Základní aspekty šlechtění a semenářství Odrůda, šlechtění, genetická diverzita, genová centra, uchovávání genových zdrojů

Šlechtění rostlin Definice:  Cílevědomá tvořivá činnost člověka, která pracuje s rostlinnou genetickou diverzitou, za účelem získání odrůd s optimálními ekologickými, jakostními a ekonomickými vlastnostmi.  Vychází z existence přirozené biodiverzity a zákonitostí evoluce  Využívá všech dostupných a zákonných prostředků k dosažení šlechtitelského cíle – změny genetické informace v rámci rostlinného druhu za účelem přiblížení se ideotypu.

Odrůda  definice ze zákona 178/2006 Sb. (219/2003 Sb.): –Soubor rostlin náležející k nejnižšímu stupni botanického třídění, vymezitelný projevem znaků vyplývajících z určitého genotypu nebo kombinace genotypů, odlišitelný od každého jiného souboru rostlin projevem nejméně jednoho z těchto znaků a považovaný za jednotku rozmnožovatelnou beze změny DUS - (Distinctness, Uniformity, Stability).

Odrůda  Výsledek šlechtitelské práce Podléhá autorskému zákonu, práva jsou chráněna speciálním zákonem 408/2000 Sb.  Stabilizační faktor rostlinné produkce Podíl na efektivitě výroby až 25%  Obchodní artikl – komodita

Odrůda RosellaCinja Solanum tuberosum ssp. tuberosum c.v. „Rosella“

Ideotyp odrůdy  obraz ideální odrůdy, který bude v době uvedení na trh požadován. zahrnuje několik složek: Výnosovou stránku Jakost Speciální vlastnosti (specifická odolnost, látkové složení) Výnos Jakost Speciální vlastnosti  Je limitován existencí genových zdrojů !

Genetická diverzita

Genetická diverzita (rozmanitost) cévnatých rostlinných druhů jedlých druhů kulturních druhů 30 hlavních plodin (95% potravin) V důsledku lidské činnosti biodiverzita klesá !

Centra genetické diverzity Nikolaj I. Vavilov (1887 – 1943) Centra původu kulturních druhů „Oblast maximální variability, obvykle zahrnující velké množství endemických forem a vlastností, může být obvykle považováno za centrum formování druhu.“

Centra genetické diverzity dle Vavilova

Centra genetické diverzity 1.Čína – 4000 př.n.l. - rýže, čirok, sója 2.Indie – 3000 př.n.l. čajovník, datlovník, tykev Jihových. Asie – třtina, banánovník, citrus atd. 3.Střední východ a centrální Asie – 4000 př.n.l. – réva, olivovník, pohanka, vojtěška, konopí, zelí… 4.a 5. Blízký východ a Středozemí – 7000 př.n.l. pšenice, ječmen, hrách, čočka… 6.Centrální Afrika př.n.l. – v. meloun, skočec, čirok 7.Severní a Stř. Amerika – 5000 (6000) př.n.l.- fazol, slunečnice, jahodník, kukuřice 8.Andy – 2500 př.n.l. – brambor, batáty, podzemnice olejná, fazol 9.Jižní Amerika – ananas, jam, bavlník, kakaovník, tabák, paprika

Současné rozšíření pšenice (Triticum aestivum)

Genetický zdroj  Organismus, který je nositelem genů potenciálně využitelných ve šlechtění. –Primární genové zdroje –Sekundární genové zdroje –Terciární genové zdroje

Primární genetické zdroje Využitelnost ve šlechtění běžnými hybridizačními postupy Křížení na úrovni homologních chromozómových sad Odrůdy (variety) Poddruhy Příbuzné druhy (v rámci rodu)

Sekundární genetické zdroje Využitelnost je limitována možnostmi překonání obtíží spojených se vzdálenou hybridizací (omezená vitalita F1 generace, vzájemná nekřižitelnost rodičů aj.) Křížení na úrovni homeologie chromozómových sad) Křížení nepříbuzných druhů (v rámci čeledi) Tritikale Typická je extrémní podobnost na jednoho z rodičů (Triticum x Secale)

