ameliorare a părului, desfăşurate în majoritatea ţărilor cu o pomicultură avansată, pe baza unor obiective de ameliorare clar definite (Brown, 2003).

Printre principalele deziderate urmărite în toate programele de ameliorare se situează crearea unor soiuri noi cu fructe de foarte bună calitate, obiectiv în strânsă dependenţă cu cerinţele mereu crescânde ale consumatorilor pentru fructe de calitate superioară.

Alături de acest obiectiv, care se încadrează la cele generale, există numeroase altele, generale sau specifice (Deckers şi Schoofs, 2008), însă rezistenţa la boli şi dăunători, combinată cu calitatea fructelor, reprezintă priorităţi actuale în ameliorarea părului (Lespinasse şi colab., 2008).

Datorită heterozigoţiei pronunţate a părului, majoritatea caracteristicilor valoroase având un determinism poligenic, ameliorarea soiurilor de păr este destul de dificilă (Sestraş, 2004). În plus, la fel ca la alte specii pomicole alogame, în ameliorarea părului trebuie ţinut cont şi de perioada juvenilă lungă a hibrizilor (5-6 ani sau mai mult), de necesitatea aplicării selecţiei în populaţii

6

hibride ample, în care variabilitatea largă să permită identificarea unor plante de perspectivă (elite), suprafeţe mari necesare pentru cultivarea hibrizilor, a selecţiilor clonale rezultate din înmulţirea vegetativă a hibrizilor, timpul îndelungat de studiu, autosterilitatea soiurilor de păr, androsterilitatea sau intersterilitatea unor soiuri, de depresiunea de consagvinizare etc. Astfel, la păr, procesul ameliorării, respectiv obţinerii unui nou cultivar, poate dura între 15 şi 35 de ani, limita inferioară a acestei perioade fiind posibilă în cel mai fericit caz (Ardelean, 1986; Sedov, 1995; Cociu, 1990).

Productivitatea La păr, la fel ca la alte specii pomicole, producţia de fructe la unitatea de suprafaţă depinde de numărul de pomi pe suprafaţa respectivă, numărul de fructe pe pom, greutatea medie a fructelor, precocitatea intrării pe rod a pomilor etc. Aceşti factori sunt, la rândul lor, influenţaţi de alţii, după cum urmează: numărul de pomi care se pot planta la unitatea de suprafaţă va fi condiţionat de vigoarea soiului şi a portaltoiului, de tipul de creştere şi fructificare a pomilor, precocitatea intrării pe rod a pomilor va fi influenţată în mod hotărâtor de vigoarea pomului, durata perioadei juvenile şi portaltoiul utilizat (Ardelean, 1986). Perioada juvenilă a pomilor a constituit o caracteristică mult analizată în ameliorarea părului, urmărindu-se identificarea posibilităţilor de scurtare a acesteia şi reducerii costurilor procesului de selecţie. Intrarea timpurie pe rod este foarte importantă pentru hibrizii pe rădăcini proprii, cât şi pentru pomii altoiţi. Cu cât hibrizii intră mai timpuriu pe rod, cu atât selecţia lor pe baza caracteristicilor fructelor se poate face mai repede. În funcţie de lungimea perioadei juvenile depinde durata de timp în care pomii sunt menţinuţi, testaţi şi analizaţi în câmpul de hibrizi (prin urmare şi cheltuielile necesare). Perioada juvenilă la hibrizii de păr este strâns legată de precocitatea intrării lor pe rod după altoire. Altoirea pe un portaltoi de vigoare mică, grăbeşte intrarea pe rod a pomilor, astfel că la pomii altoiţi, rapiditatea intrării pe rod favorizează amortizarea mai rapidă a cheltuielilor necesitate de înfiinţarea şi întreţinerea plantaţiilor de păr, care sunt oricum considerabile. Hibrizii de păr pe rădăcini proprii au o perioadă juvenilă lungă, în special cei intraspecifici, care intră pe rod abia după cinci-şase ani de viaţă. Janick şi colab. (1996) menţionează că durata perioadei juvenile poate varia la păr între 3-10 ani, şi este puternic influenţată de genotipul plantelor, dar şi de practicile culturale aplicate. Ereditatea juvenilităţii plantelor este un caracter cantitativ. Datorită determinismului poligenic, prin hibridări artificiale se pot obţine hibrizi F1 cu o intrare precoce pe rod. Există corelaţii între anumite caracteristici ale hibrizilor pe baza cărora pot fi aleşi unii cu perioadă juvenilă scurtă; de exemplu, un indiciu al unei perioade juvenile scurte este dat de lipsa ţepilor (Layne şi Quamme, 1975).

Posibilitatea scurtării fazei juvenile a fost studiată, de-a lungul timpului, de către Miciurin, Isaev, Kemmer, Murawschi, Visser etc. Rezultatele experimentale au demonstrat că durata perioadei juvenile este un caracter cu un determinism genetic complex în care efectele parentale joacă, de multe ori, un rol esenţial (Ardelean, 1986; Ardelean şi colab., 1992). În funcţie de ereditatea caracterului, utilizarea ca genitori în diferite combinaţii hibride a unor cultivaruri din categoria precoce şi foarte precoce, poate contribui la obţinerea unor descendenţi cu o perioadă juvenilă scurtă.

Cociu şi Oprea (1989) recomandă eliminarea hibrizilor de păr care nu intră pe rod până în anul şase de la obţinerea din sămânţă, întrucât aceştia sunt consideraţi fără valoare. Amelioratorul poate însă amâna selecţia până când majoritatea hibrizilor intră pe rod, pentru a nu risca pierderea unui material biologic care ulterior se poate dovedi foarte valoros. În pomicultura mondială există în prezent tendinţa de intensificare a culturii părului, astfel că şi în lucrările de ameliorare se urmăreşte obţinerea unor soiuri de vigoare cât mai mică, cu o fructificare de tip spur, pretabile înfiinţării unor plantaţii intensive şi superintensive (Ghidra şi colab., 2001).

7

În acest scop, este important ca din fondul de germoplasmă existent la păr să fie identificaţi potenţiali genitori pentru o vigoare mică de creştere a pomilor, tip de creştere şi fructificare compact, cu fructificare pe ramuri scurte de rod (ţepuşe, burse, vetre de rod) etc.

Vigoarea de creştere a pomilor la păr are un puternic determinism genetic, dar este influenţată considerabil şi de factorii de mediu. În cercetările efectuate s-a constatat că heritabilitatea vigorii pomilor este ridicată, însă heritabilitatea în sens restrâns pentru fructificarea de tip spur are valori foarte scăzute, caracterul fiind deosebit de complex (Sestraş, 2004). Transmiterea şi fixarea în descendenţele hibride a unor caractere esenţiale pentru creşterea şi fructificarea de tip „spur”, deşi este dificil de realizat prin hibridări dirijate, poate fi asigurată prin selecţia şi utilizarea adecvată a genitorilor, pe baza valorii lor de ameliorare. Un alt element de productivitate la păr îl constituie numărul de fructe pe pom, caracter cu un determinism poligenic, puternic influenţat de genotip, tehnologia de cultură şi factorii de mediu. Caracterul poate fi influenţat de intensitatea înfloritului, autofertilitatea şi fertilitatea naturală a soiurilor, intensitatea căderii fiziologice a fructelor, autoreglarea încărcăturii de rod, mărimea fructelor etc., influenţând la rândul său în mod considerabil producţia de fructe pe pom şi prin urmare recolta la unitatea de suprafaţă. Numărul de fructe pe pom este de cele mai multe ori într-o strânsă interdependenţă cu mărimea fructelor, dar într-o relaţie invers proporţională. Există unele soiuri cu o tendinţă genetică evidentă de încărcare sau supraîncărcare cu rod, exemple în acest sens fiind şi unele soiuri create la SCDP Cluj, printre care Napoca şi Haydeea, ambele considerate foarte buni genitori pentru productivitate (Sestraş şi colab., 2007). Calitatea fructelor Calitatea perelor reprezintă unul dintre cele mai importante obiective de ameliorare, dar care are un grad ridicat de complexitate. Obţinerea unor soiuri noi de păr cu fructe de foarte bună calitate constituie obiectivul de bază al tuturor programelor de ameliorare (Lespinasse şi colab., 2008). Există multe criterii de apreciere a calităţii fructelor.

Perele sunt foarte preţuite în consumul curent, în stare proaspătă, de multe ori ele alcătuind o categorie aparte de fructe, fiind în anumite cazuri catalogate „de lux”, sau chiar trufandale. Acest statut este conferit nu numai de precocitatea unor soiuri, aspectul comercial atrăgător şi calitatea gustativă deosebită a perelor, ci şi de sensibilitatea recunoscută a fructelor şi perisabilitatea lor.

În afara particularităţilor organoleptice, un rol important în aprecierea calităţii perelor îl constituie valoarea lor nutritivă şi aportul pe care îl aduc fructele în alimentaţie, dar şi la sănătatea organismului uman. Aportul caloric pe care-l aduce consumarea perelor, prezintă o importanţă foarte mare, deoarece 100 g fructe conţin 10-20 g hidraţi de carbon, care dau organismului între 40-80 de calorii. Perele sunt bogate în fibră, o sursă importanta de potasiu şi, deşi par foarte consistente, conţin doar 100 de calorii şi o cantitate neglijabilă de grăsimi. În schimb, sunt o sursă bogată de vitamina A, B1, B2 si C, PP, E, B9 şi conţin fosfor şi iod, cu efecte benefice asupra organismului (Amiot şi colab., 1995; Shieber şi colab., 2001; Ferreira şi colab., 2002; Galvis-Sanchez şi colab., 2003; Colaric şi colab., 2006; Chen şi colab., 2007; Salta şi colab., 2010). La păr, calitatea de ansamblu a fructelor este dată de aşa numitele elemente de calitate, fixate în baza genetică a fiecărui soi, şi de mijlocul în care ele sunt influenţate de condiţiile de mediu, de tehnologia de cultură aplicată, recoltarea, transportul, păstrarea, comercializarea fructelor etc. În afara aspectului comercial, care este decisiv la fructele destinate consumului curent, un rol important îl are gustul şi celelalte trăsături caracteristice ale fructelor (lipsa sclereidelor, aromă, consistenţă, suculenţă, etc.). La păr, mărimea fructelor este atât un element de productivitate, cât şi de calitate. Din punct de vedere genetic, mărimea perelor este un caracter poligenic, puternic influenţat de condiţiile de mediu, precum şi de condiţiile de cultură, respectiv de tehnologia aplicată. Cu toate acestea, heritabilitatea caracterului este destul de ridicată, astfel că prin selecţionarea ca genitori a unor soiuri cu fructe mari, se pot obţine descendenţi cu fructe de dimensiuni dorite, astfel încât selecţia să fie eficientă. Ca genitori pentru fruct mare, care să poată fi utilizaţi în hibridări în cadrul lucrărilor

8

de ameliorare, se recomandă soiuri care au fructe mari, cum sunt: Triomphe de Vienne, Duchesse d'Angoulême, Président Drouard, Abatele Fétel, Fondantă de pădure, Amintirea Congresului, Beurré Diel, Beurré Bosc, Decana comisiei etc. (Sestraş şi colab., 2000, 2003).

Culoarea fructelor Culoarea fructelor, la păr, împreună cu mărimea şi forma acestuia, reprezintă unul din cele

mai importante caractere în funcţie de care se recunoaşte un soi. De asemenea este elementul de atracţie pentru consumatori. Perele destinate consumului în stare proaspătă se valorifică în supermarketuri şi în pieţe unde, în cei mai mulţi ani, există supraofertă. Astfel, vor fi competitive doar perele atractive prin culoare şi, eventual, formă. Culoarea roşie a fructelor rămâne o caracteristică de interes la păr (Janick şi colab., 1996). Dacă la soiul Max Red Bartlett, culoarea pieliţei pare să fie controlată de o singură genă dominantă, la soiul chinezesc Huobali, culoarea poate fi dată de acţiunea complementară a cel puţin două gene dominante (Volz şi colab., 2008). Fructe intens colorate, cu pieliţa roşie, atrăgătoare, pot fi obţinute prin hibridări interspecifice care să implice soiuri precum Max Red Bartlett şi Huobali (Volz şi colab., 2008). O culoare deosebit de atrăgătoare au fructele soiurilor Ina Estival şi Roşioară de Cluj (roşu aprins, strălucitor, primul, şi roşu intens spre vişiniu, al doilea), create la SCDP Cluj, contribuind la un aspect comercial deosebit care poate asigura şi succesul lor comercial.

Gustul şi aroma fructelor La pere, gustul constituie elementul de calitate hotărâtor pentru valoarea unui soi, precum şi

criteriul de alegere esenţial în selecţionarea plantelor elită din câmpurile de hibrizi (Hancock şi Lobos, 2008). În câmpurile de hibrizi, indiferent de aspectul comercial al fructelor, dacă acestea nu au calităţi gustative favorabile, indivizii care nu corespund sunt eliminaţi în procesul de selecţie, chiar dacă fructele au un aspect comercial deosebit de atrăgător.

Prin urmare, în crearea de soiuri noi, este esenţial ca aspectul comercial să fie completat de o foarte bună calitate gustativă a fructelor. La populaţii hibride intraspecifice, între aspectul comercial al fructelor şi calitatea acestora, nu au fost identificate corelaţii asigurate statistic (Liu şi colab., 2005). Gustul perelor este influenţat de raportul dintre conţinutul în zahăr şi în aciditate, caracteristici moştenite independent, poligenic (Hancock şi Lobos, 2008). Ereditatea elementelor care concură la gustul bun al fructelor, precum şi la calitatea de ansamblu a perelor diferă foarte mult, în funcţie de materialul biologic analizat, de caracter etc. În populaţii de hibrizi interspecifici proveniţi din încrucişări între Pyrus pyrifolia şi P. ussuriensis sau P. Breschneideri heritabilitatea conţinutului fructelor în substanţe solubile a fost de 0,48 (Shin şi colab., 2008). În diferite descendenţe Full-SIB ale unor soiuri de P. pyrifolia, heritabilitatea în sens restrâns pentru conţinutul fructelor în substanţă uscată a oscilat între 0,37-0,50, cu o medie de 0,42 (Abe şi colab., 1995).

O bună calitate de ansamblu a fructelor, incluzând aromă plăcută, fină, prezintă soiurile Willimas, Triomphe de Vienne, Clapp Favorite, Napoca, Conférence, Josephine de Malines, Olivier de Serres, Haydeea, Duchesse d’Angoulême, Beurré Hardenpont, Doyenné du Comice, Beurré Giffard, Fondante du Bois, Bonne Louise d’Avranches, Beurré Bosc, Contesa de Paris (Sestraş, 2004). Selecţia pentru aspectul fructelor şi calitatea acestora poate fi eficient efectuată pe baza informaţiilor furnizate de capacitatea generală şi specifică de combinare (CGC şi CSC) a soiurilor genitoare (Liu şi colab., 2005).

Rezistenţa la boli şi dăunători

Rezistenţa sau chiar imunitatea la boli şi dăunători a soiurilor de păr este un obiectiv foarte important, avut în vedere în toate programele de ameliorare derulate pe plan mondial la această specie. Rezistenţa la boli şi dăunători, combinată cu calitatea fructelor, reprezintă o prioritate în ameliorarea părului (Lespinasse şi colab., 2008). Părul este atacat de o gamă largă de agenţi patogeni, aparţinând unor micoze, bacterioze, viroze şi micoplasmoze a căror acţiune este favorizată de diverşi factori fiziologici, genetici sau de altă natură, în strânsă interdependenţă cu factorii de

9

mediu. Multe dintre cele mai valoroase soiuri de păr, larg răspândite în cultură, sunt sensibile la principalele boli ale speciei. Programele de ameliorare sunt orientate spre obţinerea soiurilor rezistente la boli: arsura bacteriană (Erwinia amylovora), rapăn (Venturia pirina), pătarea albă a frunzelor (Mycosphaerella sentina) şi septorioza (Septoria pyricola); dăunători: puricii meliferi ai părului sau psylla părului (Psylla species), afidele verzi (Aphis pomi) etc. Pentru multe din aceste boli şi dăunători au fost descoperite surse de gene de rezistenţă, reprezentate de diferite specii şi soiuri de păr, care pot fi utilizate cu succes în noile lucrări de ameliorare (Branişte, 1995; Brown, 2003; Sestraş, 2004; Lespinasse şi colab., 2008).

Soiurile rezistente la boli au numeroase avantaje faţă de cele sensibile, contribuind la protejarea mediului ambiant, a faunei din plantaţiile pomicole şi din jurul acestora, obţinerea unor fructe sănătoase, ecologice, lipsite de noxe, benefice pentru sănătatea omului, asigurând şi reducerea cheltuielile de producţie.

Rezistenţa la arsura bacteriană Focul bacterian sau arsura bacteriană (în engleză „fire blight”), provocată de bacteria

Erwinia amylovora este cea mai periculoasă boală a părului. La noi în ţară, boala a fost semnalată în livezile de seminţoase începând din anul 1991. Pierderile cauzate de focul bacterian sunt incomensurabile, efectele de multe ori fiind critice, ducând la uscarea masivă a pomilor şi chiar la pierderea livezilor. Datorită pericolului pe care îl prezintă boala pentru plantaţiile de păr şi faptului că produce mari pagube şi afectează suprafeţe întinse cultivate cu păr în întreaga lume, din SUA, Europa Occidentală (Anglia, Franţa, Germania, Danemarca, Olanda), Europa Răsăriteană etc., rezistenţa la arsura bacteriană reprezintă un obiectiv esenţial al ameliorării părului.

Este cunoscut faptul că cele mai multe soiuri ale speciei P. communis sunt sensibile la atacul de Erwinia amylovora, printre acestea fiind incluse şi unele foarte valoroase, cum sunt: Williams, B. Bosc, Favorita lui Clapp, Comice, Anjou, Aurora etc. (van der Zwet, 1982; Sestraş şi colab., 2008). În urma testării prin infecţii artificiale, s-au dovedit mai puţin sensibile soiuri precum: Duchesse d'Angoulême, Beurré Hardy, Bonne Louise d'Avranches, Pierre Corneille (Branişte şi Andreieş, 1990). O rezistenţă moderată prezintă mai puţin de 5% dintre soiurile de păr; printre soiurile moderat rezistente se situează Seckel şi Kieffer Seedling, care sunt selecţii P. communis x P. pyrifolia (Bell, 1990). În afara celor două soiuri, alte genotipuri considerate relativ rezistente la arsură bacteriană, utilizate şi recomandate în lucrările de ameliorare sunt: Magness, Monterey, Moonglow, Orient, Tyson, Old Home, Farmingdale, Maxine, Waite, Le Conte (van der Zwet, 1982; Quamme, 1982). De asemenea, surse de gene pentru rezistenţa la Erwinia sunt soiurile: Dawn, Harbin, Harrow Delight, Garber; soiurile chinezeşti Ba Li Hsiang, Chien Pa Li, Huang Hsiang Sui Li, Hung Guar Li, Ta Tau Huang; soiuri locale româneşti, precum Decana Krier, Galbene, Pere de iarnă, Pere gutui, Tămâioase de Călimăneşti, testate pentru rezistenţa lor în SUA (Cociu şi colab., 1999).

Comportarea soiurilor la atacul de Erwinia este extrem de divers, şi în acelaşi timp inconstantă, unele soiuri dovedindu-se rezistente în anumite condiţii (locaţii), şi sensibile în altele (Sestraş şi colab., 2008). Soiuri cunoscute precum Passe Crassane şi Abatele Fétel şi-au confirmat sensibilitatea la arsura bacteriană, în timp ce altele, precum Harrow Sweet şi US 309, rezistenţa; folosit ca martor, Old Home, considerat foarte rezistent, nu a prezentat simptome de atac (Dondini şi colab., 2002). Ereditatea poligenică a rezistenţei soiurilor Harrow Sweet şi US 309, folosite ca surse de rezistenţă în hibridări dirijate de către Dondini şi colab. (2002), a ilustrat o distribuţie continuă, tipic cantitativă a comportării la atacul de Erwinia amylovora a progenilor rezultaţi din încrucişările dintre soiurile sensibile şi cele rezistente, în condiţii de infecţie artificială (seră).

Rezistenţa la rapăn Rapănul părului, boală provocată de agentul patogen Venturia pirina Aderh., atacă frunzele,

lăstarii şi fructele, determinând numeroase pagube asupra recoltei de fructe şi a calităţii fructelor (Lespinasse şi colab., 2008). Atacul pe fructe afectează foarte mult aspectul comercial şi valoarea

10

de piaţă a perelor, întrucât în afara petelor maronii şi a crăpării pieliţei în punctele atacate, fructele rămân mici şi se deformează.

În ţara noastră, boala (studiată pentru prima dată de Prillieux, în 1879) este frecvent întâlnită în plantaţiile de păr, fiind răspândită în toate zonele de cultură ale părului, unde sunt condiţii climatice favorabile.Ereditatea rezistenţei părului la rapăn este variată, în funcţie de genotipurile cu care se lucrează (Janick şi colab, 1996). Stanton (1953), citat de Layne şi Quamme (1975), a sugerat, pe baza unor rapoarte de segregare mendeliene de 3:1 şi 1:1 (rezistent : sensibil), că rezistenţa este controlată de o singură genă majoră, în timp ce Brown (1960) opina că rezistenţa are o ereditate complexă, de tip poligenic.

Soiurile speciei P. communis nu prezintă imunitate la atacul de rapăn, însă variabilitatea în interiorul speciei este foarte mare, existând soiuri cu o comportare diferită la boală, de la sensibile la rezistente. Unele soiuri au fost considerate ca având o bună comportare la atacul de rapăn, ex. Williams, Conference, Dr. Jules Guyot (Bell, 1990), Contesa de Paris, Decana de iulie, Timpurie de Trevaux, Triomphe de Vienne, Madame Levavaseur, Jeanne d’Arc, Notair Lepin, Starking Delicious, Republica, Euras, Argessis, Maria Romana etc. (Branişte şi Andreieş, 1990; Cociu şi colab., 1999).

Rezistenţa la atacul puricilor meliferi Puricii meliferi ai părului sunt cei mai periculoşi dăunători pentru soiurile din specia P.

communis. În anumite condiţii, atacul acestora provoacă pagube deosebit de mari în culturile din Europa şi America de Nord, sau pot calamita plantaţiile (Bell, 2003; Sestraş şi colab., 2009).

Puricii meliferi sunt Homoptere denumite generic Cacopsylla, sau Pysilla sp., existând trei specii principale care atacă părul: Psylla pyricola Foerster, P. pyri L. şi P. pyrisuga Foerster. În afara daunelor directe, Psylla este vectorul micoplasmozei „Pear Decline” (declinul părului), o boală care în urma atacului masiv de purici meliferi, poate contribui decisiv la uscarea pomilor şi calamitarea unor plantaţii întregi de peri. Unele speciile asiatice de păr, precum P. betulaefolia, P. calleryana, P. fauriei, P. ussuriensis şi P. x bretschneideri, pot constitui surse valoroase de gene pentru rezistenţa la Psylla. Utilizarea acestora în lucrările de ameliorare este limitată de caracteristicile lor rustice (fructe mici, textură pietroasă etc.) pe care le transmit în descendenţa unor încrucişări interspecifice, cu genitori de calitate din P. communis. Rezistenţa la Psylla a fost identificată şi la unele forme de P. nivalis, precum şi la unii hibrizi proveniţi din încrucişări între specia europeană şi cele asiatice, ex. P. ussuriensis x P. communis sau P. eleagrifolia x P. communis (Bell, 1990). Rezistenţa părului la atacul puricilor meliferi este determinată poligenic, în afara efectelor de aditivitate, o pondere însemnată având şi efectele de dominanţă şi epistazie (Sestraş, 2004). Prin recombinările genice care au loc în urma hibridărilor dirijate se pot obţine descendenţi care să moştenească poligene de rezistenţă, respectiv forme transgresive cu o bună comportare la Psylla. Un exemplu în acest sens îl constituie soiul Haydeea, creat la SCDP Cluj, cu o bună comportare la atacul de Psylla (considerat tolerant, sau chiar rezistent). Haydeea s-a obţinut prin selecţie în hibrizi obţinuţi dintr-o încrucişare între două soiuri care, în condiţiile de la Cluj, s-au dovedit sensibile: Beurré Hardy x Beurré Six (Sestraş, 1994; Sestraş şi colab., 1994; Sestraş şi colab., 2008).

MATERIAL ŞI METODĂ

Amplasarea experienţelor Experienţele au fost amplasate la Staţiunea de Cercetare Dezvoltare pentru Pomicultură Cluj

(SCDP Cluj), în cadrul laboratorului de ameliorare a pomilor fructiferi. În urma lucrărilor de ameliorare desfăşurate la S.C.D.P. Cluj au fost create numeroase soiuri de păr, printre care pot fi amintite: Napoca, Doina, Haydeea, Ina Estival, Virgiliu Hibernal, Jubileu 50, Milenium, Roşioară de Cluj, Arvena, Meda, Primadona, Latina, Transilvania, Adria.

11

În prezent, în câmpurile experimentale şi de producţie ale staţiunii, pe lângă soiurile enumerate se găseşte un material biologic impresionant ca valoare şi conţinut, reprezentat de Colecţii de soiuri, hibrizi (de ordinul a zeci de mii de hibrizi, unii cu o genealogie complexă, aflaţi în generaţii avansate, derivând din specii rustice folosite ca donatoare pentru rezistenţa la boli, dăunători, stres etc.), plante elită şi selecţii de perspectivă, unele testate în vederea omologării ca soiuri noi.

Bogatul material biologic existent la S.C.D.P. Cluj, hibrizii complecşi existenţi la diferite specii horticole, în special la pomii fructiferi, unii provenind din ascendenţi reprezentaţi de specii sălbatice, rustice, şi avându-şi originea în hibridări efectuate inclusiv de Rudolf Palocsay, cu peste 50-60 de ani în urmă, constituie un fond genetic de o bogăţie inestimabilă, în care s-a investit multă muncă, pasiune, timp, precum şi fonduri considerabile. O parte din materialul biologic aflat la finele procesului de ameliorare, cât şi noile tehnologii elaborate şi fundamentate de către cercetătorii din Staţiune pot fi în curând lansate şi valorificate în mod eficient în horticultura românească, acestea putând avea un rol însemnat în redresarea agriculturii din ţara noastră.

Materialul biologic studiat Materialul biologic studiat a fost reprezentat de două categorii distincte de material vegetal: a) genotipurile (soiuri, specii, selecţii) de păr din Colecţia Naţională de Păr de la Staţiunea

de Cercetare-Dezvoltare pentru Pomicultură Cluj (SCDP Cluj); b) hibrizi F1 de păr pe rădăcini proprii, obţinuţi prin hibridări dirijate, pe baza modelelor de

încrucişări dialele III şi IV ale lui Griffing (1956) – Tabelele 3 şi 4, şi o hibridare ciclică cu soiul Haydeea utilizat atât ca tester matern, cât şi patern, încrucişat cu soiuri folosite şi în dialela Griffing III.

