Title Evaluation of morphological and biochemical diversity of garlic (Allium sativum L.) germplasm collection Title (english) Procjena morfološke i biokemijske raznolikosti biljnih genetskih izvora češnjaka
(Allium sativum L.) Author Iva Bažon Zidarić Mentor Martina Grdiša (mentor)Mentor Dean Ban (mentor)Committee member Zlatko Šatović (član povjerenstva)Committee member Nina Toth (član povjerenstva)Committee member Igor Lukić (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2022-11-10, Croatia Scientific / art field, BIOTECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 633/635 - Horticulture. Fruit growing. Viticulture. Gardening 631/632 - Agriculture. Plant diseases. Plant protection Abstract Garlic (Allium sativum L.) is a monocotyledonous plant grown for its underground
bulb. After onions (Allium cepa L.), it is the most cultivated member of the Allium species.
Garlic has been used worldwide as a condiment, raw material and medicine. It is generally
considered that some of the most important garlic chemicals are organosulfur volatile and
phenolic compounds, which are plant secondary metabolites, developed as defense and
signal compounds. Garlic can develop a solid scape with
... More sterile flowers and bulbils,
depending on growth conditions. It has lost the possibility of sexual reproduction, which
significantly reduces its improvement for economically important traits. However, variation
between garlic exist due to random mutations and by growth and adaptation to various
growing environments. Studies have shown that garlic varies in morphological, but also in
its biochemical properties. It is important to collect garlic with various traits, evaluate, and
preserve garlic unique accessions carrying superior traits to prevent their loss. That can
allow a genetic diversity to be used for breeding programs, to tackle with climate change,
and rapid population growth.
Garlic accessions were collected in Croatia; from Istria and Kvarner, Lika and
Dalmatia, Continental Croatia and from foreign countries Australia, Czech Republic,
France, Finland, Greece, Hungary, Italy, Kazakhstan, Netherlands, Norway, Romania,
Russia, Slovenia, and Spain, and maintained in the gene-bank at the Institute of
Agriculture and Tourism. Garlic cloves were planted in autumn at completely random
design and harvested at the end of June. Morphological and biochemical analysis were
carried out. Ten garlic bulbs from each accession were described according to guidelines
in the ECP/GR descriptor for Allium spp. Total phenolic content and total antioxidant
capacity were evaluated spectrophotometrically, while organosulfur compounds were
determined using gas and liquid chromatography.
High morphological diversity within Croatian germplasm was found. Molecular
analysis of variance revealed that most of the total phenotypic diversity was attributed to
diversity within accession and among accessions within regions, while a smaller
proportion was assigned to diversity among regions. High correlation was found between
skin colour of the clove and bulb structure type with all other described morphological
traits: shape of mature dry bulbs, shape of mature garlic bulb, outer skin colour of
compound bulb, shape of the compound bulb in horizontal section and ability to flower.
According to the qualitative morphological traits, accessions were divided into two groups,
which represented two morphotypes. Accessions that had yellow and light brown skin
color of the clove, irregular bulb structure type, elliptic shape of the compound bulb in
horizontal section, and without ability to flower were assigned to the first morphotype,
while accessions that had violet skin color of the clove, had regular two-fan groups bulb
structure type, circular shape of the compound bulb in horizontal section, and had ability
to flower were assigned to the second morphotype. Bulb quantitative traits such as height,
diameter, and weight negatively correlated with number of cloves. The accessions
originating from Dalmatia had larger bulbs comparing to other regions of origin, as well as
bulbs from the first morphotype comparing to the second morphotype. Two morphotypes
did not differ in total phenol content, antioxidant capacity and allicin content. The total
phenol content, and the antioxidant capacity correlated in garlic samples in two vegetation
seasons. Significant difference in the content of specific volatiles was found depending on
the bolting habit, shape and colour of the cloves. Accessions from Istria were superior in
content of allyl mercaptan, dimethyl disulfide, methyl allyl disulfide, and methyl allyl
trisulfide compared to foreign garlic and garlic from Dalmatia and Continental Croatia.
Based on volatile profile, accessions could not be clearly divided by origin. Less Abstract (english) Češnjak (Allium sativum L.) je jednosupnica koje se uzgaja radi podzemne
lukovice čiji broj češnjeva može varirati u broju i veličini. Najkultiviranija je Allium vrsta
nakon luka. Češnjak se koristi diljem svijeta kao začin i sirovina za prerađivačku industriju,
kao i zbog pozitivnog učinka na ljudsko zdravlje. Općenito se smatra da su najvažniji
spojevi češnjaka hlapivi organosumporni i fenolni spojevi koji se razvijaju kao obrambene i
signalne molekule ovisno o okolini rasta.
