HODOWLA ROŚLIN - WYKŁAD II

Do rysunku Natalii (wykresy):

Reakcja dwóch odmian A i B w dwóch odeminnych środowiskach X i Y. Reakcja - umowne jednostki od 1 do 4.

Odmiana A jest bardziej uniwersalna odmianą niż B. We wszystkich środowiskach lepiej reaguje w X niż w Y.
W typie 6 odmiana A wyjątkowo dobrze reaguje na środowisko X (specjalizacja). W typie 4 obie odmiany są dostosowane do warunków X i Y (odmiana A do środowiska X, odmiana B do Y).

_________________________________________________________

Czynniki wzrostu produkcyjności (1951-1970 i 1971-1990):

Czynnik (Wzrost produkcyjności w %)
Postęp biologiczny (18, 52)
Nawożenie (47, 24)
Ochrona roślin (22, 14)
Agrotechnika (9, 7)
Inne (4, 3)
Razem (100 ,100)

__________________________________________________________

Przyrost (%) plonów w Wielkiej Brytanii dzięki odmianom. 1982-2007.
Zakres plonowania 5-8t/ha. 300 odmian, 3600 doświadczeń, 53 tys danych

Winter Wheat - 93%
Spring Barley - 87%
Winter Barley - 92%

W Niemczech 2% rocznego przyrostu plonów - dzięki odmianom.

____________________________________________________________

Postęp hodowlany odmian KWS zarejestrowanych w Polsce (1985 - 2010):
Cały czas rośnie

____________________________________________________________

Kombinacja powierzchni uprawy i dawki nawożenia umożliwiająca osiągnięcie plonu 5t/ha pszenicy. W warunkach 0 nawożenia odmiana z 1950 roku wymagała 2,5 ha, z 1980 tylko 1,4 ha. (Dane CIMMYT).

W 1850 r w warunkach nawożenia 75 kg. 1kg N dawał przyrost 45kg, a 1981 r już 70 kg. (dane CIMMYT).

Dzięki temu, że zmniejszamy nawożenie zmniejsza się emisja gazów cieplarnianych i zanieczyszczenia.

Nowoczesna odmiana jest najlepszym sposobem obniżenia nakładów środków produkcji (energii) rolniczej i zwiększenia ich efektywności.

"Przyszłość należy do biologii" - Podlaski :P
_____________________________________________________________

Jakość surowców:

Wpływ środowiska na jakość surowców roślinnych jest mniejszy niż na plon stąd udział odmian - większy

(PLON JEST CECHĄ ILOŚCIOWĄ)

Odmiany jakościowe pszenicy o podwyższonej zawartości glutenu. Rzepaki "00".
Ziemniaki - odmiana Russet Burbank - frytki MCDonald (1870 wyhodowana) - odmiana ciągle używana, daje frytki o dużej zawartości cukru. W Polsce jej się nie hoduje.
Wysoka zawartość cukru i antyoksydantów - brązowa frytka (karmelizacja cukru).

_______________________________________________________________

Postęp odmianowy w produkcji zbóż w Polsce w latach 1966-1985 (Krzymulski) - tabela

_______________________________________________________________

UDOMOWIENIE ROŚLIN

Udomowienie - proces polegający na zmianie cech roślin dzikich w kierunku:
- pozbycia się cech umożliwiających przetrwanie w naturalnum środkowisku bez pomocy człowieka np. spoczynek nasion
- nabycie cech ilościowych i jakościowych czowiekowi umożliwiających przetrwanie w warunkach uprawy
Początki udomowienia między Tugrysem i Eufratem (były żyzne gleby) - to było podstawą do rozpoczęcia naturalnej selekcji, która później była już sztuczna.

_________________________________________________________________

Mechanizmy udomowienia: bezpośrednie i pośrednie:

Bezpośrednie - zmiana frekwencji alleli, utrwalenie przewagi alleli w obrębie i pomiędzy hatunkami = przwaga mutantow zawierających allele genów, które są pożyteczne w iprawie lub tych, które są niekoniecznie do przrtwania w stanie dzikim

Pośrednie:
- selekcja NATURALNA działająca w gęstym łanie roślin uprawnych powodująca konkurencję i eliminowanie części roślin
- slekcja SZTUCZNA stosowana przez człowieka po zbiorze nasion wpływająca na zwiększenie wielkości i cechy smakowe (jakościowe) nasion

dodatkowo:

Rośliny dzikie rosną w rzadkiej obsadzie ----> robimy celowe zasiewy i wzrasta gęstość tych roślin -----> selekcja naturalna jest większa po celowym zasiewie.