Tabelul 3 Hibridarea dialelă completă, cu directe şi reciproce (A×B

şi B×A), fără autopolenizări (A×A) Griffing III

Tabelul 4 Hibridarea dialelă parţială (A×B), fără reciproce (B×A) şi

autopolenizări (A×A) Griffing IV

♀/♂ A B C D ♀/♂ A B C D A - AB AC AD A - AB AC AD B BA - BC BD B - - BC BD C CA CB - CD C - - - CD D DA DB DC - D - - - -

Observaţii şi determinări efectuate

Aprecierea ideotipului şi vigorii de creştere a pomilor Pentru studiul tipului de creştere a pomilor (ideotipului arhitectural sau habitusului)

genotipurile din colecţie au fost încadrate în şase clase, în conformitate cu ghidul UPOV (UPOV Guidelines): 1. Fastigiat (“Fastigiate”); 2. Compact (“Upright”); 3. Semi-compact (“Semi-upright”); 4. Ramificat (“Spreading”); 5. Căzător (“Drooping”); 6. Pletos sau plângător (“Weeping”).

Vigoarea de creştere a pomilor a fost apreciată pe baza înălţimii pomilor (m), înălţimii trunchiului (m), diametrul trunchiului (cm), diametrul coroanei (m), numărul de şarpante, unghiul de inserţie a şarpantelor. La hibrizii tineri, s-a analizat şi lungimea internodiilor, numărul de frunze pe plantă, precum şi caracteristicile frunzelor (lungimea peţiolului, lungimea şi lăţimea limbului).

Producţia de fructe la cultivarurile din colecţie a fost analizată pe parcursul a trei ani, 2007-2009, fiind înregistrată recolta de fructe în kg pe pom. Rezultatele au fost prelucrate statistic după modelul seriilor de experienţe (Ardelean şi colab., 2007), stabilindu-se semnificaţiile diferenţelor de producţie dintre genotipuri atât faţă de eroare, cât şi faţă de interacţiunea dintre variante x ani. De asemenea, s-au determinat principalele caracteristici ale fructelor, greutatea fructelor (g), înălţimea şi diametrul acestora (cm), rezultatele fiind prezentate în tabele de sinteză în care

12

diferenţele dintre genotipuri (variante) au fost comparate cu media pe întreaga experienţă, considerată variantă martor.

Determinarea comportării pomilor la atacul principalelor boli şi dăunători La cultivarurile din colecţie, observaţiile şi determinările privind Frecvenţa atacului (F%),

Intensităţii atacului (I%) şi Gradului de Atac (GA%), s-au efectuat pe câte trei pomi pe genotip. S-a analizat comportarea pomilor la atacul principalelor boli ale speciei, rapăn (Venturia pirina), septorioză (Septoria piricola Desm.) şi arsura bacteriană, sau focul rozaceelor (Erwinia amylovora), precum şi atacul puricilor meliferi ai părului (Psylla species).

Încadrarea genotipurilor în diferite clase de atac s-a efectuat în funcţie de Frecvenţa atacului (F%), Intensitatea atacului (I%) şi Gradul de Atac (GA%), constituindu-se şase clase, după cum urmează: „Fără atac” (GA=0%); „Atac foarte slab” (GA=0.1-1%); „Atac slab” (GA=1.1-5.0%); „Atac mediu” (GA=5.1-15%); „Atac puternic” (GA=15.1-20%); „Atac foarte puternic” (GA=>20.1%). O excepţie de la încadrarea în cele şase clase de atac s-a aplicat pentru clasificarea genotipurilor pentru comportarea la atacul de arsură bacteriană, unde s-au alcătuit nouă clase de atac, după Gradul de Atac calculat în experienţă, în funcţie de Frecvenţa şi Intensitatea atacului, şi făcându-se o apreciere simultană cu sistemul USDA de notare elaborat de van der Zwet şi colab. (1970).

Pentru hibrizi, aprecierea atacului s-a efectuat conform metodelor de bonitare, folosindu-se scări specifice de notare (de la „0” – fără atac, la „5” – atac foarte puternic), în condiţii naturale de infecţie, şi în absenţa tratamentelor fitosanitare. Aprecierea atacului de septorioză la hibrizi, pe frunze, precum şi clasele de atac, şi respectiv de notare, sunt prezentate în Figura 4.

1. Atac foarte slab 2. Atac slab 3. Atac mediu 4. Atac puternic 5. Atac foarte puternic Figura 4. Sistemul de bonitare (note de la “0” la “5”) pentru atacul de septorioză (Septoria piricola) la hibrizii F1 de păr;

s-a utilizat scara: 0-fără atac, 1-atac foarte slab,… 5-atac foarte puternic (foto original)

Pentru principalii dăunători ai părului, reprezentaţi de Psylla sp., pe lângă determinarea Frecvenţei (F%) şi Intensităţii atacului (I%) pe frunze şi lăstari şi calcularea Gradului de Atac (GA%), la genotipurile din colecţie s-au efectuat observaţii asupra numărului de ouă şi larve pe frunze, înainte şi după tratamentele cu insecticide specifice, datele fiind prelucrate statistic.

Prelucrarea datelor experimentale

Datele experimentale s-au prelucrat statistic, utilizându-se analiza varianţei (ANOVA), testul DL (la genotipurile din colecţie) şi testul „t” (la hibrizii pe rădăcini proprii). Metodele de calcul utilizate în analiza varianţei au respectat instrucţiunile din literatura de specialitate. Rezultatele au fost prelucrate ca valori medii pe variantă şi prezentate în tabele de sinteză (Ardelean şi colab., 2007).

13

Pe lângă analiza varianţei (ANOVA), testul DL sau „t”, s-a efectuat şi analiza genetică a varianţei. S-au aplicat modele diferite de descompunere a varianţelor, pentru genotipurile din colecţie utilizându-se un model adaptat după Căbulea (1975), Acquaah (2006), Falconer şi Mackay (1996), în care varianţa dintre clone (genotipuri) s-a considerat indusă de genotip, iar între pomi (indivizi) în interiorul clonelor (genotipurilor) de mediu. Pentru hibridările dialele s-a aplicat modelul ANOVA de descompunere a varianţelor şi de estimare a capacităţii de combinare generală şi specifică de combinare (CGC şi CSC), specific modelelor lui Griffing (Griffing, 1956; Acquaah, 2006).

În hibridarea ciclică s-a aplicat modelul de descompunere a varianţelor pentru familii de semifraţi (fraţi după un părinte comun), adaptat după Masiukova (1979), Nyquist (1991), Botez şi colab. (1995), conform tabelului 10. Coeficienţii de variabilitate s-au calculat în conformitate cu literatura de specialitate, aplicându-se formulele cunoscute (Botez şi colab., 1995; Botu şi Botu, 1997, 2003). Corelaţiile dintre caracteristicile studiate au fost estimate statistic, prin calculul coeficienţilor de corelaţie şi stabilirea semnificaţiei acestora, comparându-se valorile calculate cu cele teoretice, pentru probabilităţile de transgresiune de 5%, 1% şi 0,1%, respectându-se recomandările din literatura de specialitate (Ardelean şi colab., 2007).

Aplicarea selecţiei asistată de markeri moleculari Selecţia fenotipică a hibrizilor F1 de păr proveniţi din hibridările dialele a fost completată cu

selecţia asistată de markeri moleculari (Marker Assisted Selection - MAS), efectuată pentru comportarea hibrizilor la atacul de septorioză (Septoria piricola Desm.). S-a utilizat metoda BSA - Bulk Segregant Analysis (Michelomore şi colab., 1991), recoltându-se frunze tinere de la 5-6 hibrizi din grupe fenotipice extreme (după rezistenţă - sensibilitate la atac), din fiecare combinaţie hibridă, precum şi de la soiurile genitoare.

În felul acesta, au rezultat variante reprezentate de combinaţiile hibride şi de soiurile utilizate ca genitori, de la acestea extrăgându-se ADN din frunze (amestec de frunze de la câte 5-6 indivizi din grupe extreme, pe fiecare variantă).

REZULTATE OBŢINUTE

REZULTATE ÎN URMA EVALUĂRII FONDULUI DE GERMOPLASMĂ LA PĂR

Rezultate obţinute la cultivarurile de păr

Întrucât, la păr, vigoarea de creştere a pomilor şi tipul de creştere şi fructificare a acestora influenţează direct numărul de pomi ce se pot planta la unitatea de suprafaţă, în experienţă s-a urmărit în special identificarea unor potenţiali genitori pentru vigoare mică de creştere şi fructificare de tip spur. Astfel de genitori ar putea fi utilizaţi în lucrările de ameliorare a părului în vederea creării unor cultivaruri cu o vigoare redusă, care să permită sporirea substanţială a densităţii de plantare şi, prin urmare, intensivizarea culturii părului, fiind în concordanţă cu tendinţele de intensivizare a culturilor, manifestate pregnant în pomicultura mondială.

Evaluarea genotipurilor pentru ideotipul arhitectural al pomilor, efectuată pe baza normelor UPOV, a permis încadrarea cultivarurilor în cinci clase distincte, dintre cele şase existente (Figura 5). Conform rezultatelor obţinute, nici un cultivar nu s-a încadrat în ideotipul “Fastigiat”. Datele obţinute au ilustrat faptul că, în colecţia de germoplsmă de la Cluj (Colecţia Naţională de Păr), predomină cultivarurile cu ideotipul III sau IV (ideotipurile “Semi compact” şi “Ramificat”). În urma cercetărilor, din totalul celor 177 de genotipuri, 7.3% au fost încadrate în ideotipul II “Compact”, 47.5 % în ideotipul III “Semi Compact”, 41.2% în ideotipul IV “Ramificat”, 3,4 % în ideotipul V “Căzător”, şi 0,6% în ideotipul VI “Pletos”.

14

0.0

7.3

47.5

41.2

3.40.6

05

101520253035404550

Ideotip 1 Ideotip 2 Ideotip 3 Ideotip 4 Ideotip 5 Ideotip 6

Figura 5. Procentul cultivarurilor de păr din Colecţia Naţională de la Cluj-Napoca (total 177 genotipuri – 100%),

încadrate în diferite ideotipuri, după normele UPOV (2000)

Ideotipurile arhitecturale ale pomilor la păr / Cultivaruri încadrate în diferite ideotipuri 1. 2. 3. 4. 5. 6. “Fastigiat” “Compact” “Semi compact” “Ramificat” “Căzător” “Pletos”

- Cu miez roşu

Ducesa Pitmaston Dulci Early Harvest Ginese Gute Craue Haydeea Kieffer Seedling Madame Balet Margareta Krier Thomson

Abbe Fetel Alexandre Lucas Arvena Beurré Amanlis Conference Garoafă Mare General Leclerc Okusanchiki Olivier de Serres Panaşat Pierre Corneille Van Mons Văratice

Aurora Bristol Cross Cantalupeşti Favorita lui Clapp Jubileu Magness Moonglow Old Homme Pringalle Sierra Tang-Li Williams Williams Rosu

Ananasova Arabitka Curcubete Dulci de vară Miez de pîine Wileenska Plenna

Beurré Naghewitz

Figura 6. Încadrarea unor cultivaruri de păr în diferite ideotipuri, după normele UPOV (2000)

Au fost identificate şi recomandate ca potenţiali genitori în noi lucrări de ameliorare soiuri cu o creştere şi fructificare compactă, cu volum al zonei productive apropiat de ax şi şarpante, cu tendinţă slabă de ramificare şi degarnisire, fructificare preponderentă pe ramuri de rod scurte, de tip spur, care se pretează la culturile intensive şi superintensive. Între acestea, s-au situat şi soiuri create la SCDP Cluj, precum Haydeea sau Arvena (Figura 6), care prezintă şi avantajul unei întreţineri mai facile, inclusiv prin prisma lucrărilor de tăieri sau recoltări ale fructelor, fiind avantajoase şi

15

necesitând cheltuieli mai mici, comparativ cu soiurile cu o tendinţă evidentă de ramificare şi degarnisire.

Vigoarea pomilor Vigoarea pomilor a fost analizată prin prisma înălţimii pomilor, înălţimii trunchiului,

diametrul trunchiului, diametrul coroanei, numărul de şarpante pe pom şi unghiul de inserţie al şarpantelor. În urma prelucrării statistice a datelor privind vigoarea pomilor, exprimată prin înălţimea acestora, 41 de genotipuri au prezentat diferenţe asigurate statistic în comparaţie cu valoarea medie a caracterului pe experienţă (2.88 m), considerată variantă martor. Printr-o vigoare mare prin prisma înălţimii pomilor s-au remarcat soiurile: Cerovka, Galbene II, Plovdivka Parva, De Zahăr de Bihor, Erdei voj Korte, Imperiale, Panaşat, Văratice, Aniversareaa, Busuioace, Willenska Plenna. La polul opus, cu înălţime mică a pomilor, au fost înregistrate următoarele soiuri: Antig, Chang-Pa-Li, Dulci, Dulci de vară, Er-Shi-Shange, Pară de mai, Abbe Fetel, Arvena, Duchesse D’Alencon, Karamanek, Murphy Red Bartlett, Old Homme, Margareta Krier, Mehmedka, Pultney, Sheldon.

Întrucât suprafaţa secţiunii transversale a trunchiului este principalul indicator al vigorii de creştere a pomilor, s-a apreciat că în experienţă cele mai slab viguroase soiuri au fost: Antig, Kekicka, Pară de mai, Roşior pietros, Sărsării, Spadona d’Estate cu abateri foarte semnificative negative faţă de media experienţei. Cu abateri distinct negative s-au înregistrat soiurile: Aarska, Abbe Fetel, Dulci, Er-Jang-Li, Er-Shi-Shange, Fragrante, Karamanek, Kristalli, Pringalle şi Sheldon, iar cu abateri semnificativ negative, soiurile: Bergamotte Crassane, Dorset, Duchesse D’Alencon, Goloman de vară, Grand Champion, Loumenjuli Isletes, Olivier de Serres, Takisa. Soiurile menţionate pot constitui şi genitori adecvaţi în lucrările de ameliorare în vederea creării unor noi soiuri cu vigoare mică de creştere, conform cerinţelor actuale ale pomiculturii moderne.

Printr-un număr mic de şarpante pe pom s-au remarcat soiurile: Roşior pietros, Takisa, Boiereşti II, Esersca 2001, Karamanek, Madame Balet, Sărsării, Antig, Beurre Bremen, Beurre Superfin, Chang-Pa-Li, Early Harvest, Kieffer Seedling, Pacham’s Triumph şi Pară de mai.

Cu un unghi de inserţie mic, ceea ce denotă faptul că ideotipul pomului este apropiat de habitusul fastigiat sau compact, s-au evidenţiat soiurile Deutleur Vaj Korte, Devoe, Down, Dulci de vară, Fragrante, Garoafă Mare, Loumenjuli Isletes, Republica, Rousselet de Reims, Rousselet de Stuttgart Aurora, Drymon, Muscat Strauss, Poştaţele, Clopoţele, Cu miez roşu, Favorita lui Clapp, Furnicoase, Olivier de Serres, Pierre Corneille etc.

Dintre caracterele analizate pentru vigoarea pomilor, cea mai mică valoare a coeficientului de variabilitate care, totuşi, a indicat o variaţie medie a caracterului, a fost înregistrată pentru înălţimea pomilor (CV=12,3%). Celelalte caractere au avut valori ale CV% cuprinse între 20-27,6%, care pot fi apreciate ca ridicate, ilustrând o variabilitate amplă a genotipurilor din colecţie pentru creşterea şi vigoarea pomilor, precum şi pentru ideotipul arhitectural, ceea ce permite alegerea unor genitori cu particularităţi adecvate obiectivelor de ameliorare propuse.

Ideotipul arhitectural al pomilor a fost strâns corelat cu toate elementele de vigoare, mai puţin cu înălţimea pomilor până la prima şarpantă (înălţimea trunchiului). De asemenea, au fost identificate legături strânse între diametrul coroanei şi toate celelalte elemente ale vigorii pomilor, iar numărul de şarpante pe pom nu a fost corelat statistic cu toate elementele analizate, mai puţin cu înălţimea trunchiului.

Pe baza regresiilor dintre variabile (Figura 8), s-a concluzionat că în experienţa reprezentată de cele 177 cultivaruri, cu cât pe pomi există mai multe şarpante (în funcţie de genotip - zestrea ereditară a fiecărui soi), cu atât aceştia nu vor avea o creştere bazitonă (compactă), ci una laxă (spre răsfirată, chiar pletoasă).

Producţia de fructe Cele mai mari producţii de fructe s-au obţinut la soiuri foarte cunoscute şi răspândite pe plan

mondial, cum ar fi Abbe Fetel, Alexandre Lucas, Aurora, Bristol Cross, Conference, Keiffer Seedling, Curé, Large Winter, Olivier de Serres, Triomphe de Vienne, Williams, Fondată de

16

Pădure, Aniversareaa, Arvena şi Jubileu, ultimele două obţinute la SCDP Cluj, toate putând fi recomandate ca genitori în programele de ameliorare.

Ca potenţiali genitori pentru caracterul „fructe mari”, s-au remarcat soiurile: Beurré Bachelier, Drymon, Old Homme, Takisa, General Osmanwill, Loumenjuli Isletes, Spadona d’Estate, Williams Bovey, Beurré Naghewitz, Bonne Louise d’Avranches, Busuioace, Erdei voj Korte, Holtzfarbige, R. C. Wurtenberg, Sierra, Williams, unele dintre acestea fiind recunoscute şi pentru valoarea deosebită a calităţii fructelor.

y = 2.9138x + 47.498R2 = 0.1047; t=3.56***

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2 4 6 8 10 12

Numărul de sarpante / No of branchesUng

hiul

de

inse

rtie

/ Bra

nche

s an

gle

Figura 8. Dreapta şi ecuaţia de regresie a unghiului de inserţie a şarpantelor faţă de numărul de şarpante pe pom

Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalelor boli

Atacul de rapăn şi septorioză Rezultatele obţinute pe baza determinării Frecvenţei (F%), Intensităţii (I%) şi a Gradului de

Atac (GA%) cu rapăn şi septorioză, la cultivarurile din Colecţia Naţională de Soiuri de la SCDP Cluj, pe o perioadă de trei ani, 2007-2009, ilustrează faptul că frecvenţa atacului de rapăn (Venturia pirina) la cele 177 de genotipuri studiate în experienţă a fost cuprinsă între 0,0%-80,0%. La soiurile Er-Shi-Shange şi Philleson, nu au fost înregistrate simptome de atac cu rapăn, o frecvenţă redusă a atacului prezentând şi Okusanchiki.

Pe lângă soiurile cu F%=0, neatacate de rapăn, genotipuri cu o bună comportare la atacul de rapăn au fost considerate soiurile Arvena, Chen-Chu-Mi, Okusanchiki, Olivier de Serres, Pere Mălăieţe, Urechelniţe. Chiar dacă soiurile remarcate printr-o frecvenţă şi intensitate redusă a atacului, nu au fost înregistrate cu abateri inferioare asigurate statistic pentru gradul de atac, oricare dintre ele pot fi recomandate ca genitori de rezistenţă şi utilizate în noi lucrări de ameliorare a părului, în direcţia creării unor cultivaruri noi, cu o bună comportare la Venturia pirina.

S-a remarcat faptul că unele soiuri cunoscute din literatura de specialitate pentru rezistenţa lor la unele boli (ex. Old Homme, Kieffer Seedling, considerate îndeosebi rezistente la arsura bacteriană), s-au dovedit foarte sensibile la rapăn, în condiţiile de la Cluj-Napoca.

Între soiurile identificate cu un atac puternic de rapăn, cu GA% foarte semnificativ superior mediei, s-au situat atât soiuri cunoscute din sortimentul mondial, cât şi unele autohtone, vechi (ex. Ananasova, Aniversarea, Bergamotte Crassane, Beurré Naghewitz, Duchesse D’Alencon, Dulci de vară, Japoneze, Kieffer Seedling, Large Winter, Margareta Krier, Mericourt, Moonglow, Old Homme, R. C. Wurtenberg, Sierra, Thomson.

În fondul de germoplasmă de la SCDP Cluj există un număr suficient de mare de cultivaruri rezistente sau tolerante la atacul de rapăn (ex. 1,1% fără atac şi 33,9% cu un GA% foarte slab), care

17

pot fi recomandate şi utilizate ca genitori în lucrările de ameliorare a părului, în scopul creării unor noi cultivaruri rezistente la Venturia pirina (Figura 9).

Comportarea la atacul de septorioză (Septoria pirina), boală care în anumiţi ani se manifestă cu o deosebită agresivitate în condiţiile de la Cluj-Napoca, a fost diferită în funcţie de soi. Frecvenţa atacului de septorioză la cele 177 de genotipuri studiate în experienţă a oscilat între 0,67%-48,33%, iar media experienţei, utilizată ca variantă martor, a avut valoarea de 9,13%.

Printre cele mai sensibile la boală s-au situat Alexandre Lucas, Doyenne G. Boucher, Kiparijska, Mărculeşti 41/32, Pipărate de toamnă, Poştăţele, Urechelniţe, Drymon, Artass, Early Harvest, June Gold, Kristalli.

1.1

33.9

22.624.9

3.9

13.6

0

5

10

15

20

25

30

35

Fără atac / Noattack (0%)

Atac foarte slab /Very low attack

(0.1-1%)

Atac slab / Lowattack (1.1-5.0%)

Atac mediu /Medium attack

(5.1-15%)

Atac puternic /Strong attack(15.1-20%)

Atac foarteputernic / Verystrong attack

(+20.1%)

Figura 9. Distribuţia cultivarurilor din colecţie în şase clase după Gradul de Atac (GA%) cu rapăn

Chiar dacă nici unul dintre cele 177 cultivaruri nu s-a încadrat în categoria „fără atac”, 144 de soiuri au prezentat un GA% redus, cuprins între 0,1-1%. Între acestea s-au situat şi unele soiuri foarte valoroase, care pot fi recomandate ca genitori în programele de ameliorare şi pentru rezistenţa la septorioză. În acest sens, dintre soiurile recunoscute pe plan internaţional, se pot aminti: Abbe Fetel, Aurora, Beurré Amanlis, Favorita lui Clapp, Kieffer Seedling, Old Homme, Olivier de Serres, Williams (acesta, cu GA% pe trei ani de 0,01%). Dintre soiurile cu origine asiatică, s-au remarcat printr-un atac redus de septorioză Er-Jang-Li, Er-Shi-Shange, Chang-Pa-Li, Chen-Chu-Mi, Okusanchiki, iar dintre soiurile vechi româneşti: Cantalupeşti, Curcubete, Garoafă Mare şi Sărsării.

Atacul de arsură bacteriană În Colecţia Naţională de Păr, atacul de foc bacterian (arsura bacteriană) a avut o evoluţie

foarte rapidă şi severă. În funcţie de atacul de Erwinia amylovora, genotipurile analizate au fost încadrate în nouă clase. Răspunsul celor 365 de specii şi cultivaruri la atac a fost foarte diferit, majoritatea genotipurilor fiind incluse în clase extreme: 20,5% cu "fără atac" şi 26,3% cu "pomi uscaţi în urma atacului" (Tabelul 21). Între aceste extreme, au existat diferite valori ale claselor de atac, cu procente care au variat de la 1,4% la 14,8%.

Analiza detaliată a rezultatelor înregistrate a permis constatarea faptului că între genotipuri a existat o reacţie extrem de diferită la atacul de Erwinia amylovora, dar şi o inconsecvenţă a comportării acestora la boală. Unele soiuri cunoscute din literatura de specialitate ca rezistente sau tolerante la arsură bacteriană, s-au dovedit sensibile în condiţiile experimentării, altele dimpotrivă. Cunoscutul soi Williams (Bartlett), considerat extrem de sensibil, a fost inclus în clasa „fără atac”. În aceeaşi clasă a fost încadrat Williams Bovey, în timp ce la Williams precoce Morettini pomii au fost complet uscaţi datorită atacului puternic. Mai multe soiuri cunoscute ca rezistente, au fost

18

identificate în condiţiile din Cluj-Napoca ca sensibile la atac. Old Home a fost înregistrat cu GA = 37.5% iar Moonglow cu GA = 54.2%. Unele cultivaruri analizate, inclusiv cele create la Cluj-Napoca (ex. Haydeea, Ina Estival) au fost înregistrate cu variaţii extrem de ample ale GA%, variind între 0,00-100%.

Tabelul 21 Comportarea genotipurilor de păr din Colecţia Naţională de la Cluj-Napoca la atacul de Erwinia amylovora

Clasa Nivelul de atac cu foc bacterian Grad de atac (GA%)

Număr de genotipuri

Procent din total genotipuri

1 Fără atac 0 75 20.5 2 Atac foarte slab 0.1-5.0 22 6.0 3 Atac slab 5.1-10.0 15 4.1 4 Atac mediu 10.1-20.0 15 4.1 5 Atac supra-mediu 20.1-40.0 54 14.8 6 Atac puternic 40.1-60.0 31 8.5 7 Atac foarte puternic 60.1-80.0 52 14.3 8 Atac extrem de puternic 80.1-99.9 5 1.4 9 Pomi complet uscaţi 100 96 26.3

Rezultatele obţinute confirmă informaţiile din literatura de specialitate, şi anume că majoritatea soiurilor de păr sunt sensibile la atacul de Erwinia amylovora şi infecţia se poate răspândi extrem de rapid la acelaşi pom sau la pomi diferiţi, încât aceştia nu mai pot fi salvaţi.

Din păcate, chiar dacă unele măsuri de control au fost aplicate (control chimic, sanitar, tăieri, eradicări din câmpuri), acestea nu au fost eficiente şi mai multe genotipuri din Colecţia Naţională din Cluj-Napoca au fost pierdute. În prezent, se fac eforturi pentru colectarea şi recuperarea unor genotipuri calamitate şi pierdute, însă probabil că unele soiuri, mai ales cele vechi, autohtone, sunt pierdute din cauza focului bacterian pentru totdeauna, întrucât aceeaşi boală a compromis şi o parte a colecţiei de la Institutul de Cercetare Dezvoltare pentru Pomicultură Piteşti (SCDP Cluj şi ICDP Piteşti fiind unităţile deţinătoare ale fondului de germoplasmă la păr în România).

Problematica conservării resurselor genetice la păr, precum şi la alte specii din familia Rosaceae devine stringentă în România, riscul pierderii unui material biologic unic (datorită Erwiniei sau altor maladii) şi menţinerii colecţiilor de germoplasmă în siguranţă devenind probleme deosebit de grave.

Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalilor dăunători

Atacul de Psylla Dintre dăunători, cei mai periculoşi pentru soiurile de păr din specia P. communis sunt

puricii meliferi (Psylla sp.), în anumite condiţii atacul acestora producând pagube deosebit de mari în culturile din Europa şi America de Nord, sau calamitând plantaţiile.

S-a înregistrat o amplă variaţie a frecvenţei atacului de Psylla sp. la cele 177 de genotipuri studiate în experienţă, cu limite extreme de la 0,0% la 100,0%. Valorile extreme ale F% s-au înregistrat la Chen-Chu-Mi (0,0%) şi Kristalli (100,0%).

