TRANSFORMACJA ROŚLIN

1907, Science, Smith i Townesend

-przyczyną powstawania tumorowatych narośli na szyjce korzeniowej (tumorogeneza, rak szyjki korzeniowej) niektórych gatunków roślin jest Agrobacterium tumefaciens-wolno żyjąca bakteria glebowa gram-ujemna lub Agrobacterium rhizogenes, który wywołuje powstawanie obfitej masy korzeni włosowatych.

Kluczowym odkryciem dla zrozumienia mechanizmu powstawania tumorów było stwierdzenie obecności dużego pozachromosomalnego DNA w formie plazmidu w komórce bakterii.

Plazmid Ti(tumor inducingplasmid) -180-220 tys. par zasad, A. tumefaciens

Plazmid Ri(rootsinducingplasmid) -A. rhizogenes

Skutkiem infekcji jest przeniesienie fragmentu plazmidu Ti do komórki roślinnej, w wyniku podziałów tej komórki powstaje tumorowata narośl.

Fragment przenoszony do komórki to T-DNA(transferedDNA) -około 20 tyspz, jest włączany do genomu jądrowego komórki roślinnej. Konsekwencją włączenia T-DNAdo genomu komórki roślinnej jest przestawienie jej metabolizmu na potrzeby patogena.

Transformowane komórki roślinne:

1.rozpoczynają nieograniczoną biosyntezę znacznych ilości auksyn i cytokinin, które stymulują niekontrolowaną proliferację i powstanie tumoru.

2.dodatkowo wytwarzane sąmetabolity (pochodne aminokwasów, głównie argininy) np. oktopinalub nopalina(opiny), które wykorzystywane są przez bakterie jako źródło węgla i azotu.

MECHANIZMY MOLEKULARNE

Plazmidy stanowią bardzo ważny dla życia bakterii, dodatkowy pozachromosomalny nośnik informacji genetycznej, który decyduje o dużej ich zmienności i potencjale adaptacyjnym.

Plazmid Ti występuje w komórkach Agrobacterium w niewielkiej liczbie kopii (1-2), może być przenoszony z jednej komórki do drugiej na drodze koniugacji.

Plazmidy Ti zawierają geny biosyntezy i katabolizmu opin, które stały się podstawa klasyfikacji szczepów bakterii.

U różnych szczepów A.t. występują identyczne onkogeny:

1. Gen syntezy cytokininy: ipt-gen izopentynylotransferazy

2. Geny biosyntezy auksyn:

iaaM-gen monooksygenazytryptofanu

iaaH-gen hydrolazy indoliloacetoamidu

Region T-DNA jest ograniczony sekwencjami granicznymi (LB i RB), które tworzą odwrócone powtórzenia 25 pz i są przenoszone do komórki roślinnej wraz z genami w obszarze T-DNA.

Za proces przenoszenia T-DNA odpowiedzialne są:

1.geny zlokalizowane w REJONIE WIRULENCJI (vir) plazmidu,

2.geny chv na chromosomie bakteryjnym.

Geny z regionu vir są zgrupowane w operony oznaczone literami od A do R, z których każdy koduje od jednego do kilku genów.

Etapy transferu T-DNA z A. tumefaciens do komórki roślinnej:

1.Chemotaksja -uwolnienie podczas zranienia rośliny pochodnych fenolowych i cukrów, a także zakwaszenie środowiska, co prowadzi do indukcji genów regionu wirulencji (vir) plazmidu Ti,

2. Adhezja -kontakt komórki bakteryjnej z komórką roślinną. W procesie tym biorą udział adhezyny bakteryjne (polisacharydy zewnątrzkomórkowe, fibryllecelulozowe oraz białko zwane rhicadhezyną), a także adhezyjny roślinne (np. zmodyfikowane pektyny, białka wiążące cukry -lektyny).