Selekcja będzie wpływać na szybkość kiełkowania (wyeliminowanie spoczynku nasion), przyśpieszenie początkowego wzrostu, na osypywanie się nasion.

Po zbiorze działa selekcja sztuczna, oparta głównie na smaku i masie. Jest ona zależna od masy tysiąca nasion.

______________________________________________________________

Rozwój hodowlii roślin i konsekwencje udomowienia roślin:

1. Od udomowienia po 1850 - selekcja naturalna i sztuczna
2. 1850-1983 - konwencjonalna hodowla w oparciu o podstawy naukowe
3. 1983 - pierwsza roślina transgeniczna

Zmiana sposobu rozsiewania nasion, wzrostu i morfologii rośliny, wzrostu masy nasion, wschodów polowych, wigoru siewek i plonu, zmniejszenie sterylności

Poprawa wartości żywieniowych, eliminacja niekorzystnych związków chemicznych...

_______________________________________________________________

Postęp hodowlany od neolitu do połowy XIX wiku, zmiany cech roślin pod wpływem ich udomowienia (Herlan 1992) - tabela

_______________________________________________________________

Konsekwencje udomowienia i hodowli roślin:

Udomowienie rośliny były selekcjonowane pod kątem wzrostu pod opieką człowieka. Bez uprawy większość roślin uprawnych nie jest w stanie współzawodniczyć z chorobami i szkodnikami. Cechy determinujące współzawodnictwo i przetrwanie zostały utracone lub wyeliminowane w wyniku hodowli. W ostatnich latach hodowla zmieniła wiele cech ułatwiających...

Większość nowych odmian jest henetycznie wyrównana co zwiększa ich podatność na atak chorów i szkodników.

W historii gatunku występuje wiele momentów ograniczenia zmienności genetycznej (ludzie)

Zachowanie bioróżnorodności gatunków uprawnych, chwastow jest podstawą hodowli i zmniejszenia podatności na choroby i szkodniki.

Zmienność genetyczna jest podstawą funkcjonowanie wszelkich populacji. Postęp techniczny, ekonomiczny powoduje, że zmienność genetyczna się zwiększa.

______________

genetyczna kontrola udomowienia

Względnie mała liczba genów determinowała udomienie roślin
1-2 - geny kontrolowały łamliwość kłosa u pszenicy
1-2 geny kontrolują otwieranie się strąka.

Im mniej genów kontroluje cechę, tym łatwiej jest je wyselekcjonować.

Cechy roślin dzikich jest pękanie poprzecznie kwiatostanu. Selekcja naturalna i sztuczna spowodowały wueliminowanie tej cechy.

_____________

Postęp hodowlany:

Udomowienie teasite - efekt kilku mutacji w 5 miejscach genomu kukurydzy
Zmniejszenie osypywania ziarna ryżu - pojedyncze mutacje

Wiele cech było generowane pojedyńczymy genami, dlatego szybciej dochodziło do zmian.

____________________

II i III etap hodowli roślin od 1850-1983

II. największe osiągnięcia II etapu wraz z historią odkryć naukowych przedstawiono na wykładzie pierwszym.

III. etap odmiany transgeniczne. Pierwsze doświadczenia polowe z roślinami toleracyjnymi na herbicyd totalny zaczęły się w USA i Francji w 1986 roku

IV etap - syntetyczna biologia "sztuczne życie" (wizja użekająca, ale również groźna)

_______________

W 2010 roku było 148 milonów hektarów roślin transgenicznych. W Polsce jest to nielegalnie uprawiany 4-5 hektarów kukurydzy transgenicznej. Najwięcej roślin transgenicznych uprawia się w USA, Brazylii, Argentynie. (tabela - foto).

Duże obszary zajmują kraje rozwijające się RPA, Pakistan, Honduras itp.

