Struktura populacji roślin samopylnych i obcopylnych.

Hodowla roślin jest praktyczną dyscypliną przyrodniczą, należących do zespołu nauk rolniczych. Jej podstawowa funkcja polega na zaspokojeniu potrzeb ludzi w zakresie tworzenia i doskonalenia odmian użytkowych w obrębie różnych grup i gatunków rolniczych, warzywnych i sadowniczych.

Nowa odmiana powstaje w procesie hodowli twórczej.

Utrwalaniem poziomu wartości cech uzyskanych w hodowli twórczej oraz zapobieganiem utracie tożsamości odmian zajmuje się hodowla zachowawcza.

Hodowla roślin realizuje różnorodne cele (kierunki) i zadania odpowiadające zmieniającym się stale potrzebom głównie w zakresie wyżywienia człowieka i zwierząt gospodarczych, a także potrzebom związanym z produkcja surowców dla różnych gałęzi przemysłu przetwórczego.

Stałej ewolucji podlega zainteresowanie hodowców poszczególnymi gatunkami roślin a także ranga hodowlana charakterystyczna dla tych gatunków cech, stąd też kierunki hodowli określanego gatunku są podporządkowane obowiązującym w danym kraju modelowi odmiany.

Odmianom wprowadzonym do uprawy stawia się wymagania co do wartości plonu i składu jakościowego, lecz koniecznością staje się również skupienie w odmianie zespołu cech zabezpieczających ją przed skutkami stresu wywołanych suszą, zasoleniem, stosowaniem herbicydów, atakiem patogenów czy też warunkujących długotrwałe przechowywanie i transport.

METODY HODOWLI

1. Metody o charakterze twórczym (wprowadzanie nowych genów do populacji)

2. Metody o charakterze zachowawczym (pełnią funkcję porządkującą lub utrwalającą zmienność istniejącą w danej populacji nie zwiększają puli genów).

Są to metody selekcji, techniki invitro, metody reprodukcji komponentów, mieszańców heterozyjnych. W hodowli twórczej najczęściej spotyka się układ: materiał wyjściowy → metoda twórcza → metoda selekcji →odmiana.

Cykle hodowlane w hodowli zachowawczej trwają 2-4 lat, natomiast w hodowli twórczej 8-12lat.

KRZYŻOWANIE – polega na kojarzeni dwóch genetycznie różnych osobników, prowadzącym do powstania mieszańcowego potomstwa. Mieszańce takie mają, jak wiadomo inne niż u form rodzicielskich kombinacje cech i mogą stanowić materiał wyjściowy do wyhodowania nowych odmian. Krzyżowanie odbywa się w obrębie gatunku a niekiedy między rodzajami i gatunkami. Krzyżowanie jest najczęściej stosowanym zabiegiem hodowlanym.

Klasyfikacja typów krzyżówek w zależności od liczby i sposobu łączenia komponentów.

Są wykorzystywane różne warianty krzyżowania:

1. Proste A*B – krzyżuje się dwie genotypowo różne formy

2. Wzrotne (A*B)(B*A)

3. Wsteczne (A*B) * A(B) –mieszańce krzyżuje się z jedną z form wyjściowych

4. Wsteczne wielokrotne (A*C)*C LUB (A*C)B*C lub (A*C) B₂*C lub (A*C) B₃*C; zwykle 6-7 krzyżowań.

5. Złożone

   1. Dopełniające (wielokrotne) np. {[A*B]*C}*D – połączenie cech kilku form

   2. Zbieżne [A*B]*[C*D] – połączenie cech kilku form

6. Wielokierunkowe A*B, A*C, A*D,...

Ta sama forma mateczna, ale różne formy ojcowskie (lub odwrotnie). Najczęściej są prowadzone krzyżowania proste i dopełniające. Pozwalają one na połączenie zmienności dwóch lub większej liczby partnerów a następnie poszukiwanie pożądanych rekombinantów w rozczepiającym się potomstwie (F₂ – F₇).

Krzyżowanie wsteczne pozwala na zwiększenie udziału genu jednej z form rodzicielskich.

Krzyżowanie wsteczne wielokrotne (wypierające) – zaleca się wtedy, kiedy do istniejącej już odmiany zamierza się przenieść pojedynczą cechę.

Krzyżowanie zbieżne stosuje się wówczas gdy w jednym mieszańcu chcemy zapewnić zrównoważony udział poszczególnych partnerów.