3. Rozpoznanie prawej sekwencji granicznej i przecięcie jednej nici T-DNA(„dolnej”), przyłączenie białka virD2 do końca 5'nici T,

4. Opłaszczenienici ssDNA przez białka virE2,

5. Transport przez błony komórek,

6. Transport do jądra komórkowego gospodarza.

białko vir -charakterystyka

-virA -Ulega konstytutywnej ekspresji, tworzy kompleks z virB, który uruchamia ekspresję pozostałych genów wirulencji. Kompleks ten ulega indukcji pod wpływem roślinnych substancji fenolowych (acetosyringon, allkohol koniferolowy, kwas ferulowy, inne prekursory lignin). Białko virA zlokalizowane jest w błonie bakterii i działa jako receptor substancji fenolowych.

-virB -Ulega konstytutywnej ekspresji, jest uruchamiane przez virA i działa jako aktywator transkrypcji.

-virD1-Wycinanie z plazmidu Ti jednoniciowego odcinka DNA (ssDNA), aktywność topoizomerazy(rozplecenie helisy DNA).

-virD2 -Wycinanie z plazmidu Ti jednonicioweg oodcinka DNA, aktywność endonukleazy(przecięcie dolnej nici obszaru T-DNA od strony 5', bliżej RB), umożliwia również transport nici T do jądra komórki roślinnej dzięki posiadaniu tzw. sygnału lokalizacji jądrowej (NLS).

-virC1 -Powinowactwo do specyficznej sekwencji wzmacniającej E o nazwie overdrive, warunkującej optymalne wytworzenie ssDNAi umożliwiającej rozpoznanie przez virD2 prawej sekwencji granicznej.

-virE2 -Białka te opłaszczają ssDNA (funkcja ochronna podczas transportu przed działaniem enzymów nukleolitycznych), posiadają również domenę NLS.

-virB -virB4, virB8, virB9, virB10, virB11 są zlokalizowane w błonie bakteryjnej i pośredniczą w transporcie nici T.

-virF -Działa w komórce roślinnej, bierze udział w aktywacji systemu proteolitycznego komórki gospodarza virH Detoksyfikacja:

-VirH1 -oksydaza typu P450, VirH2 - demetylazafenolowych induktorów np. acetosyryngonu(AS)

-virM, L, K, J, F, P, R, D3, D5, E3 -Inne białka vir o mniej istotnych funkcjach

Transformacja roślin

-poza odcinkiem T-DNA żadna inna część plazmidu Ti nie jest przenoszona do komórki roślinnej,

-żaden z genów regionu T-DNA nie uczestniczy w przenoszeniu tego fragmentu i nie jest niezbędny do efektywnej transformacji.

Skonstruowano tzw. szczepy rozbrojone.

Bakterie te zawierają plazmidy z usuniętym oryginalnym T-DNA, a zachowują wszystkie niezbędne funkcje do przeniesienia „nowego”T-DNA tzn. region viri geny chv, dzięki czemu można przenosić zamiast natywnego T-DNA dowolne geny, bez wywoływania efektów ubocznych tzn. narośli lub korzeni włosowatych.

Układ ten nazwano binarnym:

-plazmid binarny-nie ma regionu vir, a w T-DNA są nowe geny,

-plazmid pomocniczy -rozbrojony plazmid Ti (bez T-DNA, z regionem vir).

WEKTOR = przewoźnik

Konstrukcja genowa -odpowiednio przygotowany odcinek T-DNA metodami inżynierii genetycznej.

Wyprowadzenie roślin z komórek transformowanych nie różni się zasadniczo od typowej procedury regeneracji, wyłączając przypadki tzw. Zmienności somaklonalnej.

Rośliny transgeniczne zregenerowane tą droga poza nową cechą związaną z wprowadzonym nowym genem, niczym nie różnią sięod materiału matecznego.

Selekcja

Selekcja tkanki transgenicznej polega na dodaniu do pożywki odpowiedniego czynnika selekcyjnego (antybiotyk, herbicyd). Niestransformowane komórki nie rozwijają się lub zamierają.