Foarte sensibile la atacul puricilor meliferi ai părului s-au dovedit soiurile: Blanquet Precoce, Beurré Bremen, Geneva 7620, Holtzfarbige, Beurré Amanlis, Favorita lui Clapp, Geneva 4883, Mehmedka, Napoleon, Tomnatice, Beurré Bachelier, Buttira di Roma, Cu miez roşu, Large Winter, Pere Mălăieţe, Sărsării, Tang-Li, Williams Bovey şi Williams Roşu.

În funcţie de comportarea la atacul de Psylla, dintre soiurile din colecţie au fost recomandate ca genitori cele cu valori mici ale F%, I% şi GA%, printre care Chen-Chu-Mi, Antig, Dorset, Euras, Ewert, Gute Graue, Goloman de Vară, Kekicka, Klementinka, Magness, Sierra etc.

Comportarea cultivarurilor din Colecţia Naţională de Soiuri de la SCDP Cluj la atacul de Psylla a fost apreciat în anul 2009 prin analiza numărului de ouă pe frunză şi a numărului mediu de

19

larve pe frunză. Observaţiile s-au efectuat înaintea tratamentelor chimice de combatere a dăunătorilor, prin recoltarea şi analizarea unor probe reprezentative constituite de frunze recoltate de pe lăstarii tineri. Rezultatele obţinute au fost comparate, datele de dinaintea tratamentului contra dăunătorilor, cu insecticide specifice, fiind analizate faţă de cele de după efectuarea tratamentelor de combatere.

Cu un număr mai mic de ouă şi larve pe frunze s-au remarcat soiurile Alexandre Lucas, Chen-Chu-Mi, Doyenne G. Boucher, Er-Jang-Li, Er-Shi-Shange, Gutuieşti, Jeribasna, Kieffer Seedling, King Sobieski, Klementinka, Loumenjuli Isletes, Nina de Vişani, Tang-Li şi Urechelniţe.

Corelaţiile fenotipice dintre răspunsul genotipurilor de păr la atacul principalelor boli şi dăunători Între comportarea la boli şi dăunători au fost identificate unele corelaţii asigurate statistic

(Tabelul 26), iar între numărul mediu de ouă şi larve de Psylla pe frunze la genotipurile din experienţă s-a identificat o corelaţie pozitivă strânsă.

Tabelul 26

Corelaţiile dintre răspunsul genotipurilor de păr la atacul principalelor boli şi Psylla, în funcţie de Frecvenţa atacului (F%), Intensitatea atacului (I%) şi Gradul de Atac (GA%)

Rapăn Septoria Psylla Caracterele corelate I% GA% F% I% GA% F% I% GA% F% 0,715 0,777 0,405 0,319 0,280 -0,104 -0,018 -0,096 I% 0,932 0,084 0,055 0,012 -0,168 -0,035 -0,091 Rapăn

GA% 0,125 0,088 0,047 -0,132 -0,035 -0,070 F% 0,857 0,876 0,098 0,139 0,114 I% 0,928 0,031 0,101 0,055 Septoria

GA% 0,067 0,099 0,066 F% 0,618 0,734 Psylla I% 0,919

r5%=0,195; r1%=0,254; r0,1%=0,321 Rezultate obţinute privind ameliorarea părului pentru rezistenţa fructelor la vătămări mecanice

Întrucât perele sunt fructe extrem de sensibile la vătămări provocate prin lovituri, tăieturi, înţepături etc., un experiment aparte a fost dedicat studiului posibilităţilor de obţinere a unor genotipuri rezistente la rănirile provocate în timpul recoltării, transportului şi manipulării fructelor.

Cele mai mari daune s-au înregistrat în cazul tăieturilor. Note mai mici, care semnifică o relativă rezistenţă a fructelor la răniri, au fost înregistrate pentru dăunările cauzate prin lovirea şi înţeparea fructelor. Dintre şase soiuri de iarnă, doar Republica a prezentat diferenţe inferioare comparativ mediei experienţei, care atestă o foarte bună rezistenţă a fructelor la toate tipurile de vătămări mecanice. Soiurile mai sensibile, în special la lovituri şi tăieturi ale fructelor, au fost Păstrăvioare şi Curé.

Prelucrarea statistică a notelor medii pentru comportarea soiurilor pe ansamblu la toate vătămările provocate, au confirmat buna rezistenţă a fructelor soiului Republica la răniri, precum şi a soiului Virgiliu Hibernal; Contesa de Paris are fructe cu o rezistenţă superioară mediei experienţei, la 15 zile de la vătămare, dar nu şi după 30 de zile. La polul opus, cu fructe sensibile, au fost înregistrate soiurile Păstrăvioare şi Curé.

Heritabilitatea în sens larg (H2) a caracteristicilor analizate a ilustrat o pondere considerabilă a genotipului în exprimarea particularităţilor morfologice, de soi, ale fructelor (în special pentru înălţimea, diametrul, greutatea fructelor), dar şi a comportării fructelor la vătămare.

Toate caracterele analizate au avut un puternic determinism genetic, fiind puternic influenţate de genotip, şi într-o măsură relativ redusă, de mediu (inclusiv de „tratamentul” de vătămare aplicat fructelor). Considerându-se că în ereditatea caracteristicile studiate, din varianţa genotipică, efectele aditive joacă rolul cel mai important, s-a emis ipoteza că, printr-o alegere judicioasă a genitorilor, în ameliorarea părului se pot obţine descendenţi care să moştenească o bună

20

rezistenţă a fructelor la vătămările mecanice. Totuşi, acest deziderat apare mai greu de realizat pentru anumite tipuri de vătămări, cu o heritabilitate mai scăzută (ex. rezistenţa la rănirile provocate prin tăierea fructelor, la care H2 după 30 zile de la vătămare are valoarea de 0,595), care se transmit cu mai puţină fidelitate în descendenţe hibride.

Heritabilitatea caracteristicilor analizate la cultivarurile din Colecţia Naţională Heritabilitatea elementelor de creştere a pomilor şi producţiei de fructe a ilustrat o pondere

considerabilă a genotipului cultivarurilor din colecţie la exprimarea fenotipică a caracterelor analizate, coeficientul de heritabilitate în sens larg fiind cuprins între 0,561 (producţia de fructe) şi 0,964 (diametrul fructelor).

În condiţiile experienţei, un puternic determinism genetic au prezentat caracteristicile fructelor (înălţimea, diametrul, greutatea fructelor, toate cu valori H2 de peste 0,95), dar şi elementele de creştere şi vigoare ale pomilor (ex. înălţimea pomilor, diametrul trunchiului şi coroanei, toate cu valori H2 de peste 0,85). Dintre toate caracteristicile analizate, cea mai mică valoare a heritabilităţii în sens larg a prezentat-o producţia de fructe (0,561), în manifestarea acesteia, în afara influenţei genotipice a cultivarurilor din colecţie, o pondere însemnată având şi condiţiile de mediu, şi respectiv tehnologice.

Tabelul 34 Heritabilitatea comportării soiurilor din Colecţia Naţională de Păr la atacul principalelor boli şi dăunători

Caracterele analizate Coeficientul de heritabilitate în sens larg (H2)) Frecvenţa (F%) 0,916 Intensitatea (I%) 0,904 Atacul de rapăn Gradul de Atac (GA%) 0,875 Frecvenţa (F%) 0,857 Intensitatea (I%) 0,818 Atacul de septorioză Gradul de Atac (GA%) 0,727 Frecvenţa (F%) 0,822 Intensitatea (I%) 0,857 Atacul de Psylla Gradul de Atac (GA%) 0,854

Pentru Frecvenţa (F%), Intensitatea (I%) şi Gradul de Atac (GA%) cu rapăn, septorioză şi

Psylla, heritabilitatea în sens larg (Tabelul 34) a oscilat între 0,727 (gradul de atac cu septorioză) şi 0,916 (frecvenţa atacului de rapăn). Prin urmare, în ansamblul experienţei, rezistenţa sau sensibilitatea soiurilor la agenţii patogeni şi Psylla a fost puternic influenţată de genotip şi într-o măsură relativ redusă de condiţiile pedoclimatice şi cele de cultură. Pe baza rezultatelor înregistrate, s-a concluzionat că, datorită efectelor genetice importante care contribuie la transmiterea şi manifestarea comportării soiurilor de păr la boli şi dăunători, precum şi faptului că în fondul de germoplasmă reprezentat de colecţia de la SCDP Cluj au fost identificate genotipuri cu o bună comportare, ameliorarea părului în direcţia obţinerii unor soiuri noi, rezistente genetic, este un deziderat realizabil.

Rezultate obţinute la speciile de Pyrus

Analiza elementelor de vigoare ale speciilor studiate În funcţie de ideotipul arhitectural al pomilor, cele 15 specii din colecţie au fost încadrate

în trei dintre cele şase clase stabilite prin normele UPOV (2000). Cele mai multe specii au fost incluse în clasa “Ramificat” (60,0%), această categorie fiind urmată de ideotipul “Semi compact” (26,7%) şi “Căzător” (13,3%). Întrucât majoritatea speciilor din colecţie au un aspect decorativ deosebit, s-a urmărit şi posibilitatea utilizării celor mai pretabile dintre ele în scopuri ornamentale. Prin prisma ideotipului, speciile cu ideotip “Căzător” (Pyrus ussuriensis şi Sorbopyrus) au fost considerate cele mai adecvate pentru utilizarea ca forme ornamentale, în vederea înfrumuseţării spaţiilor verzi. Dintre cele 15 specii, nici una nu a fost încadrată la habitusul “Fastigiat”, “Compact” sau “Pletos” al pomilor.

21

Dintre specii, vigoare mare după înălţimea pomilor a prezentat specia Pyrus lindlezi, după diametrului trunchiului Pyrus variolosa, după coroana largă Pyrus eleagrifolia. O vigoare mai mică au prezentat speciile Sorbopyrus şi Pyrus Drovara (prin prisma înălţimii pomilor) şi Pyrus cordata (coroană mai puţin largă). O tendinţă de ramificare accentuată a coroanei s-a înregistrat la Pyrus ussuriensis (11,3 şarpante pe pom), această specie prezentând şi cea mai mare valoare a unghiului de inserţie a şarpantelor (103,3º). Rezultatele obţinute confirmă încadrarea speciei Pyrus ussuriensis în ideotipul V, precum şi pretabilitatea acesteia pentru utilizare ca formă ornamentală.

Analiza producţiei de fructe Chiar dacă producţia de fructe la speciile rustice de Pyrus prezintă o importanţă redusă,

datorită calităţii gustative slabe a fructelor, în ameliorare ea poate fi utilă, urmărindu-se pe cât posibil alegerea unor genitori dintre formele sălbatice, rustice, dintre genotipurile care au o cât mai bună productivitate, şi eventual calitate a fructelor. Producţia de fructe pe pom în cadrul speciilor studiate a oscilat între 6,94 kg/pom (Pyrus communis) şi 9,44 kg /pom (P. lindlezi). Producţia mică înregistrată la P. communis s-a datorat faptului că aceasta a fost reprezentată de un genotip autohton din ssp. pyraster, cu fructe foarte mici, astringente, cu un conţinut foarte ridicat de substanţe tanante. S-a apreciat că, la fel ca soiurile vechi, autohtone de păr, şi specia de origine a acestora, părul pădureţ – P. communis, ssp. pyraster, constituie o sursă de gene cu un potenţial insuficient explorat, care poate fi valorificat şi în viitor în folosul umanităţii. În acest sens este relevant faptul că părul pădureţ colectat din România de către cercetătorii din USA (Van der Zwet, Hough ş.a.), stocat în banca de gene de la National Clonal Germplasm Repository (NCGR), Corvallis, USA, este menţionat ca important economic nu numai ca sursă de gene, ci şi pentru valoarea materială, ca lemn, pretabil la fabricarea instrumentelor muzicale.

Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalelor boli

Atacul de rapăn şi septorioză Pentru răspunsul la atacul de rapăn (Tabelul 37), dintre speciile de Pyrus din Colecţia

Naţională de Păr de la SCDP Cluj, s-au evidenţiat speciile P. persica şi P. ussuriensis care în perioada de studiu (2007-2009) n-au prezentat simptome de atac. O sensibilitate deosebită la atacul de rapăn a prezentat specia Pyronia Veitkii, urmată de P. Carnot.

Tabelul 37 Frecvenţa (F%), Intensitatea (I%) şi Gradul de Atac (GA%) pentru rapăn şi septorioză, la speciile din Colecţia

Naţională de Soiuri de la SCDP Cluj, 2007-2009 Rapăn Septorioză Nr.

Crt. Cultivarul F% I% GA% F% I% GA% 1 Pyronia Veitkii 50,00xx(x) 66,67xxx 34,00xxx 13,33xxx 6,00xxx 0,97xxx

2 Pyrus betulaefolia 48,33xx 6,67 3,58 6,50 3,33x 0,22 3 Pyrus canensis 21,67 10,00 2,42 1,00 1,00 0,01 4 Pyrus Carnot 26,67 36,67xxx 10,67 1,33 1,00 0,01 5 Pyrus communis 25,00 10,00 2,67 5,33 2,00 0,12 6 Pyrus cordata 15,00 5,00 0,75 1,00 1,00 0,01 7 Pyrus Drovara 15,00 3,00 0,62 2,67 1,33 0,04 8 Pyrus eleagrifolia 13,33 3,67 0,60 3,50 1,33 0,04 9 Pyrus korshinski 3,00 4,00 0,18 1,67 1,00 0,02

10 Pyrus lindlezi 4,33 1,67 0,08 1,00 1,00 0,01 11 Pyrus malifolia 23,33 8,33 2,00 1,33 1,00 0,01 12 Pyrus persica 0,00o 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 13 Pyrus ussuriensis 0,00o 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14 Pyrus variolosa 13,33 5,00 0,67 4,00 1,67 0,07 15 Sorbopyrus 25,00 11,67 3,58 3,00 1,33 0,05

Media experienţei (Mt.) 18,93 11,49 4,12 3,04 1,53 0,11 DL 5% = 17,82 12,26 9,37 3,86 1,68 0,42 DL 1% = 23,99 16,50 12,61 5,19 2,21 0,57 DL 0,1% = 31,90 21,94 16,77 6,90 2,83 0,75

22

Rezultatele obţinute au ilustrat faptul că în cadrul genului Pyrus există surse valoroase de gene pentru ameliorarea rezistenţei părului la atacul de rapăn, recomandându-se ca potenţiali genitori pentru noi lucrări de ameliorare speciile: P. persica, P. ussuriensis, P. cordata, P. Drovara, P. eleagrifolia, P. korshinski, P. lindlezi, P. variolosa.

Comparativ cu atacul de rapăn, atacul de septorioză a prezentat valori inferioare. Specia cea mai sensibilă la rapăn, Pyronia Veitkii, s-a dovedit cea mai puternic atacată şi de septorioză, iar P. persica şi P. ussuriensis (remarcate pentru buna comportare la atacul de rapăn), n-au prezentat simptome de atac cu septorioză în cei trei ani de studiu. Pe lângă acestea, o comportare bună la atac au prezentat speciile P. canensis, P. Carnot, P. cordata, P. lindlezi, P. malifolia, toate fiind înregistrate cu un Grad de Atac cu septorioză insignificant (0,01%).

Excluzându-se specia P. Carnot, relativ susceptibilă la rapăn, s-a conchis că surse adecvate de gene pentru rezistenţa la atacul de rapăn şi septorioză, două dintre cele mai păgubitoare boli în condiţiile din Transilvania, respectiv România, le constituie speciile: P. persica şi P. ussuriensis (fără atac în condiţiile de experimentare!), P. cordata, P. lindlezi, P. malifolia, P. korshinski, P. eleagrifolia, P. variolosa, P. canensis. S-a constatat că, în condiţiile experienţei, speciile de păr au fost mai rezistente la atacul de rapăn comparativ cu soiurile. Dacă pentru atacul de rapăn apreciat după gradul de atac, calculat pe întreaga perioadă de studiu (2007-2009), soiurile s-au dovedit de două ori mai sensibile faţă de specii, în privinţa răspunsului la atacul de septorioză, soiurile s-au dovedit chiar de trei ori mai sensibile (Figurile 13, 14).

27.15

18.93 19.46

11.498.62

4.12

0

5

10

15

20

25

30

Frecvenţa (F%) /Frequency(F%)

Intensitatea (I%)%) / Intensity(I%)

Gradul de Atac (GA%) /Attack Degree (AD%)

Soiul (Cultivar) Specia (Specie)

Figura 13. Valorile medii ale Frecvenţei (F%), Intensităţii atacului (I%) şi Gradului de Atac (GA%) cu rapăn (Venturia

pirina) la soiurile şi speciile de păr studiate la SCDP Cluj-Napoca, 2007-2009

9.13

3.043.9

1.530.81

0.11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Frecvenţa (F%) /Frequency(F%)

Intensitatea (I%)%) /Intensity (I%)

Gradul de Atac (GA%) /Attack Degree (AD%)

Soiul (Cultivar) Specia (Specie)

Figura 14. Valorile medii ale Frecvenţei (F%), Intensităţii atacului (I%) şi Gradului de Atac (GA%) cu septorioză

(Septoria pyricola) la soiurile şi speciile de păr studiate la SCDP Cluj-Napoca, 2007-2009

23

Rezultatele obţinute confirmă interesul pe care îl prezintă speciile rustice în ameliorarea părului, în special pentru rezistenţa lor la atacul de principalilor agenţi patogeni, caracteristică de mare interes în programele de creare de soiuri noi cu o bună comportare la boli.

Atacul de arsură bacteriană Comportarea speciilor de păr la atacul de arsură bacteriană (Erwinia amylovora), în

condiţii naturale de infecţie, s-a apreciat comparativ (Figura 15), atât în funcţie de Gradul de Atac (GA%) calculat pe baza Frecvenţei (F%) şi Intensităţii atacului (I%), cât şi pe baza sistemului USDA de notare, elaborat de van der Zwet şi colab. (1970), aplicat pe scară largă în prezent.

S-a constatat că evaluarea prin calcularea GA% oferă informaţii mai relevante şi obiective, comparativ cu sistemul USDA, ultimul având mai multe minusuri, printre care au fost relevate următoarele: nu conţine o clasă „fără atac”, aspect esenţial pentru diferenţierea comportării genotipurilor de păr la atacul de Erwinia; conţine prea multe clase în care atacul este puternic şi foarte puternic (cinci clase în care procentul de infectare a pomului este de peste 26%), infecţie la care pomii practic nu mai pot fi salvaţi etc. GA/AD% 100,0 80,9; 74,2 66,6 33,3

USDA scor

Specia/ Specie

Pyronia Luxemburgiana Pyrus salicifolia Pyrus sikinensis Pyrus sinaica

Pyrus syriaca Boiss Pyrus nivalis

Pyrus canensis Pyrus eleagrifolia

Pyrus betulaefolia Pyrus cordata

Pyrus Drovara Pyrus ussuriensis

GA/AD% 14,2; 10,7 3,2 0,4 0

USDA scor

Specia/ Specie

Pyrus korshinski Pyrus longipes Pyrus eleagrifolia Pyrus communis

Pyronia Veitkii Pyrus Carnot

Pyrus common pear Pyrus lindlezi

Pyrus malifolia Pyrus persica

Pyrus pollveria Pyrus variolosa

Figura 15. Echivalarea Gradului de Atac (GA%) şi sistemului USDA de apreciere a atacului de arsură bacteriană în câmp, pe baza severităţii atacului şi procentului de infectare a pomilor, la speciile de Pyrus din colecţie

24

S-au formulat recomandări privind reconsiderarea sistemelor de evaluare a atacului de

Erwinia şi orientarea acestora spre depistarea primelor simptome de atac, gruparea claselor de atac spre procente foarte mici şi mici de infectare, la care trebuie recomandate intervenţii şi măsuri imediate etc.

Dintre specii, au fost remarcate pentru rezistenţa lor, respectiv absenţa simptomelor de atac cu arsură bacteriană următoarele: Pyronia Veitkii, P. Carnot, P. common pear, P. lindlezi, P. malifolia, P. persica, P. pollveria, P. ussuriensis, P. variolosa. Extrem de puternic atacate, încât pomii s-au uscat şi genotipurile respective s-au pierdut din colecţie, au fost P. salicifolia, P. sikinensis, P. sinaica, P. syriaca Boiss.

Rezultate obţinute privind comportarea la atacul principalilor dăunători

Atacul de Psylla Comportarea la atacul de Psylla, a fost extrem de diferită în cadrul speciilor studiate,

frecvenţa mare a atacului la P. communis semnificând o preferinţă evidentă a dăunătorilor pentru părul european. La fel ca în cazul bolilor, şi pentru principalii dăunători ai părului, puricii meliferi, există o sensibilitate mult mai mare în rândul soiurilor, comparativ cu speciile. Valorile medii ale Frecvenţei (F%), Intensităţii atacului (I%) şi Gradului de Atac (GA%) cu Psylla sp. la soiurile şi speciile de păr studiate la SCDP Cluj-Napoca, în perioada 2007-2009, au scos în evidenţă diferenţe extrem de mari în favoarea speciilor (Fihura 16) şi faptul că acestea oferă surse deosebit de valoroase pentru ameliorarea rezistenţei părului la atacul de Psylla.

26.87

4.22

9.16

2.023.88

0.23

0

5

10

15

20

25

30

Frecvenţa (F%) /Frequency(F%)

Intensitatea (I%)%) /Intensity (I%)

Gradul de Atac (GA%) /Attack Degree (AD%)

Soiul (Cultivar) Specia (Specie)

Figura 16. Valorile medii ale Frecvenţei (F%), Intensităţii atacului (I%) şi Gradului de Atac (GA%) cu Psylla sp. la soiurile şi speciile de păr studiate la SCDP Cluj-Napoca, 2007-2009

Heritabilitatea caracteristicilor analizate la speciile din Colecţia Naţională

Pentru elementele de creştere a pomilor şi producţiei de fructe, valorile heritabilităţii în

sens larg (H2) au fost cuprinse între 0,740 (producţia de fructe) şi 0,954 (unghiul de inserţie a şarpantelor), ilustrând un puternic determinism genetic şi faptul că aceste caractere au fost influenţate într-o măsură relativ redusă de factorii de mediu. La fel ca în cazul soiurilor, şi la specii cea mai mică valoare a heritabilităţii în sens larg a prezentat-o producţia de fructe, iar unghiul de inserţie al şarpantelor pe pom a prezentat un puternic determinism genetic, probabil efectele aditive ale poligenelor având o contribuţie majoră la transmiterea şi moştenirea caracterului, atât la specii (0,954), cât şi la soiuri (0,894).

25

Pentru comportarea la atacul bolilor şi dăunătorilor, rezultatele obţinute au ilustrat valori ale heritabilităţii apropiate în cele două experienţe reprezentate de soiuri şi specii. S-a desprins concluzia că, în ansamblul experienţei, rezistenţa sau sensibilitatea genotipurilor la agenţii patogeni şi Psylla a fost puternic influenţată de efectele genetice şi într-o măsură restrânsă de condiţiile pedoclimatice şi de cultură. Rezultatele şi informaţiile obţinute pe baza cercetărilor efectuate au atât o valoare teoretică, cât şi una practică, întrucât pentru trăsăturile moştenite cantitativ, estimările heritabilităţii constituie indicatori extremi de utili în programele de ameliorare a părului.

Cercetările efectuate asupra genotipurilor din Colecţia Naţională de Păr au scos în evidenţă atât importanţa fundamentală pentru viitorul lucrărilor de ameliorare a resurselor genetice existente, cât şi importanţa menţinerea biodiversităţii la orice specie cultivată, cu atât mai mult la una semnificativă din punct de vedere economic, social, sau ecologic.

Problematica conservării resurselor genetice la păr, precum şi la alte specii din familia Rosaceae, devine stringentă în România, riscul pierderii unui material biologic unic putând deveni acut în anumite situaţii, datorită unor cauze diverse, printre care se situează şi virulenţa manifestării unor maladii grave sau dăunători. Pierderea irecuperabilă a unor genotipuri datorită atacului de Erwinia constituie un exemplu relevant în acest sens, care demonstrează problemele deosebit de grave cu care se poate confrunta o specie cultivată la un moment dat, precum şi importanţa luării unor măsuri adecvate şi menţinerea colecţiilor de germoplasmă în siguranţă.

REZULTATE ŞI DISCUŢII PRIVIND VARIABILITATEA ŞI HERITABILITATEA CARACTERISTICILOR ANALIZATE LA HIBRIZII F1 DE PĂR

Rezultate obţinute în urma studiilor efectuate la hibrizii F1 proveniţi din încrucişări dialele

Rezultate obţinute în hibridarea efectuată conform modelului Griffing III În urma prelucrării statistice a datelor privind vigoarea hibrizilor din dialela efectuată după

modelul III Griffing, combinaţiile Jubileu x Williams şi Arvena x Jubileu au dat naştere unor progeni cu vigoarea cea mai mare, cu diferenţe foarte semnificative, superioare, pentru înălţimea plantelor, în comparaţie cu valoarea medie pe experienţă a caracterului (31,89 cm), considerată variantă martor. O vigoare mare a pomilor s-a înregistrat şi la Arvena x Aurora, cu diferenţe distinct semnificative, pozitive în comparaţie cu valoarea medie pe experienţă a caracterului.

Înălţimea cea mai mică au prezentat-o hibrizii din combinaţiile Aurora x Williams, Aurora x Jubileu, Williams x Aurora, Williams x Jubileu, Williams x Arvena, Jubileu x Aurora, toate cu abateri foarte semnificativ inferioare faţă de media experienţei. De asemenea, combinaţiile Jubileu x Arvena şi Arvena x Williams au fost înregistrate cu diferenţe distinct semnificativ inferioare. Variabilitatea caracterului a fost mare la toate cele 12 combinaţii cu valori s% peste 30 procente, cu limite cuprinse între 32,5% şi 55,3%.

Datele obţinute sugerează faptul că la formele parentale utilizate în hibridările din experienţă, efectele capacităţii generale de combinare şi ale capacităţii specifice de combinare sunt reale în determinarea unei anumite vigori de creştere a hibrizilor F1. Îndeosebi valoarea calculată a lui “F” pentru CGC a fost superioară comparativ cu “F” teoretic, ceea ce înseamnă că înălţimea descendenţilor hibrizi la păr este direct influenţată de combinabilitatea generală a formelor parentale.

Dintre soiurile care au participat ca genitori în hibridarea dialelă, se remarcă printr-o ridicată capacitate generală de combinare în direcţia obţinerii unor descendenţi cu o vigoare mică soiul Williams. Faptul a fost confirmat şi de valorile calculate ale efectului CGC, cu abateri semnificativ inferioare.

26

Cu toate că la celelalte soiuri diferenţele pentru efectele CGC nu au fost asigurate statistic (Tabelul 44), dintre genitorii utilizaţi în hibridarea dialelă, efectele de aditivitate au acţionat înspre obţinerea unor puieţi viguroşi la Arvena (+0,44038).