Krzyżówki wielokrotne – służą wyborowi najlepszych komponentów matecznych lub ojcowskich.

CHARAKTERYSTYKA POPULACJI GATUNKÓW SAMO- I OBCOPYLNYCH

1. OBCOPYLNE

   • W populacjach funkcjonują mechanizmy ułatwiające krzyżowanie, osobniki kojarzą się prawie losowo

   • Poszczególne rośliny są heterozygotyczne w licznych loci

   • Głównym źródłem zmienności jest krzyżowanie

   • Zróżnicowanie jest równomiernie rozłożone w obrębie populacji

   • Osobniki w obrębie populacji są obarczone niepożądanymi genami recesywami (letalnymi, subletalnymi)

   • Rosliny obcopylne źle znoszą chów wsobny

   • Stan heterozygotyczny jest wyraźnie korzystny

2. SAMOPYLNE

   • W populacjach funkcjonują kleistogamia i inne mechanizmy ułatwiające samozapylenie

   • Poszczególne rośliny są w wysokim stopniu homozygotyczne

   • Głównym źródłem zmienności są mutacje

   • Zróżnicowanie populacji jest głównie międzyliniowe

   • Występuje tendencja do eliminowania niepożądanych alleli recesywnych

   • Rośliny samopłodne są ewolucyjnie przystosowane do samozapłodnienia

   • Korzystny efekt heterozygotyczności jest wątpliwy

SYSTEMNIEZGODNOŚCI U ROŚLIN KWIATOWYCH

1. Międzygatunkowa

2. Wewnątrzgatunkowa (samoniezgodność)

   1. Samoniezgodność heteromorficzna

      • heterostylia

      • dichogamia

      • herkogamia

   2. Samoniezgodność homomorficzna

• gametofityczna

• sporofityczna

KIERUNKI HODOWLI ROSLIN ROLNICZYCH:

1. Ilościowy

   • wysokość plonu nasion

   • wysokość plonu zielonej masy

2. Jakościowy

   • zawartość składników pożądanych ze względów żywieniowych: białka, cukrów, tłuszczów, enzymów, witamin

   • zawartość substancji szkodliwych (antyżywieniowych): alkaloidów, tanin, alkilorezorcynoli

   • udział produktu rynkowego w plonie ogólnym, skłonność do uszkodzeń w czasie sprzętu, omłotu czy transportu, okres przydatności do zbioru

   • zdolności przerobowe lub przechowalnicze

   • wygląd i walory smakowe

3. Odpornościowy

   • odporność na stresy abiotyczne i biotyczne: suszę, niekorzystne warunki zimowania, patogeny, szkodniki

   • odporność na porastanie, wyleganie, osypywanie

   • tolerancja na zakwaszenie gleby, środki ochrony roślin

HETEROZJA –bujność mieszańcowa wyrażająca się wzrostem plonu ponad poziom reprezentowany przez obydwie formy rodzicielskie. Jest to zjawisko o podłożu złożonym genetyczno – fizjologicznym – biochemiczno – środowiskowym. Heterozja wynikająca z dominowania zakłada, że wydajność roślin zależy wyłącznie od genów dominujących, a efekt heterozyjny jest tym większy im większą ogólną liczbę alleli dominujących wniosły formy rodzicielskie do mieszańca.

Naddominowanie jest z jedną z form współdziałanie allelicznego, polegającą na fenotypowym przewyższeniu wartości homozygoty dominującej przez heterozygotę (Aa > AA) to korzystne z punktu widzenia wysokości efektu heterozyjnego współdziałanie jest m.in. wyjaśnione tym, że heterozygota realizuje odmienny przebieg procesów biochemicznych niż homozygota, co jest wynikiem optymalnego powiązania dwóch różnych pierwotnych funkcji pojedyńczych alleli Aa.

Zanim przystąpimy do hodowli heterozyjnej musimy uzyskać linie wsobne. Jeżeli przyjmiemy, że jedna z form rodzicielskich ma formułę genetyczną Aabb a druga aaBB to w mieszańcu wystąpią oba geny dominujące (AaBb), co może korzystnie wpłynąć na jakość potomstwa. ( Aabb * aaBB → AaBb).

Prawdopodobnie nie bez znaczenia jest tez wpływ cytoplazmy jeżeli bowiem krzyżuje się różne podwzględem dziedziczenia osobniki, to zespół chromosomów ojcowskich trafia w nowe, inne środowisko cytoplazmatyczne rośliny matecznej, co także może być bodźcem do większej żywotności mieszańca.