-Gen fosfotransferazy neomycynowej nptII- odporność na antybiotyki aminoglikozydowe np. neomycyna, kanamycyna, genetycyna. Fosfotransferaza inaktywuje te antybiotyki na drodze fosforylacji.

-Gen fosfotransferaz higromycyny- hpt

-Gen acetylotransferaza fosfinotrycyny bar -odporność na herbicyd Basta lub Bialofos (detoksyfikacja fosfinotrycyny). Fosfinotrycyna (czynnik aktywny tych herbicydów) hamuje syntezę glutaminową. W wyniku przerwania łańcucha przyswajania azotu nagromadza się w komórkach toksyczny amoniak.

Geny reporterowe Są odpowiedzialne za kodowanie produktów, które łatwo wykrywa się prostymi technikami enzymatycznymi lub histochemicznymi.

-Gen uidA -kodujący β-glukuronidazę(GUS). Enzym ten ma zdolność rozkładu wiązania glukuronidowego, które występuje w syntetycznym substracie x-glukuronidzie. W wyniku jego rozpadu powstaje glukuronidi indoksyl, który pod wpływem tlenu dimeryzuje do niebieskiego barwnika indygo.

-Gen LUC -lucyferaza

-Gen GFP

-Gen YFP

-Gen RFP

METODY WPROWADZANIA GENÓW

I. Transformacja pośrednia:

1. Transformacja z użyciem Agrobacterium tumefacienslub rhizogenes,

-z wykorzystaniem kultur invitro,

-bez wykorzystania kultur invitro.

II. Transformacja bezpośrednia:

1 Transformacja protoplastów -polega na umieszczeniu protoplastów w roztworze plazmidowego DNA i spowodowanie jego przeniknięcie do wnętrza komórki. Dodanie PEGu powoduje zmianę właściwości fizyko-chemicznych błony komórkowej -zostaje zwiększona jej półprzepuszczalność. Umieszczenie protoplastów w zmiennym polu elektrycznym o określonej długości trwania i częstości mikroimpulsów powoduje powstanie w błonie komórkowej mikroporów. Gatunki jednoliścienne: kukurydza, pszenica, jęczmień, ryż

2 Mikrowstrzeliwanie (particlebombardment) -polega na wprowadzeniu cząsteczek metali pokrytych DNA, z bardzo dużą prędkością (rzędu kilkuset metrów/s) do komórek. Prędkość tę uzyskuje się w specjalnie skonstruowanych aparatach. Czynnikiem przyspieszającym jest proch strzelniczy (rzadziej) lub hel. Po raz I wykorzystano tę metodę w 1987 r do transformacji cebuli. Gatunki jednoliścienne: wszystkie gatunki zbóż, trzcina cukrowa i tulipan

Problemy merytoryczne ważne dla rozwoju transgenicznej hodowli roślin:

1. Warsztatowe

-poznanie zasad gwarantujących optymalną ekspresję transgenów dla poszczególnych cech (miejsce insercji, jakośćelementów konstrukcji, stabilność ekspresji, warunki wzrostu pokolenia T0, wyciszanie ...),

-rozwój metodyki transformacji (miejscowo-specyficzna rekombinacja, usuwanie genów markerowych, znaczący wzrost wydajności i prostoty transformacji),

-czy niezależne wprowadzenie kilku różnych transgenów do tego samego biorcy rodzi nowe uwarunkowania w ich ekspresji,

-opracowanie wydajnych metod transformacji organelli komórkowych.

2. Ogólne

-jak wpłynie na wartość diety powszechna obecność określonego białka nieżywieniowego w jej składzie.

Enzym PAT (acetylotransferazafosfinotrycyny) acetylujecząsteczki glufosynatutak, że nie zakłócająone metabolizmu komórki i roślina staje siętolerancyjna na herbicyd.