Tabelul 44 Efectele CSC, ale CGC şi constanţa CSC asupra înălţimii hibrizilor F1 de păr, în funcţie de soiurile utilizate ca genitori

Efectul CSC ♀/♂ Genitorii Aurora Williams Jubileu Arvena Efectul CGC Constanţa CSC

Aurora - -1,7943 2,9774 -1,1830 -0,5531- -1,1911691 Williams -1,7943 - -1,1830 -1,7943 -5,2760o -1,1911691 Jubileu 2,9774 -1,1830 - -1,7943 1,4252 -1,1911691 Arvena -1,1830 2,9774 -1,7943 - 4,4038 -1,1911691

DL pentru calcularea semnificaţiei efectului CGC / LSD for GCA significance effect: DL 5% = 4,98239; DL 1% = 6,55046; DL 0,1%= 8,39673

Informaţii interesante privind efectele CGC şi CSC, respectiv a fenomenelor de aditivitate, sau de dominanţă şi epistazie, asupra transmiterii în descendenţele hibride la păr, s-au obţinut şi pentru celelalte caracteristici analizate.

Combinaţiile cu cel mai mare număr de frunze pe plantă au fost Williams x Aurora şi Arvena x Williams, cu abateri foarte semnificativ superioare faţă de media experienţei. Variabilitatea caracterului în interiorul combinaţiilor, apreciată în funcţie de valorile înregistrate la hibrizii analizaţi pe fiecare combinaţie, a avut limite cuprinse între 25,0% la combinaţia Arvena x Aurora şi 52,7% la combinaţia Jubileu x Arvena.

Este interesant de remarcat faptul că efectele neaditive, datorate capacităţii specifice de combinare (CSC) a soiurilor utilizate în încrucişări, au fost reale în transmiterea numărului de frunze pe plantă, respectiv a învelişului foliar, element important în asigurarea procesului de fotosinteză, şi chiar a productivităţii.

La hibrizii din unele familii s-au identificat corelaţii strânse între înălţimea hibrizilor şi numărul de frunze, respectiv lungimea internodiilor (ex. Aurora x Williams). Valorile foarte semnificative, indică existenţa unei corelaţii foarte strânse, pozitivă, între caractere (ex. cu cât hibrizii sunt mai înalţi, cu atât numărul de frunze este mai mare, cu cât hibrizii sunt mai înalţi cu atât lungimea internodiilor este mai mare, şi invers). La aceeaşi combinaţie, o corelaţie interesantă, puţin previzibilă, dar asigurată statistic, s-a înregistrat între diametrul la colet şi următoarele caractere: diametrul coroanei, numărul de frunze şi lungimea peţiolului. Legătura strânsă dintre aceste caractere ar putea ilustra faptul că cu cît diametrul la colet este mai mare cu atât valoarea acestor caractere creşte. Sau înregistrat corelaţii asigurate statistic şi între diametrul coroanei - lungimea limbului, numărul de fruze - lungime internodii şi lungimea limbului - lăţimea limbului. Astfel de informaţii pot fi extrem de utile în lucrările de ameliorare, corelaţiile strânse dintre caractere putând fi utilizate ca indici de selecţie.

Heritabilitatea caracteristicilor analizate la hibrizii F1 de păr obţinuţi în hibridarea dialelă model Griffing III Hibridările dialele efectuate au permis pe lângă estimarea efectelor capacităţii generale de

combinare şi ale capacităţii specifice de combinare a soiurilor utilizate ca genitori asupra manifestării caracteristicilor analizate la hibrizii F1 şi calcularea coeficienţilor de heritabilitate în sens larg şi în sens restrâns (Tabelul 78).

Toate caracterele analizate la hibrizii F1 au prezentat în condiţiile experienţei un determinism genetic considerabil, fiind influenţate în proporţie de peste 50% de genotip şi într-o măsură relativ mai redusă de factorii de mediu. Heritabilitatea în sens larg a avut valori diferite, oscilând în funcţie de caracter, cea mai mare valoare înregistrându-se pentru numărul de frunze pe plantă (H2 =0,873). Cota cea mai redusă de participare a genotipului la manifestarea unui caracter s-a înregistrat pentru diametrul coroanei (52,8%), în exprimarea fenotipică a acestuia, în afara influenţei genetice, o pondere însemnată având şi condiţiile de mediu. Celelalte caractere au avut

27

valori H2 cuprinse între 0,557 şi 0,687, între unele particularităţi ale creşterii puieţilor şi frunzelor existând diferenţe foarte mici (diametrul la colet, lungimea peţiolului, lungimea internodiilor).

Tabelul 78 Coeficienţii de heritabilitate în sens larg şi în sens restrâns, pentru caracterele studiate la descendenţii F1 din

hibridarea dialelă modelul Griffing III Coeficientul de heritabilitate Caracterele analizate În sens larg (H2) În sens restrâns (h2)

Înălţimea plantelor 0,687 0,486 Diametrul la colet 0,567 0,322 Diametrul coroanei 0,528 0,449 Numărul de frunze 0,873 0,067 Lungimea limbului 0,608 0,398 Lăţimea limbului 0,669 0,343 Lungimea peţiolului 0,569 0,401 Lungime internodii 0,557 0,024

Chiar dacă în experienţă caracteristicile studiate au prezentat un determinism genetic apreciabil, nu în toate cazurile efectele aditive au jucat rolul cel mai important, aspect rezultat din valorile coeficienţilor de heritabilitate în sens restrâns, cuprinse între 0,024 (lungimea internodiilor) şi 0,486 (înălţimea plantelor). Dacă pentru înălţimea plantelor, cu valoarea maximă a lui h2, aditivitatea a avut o pondere considerabilă în manifestarea caracterului, pentru lungimea internodiilor şi numărul de frunze pe plantă, nu aditivitatea, ci efectele de dominanţă şi de epistazie au avut contribuţia majoră.

Numărul de frunze pe plantă (un important element de productivitate, suprafaţa foliară la pomii fructiferi influenţând semnificativ şi capacitatea fotosintetică şi potenţialul productiv) a fost influenţat în proporţie de 87,3% de genotip, dar datorită aditivităţii sale scăzute (6,7% din varianţa fenotipică), se transmite cu mai puţină fidelitate în descendenţe hibride. Diferenţa amplă dintre efectele genetice totale şi cele aditive, s-a datorat efectelor genetice non-aditive, respectiv efectelor genetice de dominanţă şi interacţiune. S-a desprins concluzia că în ameliorarea părului pot apare dificultăţi în obţinerea unor genotipuri cu număr mare de frunze pe pom prin hibridări artificiale, chiar dacă genitorii prezintă caracterul respectiv. În schimb, efectele specifice de combinare au evidenţiat formulele parentale care pot asigura obţinerea unor descendenţi cu particularităţile dorite (ex. Arvena x Williams, Williams x Aurora).

Un alt caracter dificil de transmis prin hibridare îl constituie lungimea internodiilor, la care în experienţă efectele de aditivitate ale poligenelor, care contribuie la transmiterea şi moştenirea caracterelor în descendenţele seminale, au reprezentat doar 2,4%. Rezultatul a furnizat informaţii interesante privind posibilităţile obţinerii unor forme cu habitus adecvat cerinţelor moderne, în esenţă de tip spur, prin hibridare. Cota redusă a varianţei aditive pentru lungimea internodiilor (particularitate reprezentativă a tipului spur) a ilustrat puternicele efecte non-aditive care contribuie la manifestarea caracterului, şi care constituie o piedică în calea obţinerii unor descendenţi seminali de tip spur. Şi în acest caz, şansele provocării variabilităţii profitabile pentru selecţia în direcţia dorită pot creşte considerabil prin testarea CGC şi în special CSC, a potenţialilor genitori, identificându-se formulele parentale optime.

Rezultate obţinute în hibridarea efectuată conform modelului Griffing IV În urma prelucrării statistice a datelor privind vigoarea hibrizilor din dialela efectuată după

modelul IV Griffing, s-au obţinut următoarele rezultate şi concluzii. În funcţie de tipul de creştere a pomilor (ideotipului arhitectural sau habitusului) hibrizii au

fost încadraţi în şase clase în conformitate cu ghidul UPOV (UPOV Guidelines): 1. Fastigiat (Fastigiate); 2. Compact (Upright); 3. Semi-compact (Semi-upright); 4. Ramificat (Spreading); 5. Căzător (Drooping); 6. Pletos sau plângător (Weeping). Media notelor acordate pentru ideotip în interiorul combinaţiilor hibride a variat între 3,00 la Milenium x Virgiliu Hibernal (ambele

28

cultivaruri create la SCDP Cluj-Napoca) şi 3,50 la Contesa de Paris x Milenium şi Milenium x Meda. Comparativ cu media experienţei, considerată martor (3,35), doar combinaţia Milenium x Virgiliu Hibernal, cu cea mai mică valoare, a prezentat abateri asigurate statistic.

În general, valoarea coeficienţilor de variabilitate pentru caracter a fost medie, cuprinsă între 10-20%. Valori extreme au fost înregistrate în combinaţia Meda x Virgiliu Hibernal (cu cea mai mică variabilitate, s% - 14.9), respectiv Milenium x Virgiliu Hibernal (s%=22.0).

Valorile “F” calculate pentru CGC şi CSC sunt superioare valorilor teoretice ale lui “F” pentru probabilităţile de transgresiune P5% şi P1%. Datele obţinute sugerează faptul că la formele parentale utilizate în hibridările din experienţă, efectele capacităţii generale de combinare şi ale capacităţii specifice de combinare sunt reale în determinarea unui anumit ideotip architectural al pomilor la hibrizii F1. Se observă că îndeosebi valoarea calculată a lui “F” pentru CSC este mult superioară comparativ cu “F” teoretic, ceea ce înseamnă că ideotipul descendenţilor hibrizi la păr este direct influenţată de combinabilitatea specifică a formelor parentale.

Dintre soiurile care au participat ca genitori în hibridarea dialelă, se remarcă printr-o ridicată capacitate generală de combinare în direcţia obţinerii unor descendenţi cu un ideotip fastigiat sau compact-drept soiul Virgiliu Hibernal. Comparativ cu acesta, soiurile Contesa de Paris şi Meda, utilizate ca genitori, au dat naştere unor progeni cu tendinţă de ramificare, ambele cultivaruri prezentând un efect CGC pozitiv, asigurat statistic.

La hibrizii respectivi, elementele de vigoare au fost puternic influenţate de efectele aditive sau/şi non-aditive, cu diferenţe evidente în funcţie de caracterul analizat.

Soiul Milenium transmite o sensibilitate la rapăn accentuată descendenţilor, cea mai bună comportare fiind transmisă descendenţilor seminali de Contesa de Paris. În transmiterea rezistenţei sau sensibilităţii la rapăn, efectele non aditive, de epistazie şi dominanţă, nu au fost semnificative în nici o formulă parentală. Dintre genitori, cea mai bună reacţie împotriva atacului de septorioză a prezentat-o Meda, urmată de soiul Contesa de Paris (Tabelul 104). Pe ansamblu, în funcţie de comportarea la atacul de Septoria pyricola soiurile analizate au fost considerate: tolerante - spre rezistente (Meda şi Contesa de Paris); mediu atacat (Milenium); susceptibil (Virgiliu Hibernal).

Tabelul 104 Rezultate privind notele pentru atacul de septorioză (scara 0-5) la hibrizii F1 în şase combinaţii hibride,

modelul dialel Griffing IV Combinaţia hibridă

(♀ x ♂) Note septorioză

x ± sx ± d Valoarea

t Semn. Dif. CV%

1 Contesa de Paris x Milenium 2.09 ± 0.20 0.59 2.7 xx 53.4 2 Contesa de Paris x Meda 1.09 ± 0.09 -0.41 -3.2 oo 27.6 3 Cont. de Paris x Virgiliu Hibernal 1.67 ± 0.33 0.16 0.5 - 49.0 4 Milenium x Meda 1.85 ± 0.29 0.35 1.1 - 70.8 5 Milenium x Virgiliu Hibernal 1.18 ± 0.08 -0.32 -2.6 oo 39.3 6 Meda x Virgiliu Hibernal 1.14 ± 0.14 -0.36 -2.1 o 33.1 Media experienţei (Mt.) 1.50 ± 0.09 - - - 64.7

*, **, ***/o, oo, ooo Semnificaţia pentru P<0.05, 0.01şi 0.001 (pozitivă, respectiv negativă)

Pe baza valorilor CGC şi CSC, Virgiliu Hibernal şi Meda transmit descendenţilor seminali o bună comportare la atacul de septorioză, prin urmare aceste soiuri pot fi recomandate ca genitori pentru obţinerea unor progeni rezistenţi la boală. În contrast, datorită efectelor CGC, soiurile Contesa de Paris şi Milenium transmit o sensibilitate accentuată descendenţilor (Tabelul 106).

Majoritatea caracterelor analizate la hibrizii F1 au prezentat în condiţiile experienţei un determinism genetic considerabil, fiind influenţate în proporţie de peste 50% de genotip. Singura excepţie a constituit-o comportarea hibrizilor la atacul de rapăn, caracteristică la care ponderea varianţei genetice din varianţa fenotipică (totală) a reprezentat doar 39,3%. La celelalte caracteristici, cota de participare a genotipului la manifestarea lor fenotipică a fost consistentă, depăşind 50%.

29

Tabelul 106 Efectele CSC, ale CGC şi constanţa CSC asupra comportării la atacul de septorioză a hibrizilor F1 de păr

Efectul CSC ♀/♂ Genitorii Milenium Meda Virgiliu Hib. Efectul CGC Constanţa CSC

Contesa de Paris 0.1140- - 0.3680ooo +0.2540xx + 0.1692xx 0.102916 Milenium +0.2540xx -0.3680ooo +0.3063xxx 0.102916 Meda +0.1140- -0.2146ooo 0.102916 Virgiliu Hibernal -0.2608ooo 0.102916

DL pentru semnificaţia efectului CGC şi CSC: CGC/GCA: DL 5% = 0.1015; DL 1% = 0.1334; DL 0.1% = 0.1710

Rezultatele au semnificat faptul că influenţele de natură genetică au fost superioare în exprimarea fenotipică a caracterelor respective, comparativ cu influenţa mai redusă a factorilor de mediu. Cu excepţia reacţiei hibrizilor la atacul de septorioză, pentru celelalte caracteristici heritabilitatea în sens larg a avut valori diferite, oscilând în funcţie de caracter, cea mai mare valoare înregistrându-se pentru circumferinţa trunchiului (H2 =0,903), iar cea mai mică pentru unghiul de inserţie al şarpantelor pe pom (H2 =0,668).

Coeficienţii de heritabilitate în sens restrâns au demonstrat faptul că, în afara efectelor aditive, cele non-aditive au avut o contribuţie importantă la manifestarea caracteristicilor analizate. Mai mult, chiar dacă în experienţă caracteristicile studiate au prezentat un determinism genetic apreciabil prin prisma valorilor H2, în majoritatea cazurilor nu efectele aditive, ci cele de dominanţă şi epistazie au jucat rolul cel mai important (Tabelul 107). Acest aspect a rezultat în mod clar din valorile coeficienţilor de heritabilitate în sens restrâns, care au avut limite foarte largi, cuprinse între 0,089 (înălţimea trunchiului) şi 0,485 (circumferinţa trunchiului).

Tabelul 107 Coeficienţii de heritabilitate în sens larg şi în sens restrâns, pentru caracterele studiate la descendenţii F1 din

hibridarea dialelă modelul Griffing IV Coeficientul de heritabilitate Caracterele analizate În sens larg (H2) În sens restrâns (h2))

Ideotipul hibrizilor 0,727 0,129 Înălţimea hibrizilor 0,884 0,190 Circumferinţa trunchiului 0,903 0,485 Înălţimea trunchiului 0,855 0,089 Diametrul coroanei 0,898 0,383 Numărul de şarpante pe pom 0,839 0,435 Unghiul de inserţie al şarpantelor 0,668 0,105 Reacţia la atacul de rapăn 0,824 0,136 Reacţia la atacul de septorioză 0,393 0,099

Pe lângă circumferinţa trunchiului, aditivitatea a avut o pondere considerabilă în manifestarea numărului de şarpante pe pom (h2=0,435) şi diametrului coroanei (h2=0,383), aceste caractere fiind singurele care au prezentat o valoare de ameliorare ridicată. Prin urmare, în cazul lor, printr-o alegere judicioasă a genitorilor se poate miza pe o bună transmitere şi fixare în descendenţele hibride. Pentru cele mai importante caractere analizate, care constituie importante obiective de ameliorare la păr, nu aditivitatea, ci efectele de dominanţă şi de epistazie au avut o contribuţie majoră, ex.: comportarea hibrizilor la atacul de rapăn (la care h2 a avut o valoare scăzută, 0,136, chiar dacă valoarea H2=0,824 a sugerat că răspunsul plantelor la atac a fost puternic influenţat de zestrea ereditară) şi la atacul de septorioză (h2=0,099).

De asemenea, ideotipul pomilor, chiar dacă s-a dovedit un caracter influenţat în proporţie de 72,7% de genotip, se transmite cu mai puţină fidelitate în descendenţele hibride, datorită aditivităţii scăzute (varianţa aditivă constituind doar 12,9% din varianţa fenotipică totală). O situaţie similară se constată şi pentru unghiul de inserţie al şarpantelor pe pom, la care cota de participare a genotipului la exprimarea fenotipică a fost de 66,8%, dar din această valoare considerabilă, efectelor de aditivitate le-a revenit doar 10,5%. Caracterele înregistrate cu cel mai redus efect al aditivităţii poligenelor sunt şi cele mai dificil de transmis prin hibridare, întrucât ele se moştenesc şi fixează cu mai puţină probabilitate în descendenţele seminale.

30

Rezultatele obţinute au oferit informaţii utile privind posibilităţile obţinerii unor descendenţe hibride profitabile pentru selecţia în direcţia dorită, conform obiectivelor de ameliorare propuse. Totodată, aceste rezultate au scos în evidenţă dificultăţile care apar în ameliorarea părului în direcţia creării unor soiuri noi cu un habitus dorit (de exemplu, creştere şi fructificare compactă) şi rezistenţă la atacul bolilor (rapăn şi septorioză). Obţinerea unor descendenţi seminali cu particularităţile dorite este de multe ori limitată de cota redusă de participare a varianţei genetice aditive în ereditatea unor caractere, în favoarea efectelor genetice non-aditive.

Prin urmare, chiar dacă soiurile alese ca genitori manifestă caracterul/caracterele dorite, este posibil ca ele să nu posede o capacitate combinativă generală care să favorizeze transmiterea lor la descendenţi. În schimb, testarea capacităţii specifice de combinare a potenţialilor genitori, prin hibridări dialele, oferă posibilitatea identificării formulelor parentale (respectiv a modului de combinare a genitorilor), prin care să se obţină descendenţe în care variabilitatea fenotipică şi genotipică provocată să poată fi exploatată în mod eficient prin selecţie. Şansele provocării unei variabilităţi profitabile pentru selecţia în direcţia creării unor soiuri de păr rezistente la rapăn şi septorioză pot creşte considerabil prin hibridări dialele şi testarea CGC şi CSC a potenţialilor genitori. Rezultatele obţinute au confirmat faptul că identificarea genitorilor pe baza efectelor CGC şi CSC constituie o bună strategie în lucrările de selecţie pentru rezistenţa la boli.

Investigarea eredităţii unor caracteristici favorabile la păr prin alte modele

În teză au fost prezentate şi alte metode de estimare a heritabilităţii sau altor parametri genetici de interes, fiind ilustrat un model aplicat pentru evaluarea heritabilităţii rezistenţei / sensibilităţii pomilor la atacul de rapăn (Figura 18).

Colecţia Naţională de Soiuri – “n” genotipuri Soiurile utilizate ca genitori – dialela IV

F1 - Hibrizi

P - Genitori

S = Intensitatea (diferenţial) de selecţie

S=xGenitorilor-xPopulaţiei

S=2,37-0,92=1,45

R = Răspunsul la selecţie(R = h2S)

R=XColecţie- XHibrizi F1

R=1,05

h2=R/S=1,05/1,45

h2=0,724

XColecţie =2,37 XGenitori =0,92

XHibrizi F1 =1,32

Figura 18. Intensitatea de Selecţie (S) şi Răspunsul la Selecţie (R), pentru comportarea pomilor la rapăn, într-un experiment de selecţie artificială, h2 = R/S

31

S-a urmărit nu numai exemplificarea modului în care pot fi echivalate metodele de apreciere a atacului, în funcţie de materialul biologic supus studiului, ci şi elaborarea unui algoritm uşor de urmat în cercetări similare la orice specie horticolă, care să permită nu numai calcularea Coeficientului de Heritabilitate, ci şi Răspunsului la Selecţie (R) şi Intensităţii de Selecţie (S).

Utilizarea tehnicilor de marcare moleculară pentru studiul comportării la atacul de septorioză Amplificarea şi electroforeza ADN-ului prin migrare în gel de agaroză au evidenţiat

deosebiri marcante între variantele experimentale, în continuare fiind prezentate rezultatele doar la unele variante, reprezentate de soiurile genitoare şi descendenţii hibrizi F1 cu o încadrare distinctă în clasele fenotipice urmărite pentru comportarea la atacul de septorioză. În Figurile 19, 20, 21, 22 şi 23 este ilustrată migrarea produşilor de amplificare la soiurile genitoare şi la combinaţiile hibride în care s-a efectuat selecţia pentru forme extreme, privind comportarea la septorioză (rezistenţă - sensibilitate).

Figura 19. Profilul electroforetic obţinut în urma amplificării cu primerii OPA 01 şi OPB10

La toate profilele de amplificare din figurile prezentate se observă polimorfismul diferenţiat

existent în rândul soiurilor genitoare şi a hibrizilor F1. Chiar dacă între unele soiuri genitoare există o similitudine frapantă (ex. Variantele 5 şi 6 din Figura 19, cu primerul OPA 01), între soiurile respective şi celelalte variante – soiuri sau hibrizi, sunt uşor de sesizat abateri marcante, fapt ce confirmă diferenţele existente la nivel molecular, confirmându-se în acest fel şi cele observate la nivel fenotipic, cu ocazia selecţiilor pentru rezistenţa sau sensibilitatea la atacul de Septoria.

Figura 20. Profilul electroforetic obţinut în urma amplificării cu primerii OPA 17 şi OPB 08

În Figura 19, variantele 5 şi 6 sunt reprezentate de soiurile considerate fenotipic tolerante-

spre rezistente (Meda şi Contesa de Paris); asemănarea dintre ele la nivel de ADN se datorează înrudirii apropiate a celor două cultivaruri, Contesa de Paris fiind unul dintre genitorii selecţiei Meda. Este interesant de remarcat faptul că în acelaşi profil, cu acelaşi primer, cele două cultivaruri sunt extrem de asemănătoare cu descendenţii sensibili proveniţi din combinaţia Milenium x 89-1-81 (varianta 12).

32

Figura 21. Profilul electroforetic obţinut în urma amplificării cu primerii OPA 20 şi OPAL 20

Întrucât polimorfismul poate fi considerat util atunci când există bandă la soiul/genotipul

rezistent (genotipurile - în cazul selecţiei BSA) şi lipseşte la soiul/genotipul sensibil. Cele două genotipuri tolerante la boală, utilizate ca genitori, prezintă unele benzi clare atât în cazul utilizării primerului OPA 01 (unde pot fi sesizaţi mai mulţi produşi de amplificare (benzi polimorfice evidente), cât şi în cazul altor primeri (OPB10 – Figura 19, OPB8 – Figura 20, OPAL 20 – Figura 21, OPAB 11 şi AB 11 – Figura 22 etc.). În funcţie de primerii utilizaţi, unele benzi polimorfe au fost prezente şi la hibrizii consideraţi rezistenţi din punct de vedere fenotipic.

Figura 22. Profilul electroforetic obţinut în urma amplificării cu primerii OPAB 11 şi AB 11

Figura 23. Profilul electroforetic obţinut în urma amplificării cu primerii OPB 18, OPC 14 şi OPC 16

S-a constatat că unii primeri nu au fost concludenţi în privinţa produşilor de amplificare (ex.

OPA 17 – Figura 20, însă doar pentru unele variante; OPB 18 şi OPC 16 – Figura 23, de asemenea, doar în cazul anumitor variante reprezentate de genitori sau hibrizii F1).

Cu toate acestea, primeri precum OPA 01, OPB 10, OPB 08, OPAL 20, OPAB 11, AB 11, OPC 14 au evidenţiat markeri genetici dominanţi specifici genelor ce controlează comportarea părului la atacul de septorioză. La aceştia se poate adăuga şi OPC 16 (Figura 23), la migrarea cu acesta observându-se că în urma amplificării au fost obţinuţi 31 produşi de amplificare, dintre care 19,4% (6 benzi) polimorfe.

33

În dendrograma din Figura 24 sunt ilustrate distanţele genetice dintre soiurile utilizate ca genitori şi descendenţii proveniţi din acestea, în urma încrucişării dialele.

Figura 24. Dendrograma pentru genitorii şi hibrizii F1 de păr rezultaţi în urma încrucişării dialele,

realizată cu ajutorul tehnicii RAPD Trebuie precizat faptul că între soiurile utilizate ca genitori a existat un grad apropiat de

înrudire datorat faptului că soiul Contesa de Paris (soi vechi franţuzesc, foarte cunoscut, larg răspândit în lume şi în grădinile particulare din Transilvania) a fost genitor comun al tuturor genotipurilor utilizate în hibridări, iar în acest fel practic şi descendenţii au fost înrudiţi.

Dendrograma obţinută relevă faptul că variantele analizate, reprezentate de soiurile genitoare şi hibrizii acestora se grupează în clase şi grupe distincte, cu toată înrudirea formelor genitoare şi a descendenţilor hibrizi F1.

Se evidenţiază că dintre genitori, din punct de vedere filogenetic, mai apropiat de forma parentală comună (Contesa de Paris) apare soiul Virgiliu Hibernal (intrând în acelaşi grup filogenetic ca înrudire strânsă), apoi selecţia Meda.

La păr, datorită gradului ridicat de heterozigoţie, faptul nu a constituit un impediment în provocarea variabilităţii dorite, iar la descendenţii F1 nu s-a sesizat manifestarea depresiunii de consangvinizare. Originea cultivarurilor folosite în hibridări, toate create la SCDP Cluj a fost

34

următoarea: Virgiliu Hibernal = Passe Crassane x Contesa de Paris; Milenium = Cluj 16-4-12 (Josephine de Malines x Doctor Lucius) x Contesa de Paris; Meda = Contesa de Paris x Republica.

Prin prisma polimorfismului la nivel molecular, cel mai îndepărtat soi de genitorul comun este Milenium, acesta formând un subgrup cu hibrizii sensibili la Septoria rezultaţi din încrucişarea Milenium x Virgiliu Hibernal.

