Starch and protein accumulation during seed development of field grown faba beans (Vicia faba L. cv. Vertigo) in Norway

Abstract

The grain legume Vicia faba L. (faba bean) is a potential commercial protein crop in Norway. Little information is available concerning seed development and accumulation of storage compounds in Vicia faba seeds grown in Norwegian climate. The purpose of this thesis was to observe starch and protein accumulation, moisture content, fresh weight (FW) and dry weight (DW) changes during seed development in faba beans grown in southeast Norway. Pods of Vicia faba L. cv. Vertigo exposed to three treatments (untreated/fertilized with NPK/Rhizobium pre-inoculated) were harvested in the summer of 2019 in Ås, Norway at 7 stages of seed development with one-week incremented harvest dates (HD1-HD7). Treatment effects were not significant (p>0.05) on DW, FW, starch and protein contents, but significant for moisture content (p<0.05). HD was significant for all parameters measured (p<0.01). HD x Treatment interaction was not significant (p>0.05) for any parameter. Moisture content declined significantly from HD1 to HD7 (R2=98.33%). The highest protein concentration was at HD1 (33.4%) and the lowest at HD5 (27.4%). Protein content per seed peaked at HD6 (178.5 mg) and was lowest at HD1 (29.4 mg). The highest starch concentration was at HD5 (40.5%) and the lowest at HD1 (12.4%). Starch content per seed peaked at HD7 (254.1 mg) and was lowest at HD1 (10.9 mg). The crop required a long growing season indicating late maturity in this climate. Seed desiccation was delayed due to heavy precipitation in the field.

Belgveksten Vicia faba L. (åkerbønne) er en proteinvekst med stort potensial i Norge. Det finnes lite informasjon om frøutvikling og oppsamling av lagringsstoffer i åkerbønner dyrket i Norge. Hensikten med denne oppgaven var å se på endringer under frøutvikling av åkerbønner dyrket i norsk klima i form av stivelse, proteiner, vanninnhold, friskvekt (FV) og tørrvekt (TV). Vicia faba L. cv. Vertigo såfrø (ubehandlet, NPK-gjødsling eller Rhizobium førinokulering) ble høstet sommeren 2019 i Ås, Norge på syv frøutviklingsstadier (HD1-HD7) med én ukes mellomrom. Frøbehandling ga ikke signifikant utslag (p>0,05) for TV, FV, innhold av stivelse og protein, men signifikant for vanninnhold (p <0,05). HD var signifikant for alle parametere (p<0,01). Interaksjon mellom HD x Behandling var ikke signifikant (p>0,05) for noen av parameterne. Vanninnholdet sank betydelig fra HD1 til HD7 (R2 = 98,33%). Den høyeste proteinkonsentrasjonen var ved HD1 (33,4%) og lavest ved HD5 (27,4%). Proteininnhold per frø var høyest ved HD6 (178,5 mg) og lavest ved HD1 (29,4 mg). Den høyeste stivelseskonsentrasjonen var ved HD5 (40,5%) og lavest ved HD1 (12,4%). Stivelsesinnhold per frø var høyest ved HD7 (254,1 mg) og lavest ved HD1 (10,9 mg). Vertigo hadde lang modningstid, noe som innebærer at den er en sen sort i dette klimaet. Frøuttørking gikk langsomt på grunn av mye nedbør i feltet.