Pierwsza generacja transgenicznych odmian roślin uprawnych (1995-2005)

Podstawowymi zaletami tych odmian są:

-zwiększone plonowanie

-zmniejszone zużycie środków chemicznych

-zmniejszone zanieczyszczenie gleby i środowiska

-oddziaływanie prozdrowotne w wyniku zmniejszonej zawartości pestycydów i/lub toksyn

Druga generacja transgenicznych odmian roślin uprawnych (2005-2015)

Cechy:

-Odporność na herbicydy, szkodniki i patogeny;

-tolerancja na suszę, zasolenie, metale ciężkie i temperaturę;

-poprawiona wartość odżywcza (białka, tłuszcze, witaminy, składniki mineralne);

-poprawiona zdolność przechowalnicza owoców i warzyw;

-poprawiony smak i zapach;

-eliminacja alergenów;

-szczepionki, białka dla medycyny ludzkiej;

-farmaceutyki;

-fitoremediacja

Trzecia generacja transgenicznych roślin uprawnych (2015 i później).

Cechy:

•zmiana architektury rośliny;

•kształtowanie czasu kwitnienia, jakości, wielkości, oraz liczby owoców i nasion;

•poprawa wydajności fotosyntetyczneji przyswajania składników pokarmowych;

•wykorzystanie heterozji i apomiksji.

Rośliny transgeniczne z Bt:

-Roślinożerne owady są jedną z głównych przyczyn obniżania plonów roślin uprawnych.

-Stosowanie środków owadobójczych, wiąże się z wysokimi kosztami ekonomicznymi oraz zanieczyszczeniem środowiska.

Jednymi z pierwszych roślin transgenicznych, które pojawiły się na rynku, były rośliny zawierające geny kodujące owadobójcze toksyny izolowane z powszechnie występującej bakterii Bacillusthuringiensis(Bt):

-w latach 1995 -1996 -kukurydza, bawełna oraz ziemniak

-w 1999 r. blisko 24% światowej uprawy kukurydzy oraz 5% światowej uprawy bawełny zawierało transgen toksyny Bt(GOULD 2000).

Zyski finansowe wynikające z uprawy odmian roślin transgenicznych są znaczące.

Prognozy ISAAA (ang. International Servicefor theAquisition for Agri-Biotech Applications), wskazują na wzrost zysków wynikających z uprawy roślin transgenicznych z 3 mld dolarów w 2000 r. do 8 mld i 25 mld dolarów odpowiednio w latach 2005 i 2010.

Ryzyko ekologiczne.

Jednym z potencjalnych zagrożeń wynikających z uprawy roślin Btjest nieznany efekt działania toksyny na owady nie będące bezpośrednimi szkodnikami roślin uprawnych, zwłaszcza, jeżeli organizmy te żywią się szkodnikami i są pożyteczne z rolniczego punktu widzenia.

Bacillus thuringiensis:

-gram-dodatnia bakteria zdolna do wytwarzania spor,

-bytuje w wielu środowiskach, takich jak np. gleba czy rośliny i w odróżnieniu od innych gatunków Bacillus,

-podczas sporulacji wytwarza parasporalne kryształy.

Kryształy składają się z jednej lub kilku δ-endotoksyn lub białek kryształowych (CRY) o masie około 130 kDa. Toksyny te należą do dużej i wciąż nie w pełni poznanej rodziny białek homologicznych -dotychczas zidentyfikowano ponad 130 genów kodujących te białka.

Toksyny Bt zabijają dorosłe owady i ich gąsienice należące do rzędów:

-motyle (Lepidoptera),

-dwuskrzydłe (Diptera),

-chrząszcze (Coleoptera).

Owady wrażliwe mają receptor w błonach komórkowych, pośredniczący w transporcie toksyny do wnętrza komórek.

W alkalicznym środowisku ich przewodu pokarmowego, wytwarzana przez bakterie protoksyna(130 kDa) ulega proteolizie, z wytworzeniem produktu (70 kDa) paraliżującego owada.