Este de remarcat faptul că unii hibrizi (ex. cei proveniţi din Virgiliu Hibernal şi Meda, adică variantele 02 şi 04), care practic formează o clasă distinctă, se distanţează ca ramificare de genitori, precum şi de restul hibrizilor, cu toate că după cum s-a menţionat sunt apropiaţi ca origine de aceştia. Variantele 02 şi 04, reprezentate de hibrizii sensibili şi rezistenţi la atacul de septorioză din aceeaşi combinaţie (Virgiliu Hibernal şi Meda) sunt în mod curios singurele la care se confirmă apropierea filogenetică (în mod concret ele fiind reprezentate de hibrizi „fraţi” sau „surori”, însă încadraţi în clase extreme fenotipic în funcţie de sensibilitatea sau rezistenţa lor la agentul patogen). Înrudirea dintre unele variante apare evidentă şi în cazul unor grupe formate din hibrizi şi genitorul acestora, sau hibrizii care au avut un părinte comun (01 şi 09; 11 şi 12; 14 şi 15). Faptul că soiurile create la SCDP Cluj, provenind din genitorul comun reprezentat de Contesa de Paris nu sunt mai apropiate genetic, nu este total inexplicabil. Astfel, diferenţierea dintre aceste soiuri cu un ascendent comun poate fi datorată proceselor de segregare, recombinare genică şi selecţie, pe parcursul procesului de ameliorare parcurs. Cercetările efectuate au permis obţinerea unor rezultate ştiinţifice originale, cu o certă importanţă teoretică şi practică. Selecţia fenotipică, precum şi rezultatele referitoare la ereditatea şi variabilitatea caracteristicilor esenţiale pentru ameliorarea şi cultura părului, au fost completate cu informaţii obţinute la nivel molecular, prin selecţia MAS, tehnica BSA. Nivelul ştiinţific al rezultatelor obţinute poate fi considerat în concordanţă cu cele mai avansate şi moderne cercetări desfăşurate în genetica şi ameliorarea părului.

Rezultate obţinute în hibridările ciclice cu soiul Haydeea

utilizat ca tester matern şi patern Hibridările ciclice în care soiul Haydeea a participat în calitate de tester matern şi patern au permis o analiză exhaustivă a descendenţelor F1, efectuată atât în interiorul fiecărei hibridări ciclice (progeni ‘Half SIB’), cât şi între cele două încrucişări ciclice cu tester comun (soiul Haydeea, utilizat ca tester matern şi patern). În acest fel, au fost scoase în evidenţă diferenţele datorate combinabilităţii generale a soiurilor utilizate ca genitori (încrucişate cu testerul), precum şi asemănările şi deosebirile dintre descendenţii proveniţi din genitori comuni, respectiv a descendenţilor fraţi buni (progeni ‘Full SIB’). În plus, hibridările directe şi reciproce au dat posibilitatea evidenţierii efectelor materne, datorate eredităţii extranucleare, citoplasmatice.

Tabelul 109 Înălţimea hibrizilor F1 de păr în cele două combinaţii ciclice cu soiul Haydeea, utilizat ca tester matern şi patern Combinaţia hibridă

♀ x ♂ Înălţimea medie

(cm) Val. % Diferenţa (cm)) Valoarea t Semnif. CV%

Aurora 44,4 176,2 19,2 +4,8 xxx 40,6 Jubileu 16,6 65,9 -8,7 -2,9 oo 43,4 Arvena 17,4 69,0 -7,9 -3,7 ooo 32,2 Williams

Haydeea

22,6 89,7 -2,6 -1,0 - 42,0 Media experienţei (Mt.) 25,2 100,0 - - - 39,5

Aurora 22,3 128,2 4,9 +2,4 x 41,3 Jubileu 17,0 97,7 -0,3 -0,2 - 40,7 Arvena 16,4 94,3 -1,0 -0,9 - 22,8

Haydeea

Williams 13,8 79,3 -3,5 -3,3 oo 29,0 Media experienţei (Mt.) 17,4 100,0 - - - 33,5

35

Dintre opt combinaţii hibride, vigoarea cea mai mare au prezentat-o hibrizii din combinaţiile Aurora x Haydeea şi Haydeea x Aurora, însă cu o diferenţă extrem de mare pentru media înălţimii hibrizilor din cele două încrucişări cu genitori comuni (Tabelul 109). Diferenţa dublă pentru înălţimea hibrizilor la fraţii buni, proveniţi din aceeaşi părinţi, în cele două combinaţii, de tipul directă şi reciprocă, a scos în evidenţă efecte de natură citoplasmatică considerabile.

S-a stabilit în mod peremptoriu, că ereditatea de natură extranucleară acţionează la Haydeea în direcţia transmiterii unei vigori mici la descendenţii seminali, ipoteză confirmată şi de rezultatele obţinute pe ansamblul celor două hibridări ciclice, Haydeea utilizată ca genitor matern transmiţând o vigoare mai mică decât în hibridarea ciclică în care a participat ca tester patern.

S-a emis şi ipoteza că vigoarea mare, exprimată prin înălţimea hibrizilor, transmisă de Aurora în combinaţie cu Haydeea, comparativ cu celelalte soiuri, poate fi datorată nu numai capacităţii generale de combinare a soiului, ci şi capacităţii specifice de combinare, prin urmare efectelor de dominanţă şi epistazie. Cu atât mai dificil de estimat sunt aceste efecte genetice, precum şi cele de aditivitate, cu cât există situaţii precum cea identificată în experienţă, când se manifestă şi efecte genetice de natură extranucleară, care ies din „tiparele” modelelor de analiză hibridologică ale dialelelor lui Griffing. În sfârşit, s-a remarcat şi faptul că vigoarea redusă a descendenţilor din combinaţiile soiului Haydeea ca tată, cu Jubileu şi Arvena, respectiv Haydeea ca mamă, cu Williams, ilustrează diferenţele considerabile datorate formulei parentale şi rolului matern sau patern a unuia dintre cei doi genitori dintr-o combinaţie hibridă.

Variabilitatea caracteristicilor analizate la hibrizii F1 a fost suficient de mare în interiorul tuturor familiilor hibride, astfel încât populaţiile obţinute prin hibridare pot constitui o sursă de variabilitate şi selecţie favorabilă identificării de noi genotipuri cu vigoare scăzută, în concordanţă cu obiectivele moderne, de creare şi lansare în cultură a unor soiuri pretabile la sistemele intensive şi superintensive de cultură, sau cu alte caracteristici dorite.

Coeficienţii de heritabilitate în sens larg (H2) au sugerat o contribuţie preponderentă a genotipului la manifestarea caracterelor studiate, dar şi o contribuţie semnificativă a factorilor de mediu pentru anumite caractere şi o influenţă a modului de participare a testerului, ca formă maternă sau paternă. Valorile coeficienţilor de heritabilitate în sens restrâns (h2) au scos în evidenţă că nu efectele de aditivitate au jucat rolul cel mai important în transmiterea şi manifestarea caracterelor respective, ci efectele non-aditive (Tabelul 117).

Tabelul 117 Coeficienţii de heritabilitate în sens larg şi în sens restrâns, pentru caracterele studiate la descendenţii F1 din

hibridarea ciclică cu soiul Haydeea utilizat ca tester matern şi patern Testerul Coeficientul de heritabilitate Caracterele analizate

Matern (♀)/ Patern (♂) În sens larg (H2) În sens restrâns (h2) - Haydeea 0,965 0,184 Înălţimea plantelor

Haydeea - 0,880 0,128 - Haydeea 0,225*? “F” nesemnif. Diametrul la colet

Haydeea - 0,251*? “F” nesemnif. - Haydeea 0,781 0,111 Diametrul coroanei

Haydeea - 0,965 0,157 - Haydeea 0,906 0,160 Numărul de frunze

Haydeea - 0,840 0,115 - Haydeea 0,608 0,043 Lungimea limbului

Haydeea - 0,969 0,158 - Haydeea 0,857 0,141 Lăţimea limbului

Haydeea - 0,775 0,093 - Haydeea 0,869 0,146 Lungimea peţiolului

Haydeea - 0,774 0,092 - Haydeea 0,946 0,176 Lungime internodii

Haydeea - 0,773 0,092 * Proba “F” nu a fost relevantă

36

În condiţiile experienţei, dintre toate caracterele, înălţimea plantelor, cu valoarea maximă a

lui h2 când Haydeea a fost tester patern, a fost caracterul cu cea mai ridicată cotă de contribuţie a aditivităţii.

Chiar dacă la majoritatea caracterelor, nu aditivitatea, ci efectele de dominanţă şi de epistazie au influenţat în mod hotărâtor exprimarea lor fenotipică şi, ca urmare, astfel de caracteristici se transmit cu mai puţină fidelitate în descendenţele hibride, s-a formulat concluzia că printr-o alegere judicioasă a genitorilor şi, în special, a formulei parentale, se poate provoca prin hibridare dirijată o variabilitate profitabilă pentru selecţia în direcţiile dorite.

Probabil unele diferenţe între valorile coeficienţilor de heritabilitate în sens larg, evidente în cadrul unor hibridări ciclice în funcţie de modul în care a participat Haydeea ca tester (mamă sau tată), se datorează şi unor posibile efecte materne, conform ipotezelor formulate anterior, datorate influenţei eredităţii extranucleare, citoplasmatice. Este cazul caracterelor: lungimea limbului (H2=0,608 când Haydeea a fost utilizat ca tester patern şi H2=0,969 când Haydeea a fost utilizat ca tester matern); lungimea internodiilor (H2=0,946 când Haydeea a fost utilizat ca tester patern şi H2=0,773 când Haydeea a fost utilizat ca tester matern). În cazul unor astfel de caractere, cu toate că diferenţele au fost evidente, este interesant de constatat faptul că per ansamblul experienţei, valorile medii ale coeficienţilor de heritabilitate în sens larg, când Haydeea a participat ca tester matern şi patern, au fost deosebit de apropiate (Figura 25).

♀

♂

♀

♂

♀♂

♀

♂

♀

♂

♀

♂

♀

♂

♀=0.847 ♂=0.854

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

Înaltimeaplantelor /Height of

hybrids

Diametrulcoroanei /

Crowndiameter

Numarul defrunze /

Number ofleaves

Lungimealimbului /Length

limb

Latimealimbului /

Limb width

Lungimeapetiolului /

Petiolelength

Lungimeinternodii /Internodes

length

Media /Mean

♀ ♂

Figura 25. Coeficienţii de heritabilitate în sens larg, în funcţie de participarea soiului Haydeea ca tester matern (♀) şi

patern (♂), în hibridările ciclice din experienţă În Figura 26 sunt ilustrate diferenţele dintre coeficienţii de heritabilitate în sens restrâns, în

funcţie de caracterele analizate şi de participarea soiului Haydeea ca tester matern sau patern. Se constată că, în experienţă, valorile medii ale coeficienţilor de heritabilitate în sens restrâns au fost relativ apropiate, cu o diferenţă pentru aditivitatea poligenelor când Haydeea a fost utilizat ca genitor matern (h2=0,137), comparativ cu utilizarea sa ca genitor patern (h2=0,119).

37

♀

♂

♀

♂ ♀

♂

♀

♂♀

♂

♀

♂

♀

♂

♀=0.137

♂=0.119

0.0400.0500.0600.0700.0800.0900.1000.1100.1200.1300.1400.1500.1600.1700.1800.190

Înaltimeaplantelor /Height of

hybrids

Diametrulcoroanei /

Crowndiameter

Numarul defrunze /

Number ofleaves

Lungimealimbului /Length

limb

Latimealimbului /

Limb width

Lungimeapetiolului /

Petiolelength

Lungimeinternodii /Internodes

length

Media /Mean

♀ ♂

Figura 26. Coeficienţii de heritabilitate în sens restrâns, în funcţie de participarea soiului Haydeea ca tester matern (♀)

şi patern (♂), în hibridările ciclice din experienţă

CONSIDERENTE FINALE PRIVIND CALCULAREA ŞI INTERPRETAREA COEFICIENŢILOR DE HERITABILITATE PENTRU CARACTERE DE INTERES LA

PĂR, VALORIFICAREA REZULTATELOR ŞI INFORMAŢIILOR OBŢINUTE

Indiscutabil, utilizarea hibridărilor ciclice şi dialele în ameliorarea părului furnizează informaţii deosebit de relevante şi utile privind ereditatea caracteristicilor de interes pentru cultura şi ameliorarea părului. În afara datelor privind determinismul genetic al caracterelor, cele două metode permit evaluarea potenţialului genetic al unor soiuri utilizate ca genitori, privind capacitatea lor de transmitere şi fixare la descendenţii seminali a caracteristicilor valoroase pe care le posedă.

Astfel, hibridările ciclice au dat posibilitatea estimării capacităţii generale de combinare a soiurilor genitoare privind potenţialul lor de a-şi transmite, prin hibridare, particularităţile favorabile la hibrizii F1, precum şi provocarea unei variabilităţi artificiale ample, extrem de utilă aplicării selecţiei în direcţiile dorite, conform obiectivelor de ameliorare avute în vedere.

Hibridările dialele au permis şi estimarea capacităţii specifice de combinare a soiurilor utilizate ca genitori, astfel încât să fie identificate cele mai bune formule parentale, care să asigure manifestarea unui puternic efect heterozis la hibrizii F1 pentru caracterele de interes.

În experienţele efectuate, rezultatele obţinute în acest sens au fost deosebit de interesante, chiar dacă ele s-au axat pe caracteristicile descendenţilor seminali în stadiu tânăr (plante tinere). Cu toate acestea, ele se pot aplica şi la plante mature, respectiv după intrarea pomilor pe rod, când pot fi analizate alte caractere de mare interes agronomic, referitoare în primul rând la producţie şi calitatea fructelor. Analizele de genetică cantitativă pentru caractere de interes la păr (ex. greutatea fructelor, conţinutul în substanţe utile, pH-ul sucului din fructe, epoca de coacere a fructelor etc.) şi calcularea heritabilităţii în sens restrâns pentru astfel de caractere sunt frecvent utilizate în ameliorarea părului (Bell şi Janick, 1990; Abe şi colab., 1993; Abe şi colab., 1995). În funcţie de materialul biologic din experienţe, s-au calculat atât coeficienţii de heritabilitate în sens larg, cât şi în sens restrâns. Evident, în cazul clonelor (soiurile sau speciile din Colecţia Naţională de Păr), a fost posibilă descompunerea varianţelor astfel încât să fie calculat doar coeficientul de heritabilitate în sens larg. În modelul ilustrat la hibrizii dialeli obţinuţi după modelul Griffing IV, dar în care heritabilitatea s-a calculat pe baza Răspunsului la Selecţie (R) şi Intensităţii

38

de Selecţie (S) pentru comportarea pomilor la atacul de rapăn, chiar dacă coeficientul de heritabilitate s-a notat cu „h2” (h2 = R/S), rezultatul a ilustrat heritabilitatea în sens larg. În afara acestor modele, în experienţele efectuate, hibridările ciclice şi dialele au dat posibilitatea descompunerii varianţelor genetice, astfel încât s-a estimat varianţa genetică de aditivitate şi, pe baza acesteia, au fost calculaţi coeficienţii de heritabilitate în sens restrâns. Întrucât şi în lucrările de genetică şi ameliorare a părului persistă încă unele inadvertenţe privind calcularea şi utilizarea coeficienţilor de heritabilitate, pentru evitarea unor confuzii sau obţinerea unor rezultate eronate, trebuie respectate şi aplicate modele adecvate, precum şi formule şi notări corecte.

Astfel, coeficientul de heritabilitate în sens larg se notează cu „H2” (H2 = VG/VP), iar coeficientul de heritabilitate în sens restrâns cu „h2” (Piepho şi Möhring, 2007). Coeficientul de heritabilitate în sens restrâns (h2 = VGad/VP) se calculează numai în cadrul unor modele de hibridare care să permită estimarea varianţei genetice aditive (Nyquist, 1991; Holland şi colab., 2003). Este de preferat aprecierea eficacităţii selecţiei prin intermediul răspunsului aşteptat al selecţiei (R), calculat în funcţie de valoarea coeficientului de heritabilitate în sens restrâns (Piepho şi Möhring, 2007), decât calcularea heritabilităţii pe baza răspunsului la selecţie şi intensităţii selecţiei, într-o asemenea situaţie, după cum s-a menţionat, rezultatul ilustrând heritabilitatea în sens larg. Pe de altă parte, nu numai calcularea, ci şi interpretarea, respectiv valorificarea informaţiilor furnizate de coeficienţii de heritabilitate trebuie să aibă în vedere particularităţile materialului biologic pe care s-a efectuat cercetarea, cele ale metodelor utilizate, caracterele analizate etc.

În experienţele în care s-au analizat caracteristicile hibrizilor F1 de păr s-au înregistrat diferenţe pentru valorile H2 şi h2 nu numai în funcţie de modelul de calcul al heritabilităţii, ci şi în funcţie de genitorii utilizaţi şi modelul de hibridare (ciclică sau dialelă), respectiv de modul de participare a genitorului folosit ca tester în cele două hibridări ciclice (Figura 27).

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

Înaltimeaplantelor / Height

of hybrids

Diametrulcoroanei / Crown

diameter

Numarul defrunze / Number

of leaves

Lungimealimbului / Length

limb

Latimea limbului/ Limb width

Lungimeapetiolului /

Petiole length

Lungimeinternodii /

Internodes length

H - Dialela II / Diallel II h - Dialela II / Diallel IIH - Ciclica Haydeea mama / Cyclic Haydeea mother h - Ciclica Haydeea mama / Cyclic Haydeea motherH - Ciclica Haydeea tata / Cyclic Haydeea father h - Ciclica Haydeea tata / Cyclic Haydeea father

Figura 27. Diferenţele valorilor coeficienţilor de heritabilitate în sens larg (H2) şi în sens restrâns (h2) pentru aceleaşi caractere al hibrizilor F1 de păr, în funcţie de modelele de hibridare din experienţe

Coeficienţii de heritabilitate în sens restrâns au avut valori mult mai mici în hibridările ciclice cu soiul Haydeea ca tester matern şi patern, comparativ cu hibridările dialele efectuate după modelul Griffing II. Rezultatele sunt cu atât mai interesante, cu cât materialul biologic utilizat în experimentări, respectiv hibrizii F1 au avut genitori comuni, atât în încrucişările ciclice cât şi în hibridarea dialelă (ex. soiurile Aurora, Jubileu, Arvena şi Williams au participat în toate

39

combinaţiile). Datele obţinute ilustrează importanţa valorificării rezultatelor şi informaţiilor din astfel de studii strict în funcţie de materialul biologic utilizat şi, de asemenea, în funcţie de modelele de cercetare aplicate. Este recomandabil ca analizele să se efectueze comparativ, în funcţie de variantele experimentale şi caracteristicile analizate, iar coeficienţii de heritabilitate să se discute prin prisma informaţiilor generale pe care le oferă, respectiv a diferenţelor privind facilităţile sau dificultăţile privind transmiterea unor caractere de la părinţi la urmaşi prin intermediul hibridărilor dirijate. În analize mai complexe, pot fi formulate şi ipoteze cu un caracter general, rezultate în urma comparării nu numai în interiorul unei singure hibridări ciclice sau dialele, ci între mai multe asemenea hibridări, însă care includ genitori comuni.

În experienţele efectuate, datele sintetizate în graficul prezentat sugerează şi câteva aspecte comune tuturor celor trei hibridări (dialela Griffing II, ciclica cu soiul Haydeea ca tester matern şi ciclica cu soiul Haydeea ca tester patern). Astfel, este evident faptul că numărul de frunze pe hibrid are un puternic determinism genetic (H2 având valori relativ ridicate în toate cele trei cazuri), în schimb, transmiterea caracterului prin hibridare nu este facilă (h2 având printre cele mai mici valori dintre toate caracteristicile analizate la hibrizii F1).

În afară de numărul de frunze pe pom, care reprezintă un important element de productivitate, suprafaţa foliară la pomii fructiferi influenţând semnificativ şi capacitatea fotosintetică şi potenţialul productiv al soiurilor, şi un alt caracter de interes la păr are o heritabilitate în sens restrâns scăzută. Este cazul lungimii internodiilor, o caracteristică reprezentativă a tipului spur de creştere şi fructificare la păr, care reprezintă un obiectiv de ameliorare important în crearea noilor soiuri adecvate plantaţiilor intensive şi superintensive de păr. Faptul că la aceste două caractere de interes în ameliorarea părului, nu aditivitatea, ci efectele de dominanţă şi de epistazie au o contribuţie majoră la exprimarea lor fenotipică, ilustrează dificultăţile care apar în calea creării de soiuri noi, cu particularităţi dezirabile. Chiar dacă în asemenea situaţii cota redusă a varianţei aditive semnifică faptul că în ereditatea caracterelor respective intervin în principal efectele non-aditive, ceea ce constituie o piedică în calea obţinerii unor descendenţi seminali cu particularităţile dorite, hibridarea reprezintă în continuare cea mai utilă metodă de provocare a variabilităţii necesare selecţiei şi creării de soiuri noi.

După cum s-a demonstrat în lucrare, şi în astfel de situaţii există posibilitatea identificării unor soluţii prin care obstacolele să fie depăşite, iar şansele provocării unei variabilităţi profitabile pentru selecţia în direcţia dorită să crească considerabil. Una dintre soluţiile prezentate în teză a constituit-o testarea capacităţii generale de combinare (CGC) şi, în special, a capacităţii specifice de combinare (CSC) a potenţialilor genitori, în acest fel identificându-se formulele parentale optime, care să asigure obţinerea unor descendenţi hibrizi la care să se manifeste un intens efect heterozis pentru caracterele dorite.

În ansamblul său, teza reprezintă un studiu complex privind genetica şi ameliorarea părului,

precum şi posibilităţile existente la această specie de a valorifica în mod eficient resursele de gene din fondul de germoplasmă a genului Pyrus. Lucrarea se constituie într-o contribuţie originală pentru ţara noastră, aducând informaţii de o deosebită valoare ştiinţifică şi practică în domeniul ameliorării părului, a studiului variabilităţii şi eredităţii caracterelor de interes agronomic la păr. Datele şi informaţiile obţinute prin investigarea literaturii de specialitate şi analiza rezultatelor din cercetările proprii au permis formularea unor teorii, ipoteze şi recomandări deosebit de utile privind posibilităţile şi modalităţile de provocare şi studiu a variabilităţii artificiale prin hibridare, astfel încât să crească în mod considerabil eficienţa selecţiei în scopul creării de soiuri noi. Prin modul de concepere şi realizare a dezideratelor propuse, precum şi prin consistenţa, relevanţa şi utilitatea rezultatelor obţinute, teza aduce o contribuţie inedită, semnificativă, şi la cunoştinţele existente pe plan mondial, în problematici de mare actualitate şi interes urmărite în cele mai moderne cercetări de genetica şi ameliorarea părului.

40

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

Abe, K., Y. Sato, T. Saito, A. Kurihara, K. Kotobuki, 1995, Narrow-sense Heritability of Fruit Characters in Japanese

Pear (Pyrus pyrifolia Nakai). Breeding Science 45:1-5. Acquaah, G., 2006, Principles of Plant Genetics and Breeding. Wiley-Blackwell. Ardelean, M., 1986, Ameliorarea plantelor horticole şi tehnică experimentală. Tipo Agronomia Cluj. Ardelean, M., 1994, Ameliorarea plantelor horticole, îndrumător de lucrări practice. Tipo Agronomia Cluj. Ardelean, M., R. Sestraş, 1999, Ameliorarea plantelor horticole, Ed. Osama, Cluj-Napoca. Ardelean, M., R. Sestraş, M. Cordea, 2006, Ameliorarea plantelor horticole. Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. Ardelean, M., R. Sestraş, M. Cordea, 2007, Tehnică experimentală horticolă. Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. Baviera, J.A., J.L. García, M. Ibarra, 1989, Commercial In Vitro Micropropagation of Pear cv Conference. Acta Hort.

256:63-68. Bell, R. L. 2003, Resistance to Pear Psylla Nymphal Feeding of Germplasm from Central Europe, Acta Hort., 622, 343-

345. Bell, R. L., 1990, Pears (Pyrus). In: Genetic Resources of Temperate Fruit and Nut Crops, J. N. Moore and J. R.

Ballington jr. Ed., International Soc. for Hort. Sci., Wageningen. Bell, R. L., H. A. Quamme, R. E. C. Layne, R. M. Skirvin, 1996, Pears (p. 441-514). In: Fruit Breeding, Vol. I: Tree and

Tropical Fruits, Eds. Jules Janick and James N. Moore. John Wiley & Sons, Inc. Botu I., M. Botu, 2003, Pomicultura modernă şi durabilă. Ed. Conphis, Rm. Vâlcea. Botu, I., 1994, Ameliorarea plantelor horticole. Reprografia Univ. din Craiova. Bouvier, L., P. Guerif, M. Djulbic, Y. Lespinasse, 2002, First Doubled Haploid Plants of Pear (Pyrus communis), Acta

Hort., 596, 173-175. Branişte, N., M. Militaru, 2008, Germplasm Fund of Pyrus sp. Presently in Ex Situ Romanian Collections. Acta Hort.

800:497-502. Branişte, N., N. Andreieş, 1990, Soiuri rezistente la boli şi dăunători în pomicultură, Ed. Ceres, Bucureşti. Brown, S.K., 2003, Pome Fruit Breeding: Progress and Prospects. Acta Hort. 622:19-34. Chen, J., Z. Wang, J. Wu, Q. Wang,X. Hu, 2007, Chemical compositional characterization of eight pear cultivars grown

in China. Food Chemistry 104:268-275. Chengquan, F., P. Fushen, J. Jingxian, C. Xinye, X. Hanying, W. Aili, 1995, The Effects of Interspecific Hybridization

in Pear Breeding. Acta Hort. 403:90-95. Chevreau, E., 2002, Pear Biotechnology: Recent Progresses and Future Breeding Applications, Acta Hort., 596, 133-

140. Cociu, V., 1990, Soiurile noi, factor de progres in agricultura. Editura Ceres, Bucureşti. Cociu, V., I. Botu, L. Şerboiu, 1999, Progrese în ameliorarea plantelor horticole în România. Vol. I Pomicultura. Editura

Ceres, Bucureşti. Cociu, V., S. Oprea, 1989, Metode de cercetare in ameliorarea plantelor pomicole, Dacia, Cluj-Napoca. Colaric, M., F. Stampar, A. Solar, M. Hudina, 2006, Influence of branch bending on sugar, organic acid and phenolic

content in fruits of “Williams” pears (Pyrus communis L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 86, 2463-2467.

Cui, T., K. Nakamura, L. Ma, J.-Z. Li, H. Kayahara, 2005, Analysis of arbutin and chlorogenic acid, the major phenolic constituents in Oriental pear. Journal of Agricultural and Food Chemistry 53:3882-3887.

Deckers, T., H. Schoofs, 2008, Status of the Pear Production in Europe. Acta Hort. 800:95-106. Dondini, L., S. Tartarini, S. Sansavini, S. Malaguti, C. Bazzi, 2002, Reactivity of European Pear (Pyrus communis)

Progenies to Fire Blight (Erwinia amylovora), Acta Hort., 596, 211-214. Falconer, D.S., T.F.C. Mackay, 1996, Introduction to Quantitative Genetics. 4th Edn. Longman, Essex, England. Fischer, M., 2009, Pear Breeding (p.135-160). In: Breeding Plantation Tree Crops: Temperate Species, Eds. S. Mohan

Jain and P. M. Priyadarshan. Springer. Ghidra, V., M. Ardelean, R. Sestraş, 2001, Ameliorarea părului pentru o vigoare mică de creştere a pomilor, Editura

AcademicPres, Cluj-Napoca. Griffing, B. 1956. Concept of General and Specific Combining Ability in Relation to Diallel Crossing System. Austral.