Terciární genetické zdroje Přenos genů je podmíněn využitím speciálních technik Absolutní nekřižitelnost druhů Snížená vitalita embryí Transgenoze (Bacillus thuringiensis – Zea mays) Fúze protoplastů (cytoplazmatická pylová sterilita) Překonávání nekřižitelnosti v in vitro podmínkách

Důsledky ztráty genetické diverzity  Ekonomické dopady:Ukrajina (1972) „Bezostaja“  Miliony hektarů pšenice zmrzly  Sociální katastrofy:Hladomor v Irsku (1846)  Zemřely a emigrovaly cca 4 mil. lidí  Zánik civilizací:Mayská kultura (10. St. n.l. )  Zanikl celý ekosystém terasovitých sídlišť

Změny během domestikace  Ztráta vlastností typických pro divoké formy  Rozpadavost klasů  Pukavost tobolek a šešulí  Aparát pro anemochorii a zoochorii  Dormance semen a pupenů  Postupné klíčení a dozrávání  Tvrdosemennost  Odolnost a adaptabilita

Změny během domestikace  Změna velikosti zásobních a reprodukčních orgánů  Kořeny (Beta sp.)  Stonkové hlízy (Solanum sp.)  Cibule (Allium sp.)  Květy (Rosa sp.)

Uchovávání a evidence a genetických zdrojů

Uchovávání genetických zdrojů Ze zákona 148/2003 Sb. In situ: Centra původu plodin Přirozená společenstva –rezervace, národní parky Ex situ - genové banky: In vitro kultury (pomalý růst) Suchá zmrazená semena (-20  C) Kryoprezervace (-196  C) Genomické knihovny

Evidence genetických zdrojů EVIGEZ – mezinárodní databáze (Fox Pro) »( Pasportní část: Evidenční číslo zdroje (ECN) Botanická charakteristika Řešitel a původ Popisná část: Přesný popis na základě klasifikátorů

Historie šlechtění Neolit – př.n.l – člověk zemědělec Starověk – Plinius starší, Collumela (výběr semen) Camerarius – 17. Stol. Objev pohlavnosti rostlin Knight (1759 – 1838) – zakladatel praktického šlechtění Lamarck a Darwin (1809 – 1882) – evoluční teorie Vilmorin (1816 – 1860) – individuální výběr

Historie šlechtění Versuche über Pflanzenhybriden Mendel, J. G. (1822 – 1884) Zakladatel moderní genetiky „pouze hybridizace může poskytnout novou genetickou variabilitu“

Historie šlechtění 19. Stol. – rozvoj šlechtění (komerce), vychází se z krajových odrůd 20. Stol. – záměrná hybridizace, intenzivní šlechtění E. Proskowetz (1849 – 1944) Hanna Pedigree (šlechtitel ječmenů)

Historie šlechtění Norman E. Borlaugh Šlechtění rýže a pšenice s krátkými stébly „Zelená revoluce“ 1970 – Nobelova cena za mír

Základní schéma šlechtitelského procesu

Novošlechtění Udržovací šlechtění Semenářství

Novošlechtění Navození genetické variability Výběr Zkoušení v poloprovozních podmínkách Uznávací řízení (Státní odrůdové zkoušky) Cíl: tvorba nové odrůdy Výsledek: odrůda splňující parametry DUS

Udržovací šlechtění Cíl: udržování odrůd – zajištění DUS Prostředky: negativní výběry Výsledek: produkce rozmnožovacího materiálu ve stupni SE nebo E

Semenářství Cíl: dostatek osiva či sadby odrůdy k uspokojení poptávky Prostředky: záměrné pěstování odrůdy pod dohledem ÚKZÚZu Uznání porostu a osiva (sadby) Výsledek: množitelský materiál stupně C, S nebo O.