Cele rolnictwa ekologicznego:

•produkcja żywności wysokiej jakości służącej zdrowiu człowieka przy jednoczesnym utrzymaniu lub podwyższaniu żyzności gleby (ożywienie gleby czyli aktywizacja biologiczna),

•życie zgodnie z prawami przyrody,

•nie niszczenie lecz poprawianie,

•wytworzenie żywności, która człowiekowi służy a nie szkodzi,

•traktowanie gospodarstwa jako organizmu,

•naturalna ochrona roślin przed chorobami i szkodnikami,

•obecność zwierząt w gospodarstwie i stwarzanie im optymalnych warunków bytu

Czynniki kształtujące rozwój rolnictwa ekologicznego

:•Gwałtownie rozwijające sięrolnictwo konwencjonalne

•Odejście od klasycznych metod uprawy takich jak np. stosowanie płodozmianu a w to miejsce wprowadzenie odmian intensywnych, monokultur i GMO

•Zwiększanie zużycia środków ochrony roślin i nawozów sztucznych

•Przemysłowy tucz zwierząt

•Wypieranie gospodarki chłopskiej przez przedsiębiorstwa rolniczo -przemysłowe

Czym różnią się nasiona do upraw ekologicznych od nasion konwencjonalnych?

-Specjalne odmiany:

��wyhodowane dla potrzeb rolnictwa/ogrodnictwa ekologicznego,

��stare odmiany miejscowe,

-Reprodukowane w gospodarstwie ekologicznym,

-Nie zaprawiane chemicznie.

Hodowla roślin do uprawy w gospodarstwach ekologicznych

Materiał wyjściowy

1.Stare odmiany, prymitywne tzw. odmiany lokalne i formy dzikie:

•cechy związane z odpornością na choroby i szkodniki,

•zdolność konkurowania z chwastami,

•dłuższe źdźbło u zbóż,

•mniejsze wymagania pokarmowe,

•głębiej sięgający system korzeniowy umożliwiający skuteczniejsze pobieranie wody i lepiej przystosowany do symbiozy z korzystnymi mikroorganizmami glebowymi,

•lepszy smak i przydatność do wyrobu lokalnych produktów spożywczych.

2.Materiałami wyjściowymi mogą być także współczesne odmiany roślin uprawnych pod warunkiem, że zostały wyhodowane bez stosowania niedozwolonych metod.

Metody hodowli

Nasiennictwo ekologiczne

Problemy

•Zakaz stosowania chemicznych środków ochrony i nawozów

-większe ryzyko zanieczyszczenia nasionami chwastów i patogenami przenoszonymi z materiałem siewnym,

-wolniejsze tempo mineralizacji nawozów organicznych oraz konkurencja ze strony chwastów sprawiają, że wigor nasion musi być wysoki, a rozwój siewek szybki (system korzeniowy)

-niektóre gatunki roślin (ziemniak, pomidor) sprawdzają się dobrze,

-gatunki dwuletnie i okopowe -trudno uzyskać nasiona wysokiej jakości,

-mieszańce F1trudno uzyskać jakiekolwiek nasiona.

Kierunki hodowli odmian podstawowych gatunków roślin rolniczych dla potrzeb uprawy ekologicznej

ZBOŻA:

��Odporność lub tolerancja na śnieć cuchnącą pszenicy (Tilleteria tritici) i inne choroby przenoszone z materiałem siewnym. Należy opracować dopuszczalne w rolnictwie ekologicznym metody odkażania nasion, które w dłuższym okresie czasu będą zastępowane hodowlą i wprowadzaniem do uprawy form odpornych.

��Zdolność konkurowania z chwastami, długie źdźbło.

��Wierność plonowania i stabilna jakość w zróżnicowanych warunkach środowiska (efektywność wykorzystania składników pokarmowych, odporność na stresy abiotyczne).

��Wysoka jakość plonu i stabilność cech jakościowych w warunkach ekstensywnej uprawy.