J. Biol. Sci. 9:463-493. Hancock, J. F., G. A. Lobos, 2008, Pears (p. 299-336). In: Temperate Fruit Crop Breeding. Germpalsm to Genomics,

Ed. James F. Hancock. Springer. Holland, J.B., W.E. Nyquist, C.T. Cervantes-Martinez, 2003, Estimating and interpreting heritability for plant breeding:

An update. Plant Breed. Rev. 22:9-11. Janick, J., 2002, The Pear In History, Literature, Popular Culture, And Art, Acta Hort. 596:41-52. Janick, J., J. N. Cummins, S. K. Brown, M. Hemmat, 1996, Apples. In: J. Janick and J. N. Moore (eds.), Fruit breeding

volume I: Tree and tropical fruits, p. 1-77, John Wiley and Sons, Inc., New York. Lespinasse, Y., H. S. Aldwinckle, 2000, Breeding for Resistance to Fire Blight. In: Fire Blight: the Disease and its

Causative Agent, Erwinia amylovora (ed. J. L. Vanneste). CAB International. Liu, S.M., S.M. Richards, G.R. McGregor, 2005, Combining Ability of Fruit Appearance and Eating Quality in Pears.

Acta Hort. 671:385-391. Masiukova, O.V. 1979. Matemat. analiz v selektii I ciastnoi ghenetike pladavah porod. Ed. Stiinta, Chisinau.

41

Michelmore, R.W., I. Paran, R.V. Kesseli, 1991, Identification of markers linked to disease resistance genes by bulked segregant analysis: A rapid method to detect markers in specific genome regions by using segregating populations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:9828-9832.

Mitre, V., 2007, Pomologie. Ed Todesco, Cluj-Napoca. Nyquist, W.E., 1991, Estimation of heritability and prediction of selection response in plant populations. Crit. Rev. Plant

Sci. 10:235-322. Piepho, H.-P., J. Möhring, 2007, Computing Heritability and Selection Response From Unbalanced Plant Breeding

Trials. Genetics 177(3):1881-1888. Predieri, S. 2002. The Importance of Induced Mutations in Pear Improvement. Acta Hort. 596:161-166. Ropan, G., M. Ardelean, R. Sestraş, V. Mitre, I. Mitre, I. Roman, 2002, Fruit Growing in Romania in the 20th Century,

Journal of Central European Agriculture JCEA, Volume 3 (2002), No. 2. Sansavini, S., 2002, Pear fruiting-branch models related to yield control and pruning. Acta Hort. 596:627-633. Savatti, M., G. Nedelea, M. Ardelean, 2004, Tratat de ameliorarea plantelor. Marineasa Press, Timişoara. Sestraş, A., R. Sestraş, A. Bărbos, 2007, Cercetări privind ameliorarea părului pentru rezistenţa fructelor la vătămări

mecanice. Universitatea Agrară de Stat din Moldova, Chişinău, Facultatea de Horticultură, Materialele simpozionului ştiinţific internaţional “Realizări şi perspective în horticultură, viticultură, vinificaţie şi silvicultură”. Lucrări Ştiinţifice, Volumul 15 (1), 69-72.

Sestraş, A., R. Sestraş, A. Bărbos, M. Militaru, 2008, The Differences among Pear Genotypes to Fire Blight (Erwinia amylovora) Attack, Based on Observations of Natural Infection, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 36(2), 98-103.

Sestraş, A., R. Sestraş, D. Pamfil, 2008, Architectural ideotype of pear seedlings in different F1 hybrid combinations. Modern Variety Breeding for Present and Future Needs, Proceedings of the 18th Eucarpia General Congress, 9-12 September 2008, Eds. J. Prohens & M.L. Badenes, Editorial Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, Spain, 471-476.

Sestraş, A., R. Sestraş, D. Pamfil, A. Bărbos, L. Mihalte, 2007, The segregation of tree habit on pear seedlings in six hybrid combinations, Bulletin USAMV Cluj, Horticulture, 64 (1-2), 764.

Sestraş, A., R. Sestraş, E. Hărşan, A. Bărbos, 2010, Arvena – a new pear cultivar obtained at Fruit Research Station Cluj, Romania. Journal of Horticulture, Forestry and Biotechnology (14)2:342-345.

Sestraş, A., Sestraş, R., Pamfil, D., Bărbos, A., 2008, Combining Ability Effects of Several Pear Cultivars used as Genitors for Mycosphaerella sentina Resistance. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Horticulture, 65(1): 48-52.

Sestraş, R. 2004. Ameliorarea speciilor horticole. Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. Sestraş, R., A. Sestraş, A. Barbos, 2008, Importanţa conservării resurselor genetice la speciile pomicole seminţoase.

Lucrările Colocviului Naţional privind gestionarea resurselor genetice din pomicultură. Institutul de Cercetare Dezvoltare pentru Pomicultură Piteşti-Mărăcineni, 4 nov. 2008, pag. 32-35.

Sestraş, R., C. Botez, M. Ardelean, I. Oltean, A. Sestraş, 2009, Response of Pear Genotypes to Psylla sp. Attack in Central Transylvania, Romania. Acta Hort., 814:845-850.

Sestraş, R., D. Pamfil, M. Ardelean, C. Botez, A. Sestraş, I. Mitre, C. Dan, L. Mihalte, 2009, Use of Phenotypic and MAS Selection Based on Bulk Segregant Analysis for Study of Genetic Variability Induced by Artificial Hybridization on Apple, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 37(1):273-277.

Severin, V, F. Constantinescu, F. Jianu, 1999, Appearance, expansion and chemical control of fire blight (Erwinia amylovora) in Romania. Acta Hort. 489: 79-84.

Shin, I.L.S., Y.U. Shin, H.S. Hwang, 2008, Heritability of Fruit Characters of Interspecific Hybrids between Pyrus pyrifolia and P. ussuriensis or P. Breschneideri. Acta Hort. 800:535-540.

Tartarini, S. S. Sansavini, 2003, The Use of Molecular Markers in Pome Fruit Breeding, Acta Hort., 622, 129-140. Volz, R.K., A.G. White, L.R. Brewer, 2008, Breeding for Red Skin Colour in Interspecific Pears. Acta Hort. 800:469-

474. White, A. G., L. R. Brewer, P. A. Alspach, 2000, Heritability of Fruit Characteristics in Pears, Acta Hort., 538, 331-337. White, A. G., P. A. Alspach, 1996, Variation in fruit shape in three pear hybrid progenies. New Zealand Journal of Crop

and Horticultural Science 24(4):409-413. White, A.G., P.A. Alspach, R.H. Weskett, L.R. Brewer, 2000, Heritability of fruit shape in pear. Euphytica 112: 1-7. x x x, 2010, UPOV. 2000. Guidelines for the Conduct of DUS Tests, Pear (Pyrus communis L.). UPOV, TG/15/3,

Geneva. Yamamoto, T., S. Terakami, T. Kimura, Y. Sawamura, N. Takada, T. Hirabayashi, T. Imai, C. Nishitani, 2009,

Reference Genetic Linkage Maps of European and Japanese Pears. Acta Hort. 814:599-602. Zwet, van der, T., W.A. Oitto, H.J. Brooks, 1970, Scoring system for rating the severity of fire blight in pear. Plant Dis.

Rep. 54:835-839. Zwet van der T, R.L. Bell, 1990, Fire blight susceptibility in Pyrus germplasm from eastern Europe. HortScience 25

(5): 566-568. Zwet van der T, S.V. Beer, 1995, Fire blight - Its nature, prevention, and control. USDA Agriculture Information

Bulletin No 631. http://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/

UNIVERSITY OF AGRICULTURAL SCIENCES AND VETERINARY MEDICINE CLUJ-NAPOCA

DOCTORAL SCHOOL FACULTY OF HORTICULTURE

Ing. Adriana Florina L. SESTRAŞ

Variability and inheritance of important traits for pear breeding

(SUMMARY OF Ph.D. THESIS)

Scientific Supervisor: Prof. dr. Doru PAMFIL

Cluj-Napoca 2010

2

CONTENT

Page PEAR CULTURE, SIGNIFICANCE AND DYNAMIC EVOLUTION…………………... 3 Pear culture significance…………………………………………………………… 3 Origin and distribution area of pear………………………………………………... 3PEAR BREEDING OBJECTIVES…………………………………………………………. 3METHODS FOR CREATION OF NEW VARIETIES OF PEAR………………………… 3MATERIALS AND METHODS…………………………………………………………… 3 Experiences location……………………………………………………………….. 3 Biological material and methods…………………………………………………... 4 Diallel hybridization schemes……………………………………………………... 4RESULTS AND DISCUSSIONS ON VARIABILITY CHARACTERISTICS ANALYZED ON GENOTYPES FROM NATIONAL COLLECTION…………………… 4 Analysis of vigour and yield elements…………………………………………….. 4 The response to diseases attack……………………………………………………. 5RESULTS OBTAINED ON THE RESPONSE TO MAJOR DISEASES…………………. 7 Response to fire blight……………………………………………………………... 7 Paper published in Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca…… 7 Introduction……………………………………………………………. 7 Material and methods………………………………………………….. 8 Results and discussion…………………………………………………. 8 Conclusions……………………………………………………………. 13 Response to Psylla attack…………………………………………………………... 14 Paper published in Acta Horticulturae………………………………………. 14 Research regarding pear breeding for the fruit’s resistance to mechanical injuries.. 15 Paper published in Scientific Papers………………………………………… 15 Heritability of the response to mechanical injury of fruits…………….. 15RESULTS AND DISCUSSIONS ABOUT VARIABILITY AND HERITABILITY OF PRINCIPAL TRAITS ANALYZED ON F1 PEAR HYBRIDS……………………………. 16 Analysis of vigour elements and ideotpype of hybrids 16 Paper published in Proceedings of the 18th Eucarpia General Congress…... 16 Introduction……………………………………………………………. 16 Material and methods………………………………………………….. 16 Results and discussion…………………………………………………. 17 References……………………………………………………………... 18RESULTS OBTAINED FOLLOWING F1 STUDIES DERIVED FROM MODEL IV CROSSING BY GRIFFING………………………………………………………………... 19 Response to major diseases attack…………………………………………………. 19 Septoria (leaf spot) attack……………………………………………………. 19 Paper published in Bulletin UASVM Horticulture…………………………... 19 Introduction……………………………………………………………. 19 Material and methods………………………………………………….. 19 Results and discussion…………………………………………………. 20 Conclusions……………………………………………………………. 22 References……………………………………………………………... 22 Using molecular marker techniques to study F1 hybrids response to Septoria

attack……………………………………………………………………………….. 22CONCLUSIONS……………………………………………………………………………. 25

3

PEAR CULTURE, SIGNIFICANCE AND DYNAMIC EVOLUTION

Pear culture significance Pear is one of the basic species of tree culture, having a yield of 5% of pomiculture and

properly exploiting the natural favourable conditions for growth and development. The pear culture has a relevant importance due to the food value and taste of fruits,

prophylactic properties, the characteristics of tree specific technological traits and their agro biological high economic value.

Due its tree agro biological characteristics, organoleptic quality of fruits and their food and therapeutic qualities, pear represents one of the main fruit crops of temperate climate.

Origin and distribution area of pear Pear is spread throughout the temperate zone of the world, both in the northern hemisphere

and in south. Annual production exceeds 14 million tonnes of pears, a considerable increase in cultivated surface and production taking place during recent years in Asia, where they currently get about 60% of the world production.

As harvested fruit, pears originated in prehistoric times. First information about pear dates back over 3,000 years, whereas Homer wrote about Alcinous’s garden pear and grow hairs in the East during the time of Tsing and Han Dynasty, 2,000 years ago (Bell 1990).

PEAR BREEDING OBJECTIVES The major objectives of pear breeding programs are fruit yield, fruit’s quality, resistance to

biotic and abiotic stresses, regional adaptation. Selections are needed in order to extend the harvest and marketing seasons, and provide additional marketing opportunities.

In Romania, modern pear breeding has a tradition of over 50 years, first one being made in the early twentieth century. The systematic breeding programs were developed after 1949 in Cluj, Voinesti, Geoagiu, and after 1967 in Pitesti-Maracineni.

METHODS FOR CREATION OF NEW VARIETIES OF PEAR

There are traditional breeding programs (controlled hybridizations between selected parents

to generate seedling populations, selection and exploitation of natural and artificial variability, mutation) and modern programs, including biotechnology techniques.

Selection and exploitation of artificial variability created by hybridizations between selected genitors represents the most important method by which were created the majority of pear varieties, but this incorporated long-term efforts. Because of a long juvenile phase in pears, seedling orchards need to be grown and evaluated over a period of at least 10 years, and further testing, prior to the introduction of new cultivars, which requires an additional period of several years. Biotechnology techniques may enable the identification of resistant germplasm (to fire blight, scab etc.), either for the use as parents in breeding programs, either for screening seedling populations, possibly at the very small seedling stage. Molecular markers linked to fire blight or scab resistance are being investigated.

MATERIALS AND METHODS

Experiences location

The study was carried out at the Fruit Research Station from Cluj-Napoca, in Central Transylvania, Romania, in the laboratory and experimental fields of pome fruit breeding.

4

Biological material and methods The biological material studied is represented by two distinct categories of plant material: a) Genotypes (varieties, species, selection) of pear belonging to the National Collection of

Pear, of Fruit Research Station Cluj (FRS Cluj). In Romania, there are two germplasm collections (National Collections), at Fruit Research Station Cluj-Napoca and Fruit Research Institute Pitesti - Maracineni.

b) F1 hybrids on their own roots, obtained by three pattern of artificial hybridization, based on dialel crosses models III and IV of Griffing (1956), and a cyclic hybridization with Haydeea used as maternal and paternal tester.

Diallel hybridization schemes Hybrid combinations and patterns of hybridization performed according to models III and

IV of Griffing’s dialel hybridization are shown in Table 1 and 2. Table 1

Hybrid combinations scheme (diallel III Griffing) Hybrid combinations (♀x♂) Aurora Williams Jubileu Arvena

Aurora - Yes Yes Yes Williams Yes - Yes Yes Jubileu Yes Yes - Yes Arvena Yes Yes Yes -

Table 2 Hybrid combinations scheme (diallel IV Griffing)

Hybrid combinations (♀x♂) Milenium Meda Virgiliu Hibernal Comptesse de Paris Yes Yes Yes Milenium - Yes Yes Meda - - Yes

RESULTS AND DISCUSSIONS ON VARIABILITY CHARACTERISTICS ANALYZED ON GENOTYPES FROM NATIONAL COLLECTION

Analysis of vigour and yield elements Trees vigour was analyzed in terms of tree height, trunk height, trunk diameter, crown

diameter, number of principal ramification on the tree and the insertion angle of the roof. There was also analyzed the architectural ideotypes of the cultivars and it was found that prevails three or four ideotypes. Following research, of all genotypes, 7.3% were placed in ideotype II, 47.5% in ideotype III, 41.2 in ideotype IV, 3.4% in ideotype V, and 0.6% in ideotype VI (Figure 1, 2).

From among 177 varieties, more vigorous were registered: Cerovka, Galbene II, Plovdivka Parva, De Zahăr de Bihor, Erdei voj Korte, Imperiale, Panaşat, Văratice, Aniversareaa, Busuioace, Willenska Plenna.

A low vigour, as little values of trees hight, presented: Antig, Chang-Pa-Li, Dulci, Dulci de vară, Er-Shi-Shange, Pară de mai, Abbe Fetel, Arvena, Duchesse D’Alencon, Karamanek, Murphy Red Bartlett, Old Homme, Margareta Krier, Mehmedka, Pultney, Sheldon.

Reduced number of branches per tree presented: Roşior pietros, Takisa, Boiereşti II, Esersca 2001, Karamanek, Madame Balet, Sărsării, Antig, Beurre Bremen, Beurre Superfin, Chang-Pa-Li, Early Harvest, Kieffer Seedling, Pacham’s Triumph and Pară de mai.

During 2007-2009 period, the most productive cultivars were registered: Abbe Fetel, Alexandre Lucas, Aurora, Bristol Cross, Conference, Keiffer Seedling, Curé, Large Winter, Olivier de Serres, Triomphe de Vienne, Williams, Fondată de Pădure, Aniversarea, Arvena and Jubileu, the last two being obtained at SCDP Cluj, while all of the above can be recommended as valuable genitors in breeding programs.

5

The response to diseases attack The frequency of scab attack (Venturia pirina) among the 177 genotypes from the

experiment ranged between 0,0%-80,0%. There were no attack symptoms registered for Er-Shi-Shange and Philleson, while a low frequency of scab attack was observed also at Okusanchiki.

Besides the genotypes with F%=0, therefore with no scab attack, a good resistance was also prevail for Arvena, Chen-Chu-Mi, Okusanchiki, Olivier de Serres, Pere Mălăieţe, Urechelniţe. Even though the varieties marked with a low frequency and no intensity of scab attack were not registered with inferior deviation by statistical representations, they can all be selected as resistant genitors, and therefore used in pear improvement programs, in order to obtain new cultivars, with a proper resistance to Venturia pirina.

It worth mentioning that several cultivars noted before in specialized literature as resistant to diseases (e.g. Old Homme, Kieffer Seedling, known specially due to their resistance to fire blight) proved to have a high sensibility to scab, under Cluj-Napoca conditions.

0.0

7.3

47.5

41.2

3.40.6

05

101520253035404550

Ideotip 1 Ideotip 2 Ideotip 3 Ideotip 4 Ideotip 5 Ideotip 6

Figure 1. The percentage of pear cultivars from the National Collection, Cluj-Napoca (177 genotypes - 100%),

belonging to different architectural ideotypes of trees, after UPOV guidelines (2000)

The frequency of leaf spot (Septoria pirina) among the 177 genotypes studied varies between 0.67%-48.33%. Among the most sensitive ones, it can mention the following: Alexandre Lucas, Doyenne G. Boucher, Kiparijska, Mărculeşti 41/32, Pipărate de toamnă, Poştăţele, Urechelniţe, Drymon, Artass, Early Harvest, June Gold, Kristalli.

Even though none of the 177 genotypes was marked with the total lack of attack symptoms, ‘no attack’, 144 of them had a low GA%, ranged between 0,1 and 1%. Among them, there were valuable species, that can become proper genitors in further breeding programs, valuable for leaf spot resistance: Abbe Fetel, Aurora, Beurré Amanlis, Favorita lui Clapp, Kieffer Seedling, Old Homme, Olivier de Serres, Williams. Among native Asiatic species with a low attack of leaf spot it worth notifying Er-Jang-Li, Er-Shi-Shange, Chang-Pa-Li, Chen-Chu-Mi, Okusanchiki, while from among the Romanian ones Cantalupeşti, Curcubete, Garoafă Mare and Sărsării distinguished.

From among Pyrus species, regarding the response to scab attack (Table 3), P. persica and P. ussuriensis have had no symptoms. On the contrast, a high sensibility was noticed on Pyronia Veitkii, followed by P. Carnot.

6

Pear tree ideotypes architecture / Cultivars belonging to different ideotypes

1. 2. 3. 4. 5. 6. “Fastigiate” “Upright” “Semi-upright” “Spreading” “Drooping” “Weeping”

- Cu miez roşu

Ducesa Pitmaston Dulci Early Harvest Ginese Gute Craue Haydeea Kieffer Seedling Madame Balet Margareta Krier Thomson

Abbe Fetel Alexandre Lucas Arvena Beurré Amanlis Conference Garoafă Mare General Leclerc Okusanchiki Olivier de Serres Panaşat Pierre Corneille Van Mons Văratice

Aurora Bristol Cross Cantalupeşti Favorita lui Clapp Jubileu Magness Moonglow Old Homme Pringalle Sierra Tang-Li Williams Williams Rosu

Ananasova Arabitka Curcubete Dulci de vară Miez de pîine Wileenska Plenna

Beurré Naghewitz

Figure 2. Classification of pear cultivars in different ideotypes, after UPOV guidelines (2000)

Table 3 Frequency (F%), Intensity (I%), and Attack Degree (AD%) on pear scab and leaf spot attack, of the species from the

National Collection of Cluj-Napoca, 2007-2009 Pear scab Leaf spot Nr.

Crt. Cultivar F% I% AD% F% I% AD% 1 Pyronia Veitkii 50,00xx(x) 66,67xxx 34,00xxx 13,33xxx 6,00xxx 0,97xxx

2 Pyrus betulaefolia 48,33xx 6,67 3,58 6,50 3,33x 0,22 3 Pyrus canensis 21,67 10,00 2,42 1,00 1,00 0,01 4 Pyrus Carnot 26,67 36,67xxx 10,67 1,33 1,00 0,01 5 Pyrus communis 25,00 10,00 2,67 5,33 2,00 0,12 6 Pyrus cordata 15,00 5,00 0,75 1,00 1,00 0,01 7 Pyrus Drovara 15,00 3,00 0,62 2,67 1,33 0,04 8 Pyrus eleagrifolia 13,33 3,67 0,60 3,50 1,33 0,04 9 Pyrus korshinski 3,00 4,00 0,18 1,67 1,00 0,02

10 Pyrus lindlezi 4,33 1,67 0,08 1,00 1,00 0,01 11 Pyrus malifolia 23,33 8,33 2,00 1,33 1,00 0,01 12 Pyrus persica 0,00o 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 13 Pyrus ussuriensis 0,00o 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 14 Pyrus variolosa 13,33 5,00 0,67 4,00 1,67 0,07 15 Sorbopyrus 25,00 11,67 3,58 3,00 1,33 0,05

Mean of experiment (Control) 18,93 11,49 4,12 3,04 1,53 0,11 DL 5% = 17,82 12,26 9,37 3,86 1,68 0,42 DL 1% = 23,99 16,50 12,61 5,19 2,21 0,57 DL 0,1% = 31,90 21,94 16,77 6,90 2,83 0,75

As gene sources and potential genitors in future breeding programs for the amelioration of

pear scab attack, one can recommend: P. persica, P. ussuriensis, P. cordata, P. Drovara, P. eleagrifolia, P. korshinski, P. lindlezi, P. variolosa.

In comparison with scab attack, leaf spot have had lower values. The species most sensitive to scab, Pyronia Veitkii, proved to be the most affected by leaf spot attack too,

7

while P. persica and P. ussuriensis (known as tolerant to scab) proved to be resistant also to leaf spot during the three years period of the study.

Pear species turn to be more resistant to scab attack, compared with the varieties studied, which are twice more sensitive taking into consideration the attack degree mark.

9.13

3.043.9

1.53

0.810.11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Frecvenţa (F%) /Frequency(F%)

Intensitatea (I%)%) /Intensity (I%)

Gradul de Atac (GA%) /Attack Degree (AD%)

Soiul (Cultivar) Specia (Specie)

Figure 3. Frequency (F%), Intensity (I%), and Attack Degree (AD%) with leaf spot (Septoria pyricola) of the cultivars and species from the National Collection of Cluj-Napoca, 2007-2009

Regarding the resistance/ tolerance to leaf spot attack of the species and cultivars selected from the SCDP Cluj-Napoca Pyrus collection, the differences are relevant (Figure 3). In this manner, the cultivars can be considered three times more sensitive to leaf spot than Pyrus species.

RESULTS OBTAINED ON THE RESPONSE TO MAJOR DISEASES

Response to fire blight

(Paper published: SESTRAŞ ADRIANA, R. SESTRAŞ, A. BARBOS, M. MILITARU, 2008, The Differences among Pear Genotypes to Fire Blight (Erwinia amylovora) Attack, Based on

Observations of Natural Infection, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 36(2):98-103).

Introduction

Fire blight, caused by the bacterium Erwinia amylovora, is one of the most damaging pear diseases in the world (Bell and Zwet, 1993). In Romania, fire blight was noticed for the first time in 1992, in two different locations in the south and south east of the country (Severin et al., 1999), very late comparative with the other countries from occidental Europe. In the north of the country, in Cluj-Napoca area, central Transylvania, fire blight was observed first in 1994, but the debut of disease was very suddenly and extreme, forcing to clear cut in the same year the trees form an orchard of 30 hectares near Cluj-Napoca. Since 1994, the fire blight attack in Transylvania was

8

different, from one area to another, and with a large scale of damaged among cultivars, but not as severe so much that to compromise orchards. Regarding the disease seriousness, the pear breeding for resistance to fire blight is a priority in obtaining new cultivars (Gunen and Misirli, 2003; Sestras, 2004). For this reason it is necessary to identify resistant genotypes which can be used as genitors is artificial hybridisations (Zwet et al., 1974; Zwet and Bell, 1990; Bell, 1991; Bell et al., 1982, 2005; Sestras et al., 2007).

Resistance to fire blight in traditional cultivars of pear was found by Hevesi et al. (2004) from among Hungarian varieties; they found high resistance in Sikulai and Szemes alma cultivars, which were proposed for use as sources of fire blight resistance in breeding programmes and also grown in organic orchards. But the research for a fire blight resistant genotypes of pear has been undertaken in the United States since the beginning of the XX century and the resistant parents were firstly chosen in oriental species: Pyrus pyrifolia, Pyrus ussuriensis or in hybrids between Pyrus communis and these species (Thibault and Paulin, 1984). In France, the first crosses were made (Thibault, 1981) between a parent of good quality, but susceptible (General Leclerc, Notaire Lepin) and a parent with good resistance to fire blight (Maxine, Mac, Dawn etc.).

Material and methods The study was carried out at the Fruit Research Station from Cluj-Napoca, in Central

Transylvania, Romania. In Romania, there are two germplasm collections (National Collections), at Fruit Research Station Cluj-Napoca and Fruit Research Institute Pitesti - Maracineni.

At FRS Cluj-Napoca, in the last ten years, the response to fire blight attack was assessed on more than 15000 genotypes of pear, from among more than 350 being cultivars and Pyrus species (grouped in National Collection of Pear from Romania), more than 140 clonal selections and remainder of them being seedlings. In National Collection, every genotype was represented by three trees grafted on franc pear (seedling rootstock) and planted in 1992 on 4 m between rows and 3 m between trees on row. Clonal selections were placed in trials with different number of trees per variants, ages and distances of planting and rootstocks: quince, franc, Curé and Beurré Hardy as intermediate. The seedlings were represented by F1-Fn hybrids, by own roots, with different origin and pattern of hybridizations.

The response of genotypes to fire blight attack was assessed in natural conditions of infection, with the same currently treatments as in commercial orchards, uniformly applied to all the cultivars and selections, except seedlings fields where no treatments were effectuated.

In the last three years, in National Collection the fire blight attack was very intense and causing severe losses, so there were determined Frequency (F%) and Intensity (I%) attack and thus the Attack Degree (AD%), representing express the extension of the attack’s seriousness. AD% was calculated by the formula: AD%=(F% x I%)/100 (Cociu and Oprea, 1989) as mean for the three trees analyzed per genotype in the last three years. In the field with selections and seedlings the estimation of fire blight level was made by notation of scale 1 (no attack) to 9 (complete scorching and tree death), corresponding with AD% classes.