Rok 2010 stanowił 15 rocznicę komercjalizacji roślin genetycznie modyfikowanych, od 1996 do 2010 roku. Całkowita powierzchnia tych upraw w latach '96 - 2010 przekrocztła 1 miliard hektarów, co wyraźnie nas przekonuje, że uprawy roślin genetycznie ulepszonych przyjęły się w praktyce. Rekordowy 87 krotny wzrost powierzchni tych ipraw w latach 1996 - 2010 czyni te technologie najszybciej adoptowanym w nowoczesnym rolnictwie.
Liczba Państw uprawiających rośliny transgeniczne wzrostła w tym roku z 25 do 29 z czego w 10 krajach iprawia się powyżej 1 miliona....

Od 1996 do 2009 yorawt transgeniczne przyczyniły się do wzrostu produkcji z ha i podniesienia jej wartości o 65 miliardów US$, poprawy środowiska przez zmniejszenie użycua pestycydów
redukcji emiscji CO2, tylko w 2009 wyniosła ona 18 mld kg
zachowania bioróżnorodności poprzez zmniejszenie obszaru ziemi użytej pod uprawy 75 mln ha
pomogła też 14,4 milonom biednych rolników poprawić ich sytuację

__________________

"Złoty ryż" - wzbogacony w betakaroten (prowitamiana A), żelazo, witaminę E, cynk o lepszej jakości białka.

W krajach rozwijających się dzieci szybko ślepną, bo nie mają witaminy A i ....

Czy złoty ryż zapobiegający ślepnieciu 1400 dzici dziennie to koń trojański biotechnologii?

______________________

Co będzie w przyszłości?
W przyszłości prawdopodobnie technologia genetycznie modyfikowania będzie wykorzystywane w wiązaniu azotu różnych gatunków roślin, inhibitory roślinne, zapłodnienie, zwiększenie odporności na zasolenie i tolerancja na wysoką temperaturę oraz susz;

_________________

PRZYSZŁOŚĆ ROLNICTWA:

Pierwsza komórka bakterii ktorej rozwój i podziały są kontrolowane przez syntetycny wprowadzony DNA.

Zabawa w stwórcę?

Żyjąca komórka drożdży była wykorzystana jako biorca dla suntetycznie skonstuowanego DNA. Różnica między HMO polega na tym, że w przypadko GMO używa się istniejącego w przyrodzie DNA....

(foto)

_________________

Jest wizja, że zamiast kotleta będziemy mieć pigułkę, plaster i syntetyczną żywność.

MRE - Meals Ready to Eat - składa się z systemu dostarczającego składniki pokarmowe przez skórę. Metaboliczne czujniki umocowane do ciała żołnierza będą... (foto)

___________________________

Rzeczywiścotś, BBC news 20.02.2012
Holendrzy użyli komórki macierzystej krowy w celu uzyskania tkanki miejscowej celem uzyskania pierwszego wyprodukowanego laboratorium hamburgera. Mięso produkowane w laboratorium może zastąpić mięso zwierzęce, co wiąze się z 60% zmniejszeniem niekorzystnych oddziaływania chowu zwierząt na środowisko. Prof. Post wyhodował tkankę mięśniową. Obecny koszt produkcji hamurgera - 200 tys funów brytyjskich, lecz gdy produkcja będzie opanowana - koszty będą dużo mniejsze.

/ Polska żywność jest coraz bardziej popularna. Eksport się zwiększa. Jesteśmy pierwszym producentem jabłek.

______________________________

Czanse na wizwiązanie problemu niedożywienia

Do 2050 roku produkcja żywności musi wzrosnąć dwukrotnie aby zapewnić żywność dla 9 mld ludzi. Ilość użytków rolnych na mieszkańca syzbko maleje.

Tylko wzrost wydajności roślin i zwierząt dzięki hodowli połączonej z biotechnologią możr rozwiązać problem niedożywienia świata.

Potrzebna nowa "Zielona Rewolucja"

_________________________________

Podsumowanie

Efektywność stosowania nowych odmian zależy od poziomu uprawy i środowiska. Gdy plin zbóż waha się w granicach 2-3 t/ha udział odmian w kształtowaniu plomów waha się około 50%. Udomowienie roślin zmieniło wiele ich cech fenotypowych

Dysponowanie odpowiednim zakresem zmienności genetycznej jest podstawowym warunkiem prowadzenia hodowli roślin

Tylko hodowli roślin wraz z biotechnologią są w stanie zapewnić nowe wysokowydajne odmiany pozwalające owziązać problem niedożywienia w 2050 roku.

KONIEC!!!