ZIEMNIAKI

��Odporność na zarazę ziemniaka(Phytophtora infestans) w połączeniu z wysoką jakością. Zaraza jest przyczyną zmiennych plonów i największych problemów na rynku ekologicznego ziemniaka (zakaz stosowania fungicydów miedziowych, rosnąca agresywność patogena). Istniejące dzisiaj odmiany o podwyższonej odporności na zarazę ziemniaka w większości charakteryzują się gorszym smakiem, nieatrakcyjnym wyglądem i/lub ograniczoną przydatnością do przechowywania.

��Odporność na rizoktoniozę (Rhizoctonia spp.; zgorzel).

KUKURYDZA, SŁONECZNIK I RZEPAK:

Kukurydza

��Odmiany dla warunków uprawy niskonakładowej. Jedną z najważniejszych cech jest wysoka polowa zdolność wschodów i szybki rozwój siewek we wczesnych stadiach rozwoju.

Słonecznik:

��Brak większych różnic pomiędzy cechami korzystnymi w systemach uprawy konwencjonalnej i ekologicznej. Ważnymi kryteriami selekcji są wysoki plon, odporność na wyleganie i wczesny termin dojrzewania nasion.

Rzepak:

��Głównym problemem są szkodniki, powodujące spadek plonu poniżej 1000 kg z hektara (Niemcy).

��Poprawy wymagają także konkurencyjność wobec chwastów i wymagania pokarmowe.

BURAK CUKROWY

��Ze względu na stosunkowo niewielką zniżkę plonów w warunkach uprawy ekologicznej (ok. 20%), burak cukrowy powinien cieszyć się zainteresowaniem rolnictwa ekologicznego. Jest bardzo przydatny w płodozmianach, szczególnie na urodzajnych glebach.

��Do pożądanych cech odmianowych zaliczyć trzeba przede wszystkim szybki wzrost we wczesnych stadiach rozwoju, szczególnie w rejonach o dużym nasileniu występowania szkodników. Problemem jest brak cukrowni wytwarzających ekologiczny cukier w wielu krajach Europy.

Głównym problemem jest zdrowotność materiału siewnego

•Zapobieganie chorobom

-właściwy płodozmian -tworzący glebę/kompost zapobiegający rozwojowi patogenów, odpowiednie siedliska dla drapieżników -właściwy termin siewu/sadzenia, odpowiednia temperatura i wilgotność gleby

- hodowla odmian odpornych

- czyszczenie i suszenie nasion

•Zabiegi polegające na odkażaniu powierzchni nasion, zwalczające chorobotwórcze grzyby i bakterie.

-kompost z herbaty i dżdżownic kalifornijskich -złożone zbiorowiska mikroorganizmów konkurujących z patogenami

-zabiegi biodynamiczne -stymulują aktywność biologiczną gleby. Wyciągi z roślin, zwierzęcy lub mineralny nawóz, zwykle po fermentacji, stosuje się je w małych ilościach.

-“kuracje” ziołowe -wyciągi i olejki z ziół zwalczają grzyby przenoszone z materiałem siewnym, lub hamują ich wzrost (m.in. skrzyp, czosnek), podnoszą odporność roślin (pokrzywa, grejpfrut)

-gorąca woda -zwalcza większość mikroorganizmów na powierzchni nasion. Niesie ryzyko uszkodzenia nasion

-środki dezynfekujące -moczenie nasion w roztworze wybielaczy, kwasów itp. (Clorox, soda oczyszczana, nadmanganian potasu)

NASIENNICTWO -dziedzina nauki zajmująca siębiologiąnasion oraz opracowaniem:

-metod pożniwnej poprawy jakości nasion,

-sposobów przechowywania nasion zapobiegających utracie ich żywotności

-norm jakości nasion i zasad obrotu materiałem siewnym.

Inspekcja Nasienna -organ czuwający nad prawidłowym procesem reprodukcji nasion.