Istotna cechą zjawiska heterozji jest jej nie trwałość. Pełny bowiem efekt heterozji występuje tylko w pierwszym pokoleniu po czym w dalszych pokoleniach przy samozapyleniu dość szybko maleje.

Bujność mieszańców może dotyczyć wszystkich znanych cech użytkowych roślin. Zwiększenie rozmiaru nasienia i większa zawartość materiałów zapasowych stwarzają roślinie możliwość lepszego początkowego wzrostu i szybszego rozwoju. A więc szybciej i intensywniej rozwijają się korzenie, proces fotosyntezy jest energiczniejszy, liście są większe intensywniej zabarwione, a całkowity plon zielonej masy jest znacznie większy. Korzystnie mogą się zmieniać takie cechy, jak wczesność, wytrzymałość na wyleganie i odporność na choroby.

Heterozja może więc ujawnić się zarówno w szeregu cech morfologicznych oraz anatomicznych jak i we właściwościach fizjologicznych.

Aby uzyskać należyty efekt hodowca musi przejść przez kolejne etapy hodowli heterozyjnej:

1. Zgromadzenie zróżnicowanego genetycznie materiału wyjściowego celem wyboru pojedynków, służących do wyprodukowania linii wsobnych.

2. Kilkuletni chów wsobny w celu uzyskania wysokiego poziomu homozygotyczności prowadzących lini.

3. Ocena wartości kombinacyjnej

4. Tworzenie mieszańców

   • Proste A*B

   • Trójliniowe (A*B)*C

   • Potrójne (czteroliniowe) – (A*B)*(C*D)

5. Odtworzenie komponentów mieszańcowych i produkcja mieszańcowego materiału siewnego.

Jednostką informacji genetycznej jest gen- warunkuje on wraz z drugim genem tej samej pary (→allelem) powstanie określonej cechy organizmu. Jest to odcinek kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), zawierający informacje genetyczną w postaci w określonym porządku rozmieszczonych nukleotydów (kod genetyczny). Nukleotydy zbudowane są z cukru- dezoksyrybozy, reszty kwasu fosforowego oraz jednej z 4 zasad azotowych.

Występujący w chromosomach DNA składa się z dwóch powiązanych z sobą cząstek (nici) skręconych spiralnie wokół wspólnej osi. Poprzeczne szczebelki między spiralami, jak gdyby stopnie skręconych schodów, symbolizują wiązania chemiczne łączące komplementarne zasady: ademina – tymina, guanina – cytozyna.

Podczas podziału komórki somatycznej chromosomy ulegają podwojeniu, aby potomne komórki mogły otrzymać pełny komplet informacji genetycznej.

Komórki płciowe podczas skomplikowanego podziału mejotycznego stają się komórkami haploidalnymi zawierającym po jednym chromosomie z każdej pary.

Dominowanie – maskowanie obecności jednego genu allelomorficznego przez drugi gen (dominujący) tej samej pary.

Recesywność – jest to zjawisko przeciwstawne.

Dna składa się z 4 rodzajów nukleotydów. Każdy nukleotyd tworzą 3 składniki:

1. Dezoksyryboza (cukier)

2. Zasada azotowa : ademina (A), guanina(G), cytozuna (C), tymina(T).

3. Reszta kwasu fosforowego

DNA tworzy dwa łańcuchy polinukleotydowe skręcone spiralnie wokół wspólnej osi. Zasady azotowe znajdują się zawsze wewnątrz spirali, a dezoksyryboza i grupy fosforowe na zewnątrz. Adenina zawsze łączy się dwoma wiązaniami z tyminą, a guanina trzema z cytozyną.

Najważniejsza konsekwencją rozmnażania płciowego jest możliwość połączenia się w procesie zapłodnienia dwóch gamet o odmiennym genotypie (tj. zawierających niejednakowe allele poszczególnych czynników dziedzicznych), co stanowi istotę krzyżowania i uzyskiwania róznego typu mieszańców.

RNA – występujący w kilku postaciach przenoi przejęte od DNA informacje z jądra do cytoplazmy: tam kieruje syntezą określonych związków białkowych; materiału budulcowego komórek i całego ustroju jak też enzymów, które stanowią narzędzia przemian biochemicznych komórki.