... More Dosadašnja istraživanja su pokazala da je češnjak tijekom domestifikacije izgubio
sposobnost generativnog razmnožavanja što značajno smanjuje mogućnost unaprjeđenja
prema važnim ekonomskim svojstvima. Međutim, unatoč prisutnosti apomiksije,
varijabilnost između češnjaka javlja se zbog spontanih mutacija te rasta i prilagodbe
različitim okolinama uzgoja. Utvrđeno je da se češnjak ne razlikuje samo u morfološkim
već i u svojim biokemijskim svojstvima. Za vegetativno uzgojene biljke kao što je češnjak,
karakterizacija kolekcije biljnih genetskih izvora temeljem morfoloških svojstava i sadržaja
biološki aktivnih tvari je važna za identifikaciju i odabir klonova koji su superiorniji po
agronomskoj, biološkoj i ljekovitoj vrijednosti. Stoga je važno prikupiti i opisati lokalni biljni
materijal budući da može sadržavati specifična svojstva prilagođena lokalnim
agroekološkim uvjetima. Na ovakav način osigurava se korištenje vrijednih primki u
oplemenjivanju radi sve uočljivijih klimatskih promjena, negativnog utjecaja poljoprivrede
na okoliš i naglog porasta broja stanovnika. Razumijevanje povezanosti između
morfologije sa biokemijskim svojstvima, olakšati će stvaranje osnovne kolekcije, a time i
učinkovito upravljanje i snalaženje u kolekciji sa jako velikim brojem primki.
U istraživanje su bile uključene primke češnjaka prikupljene iz Hrvatske (Istra,
Kvarner, Lika, Dalmacija, Kontinentalna Hrvatska) i iz stranih zemalja. Češnjevi su bili
posađeni u jesen po potpuno slučajnom rasporedu. Berba je obavljena krajem lipnja,
nakon čega su biljke prosušene na sobnoj temperaturi. Deset lukovica svake primke
opisano je prema smjernicama ECP/GR deskriptora za Allium vrste. Utvrđena su slijedeća
kvalitativna morfološka svojstva: oblik zrele suhe lukovice, oblik zrele lukovice češnjaka,
boja vanjske kožice lukovice, boja kožice češnja, broj češnjeva po lukovici, tip strukture
lukovice i oblik lukovice u horizontalnom presjeku. Također su izmjerena kvantitativna
svojstva masa, promjer i visina lukovice, te je utvrđen broj češnjeva. Tijekom dvije godine,
sadržaj alicina je analiziran tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti. Hlapivi
sumporni spojevi bili su izolirani mikroekstrakcijom na čvrstoj fazi iz natprostora uzorka i
analizirani korištenjem plinske kromatografije. Sadržaj ukupnih fenola i ukupni
antioksidacijski kapacitet ekstrakata ocijenjen je spektrofotometrijski u obje godine
korištenjem dviju metoda FRAP i DPPH.
Utvrđena je široka morfološka raznolikost biljnih genetskih izvora češnjaka.
Analizom molekularne varijance utvrđeno je da se većina fenotipske raznolikosti može
pripisati varijabilnosti unutar primki te između primki unutar regija. Utvrđena je jaka
korelacija između boje kožice češnjeva i tipa strukture lukovice sa svim ostalim
analiziranim kvalitativnim svojstvima. Obzirom na kvalitativna morfološka svojstva, primke
su se mogle podijeliti u dva morfotipa od kojih je jedan sadržavao pretežito primke žutih i
svijetlo smeđih češnjeva, nepravilne strukture lukovice, eliptičnog oblika u horizontalnom
presjeku, koje ne cvatu. Druga skupina primki, odnosno drugi morfotip imao je pretežito
violetnu boju češnjeva, pravilnu strukturu lukovice, okrugli oblik lukovice i imao je
sposobnost cvatnje. Pozitivna korelacija utvrđena je između visine, promjera i mase
lukovice, a između ovih svojstava i broja češnjeva utvrđena je negativna korelacija.
Primke koje su pripadale prethodno opisanom prvom morfotipu, imale su uglavnom veće
lukovice, kao i primke koje su prikupljene s područja Dalmacije. Između morfotipova nisu
utvrđene značajne razlike u sadržaju ukupnih fenola, antioksidacijskom kapacitetu i
sadržaju alicina. Utvrđena je značajna pozitivna korelacija između sadržaja ukupnih fenola
i antioksidacijskog kapaciteta u obje godine istraživanja. Utvrđena je značajna razlika u
sadržaju specifičnih hlapivih spojeva između primki češnjaka ovisno o sposobnosti cvatnje,
obliku lukovice i boji češnjeva. Primke iz Istre imale su značajno veći sadržaj hlapivih
spojeva alil-merkaptana, dimetil-disulfida, metil-alil-disulfida, metil-alil-trisulfida u odnosu
na primke iz ostalih regija. Temeljem aromatskog profila primke češnjaka nisu se jasno
razdvojile po porijeklu. Less Keywords
plant genetic resources
Allium descriptors
biochemical parameters
breeding
landraces
organosulfur compounds
Keywords (english)
biljni genetski izvori
ECPGR
biokemijska svojstva
oplemenjivanje
tradicijski kultivari
organosumporni spojevi
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:204:828036 Promotion 2022 Study programme Title: Agricultural Sciences Catalog URL http://194.152.210.24/cgi-bin/wero.cgi?q=580904001526 Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Access restricted to authenticated users Terms of use Created on 2022-12-13 09:55:55