Inspektorzy dokonują kwalifikacji polowej plantacji nasiennych. Pozytywny wynik jest pierwszym warunkiem uzyskania świadectwa kwalifikacji materiału siewnego.

Drugim warunkiem jest pozytywny wynik oceny laboratoryjnej przeprowadzonej przez Stację Oceny Nasion lub inne upoważnione do tego laboratoria.

Wartość siewna nasion zależy od:

-genotypu,

-warunków klimatycznych,

-agrotechniki,

-pożniwnych zabiegów uszlachetniających,

-warunków przechowywania.

ROZWÓJ NASIENIA:

-zapłodnienie woreczka zalążkowego,

-formowanie się podstawowych części składowych nasienia:

-zarodka -z zapłodnionej komórki jajowej (n+n=2n),

-bielma (endosperm) -z zapłodnionego wtórnego jądra woreczka zalążkowego (2n+n=3n),

-obielma (perysperm) -z komórek ośrodka (2n),

-okrywy (łupiny) nasiennej -z osłonek zalążka.

Zarodek i okrywy nasienne są składowymi wszystkich nasion. Pozostałe części rozwijają się różnie w zależności od grupy systematycznej.

DOJRZEWANIE NASION:

-wzrost nasienia,

-gromadzenie materiałów zapasowych,

-dehydratacja -zmniejszanie zawartości wody w nasieniu.

NASIONA TYPOWE (ORTHODOX SEEDS)

-bezpośrednio po zbiorze pozostają w stanie spoczynku, w tym czasie wykazują bardzo niską zdolność kiełkowania, co jest zabezpieczeniem przed przedwczesnym kiełkowaniem (porastanie nasion).

SPOCZYNEK NASION -okres ograniczenia procesów metabolicznych.

Okresy spoczynku nasion różnią się długością. Np. odmiany jare -dłuższy okres, ozime -krótszy.

Wyższa temperatura otoczenia, dostępność wody i tlenu skracają okres spoczynku.

Niska temp, niedobór wody i tlenu oraz podwyższona zawartośćCO2 -przedłużają.

NASIONA NIETYPOWE (RECALCITRANT SEEDS):

-bardzo krótki okres spoczynku,

-mogą kiełkować bezpośrednio po rozsianiu, niekiedy nawet na roślinie macierzystej.

Reprodukcja nasienna- proces rozmnażania materiału siewnego z zachowaniem jego wartości genetycznej.

WSPÓŁCZYNNIK ROZMNOŻENIA- ile hektarów można obsiać materiałem siewnym zebranym z 1 hektara plantacji nasiennej

Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa

DO GŁÓWNYCH ZADAŃ NALEŻĄ DZIAŁANIA:

1. nadzór nad zdrowiem roślin:

2. nadzór nad obrotem i stosowaniem środków ochrony roślin:

3. nadzór nad wytwarzaniem, oceną i obrotem materiału siewnego:

•ocena polowa, laboratoryjna i cech zewnętrznych materiału siewnego

•kontrola tożsamości materiału siewnego

•kontrola przestrzegania zasad i obowiązujących wymagań w zakresie wytwarzania, oceny, przechowywania i obrotu materiałem siewnym, w tym modyfikowanym genetycznie

•wydawanie akredytacji w zakresie pobierania próbek i oceny materiału siewnego oraz kontrola warunków ich przestrzegania

•wydawanie urzędowych etykiet i plomb oraz nadzór nad jednostkami upoważnionymi do wypełniania etykiet

•kontrola materiału siewnego wwożonego z państw trzecich oraz ustalanie stopni kwalifikacji tego materiału

•dokonywanie oceny materiału siewnego w przypadku złożenia odwołania od oceny wykonanej przez akredytowane podmioty

•rejestracja przedsiębiorców prowadzących obrót materiałem siewnym oraz dostawców materiału szkółkarskiego i materiału rozmnożeniowego i nasadzeniowego roślin warzywnych i ozdobnych

•prowadzenie bazy danych o ekologicznym materiale siewnym

•prowadzenie rejestru umów dla reprodukcji materiału siewnego w krajach trzecich

Fizjologiczne i biochemiczne podstawy kiełkowania

Etapy:

1. imbibicja,

2. wykorzystywanie substancji zapasowych przez zarodek i jego wzrost, aktywacja enzymów proteolitycznych,

3. pojawienie się korzenia zarodkowego (korzeń musi wrosnąć w glebę, a pęd przebić się na powierzchnię, żeby rozpoczęła się asymilacja).