Results and discussion In National Collection of Pear, the fire blight had a very fast and severe evolution, the attack

being very intense and causing severe losses, with evident differences depending of genotypes. After Frequency and Intensity attack were determined for the last three years, there were

calculated the Attack Degree - AD% (Table 4). Table 4

The fire blight attack on different pear genotypes (365 cultivars and species), appreciated by AD% Nr. Cultivar DA% Nr. (cont) Cultivar DA%

1. Aarska 66,6 184. Lucii timpurii 100,0 2. Abbe Fetel 66,6 185. Lucii Verzi 100,0 3. Ahrenberg 0 186. Madame Balet 8,3

9

4. Alămâi 100,0 187. Magness 0 5. Alexandre Lucas 33,3 188. Mărculeşti 43//10 20,7 6. Ananasova 66,6 189. Mărculeşti 243 0,6 7. Aniversare 33,3 190. Mărculeşti 41//32 16,3 8. Anţig 4,0 191. Margareta Krier 1,6 9. Arabitka 8,7 192. Maria Romana 37,4

10. Arabka 100,0 193. Mariana 33,3 11. Arămiu de Someş 78,6 194. Maslovia 100,0 12. Argessis 43,8 195. Matyo 0 13. Aromată de Bistriţa 100,0 196. Max Red Bartlett 66,6 14. Artass 8,3 197. Mednic 100,0 15. Babane 74,2 198. Mehmedkca 13,9 16. Bacsa Korte 1,1 199. Mericourt 0 17. Balansoie 6,5 200. Messir Jean 33,3 18. Beierschmidt 71,6 201. Merton Belle 100,0 19. Belle des Arbres 33,3 202. Michigan 437 100,0 20. Bergamotte Crassane 10,8 203. Mici roşii 66,6 21. Bergamotte Esperen 50,0 204. Miez de paine 2,6 22. Beurré Amanlis 0 205. Mindenre Jo Korte 68,3 23. Beurré Bachelier 0 206. Moldoveanca 12,2 24. Beurré Bosc 1,6 207. Moonglow 54,2 25. Beurré Bremen 6,1 208. Mora IP 112 54,6 26. Beurré Czei 66,6 209. Morettini 64 100,0 27. Beurré Diel 33,3 210. Murphy Red Bartlett 37,4 28. Beurré Durondeau 0 211. Muscat Allemand 48,6 29. Beurré Gelin 100,0 212. Muscat Strauss 1,6 30. Beurré Hardenpont 92,9 213. Napoca 39,7 31. Beurré Liegel 0 214. Napoleon 0 32. Beurré Lucon 0 215. Nina de Vişani 33,3 33. Beurré Naghewitz 40,0 216. NJ 13 33,3 34. Beurré Starckman’s 50,0 217. Noiabriscaia 50,0 35. Beurré Superfin 0 218. Notair Lepin 100,0 36. Beurré Vauban 50,0 219. NY 2480 100,0 37. Bezsemianca 66,6 220. NY 8760 100,0 38. Blanquet Precoce 0 221. Okusanchiki 66,6 39. Blumenbacs Butterbirne 50,0 222. Old Homme 37,5 40. Boierască Mare 75,0 223. Olivier de Serres 66,6 41. Boierască Mică 100,0 224. Orel 0 42. Boieresti 33,3 225. Orzatice 20,7 43. Boiereşti 0 226. Orzatice 100,0 44. Bonne Louise d’Avranches 66,6 227. Otecestvena 0 45. Bristol Cross 0 228. Ovid 79,0 46. Bunte Julibirne 66,9 229. P 6-19-36 75,0 47. Busuioace 40,2 230. P 6-20-71 0 48. Busuioace 100,0 231. P 2-26-97 0 49. Buttira di Roma 0 232. P 6-16-22 40,4 50. Calebasse Plocka 39,4 233. P 6-16-96 52,8 51. Cantalupeşti 0,3 234. P 6-20-71 100,0 52. Cântări 38,3 235. Panaşat 0 53. Carpica 100,0 236. Para de apă 0 54. Carrick 0 237. Para de iarnă 74,0 55. Cerovka 0 238. Pară de mai 18,0 56. Cetăţui 100,0 239. Para de pâine 100,0 57. Chang-Pa-Li 66,6 240. Para de toamnă 100,0 58. Charlotte de Rocour 66,6 241. Para de vin 1,6 59. Chen-Chu-Mi 0 242. Passe Colmar 100,0 60. Ciuda 62,0 243. Passe Crassane 100,0 61. Cj 20-11-20 0 244. Păstrăvioare 100,0

10

62. Cj 4-73-73 66,6 245. Păstrăvioare de Vâlcea 100,0 63. Cj 72-17-11 100,0 246. Pautalia 100,0 64. Cj 99-7-51 100,0 247. Pepenii 88,5 65. Clopoţele 0 248. Pere cu doua recolte 66,6 66. Coadeşe 100,0 249. Pere Mălăieţe 0 67. Codiţă 50,0 250. Pere Pergament 0 68. Collete 0 251. Pere Pipărate De Vară 100,0 69. Conference 0 252. Phileson 0 70. Conseilleur a la Cour 0 253. Pierre Corneille 37,4 71. Crab 100,0 254. Pipărate de toamnă 33,3 72. Crăiese 0 255. Pipărate de vară 100,0 73. Csaszar Korte 66,6 256. Pletoase 100,0 74. Cu miez roşu 0 257. Poştăţele 43,3 75. Curcubete 0 258. Precoce de Celles 0 76. Curé 3,1 259. Precoce de Trevaux 0 77. Curé 100,0 260. Precoce de Trivale 35,9 78. D’Alencon 0 261. Precoce Trottier 0 79. Daciana 100,0 262. President Drouard 100,0 80. De Chemontel 5,4 263. President Heron 42,4 81. De Zahăr de Bihor 0 264. President Mas 100,0 82. Decaisne Henrick 0 265. President Mass 54,9 83. Decana Comisiei 66,6 266. President Rooswelt 100,0 84. Decana del Friuli 100,0 267. Pringalle 62,5 85. Decana N. Krier 57,3 268. Productive de Iulie 100,0 86. Delbar exquise d’hiver 100,0 269. Pultney 18,6 87. Deutleur Vaj Korte 0 270. Pyronia Luxemburgiana 100,0 88. Devoe 43,5 271. Pyronia Veitkii 0 89. Doina 100,0 272. Pyrus betulaefolia 66,6 90. Dorset 10,1 273. Pyrus canensis 80,9 91. Down 0 274. Pyrus Carnot 0 92. Doyene G. Boucher 33,3 275. Pyrus common pear 0 93. Doyenne d’Juillet 100,0 276. Pyrus communis 0,4 94. Doyenne Gaubalt 100,0 277. Pyrus cordata 66,6 95. Dr. Jules Goyot 100,0 278. Pyrus Drovara 33,3 96. Dr. Lucius 50,0 279. Pyrus eleagrifolia 3,2 97. Drymon 1,4 280. Pyrus eleagrifolia 74,2 98. Ducesa Pitmaston 40,0 281. Pyrus korshinski 14,2 99. Dulci 33,4 282. Pyrus lindlezi 0 100. Dulci de seceriş 68,0 283. Pyrus longipes 10,7 101. Dulci de vară 5,7 284. Pyrus malifolia 0 102. Early Harvest 33,3 285. Pyrus nivalis 100,0 103. Ecimianka 100,0 286. Pyrus persica 0 104. Enie 0,3 287. Pyrus pollveria 0 105. Epine du Mas 34,2 288. Pyrus salicifolia 100,0 106. Erbina 0 289. Pyrus sikinensis 100,0 107. Erdei voj Korte 8,8 290. Pyrus sinaica 100,0 108. Er-Jang -Li 33,3 291. Pyrus syriaca Boiss 100,0 109. Er-Shi-Shange 0 292. Pyrus ussuriensis 33,3 110. Esersca 2001 64,3 293. Pyrus variolosa 0 111. Euras 100,0 294. R. C. Wurtenberg 0 112. Eva 100,0 295. Rakmanis Triumf 0 113. Ewerd 0 296. Regale 100,0 114. Falcă roşie 33,3 297. Remy Chatenay 100,0 115. Favorita lui Clapp 8,8 298. Republica 38,8 116. Fermuti 75,5 299. Rising Summer 75,0 117. Fertility 100,0 300. Rock 4-116 8,3 118. Fondanta de Pădure 57,8 301. Rock 4-181 100,0 119. Fondantă de Poiană 56,2 302. Roşii 34,0

11

120. Fragrante 79,7 303. Roşior de Dâmboviţa 66,6 121. Frumoasă de Broşteni 100,0 304. Roşior pietros 33,3 122. Fulvie 74,0 305. Rotilate 100,0 123. Furnicoase 64,5 306. Rousselet de Reims 50,0 124. Galbene 66,6 307. Rousselet de Stuttgart 0,4 125. Galbene de Bratca 100,0 308. Salamuer 69,5 126. Galbene de Vitomireşti 100,0 309. Sântileşti 100,0 127. Garoafă Mare 0 310. Seigneur Essperen 0 128. Gâtlane 100,0 311. Severianka 0 129. General Leclerc 36,6 312. Sheldon 33,3 130. General Osmanwill 0 313. Sierra 0 131. Geneva 4883 34,9 314. Sokrovisce 100,0 132. Geneva 7620 0 315. Solaner 100,0 133. Ghindaoane 100,0 316. Someşan 100,0 134. Ginese 0 317. Sommereierbirne 100,0 135. Globuloase mari 100,0 318. Sorbopyrus 41,1 136. Goloman de vară 100,0 319. Souvenir du Congres 33,3 137. Grand Champion 0 320. Spadona d’Estate 100,0 138. Graslin 100,0 321. Sparbirne 51,1 139. Grumkower Butterbirne 100,0 322. Takisa 9,1 140. Gute Craue 20,5 323. Tămâioasă de Călineşti 8,3 141. Gutuieşti 8,3 324. Tămâiosă Robert 42,8 142. H 3-1010 25,0 325. Tămâiosă Mică 100,0 143. Harbuzeşti 100,0 326. Tang-Li 33,3 144. Haydeea 35,4 327. Tarda IP 1836 100,0 145. Haydeea 100,0 328. Tari 100,0 146. Helmerhus Lyran 33,5 329. Teri Vilmoş 100,0 147. Hentze 100,0 330. Thomson 15,2 148. Highland 100,0 331. Timpurie de Dîmboviţa 33,3 149. Holtzfarbige 66,6 332. Tirriote 0 150. HWJ 3-241 0 333. TN 30-44 0 151. HWY 3248 85,3 334. Tomnatice 0 152. Imperiale 3,3 335. Travicesc 100,0 153. Ina Estival 50,0 336. Travicescaia 4,2 154. Ina Estival 100,0 337. Triomphe de Tourraine 38,6 155. IP -2542 33,3 338. Triomphe de Vienne 46,6 156. Japoneze 38,3 339. Triumf 66,6 157. Jeanne d’Arc 100,0 340. Trivale 100,0 158. Jeribasna 13,0 341. Untoasă de Tg. Mureş 41,5 159. Johantrop 100,0 342. Untoasă de Ardeal 56,0 160. Jo-Kung-Li 33,3 343. Untoasă de Geoagiu 66,6 161. Juliusi Selimesi 4,9 344. Untoasă de Sânchetru 100,0 162. June Gold 2,2 345. Untoasă de Transilvania 67,0 163. Karamanek 83,7 346. Urechelniţe 73,3 164. Kekicka 50,0 347. Van Mons 11,1 165. Kieffer Seedling 0 348. Văratice 9,1 166. King Sobieski 50,0 349. Văratice 100,0 167. Kiparijska 14,4 350. Vastavocinaia 68,8 168. Klementinka 0 351. Veitkii 33,3 169. Kostliche 100,0 352. Veitkii 66,9 170. Kostliche Von Germen 11,1 353. Vidocka 75,0 171. Kristalli 33,3 354. Vrăbiuţe 100,0 172. Large Winter 5,6 355. Wilder 100,0 173. Laurence 0 356. Wileenska Plenna 0 174. Laxton Superb 3,8 357. Williams 0 175. Le Lectier 33,3 358. Williams Bovey 0 176. Lettnai Curé 76,6 359. Williams cu miez roşu 74,2 177. Liche Gustav 100,0 360. Williams Precoce Morettini 100,0

12

178. Limonca 2,8 361. Williams Rosu 66,6 179. Lincoln 33,3 362. Zaharoasă de Vară 0 180. Local mic de livezi 33,3 363. Zorca 0,7 181. Lorentz Kovacs 33,3 364. Zorca 66,6 182. Loumenjuli Isletes 33,3 365. Zucher Bird 100,0 183. Lucii galbene 15,7

Considerable variation in resistance or sensibility to fire blight attack was observed with cultivars and species, ranging from highly susceptible to highly resistant.

Regarding to Erwinia amylovora attack, the analyzed genotypes were framed in nine classes (Table 5). The response of the 365 species and cultivars to fire blight attack was very different, in extremely classes being included the most genotypes: 20.5% with “No attack” and 26.3% with “Complete scorching (trees death)”. Between the extreme classes the values of Attack Degree the percentages varied from 1.4% to 14.8%.

Table 5 The response of pear genotypes from National Collection of Cluj-Napoca to Erwinia amylovora attack

Class Attack appreciation Attack Degree (AD%)

Number of genotypes

Percent of total genotypes

1 No attack 0 75 20.5 2 Very low attack 0.1-5.0 22 6.0 3 Low attack 5.1-10.0 15 4.1 4 Medium attack 10.1-20.0 15 4.1 5 Supra medium attack 20.1-40.0 54 14.8 6 Strong attack 40.1-60.0 31 8.5 7 Very strong attack 60.1-80.0 52 14.3 8 Extreme strong attack 80.1-99.9 5 1.4 9 Complete scorching (trees dead) 100 96 26.3

For the extreme classes to fire blight attack there were registered both Pyrus species and different cultivars, some of them ancient, autochthonous, cultivated on small areas on different regions of Romania, and some more or less spread in the world (Table 6).

Table 6 Pyrus species and cultivars framed in extremely classes for response to Erwinia amylovora attack

Genotypes with no attack (AD%=0) Genotypes total scorching (AD%=100)

Species Pyronia Veitkii Pyrus Carnot Pyrus common pear Pyrus lindlezi Pyrus malifolia Pyrus persica Pyrus pollveria Pyrus ussuriensis Pyrus variolosa Ancient Romanian cvs. Boieresti Clopotele Craiese Cu miez rosu Curcubete De zahar de Bihor Garoafa mare Panasat Para de apa Pere malaiete Pere pergament Tomnatice Zaharoasa de vara

Chen Chu Mi Collete Conference Conseilleur a la Cour D’Alencon Decaisne Henrick Deutleur Vaj Korte Down Erbina Er-Shi-Shange Ewerd General Osmanwill Geneva 7620 Ginese Grand Champion Kieffer Seedling Klementinka Laurence Magness Matyo Mericourt Napoleon Orel Otecestvena

Species Pyrus salicifolia Pyrus sikinensis Pyrus sinaica Pyrus syriaca Boiss Ancient Romanian cvs. Alamai Boiereasca mica Busuioace Cetatui Coadese Frumoasa de Brosteni Galbene de Bratca Galbene de Vitomiresti Gatlane Ghindaoane Globuloase mari Goloman de vara Harbuzesti Lucii timpurii Lucii verzi Orzatice Para de paine Para de toamna

Another cvs. Beurré Gelin Curé Decana del Friuli Delbar exquise d’hiver Doyenné d’Juillet Dr. Jules Guyot Ecimianka Eva Fertility Graslin Hentze Highland Jeanne d’Arc Johantrop Kostliche Liche Gustav Merton Belle Michigan 437 Morettini 64 Notair Lepin Passe Colmar Passe Crassane Pautalia

13

Another cvs. Ahrenberg Beurré Amanlis Beurré Bachelier Beurré Durondeau Beurré Liegel Beurré Lucon Beurré Superfin Blanquet Precoce Bristol Cross Buttira di Roma Carrick Cerovka

Phileson Precoce de Celles Precoce de Trevaux Precoce Trottier R. C. Wurtenberg Rakmanis Triumf Seigneur Essperen Severianka Sierra Tirriote Wileenska Plenna Williams Williams Bovey

Pastravioare Pastravioare de Valcea Pere piparate de vara Piparate de vara Pletoase Rotilate Santilesti Tari Tamaiosa mica Untoasa de Sanchetru Varatice Vrabiute

President Drouard President Mas President Rooswelt Productive d’Julliet Remy Chantenay Sokrovisce Solaner Sommereierbirne Spadona d’Estate Tarda IP 1836 Teri Vilmos Wilder Williams Prec. Morettini Zucher Bird

There was noticed a certain inconstancy of the cultivars reaction to Erwinia attack, some known as resistant or tolerant being susceptible or contrary. ‘Williams’ (‘Bartlett’) considered highly susceptible was included in no attack class. At the same class was ‘Williams Bovey’, while ‘Williams Precoce Morettini’s’ trees were completely killed. Several cultivars known as resistant were identified as susceptible at fire blight attack in Cluj-Napoca conditions; eg. ‘Old Home’ was registered with AD% = 37.5 and ‘Moonglow’ with AD% = 54.2. Some cultivars analyzed in different fields, including ones created at Cluj-Napoca (‘Haydeea’, ‘Ina Estival’), there were registered with a very large scale of AD%, between 0-100%.

Surprising, unlike the cultivars from National Collection, the selections and seedlings from experimental fields, placed on the same perimeter of 10 hectares, were not affected only on a small rate, the attack being sporadic. Fire blight manifested only at 1-5% from the total genotypes in trials and hybrids fields, with low marks (2 or 3) reflecting very low attack or low attack.

The results obtained confirms the information from specialized literature according to the majority of the cultivars are susceptibile to Erwinia amylovora attack (Zwet and Beer, 1995; Zwet and Bell, 1990; Sestras, 2004) and the infection could spreads so rapidly through the tree that trees could not be saved.

Unfortunately, even though all the measures of control were tried (chemical control, sanitation, pruning, and eradication) they were not efficient and many genotypes from National Collection of Cluj-Napoca were lost. It is tried to remake the collection but probably some of the cultivars, especially the ancient autochthonous ones will be lost because at Fruit Research Institute Pitesti the fire blight compromised a part of the collection. In Romania, the saving of pear germplasm collections becomes a very acute problem.

Conclusions The response of pear genotypes to fire blight attack emphasised a large variability within

365 pear genotypes tested in National Collection at the Fruit Research Station in Cluj-Napoca, Central Transylvania, Romania, which denotes a strong influence of genotype in expression of resistance or sensitivity to disease The variation limits for the attack degree on trees were estimated between 0% (“No attack”) and 100.0% (“Complete scorching - trees death”). Out of all genotypes, 75 of them, representing 20.5% were registered with “No attack”, while 96 of them, representing 26.3% were extremely sensitivity, the trees being killed by fire blight attack. Several species and cultivars registered with “No attack” and considered as tolerant to disease could be used as potential sources for further pear breeding programmes.

References Bell, R. L., T. van der Zwet, R. C. Blake, 1982, The Pear Breeding Program of the United States

Department of Agriculture, In: The Pear, T. van der Zwet and N. F. Childers (eds.), Horticultural Publications, Gainesville.

Bell, R. L., 1991, Pears (Pyrus). In: Moore, J. N., J. R. Jr Ballington (Eds.) Genetic resources of temperate fruit and nut crops, Wageningen, The Netherlands, 657-697.

14

Bell, R. L., T. Zwet, 1993, New Fire Blight Resistant Advanced Selections from the USDA Pear Breeding Program, Acta Hort., 338, 415-420.

Bell A., T. G. Ranney, T. A. Eaker, T. B. Sutton, 2005, Resistance to fire blight among flowering pears and quince, HortScience, 40 (2), 413-415.

Cociu, V., S. Oprea, 1989, Metode de cercetare in ameliorarea plantelor pomicole, Ed. Dacia, Cluj-Napoca.

Gunen, Y., A. Misirli, 2003, Fire Blight of Pear and Resistance Breeding, Ziraat Fakultesi Dergisi, 40 (3), 25-32.

Hevesi, M., M. Göndör, K. Kása, K. Honty, M. G. Tóth, 2004, Traditional and commercial apple and pear cultivars as sources of resistance to fire blight, EPPO Bulletin 34(3), 377-380.

Sestras, R., 2004, Ameliorarea speciilor horticole, Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. Sestras, R., A. Sestras, A. Barbos, 2007, The Response of Pear Cultivars to Erwinia amylovora

Attack in Central Transylvania Conditions, Romania, In: Book of Abstracts, 18th Eucarpia Genetic Resources Section Meeting, Plant Genetic Resources and their Exploitation in the Plant breeding for Food and Agriculture, Piestany, Slovacia, 23-26 May 2007, 138-139.

Severin, V., F. Constantinescu, F. Jianu, 1999, Appearance, expansion and chemical control of fire blight (Erwinia amylovora) in Romania, Acta Hort., 489, 79-84.

Thibault, B., 1981, Pear Breeding for Fireblight Resistance Program and First Studies in France, Acta Hort., (117), 63-70.

Thibault, B., J. P. Paulin, 1984, Pear Breeding and Selection for Fire Blight Resistance, Acta Hort., 161 (141-146).

Zwet, van der, T., W. A. Oitto, M. N. Westwood, 1974, Variability in degree of fire blight resistance within and between Pyrus species, interspecific hybrids, and seedling progenies, Euphytica, 23 (2), 295-304.

Zwet, van der, T., R. L. Bell, 1990, Fire blight susceptibility in Pyrus germplasm from eastern Europe, HortScience, Vol. 25, No. 5, 566-568.

Zwet, van der, T., S. V. Beer, 1995, Fire blight - Its nature, prevention, and control, USDA Agriculture Information Bulletin, No. 631.

Response to Psylla attack

(Paper published: SESTRAŞ, R., C. BOTEZ, M. ARDELEAN, I. OLTEAN, ADRIANA SESTRAŞ, 2009, Response of Pear Genotypes to Psylla Sp. Attack in Central Transylvania,

Romania, Acta Horticulturae, 814: 845-850).

The response of different pear genotypes to Psylla sp. (Cacopsylla) attack in natural conditions of infestation was studied in the experimental field of Cluj-Napoca Fruit Research Station, Romania, on more than 10,000 cultivars, selections, and hybrids. Most cultivars were susceptible to Psylla attack, including the most important and widely spread in Transylvania: ‘Williams’, ‘Conference’, ‘Beurré Bosc’, ‘Beurré Hardy’, ‘Clapp’s Favorite’, ‘Curé’, etc., which represent more than 80% of the total cultivars and selections analyzed. Several cultivars were identified as weakly susceptible: ‘Cantari’, ‘Imperiale’, ‘Lorencz Kovacs’, ‘Triomphe de Jodoigne’, ‘Severianka’ etc., most of them being ancient cultivars, with a poor productivity and quality and susceptibility to scab (Venturia pirina). One of the cultivar released at Cluj-Napoca, named ‘Haydeea’, expressed a good response in conditions of very severe Psylla attack. In a comparative trial, ‘Haydeea’ had a fruit yield significantly higher than other cultivars and selections. The vegetation of ‘Haydeea’ was relatively normal, while the trees of other cultivars had few fruits and lost their foliage. After a heavy infestation period with Psylla sp., severe symptoms of tree scorching were noticed. The cultivar, together with the rootstock and the cultivar x rootstock combination, had a significant influence upon the expression of pear tree scorching, consecutive to the infestation with Cacopsylla.

15

Research regarding pear breeding for the fruit’s resistance to mechanical injuries

(Paper presented at "Achievements and Perspectives in horticulture, viticulture, winemaking and forestry" symposium, dedicated to 100 years anniversary of the birth of Professor Gerasim Rudi,

Chisinau, and published in Scientific Papers. SESTRAŞ ADRIANA, R. SESTRAŞ, A. BARBOS, 2007, Cercetari privind ameliorarea parului pentru rezistenta fructelor la vatamari mecanice, Lucrari

Stiintifice, Volumul 15 (1):69-72 (ISBN 9975-946-11-7; 978-9975-946-31-5).

Pears are very sensitive fruits, so damages on pear fruits caused during picking, manipulation, sorting and transportation represents an important economic loss. Among six winter pear cultivars, Păstrăvioare and Curé were susceptible to fruit injury, while the Romanian ones Republica and Virgiliu Hibernal proved resistant to pricking, cutting and hitting of the fruits (Table 7), and can be used as genitors in pear breeding for creating new cultivars with a good resistance to fruit mechanical injuries. The heritability in broad sense shows that the resistance of pear fruits to damage has a strong genetic determinism, being strongly influenced by the genotype (less in case of cutting). The resistance of the fruits injured by pricking, cutting and hitting was close correlated, and improvement of these traits in pear breeding could be released simultaneously.

Table 7 Summary results for all grades after injury by hitting puncture and cut fruit

hitting, after: Puncture, after: Cutting, after: Nr. Cultivar 15 days 30 days 15 days 30 days 15 days 30 days 1. Republica 1,0oo 2,7ooo 1,0o 2,3oo 1,7oo 3,7o

2. Păstrăvioare 3,3x 4,7- 2,7- 4,0- 4,0xx 5,0- 3. Contesa de Paris 2,0- 4,0- 1,7- 4,0- 2,3- 4,7- 4. Curé 3,7xx 5,0x 3,3x 4,3- 4,0xx 5,0- 5. Virgiliu Hibernal 1,7- 4,0- 1,7- 3,7- 2,3- 4,0- 6. Cluj 58-8-47 2,7- 4,7- 2,3- 4,3- 3,0- 4,7- Mean of experiment (Control) 2,4 4,2 2,4 4,2 2,9 4,5

DL5%; DL1%; DL0,1% 0,9;1,2;1,8 0,7;1,1;1,5 1,0;1,4;2,0 0,9;1,2;1,8 0,8;1,1;1,6 0,8;1,2;1,7 Heritability of the response to mechanical injury of fruits Broad heritability (H2) of examined characteristics shows a considerable share of genotype

in the expression of morphological traits of fruit (especially for height, diameter, weight of fruit), and the behaviour of fruit to injury (Table 8).

Table 8 Coefficient values in the broad sense heritability (H2) for the pear cultivars characteristics

Fruit traits H2 Resistance to: H2 Resistance to: H2 Fruit height 0,925 Needles - after 15 days 0,685 Hitting - after 15 days 0,813 Large diameter 0,769 Needles - after 30 days 0,688 Hitting - after 30 days 0,795 Small diameter 0,869 Needles - Medium 0,703 Hitting - Medium 0,891 Mean diameter 0,855 Cutting - after 15 days 0,838 Injury - after 15 days 0,906 Fruit weight 0,703 Cutting - after 30 days 0,595 Injury - after 30 days 0,894 Peduncle length 0,664 Cutting - Medium 0,799 Injury - Medium 0,929

The results obtained allow drawing the following conclusions: Among pear varieties tested, some have proved very sensitive to mechanical damage (eg.