SPOCZYNEK NASION-zahamowanie zdolności do kiełkowania

1. względny -nasiona osiągnęły dojrzałość fizjologiczną, ale warunki zewnętrzne są nieodpowiednie,

2. bezwzględny (głęboki) -nasiona są dojrzałe morfologicznie, natomiast fizjologicznie nie.

Np. łubin arktyczny -nasiona mogą„leżeć” w wiecznej zmarzlinie nawet kilkaset lat i zachowywać żywotność

Przyczyny spoczynku głębokiego:

•niedojrzałość morfologiczna zarodka,

•nieprzepuszczalność okrywy nasiennej dla wody i gazów,

•mechaniczne powstrzymywanie wzrostu zarodka przez tkankę okrywającą,

•specjalne wymagania -głównie świetlne,

•występowanie endogennych inhibitorów.

Chwasty

Dopuszczalną obecność chwastów oraz innych roślin uprawnych na plantacjach nasiennych poszczególnych roślin uprawnych podają odpowiednie regulacje prawne np. u pszenicy występowanie innych zbóż kłosowych w superelicie i elicie może wynosić do 1, a w niższych stopniach kwalifikacji do 10 roślin na 100m2.

Szkodliwość nasion chwastów polega na trudnościach skutecznego ich oddzielenia, tym trudniej im nasiona chwastów są bardziej zbliżone do roślin uprawnych.

Często czyszczenie należy powtarzać wielokrotnie, co znacznie podwyższa koszty.

W nasiennictwie chwasty dzieli się na 3 grupy:

1. chwasty bardzo szkodliwe- gatunki pasożytnicze (kanianka), trujące (życica roczna, lulek czarny), obniżające jakość produktów -nadają gorzki smak lub przykry zapach (czosnek dziki), gatunki krzyżujące się z roślinami uprawnymi, trudne do zniszczenia na plantacji (owies głuchy),

2. chwasty szkodliwe- gatunki bardzo płodne, występujące masowo, silnie zacieniające, czepne, sprzyjające wyleganiu, utrudniające czyszczenie materiału siewnego (wyka, komosa biała, marchew zwyczajna, gorczyca polna),

3. chwasty mniej szkodliwe- pozostałe drobne gatunki niskiego piętra, jeśli nie występują masowo, a ich nasiona są łatwe do oddzielenia

Zaprawianie -odkażenie materiału siewnego oraz ochronę nasion i kiełków przed szkodnikami i patogenami znajdującymi się w glebie.

Otoczkowanie- zwiększenie masy nasion i poprawa ich kształtu. Otoczka składa sięz przynajmniej 2 warstw: budulcowej (wapień, dolomit, kreda, talk lub tworzywa sztuczne np. poliester) i kleju (guma arabska, żelatyna, skrobia, tlenek polietylenu). Otoczka powinna być mechanicznie trwała oraz przepuszczalna dla wody i gazów

Inkrustacja -nakładanie cienkiej warstwy środków ochrony roślin, barwników i lepiszczy.

W skład błony polimerowej wchodzą zwykle polisacharydy i ich pochodne np. alginiany, skrobia, celuloza.

Muszą być one nietoksyczne, wykazywać powinowactwo w stosunku do użytych preparatów oraz być przepuszczalne dla wody i gazów.

Dzięki temu zabiegowi możliwe jest kontrolowane i stopniowe uwalnianie środków ochrony roślin oraz podniesienie ich efektywności o około 30%.

---