Păstrăvioare and Cure). Virgiliu Hibernal and Republica, winter varieties with good resistance, may be recommended as genitors in order to obtain new varieties proper to avoid economic losses due to the sensitivity and perishability of the fruits.

Heritability and correlation coefficients show that hereditary transmission of fruit resistance to mechanical damage can be done with sufficient precision by a judicious choice of parents. Elements of resistance to injuries caused by blows, bites and cuts are closely correlated, so that the improvement of these characteristics can be achieved simultaneously.

16

RESULTS AND DISCUSSIONS ABOUT VARIABILITY AND HERITABILITY OF PRINCIPAL TRAITS ANALYZED ON F1 PEAR HYBRIDS

Analysis of vigour elements and ideotpype of hybrids

(Paper published: SESTRAS ADRIANA, R. SESTRAS, D. PAMFIL, 2008, Architectural ideotype

of pear seedlings in different F1 hybrid combinations, Modern Variety Breeding for Present and Future Needs. Proceedings of the 18th Eucarpia General Congress, 9-12 September 2008, Eds. J.

Prohens & M.L. Badenes, Editorial Universidad Politécnica de Valencia, Valencia, Spain, 471-476 (ISBN 978-84-8363-302-1)

Introduction Improved productivity and precocity, combined with resistance to critical diseases and tree size

control, remained the goals of the pear-breeding program in all over the world. Low vigour of trees and growth habit remained important characteristics of interest to pear breeders. Spur or compact cultivars are desirable because their trees can be planted more densely, are easier to prune and thus easier to maintain (Faust and Zagaja, 1984).

Consequently, tree architecture (tree habit, or architectural ideotypes), is important in terms of production efficiency and pruning aspects, and suited to high-density plantings (Sestras, 2004; Sestras et al., 2007). Since the natural tree habit is under genetic control, and the new pear cultivars with desirable traits can be obtained by cross-pollination, it is important to select suitable parents in a breeding programme (Ghidra et al., 1998). In addition, according to Gelvonauskis (1998) for apple, it is possible to evaluate combining ability of pear varieties for tree characters in the juvenile period and to use them in breeding for desire habits and other valuable characters.

Material and methods The architectural ideotype of tree was analysed on F1 hybrids originated in six crosses between

following pear genitors: Comtesse de Paris, Milenium, Virgiliu Hibernal, Meda selection, in a selection field at Cluj Fruit Research Station, Romania. Among the genitors, Comtesse de Paris (with spreading habit) is one of the well-known winter variety cultivated and spread in Romania, Milenium and Virgiliu Hibernal (both upright or semi-upright) are relative new cultivars created at Fruit Research Station Cluj-Napoca, and Meda (spreading) is a selection obtained at FRS Cluj-Napoca, which is in homologation process.

The seedlings belonging from incomplete diallel cross, by a pattern of Griffing (1956), in which were made only direct hybridisations, without self-pollination and reciprocal, were framed in six classes of growth (after UPOV Guidelines, 2000), respectively architectural ideotype: 1. Fastigiate; 2. Upright; 3. Semi-upright; 4. Spreading; 5. Drooping; 6. Weeping. Within each combination, the trait was analysed in the two-four year of vegetation, on 50 random hybrid trees grown on their own roots, each hybrid (seedlings) being marked by scale from 1 to 6 in accordance with the tree phenotype illustrate in Figure 4.

1. Fastigiate; 2. Upright; 3. Semi-upright; 4. Spreading; 5. Drooping; 6. Weeping

Figure 4. Scale of rating F1 pear hybrids according to their architectural ideotypes (after UPOV Guidelines, 2000)

17

Differences among observed individuals, within each combination, were analysed using “t” test, while general (GCA) and specific (SCA) combining ability of genitors, for the trait, were computed using the mathematical model proposed by Masiukova (1979).

Results and discussion The average of marks for architectural ideotype of F1 pear seedlings, computed as mean for

each family represented by hybrid combination (Table 9), ranged between 3.00 in Milenium x Virgiliu Hibernal (both cultivars created at FRS Cluj-Napoca) and 3.50 in Comptesse de Paris x Milenium and Milenium x Meda combinations. Compared by the mean of experiment, considered as control (3.35), only Milenium x Virgiliu Hibernal combination, with the lowest value, were statistically different.

Table 9 Mean values of the marks for architectural ideotype (scale 1-6) in F1 seedlings derived from six hybrid combinations,

significance values of the Student’s t statistic and coefficient of variability (s%)

Hybrid combination (♀ x ♂) Mean of marks for ideotype±sx

±d t value

Signifi- cance s%

1 Comptesse de Paris x Milenium 3.50 ± 0.11 0.15 1.2 - 17.8 2 Comptesse de Paris x Meda 3.45 ± 0.16 0.11 0.6 - 15.1 3 Comptesse de Paris x Virgiliu Hibernal 3.33 ± 0.21 -0.01 -0.1 - 15.5 4 Milenium x Meda 3.50 ± 0.15 0.15 0.9 - 19.7 5 Milenium x Virgiliu Hibernal 3.00 ± 0.12 -0.35 -2.6 oo 22.0 6 Meda x Virgiliu Hibernal 3.29 ± 0.18 -0.06 -0.3 - 14.9 Mean of experiment (Control) 3.35 ± 0.06 - - - 19.5

*, **, ***/o, oo, ooo Significant at P<0.05, 0.01 and 0.001 (positive, respectively negative)

Based on the values of variability coefficients, in the studied combinations, the architectural tree of pear seedlings seemed to present a medium variability. The extreme values of variability coefficients were registered in the combination Meda x Virgiliu Hibernal (with the lowest level of s% - 14.9), respectively Milenium x Virgiliu Hibernal (s%=22.0).

These values of variability suggest that, in the studied descendences, hybrids with different habit of the tree are possible to be identified in each combination. Even that, as results from Figure 5, in all six combinations, there are no extreme ideotypes or are insignificant seedlings with fastigiate or weeping habit. In each combination, the majority of F1 hybrids had spreading habit. The occurrence of high percentages of spreading habit seedlings in all combinations suggests that this ideotype of tree growth is easy to obtain in pear breeding.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Fastigiate Upright Semi-upright Spreading Drooping Weeping

1 2 34 5 6

Figure 5. Percent of F1 hybrids belonging to the six hybrid combinations, framed in six classes for architectural ideotype

General combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) of varieties used as genitors, computed for the marks of architectural ideotype of seedlings and the results of genetic analyses of GCA and SCA are presented in Table 10.

18

Values calculated for GCA and SCA in F1 populations are higher than the theoretical ones for P5% and P1%, which suggest that, for the genitors used in the analysed combinations, both effects of GCA and SCA are important in the genetic determinism of tree’s habit in F1 hybrids. In spite of that, in the experiment, the analysed trait on F1 seedlings seemed to be stronger affected by the specific combinability of genitors (SCA effects).

Table 10 Analysis of variance for GCA and SCA of cultivars used as genitors, for architectural ideotype in F1 pear hybrids,

depending on parental combinations “F” Value Source of

variance Sum of square

(SS) Degree of

freedom (DF) Variance

(s2) “F” calculated “F” theoretic GCA 0.1402 3 0.046718 13.583*** 2.65; 3.88 SCA 67.2492 2 33.624580 9776.158*** 3.04; 4.71 Error 0.3710 294 0.001262 - -

The experimental results on SCA and GCA effects and the constancy of SCA, for the observed

trait of seedlings in analysed combinations, are presented in Table 11. Among the cultivars which had been used as genitors in the discussed diallel cross, Virgiliu

Hibernal showed low and negative value for GCA with statistically assured difference (very significant) which denote the cultivar inclination to transmit to its progenies upright or semi-upright (respectively spur) growth and habit. Because a valuable type of tree habit for modern plantation is with a spurred growth habit and strong apical control, it can be appreciated that Virgiliu Hibernal can be used as genitor for this trait.

In opposite with Virgiliu Hibernal, Comptesse de Paris and Meda selection have a GCA effects that determine a spreading or even drooping habit (both of them with positive and assured values of general combining ability in this direction). The highest percentage of upright and fastigiate habit of seedlings in Milenium and Virgiliu Hibernal crossing is righteous by specific combining ability of these cultivars, with negative and significant value.

Table 11 SCA and GCA effects and SCA constancy and their influence on trunk diameter in F1 pear hybrids, depending on

parental combinations SCA effect ♀/♂

C. de Paris Milenium Meda Virgiliu H. GCA effect

SCA constancy

Comptesse de Paris 0.0473 -0.1183 0.0711 0.1255*** 0.0089 Milenium 0.0711 -0.1183 -0.0184 0.0089 Meda 0.0473 0.1017** 0.0089 Virgiliu Hibernal -0.2089ooo 0.0089

DL for significance of GCA effect: DL 5% = 0.0707; DL 1% = 0.0930; DL 0.1%= 0.1192. DL for significance of SCA effect: DL 5% = 0.1155; DL 1% = 0.1519; DL 0.1%= 0.1947.

The result suggests that the habit of pear tree is under additive gene control, and the upright

varieties, with reduced-size tree, transmit this character genetically, and are expected to produce mainly descendants with this ideotype. Also, in concordance with this hypothesis, selection of parents on the basis of their own phenotypes will result in rapid genetic gains. The others cultivars used as genitor, as Comptesse de Paris and Meda selection showed positive and significant values for GCA, thus they can produce descendants with a spreading habit. By the value and positive GCA effect it can be considered that these two genotypes have an obvious tendency of producing descendants with a spreading or even drooping growth and habit. References Faust, M.; Zagaja, S. W. 1984. Prospects for developing low vigor fruit tree cultivars. Acta Hort., 146:21-30. Gelvonauskis, B. 1998. Inheritance of tree characters in apple. Acta Hort., 484:275-280. Ghidra, V.; Ardelean, M.; Sestras, R.; Tamas, E.; Cordea, M.; Dejeu, M. 1998. Architectural ideotype of pear seedlings

in five hybrid combinations. Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj, 28: 49-52.

19

Griffing, B. 1956. Concept of General and Specific Combining Ability in Relation to Diallel Crossing System. Austral. J. Biol. Sci., Vol. 9, 463-493.

Masiukova, O.V. 1979. Matemat. analiz v selektii I ciastnoi ghenetike pladavah porod. Ed. Stiinta, Chisinau. Sestras, R. 2004. Ameliorarea speciilor horticole. Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. Sestras, A.; Sestras, R.; Pamfil, D.; Barbos, A.; Mihalte, L. 2007. The segregation of tree habit on pear seedlings in six

hybrid combinations, Bulletin UASVM Cluj, Horticulture, 64 (1-2): 764. UPOV. 2000. Guidelines for the Conduct of DUS Tests, Pear (Pyrus communis L.). UPOV, TG/15/3, Geneva.

RESULTS OBTAINED FOLLOWING F1 STUDIES DERIVED FROM MODEL IV CROSSING

BY GRIFFING

Response to major diseases attack Septoria (leaf spot) attack

(Paper published: SESTRAŞ ADRIANA, R. SESTRAS, D. PAMFIL, A. BARBOS, 2008, Combining Ability Effects of Several Pear Cultivars used as Genitors for Mycosphaerella sentina Resistance. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca.

Horticulture, 65(1):48-52) INTRODUCTION Pear leaf spot (syn. ashy leaf spot of pears, leaf fleck of pears), caused by the fungus

Mycosphaerella sentina (Fr.:Fr.) Schrot., syn. M. pyri (Auersw.) Boerema (anamorph: Septoria pyricola (Desmaz.) Desmaz.) occurs in most areas of the world where pears are grown. The pear leaf spot fungus infects especially the leaves of pear, and, when the attack is intense and appears numerous leaf spots, the worst effect of this disease is premature defoliation with negative economic significance. If attack happens from year to year, the trees could become weak, stop bearing fruit, and begin to decline. Except these disease results, reverberate in premature falling of leaves and, consequently, yield decreases, shoots that have no leaves have no time to prepare for winter and can suffer injury (Bilder, 2000). Methods of protection include chemical control against the fungus, prophylactic measures directed at the decrease of infection sources, but also the use of less susceptible pear cultivars. The last option is favourable ecologically and possible, because there are marked differences in response of pear cultivars to leaf spot attack. Even if many of the pear varieties are susceptibility to attack, there are some cultivars tolerant or resistant against pathogen (Lefter, 1959). Not only several well-known cultivars like Flemish Beauty, Duchess, Winter Nelis (moderately resistant), Kieffer (very resistant) have a good response to pear leaf spot attack, but also new Romanian cultivars like Euras, Ina Estival, Virgiliu Hibernal (Simeria et al., 2005). Creation of new pear cultivars resistant to diseases attack and pests remain important goals of pear breeding program (Bell, 1991), also taken into consideration at Fruit Research Station from Cluj-Napoca, Romania (Sestras et al., 2007, 2008).

MATERIALS AND METHODS In a selection field at Fruit Research Station Cluj-Napoca, Romania, the response to leaf

spot attack of seedlings was analysed on F1 hybrids originated in six crosses between the following pear genitors: Comtesse de Paris, Milenium, Virgiliu Hibernal, Meda. Among the genitors, Comtesse de Paris is one of the well-known winter variety cultivated and spread in Romania, Milenium, and Virgiliu Hibernal are new cultivars created at Fruit Research Station Cluj-Napoca, and Meda (Cluj 89-1-81) is a selection obtained at FRS Cluj-Napoca, which is in homologation process (Sestras et al., 2007). The seedlings analyzed in experiment belonging to incomplete diallel cross, in which were made only direct hybridizations between the genitors, without self-pollination and reciprocal.

20

The assessment of the response to pear leaf spot has been performed under natural infection environment, in the absence of phytosanitary treatments, every hybrid from the selection fields being rated regarding the attack on leaves on a scale from 0 to 5. The assessment was individually performed, for a period of two consecutive years, in the middle of July, the hybrids being in their 4th - 5th year of age (since their obtaining from seeds). The used assessment system has comprised scores corresponding to the following levels of response (resistance or susceptibility) to pear leaf spot attack: 0 = no attack; 1 = very low attack (very little and small spots on the leaves, about 1 mm in diameter, grayish); 2 = low attack (small, about 1-2 mm in diameter, but many spots on the leaves); 3 = medium attack (leaves having medium, 2-3 mm, and many spots, grayish-white in centre, with a well-defined black dark brown margin); 4 = severe attack (large, about 3-4 mm, and many spots on the leaves); 5 = very severe attack (large, about 4 mm, and many spots on the leaves, with circular dark-brown lesion and black fruiting bodies).

For the cultivars used as genitors, there were determined Frequency (F%) and Intensity (I%) attack and then the Attack Degree (AD%), calculated by the formula: AD%=(F% x I%)/100 (Cociu and Oprea, 1989) and representing the expression of the attack’s seriousness. The genitors were analyzed in the same years and conditions with F1 hybrids.

Differences among genitors were performed using ANOVA test, and differences among observed hybrids, within each combination, were analyzed using “t” (Student) test (Ardelean et al., 2002). General (GCA) and specific (SCA) combining ability of genitors, for the trait, were computed using the mathematical model proposed by Griffing (1956) and Masiukova (1979).

RESULTS AND DISCUSSION Considerable variation in response to pear leaf spot attack was registered among genotypes

used as genitors (Table 12). The most susceptible cultivar to disease attack was Milenium, registered with high level of

frequency (F%=25.7) and intensity (I%=15.4) attack, very significant compared to the mean of experiment, as control. Attack Degree determined for leaf spot attack for Milenium was also significant (AD%=4.02).

Table 12 The Frequency (F%), Intensity (I%) and Attack Degree (AD%), determined for leaf spot attack at genotypes used as

genitors, and significance compared to mean of experiment used as control Frequency Intensity Attack Degree Cultivar (F%) Signif. (I%) Signif. (AD%) Signif.

Comtesse de Paris 2.3 oo 4.2 - 0.11 (o) Milenium 25.7 xxx 15.4 xxx 4.02 xx Virgiliu Hibernal 15.4 x 7.8 - 1.24 - Meda 0.8 ooo 1.5 o 0.01 o Mean of exper. (Control) 11.0 - 7.2 - 1.34 - SD 5% = 3.7 4.1 1.25 SD 1% = 5.5 6.2 1.90 SD 0.1%= 8.9 10.0 3.05

The best response for the leaf spot attack had the Meda selection, with the smallest level, statistically assured, of Frequency (F%=0.8), Intensity (I%=1.5) and Attack Degree (AD%=0.01). A good reaction against pathogen revealed Comtesse de Paris, being registered with a small AD% (0.11%).

The average of marks for response to pear leaf spot attack of F1 pear seedlings, computed as mean for each family represented by hybrid combination (Table 13), ranged between 1.09 in Comptesse de Paris x Meda selection and 2.09 in Comptesse de Paris x Milenium combinations.

Compared to the mean of experiment, considered as control (1.50), except Comptesse de Paris x Meda combinations, significant negative difference was registered for hybrids belonging to Milenium x Virgiliu Hibernal cross (1.18), and Meda x Virgiliu Hibernal (1.14). These three combinations proved a good response of progenies to disease attack.

21

Table 13 Mean values of the marks for response to pear leaf spot attack (scale 0-5) in F1 seedlings derived from six hybrid

combinations, significance values of the Student’s t statistic and coefficient of variability (s%)

Hybrid combination (♀ x ♂) Mean of marks for attack ± sx

±d t value

Signifi- cance s%

1 Comptesse de Paris x Milenium 2.09 ± 0.20 0.59 2.7 xx 53.4 2 Comptesse de Paris x Meda 1.09 ± 0.09 -0.41 -3.2 oo 27.6 3 Comptesse de Paris x Virgiliu Hibernal 1.67 ± 0.33 0.16 0.5 - 49.0 4 Milenium x Meda 1.85 ± 0.29 0.35 1.1 - 70.8 5 Milenium x Virgiliu Hibernal 1.18 ± 0.08 -0.32 -2.6 oo 39.3 6 Meda x Virgiliu Hibernal 1.14 ± 0.14 -0.36 -2.1 o 33.1

Mean of experiment (Control) 1.50 ± 0.09 - - - 64.7 *, **, ***/o, oo, ooo Significant at P<0.05, 0.01 and 0.001 (positive, respectively negative).

Based on the values of variability coefficients (s%) of the trait, in the studied combinations,

the response of pear seedlings to leaf spot attack seemed to present a large and very large variability. The extreme values of variability coefficients were registered in the combination Comptesse de Paris x Meda (with the lowest level of s% - 27.6), respectively Milenium x Meda (s%=70.8).

These values of variability suggest that, in the studied descendences, hybrids with different response to disease (from sensitive to resistant) are possible to be identified in each combination.

General combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) computed for the marks of hybrids response to pear leaf spot attack and the results of genetic analyses of GCA and SCA are presented in Table 14.

Values calculated for GCA and SCA in F1 populations are higher than the theoretical ones for P5% and P1%, which suggest that, for the genitors used in the analysed combinations, both effects of GCA and SCA are important in the genetic determinism of response to disease of F1 hybrids. In spite of that, in the experiment, the analyzed trait on F1 seedlings seemed to be stronger affected by the specific combinability of genitors (SCA effects).

Table 14 Analysis of variance for GCA and SCA of cultivars used as genitors, for leaf spot attack of F1 pear hybrids, depending

on parental combinations “F” Value Source of

variance Sum of square

(SS) Degree of

freedom (DF) Variance

(s2) “F” calculated “F”(5; 1%)theoretic GCA 0.4730 3 0.157679 22.2893*** 2.65; 3.88 SCA 14.8756 2 7.437812 1051.401*** 3.04; 4.71 Error 0.764 294 0.002598 - -

The experimental results on SCA and GCA effects and the constancy of SCA, for the observed trait of seedlings in analysed combinations, are presented in Table 15.

Table 15 SCA and GCA effects and SCA constancy and their influence on leaf spot attack of F1 pear hybrids,

depending on parental combinations SCA effect ♀/♂

C. de Paris Milenium Meda Virgiliu H. GCA effect

SCA constancy

Comptesse de Paris 0.1140- - 0.3680ooo +0.2540xx + 0.1692xx 0.102916 Milenium +0.2540xx -0.3680ooo +0.3063xxx 0.102916 Meda +0.1140- -0.2146ooo 0.102916 Virgiliu Hibernal -0.2608ooo 0.102916

SD for significance of GCA effect: SD 5% = 0.1015; SD 1% = 0.1334; SD 0.1%= 0.1710. SD for significance of SCA effect: SD 5% = 0.1657; SD 1% = 0.2178; SD 0.1%= 0.2792. Among the cultivars which had been used as genitors in the discussed diallel cross, Virgiliu

Hibernal and Meda showed low, negative values for GCA with statistically assured difference (very

22

significant) which denote the cultivars inclination to transmit to its progenies a good response to disease attack.

Because a valuable new cultivar is resistant against diseases, it can be appreciated that Virgiliu Hibernal and Meda can be used as genitors for obtaining progenies with resistance or tolerance to pear leaf spot. In opposition with these two cultivars, Comptesse de Paris and Milenium selection have a GCA effects that determine a susceptible progenies to leaf spot (both of them with positive and assured values of general combining ability in this direction).

CONCLUSIONS General combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) effects of the

genitors contributed significant in the inheritance of pear spot leaf resistance in F1 hybrids population. The result suggests that the response of pear to leaf spot attack is under additive gene control, and certain varieties could transmit this character genetically. Genotypes like Virgiliu Hibernal and Meda selection used as parents in hybridizations could produce mainly descendants with a good response to disease attack. Also, in concordance with this hypothesis, selection of parents on the basis of their own phenotypes will result in rapid genetic gains. The others genotypes used as genitor, as Comptesse de Paris and Milenium, showed positive and significant values for GCA, thus they can produce descendants with a susceptibility reaction against Mycosphaerella sentina. By the value and positive GCA effect it can be considered that these two genotypes have an obvious tendency of producing descendants with an accentuate sensibility to leaf spot infection.

REFERENCES

1. Bell, R. L., 1991, Pears (Pyrus). In: Moore J. N. and J. R. J. Ballington (eds.) Genetic resources of temperate fruit and nut crops. Wageningen, 657-697.

2. Bilder I.V., 2000, http://www.agroatlas.spb.ru/diseases/Pomae_Septoria_piricola_en.htm 3. Cociu, V., S. Oprea, 1989, Metode de cercetare in ameliorarea plantelor pomicole (in Romanian), Ed. Dacia,

Cluj-Napoca. 4. Griffing, B. 1956. Concept of General and Specific Combining Ability in Relation to Diallel Crossing System.

Austral. J. Biol. Sci. 9:463-493. 5. Lefter, G. 1959. The behaviour of some pear varieties in response to infection by the fungi Mycosphaerella

sentina (Fuck.) Schroet. and Endostigme pirina, Gradina, Via si Livada, 8: 38-41. 6. Masiukova, O.V. 1979. Matemat. analiz v selektii I ciastnoi ghenetike pladavah porod. Ed. Stiinta, Chisinau. 7. Sestras, R. 2004. Ameliorarea speciilor horticole. Ed. AcademicPres, Cluj-Napoca. 8. Sestras, R., C. Botez, M. Ardelean, I. Oltean, A. Sestras, 2007, Response of Pear Genotypes to Psylla sp. Attack

in Central Transylvania, Romania, Abstract Book, Eucarpia Fruit Section, Twelfth Eucarpia Symposium on Fruit Breeding and Genetics, Zaragoza (Spain), 16-20 Sept. 2007, p. 227.

9. Sestras, A., R. Sestras, A. Barbos, M. Militaru, 2008, The Differences among Pear Genotypes to Fire Blight (Erwinia amylovora) Attack, Based on Observations of Natural Infection, Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 36(2), 98-103.

10. Simeria, G., G. Popescu, N. Nicorici, D. Petanec, S. Damianov, R. Chirita, A. F. Carabet, 2005, Comportarea unor soiuri si elite hibride de par la atacul de Mycosphaerella sentina (Fuch) Schöet in conditiile ecologice ale Banatului, Protectia plantelor, USAMVB Timisoara.

Using molecular marker techniques to study F1 hybrids response to Septoria attack BSA (Bulk Segregant Analysis) protocol was applied, using young leaves from 5-6 hybrids,

belonging to extreme groups of seedlings (resistant / sensitive to leaf spot) from each hybrid combination. For RAPD analysis, there were used eleven decamer primers.

DNA amplification and electrophoresis through agarose gel migration showed marked differences between the experimental variants still being presented only results in some variants, represented by genitor varieties and hybrids F1 progeny fit distinct phenotypic classes followed for reaction to attack of Septoria. The existence of the molecular polymorphism in parental forms is a first condition for a successful BSA analysis. Taking into account that RAPD markers are

23

dominant, these markers should be linked in a coupling phase, on segregant hybrids, with the genes for the analyzed traits, as a second condition. Such a condition was exhibited for leaf spot resistance / susceptibility for several primers.

Figures 6, 7, 8, 9 and 10 illustrates the amplification products migration of the genitor varieties and hybrid combinations in which the selection was made for extreme form of reaction to Septoria (resistance - sensitivity). .

Figure 6. Electrophoretic profile obtained by amplification with primers OPA01 and OPB10

Figure 7. Electrophoretic profile obtained by amplification with primers OPA 17 and OPB08

Figure 8. Electrophoretic profile obtained by amplification with primers OPA20 and OPAL20

Figure 9. Electrophoretic profile obtained by amplification with primers OPAB 11 and AB 11

24

Figure 10. Electrophoretic profile obtained by amplification with primers OPB18, OPC14 and OPC16

Figure 11. Dendrogram for genitors and F1 hybrids resulting from diallel hybridizations, conducted using RAPD

technique The dendrogram obtained (Figure 11) revealed that the variants considered, represented by

genitor varieties and hybrids, are grouped into classes and groups distinct kinship with all forms of genitors and F1 hybrid progeny.

It shows that the genitors, phylogenetically speaking, closer to the common parental form (Countess of Paris) is Virgil Hibernal variety (entered in the same phylogenetic group as close kinship), followed by cultivar Meda. In the light of polymorphism at molecular level, the most distant common variety is Milenium, which forms a subgroup of sensitive hybrids to Septoria attack, resulting from crosses Milenium x Virgiliu Hiberrnal.

25

CONCLUSION On the whole, the thesis represents a complex study over the genetics and breeding of Pyrus,

and the opportunities that can be achieved on these species in order to efficiently put in good use the gene resources of the Pyrus germplasm. The paper makes up as an original contribution to research in our country, with a significant contribution of valuable information above scientific and technical aspects of pear breeding, with relevant results over the study of the variability and heredity of the most important agronomic traits of pear trees.

Data collected from the specialty literature investigation and the analysis of the results obtained from the experiment conducted to the possibility to shape theories and scientific hypothesis, with valuable recommendations regarding the possibilities of creating and studying the artificial variability gain by hybridization, in order to grow significantly the efficiency of selection and obtain in the end new cultivars.

By the paper’s outlook and the way of realize the objectives, considering also at the consistency, relcatlessness and utility of the data and results obtained, the study represents a novel and significant contribution to the worldwide information and specialty literature, in concordance with the present manner of studying genetics and pear breeding in the most modern research programmes.