HISTORIA HODOWLI

Świat:

• Mezopotamia i Bliski Wschód - 7-8 tysięcy lat p.n.e., przejście od łowiectwa i zbieractwa do chowu owiec, kóz, bydła i świń oraz uprawy roślin takich jak pszenica, proso

i jęczmień

• Arystoteles, Teofrast z Erezu - III w. p.n.e., opisanie setek form roślin użytkowych

• Średniowiecze - brak postępu w rolnictwie, wyjątki - gospodarstwa przyklasztorne

• Oświecenie (XVII w.)- wzrost zainteresowania produkcją rolną, pierwsze firmy hodowlanonasienne (Francja- Philip de Vilmorin; Anglia, Niemcy). Najwcześniej rozpoczęto hodowlę zbóż,

XIX w. burak cukrowy (Vilmorin), ziemniak (Am. Półn., następnie Europa), kukurydza (Vilmorin, następ. Ameryka)

Polska:

1. XVI w. - Anzelm Gostomski, poradnik gospodarki rolnej,

w którym po raz I porusza kwestię wartości dobrego materiału siewnego oraz konieczność wyboru najlepszych osobników do reprodukcji

2. XVII/XVIII w. - prekursorzy hodowli:

A. Jan Kurowski, zalecał selekcję roślin wg. Wartości uzyskanego potomstwa,

B. Michał Oczapowski, postęp w rolnictwie następuje przez wprowadzenie nowych szlachetnionych odmian i wysokiej wartości nasion siewnych,

3. 1860r. - początek świadomej, systematycznej hodowli roślin w Polsce,

4. XIX w. - Towarzystwa Rolnicze - Wielkopolska, Kujawy Pierwsi polscy hodowcy - Władysław Pepłowski (Sarnowo)- ulepszył pszenicę, pierwsza

dmiana `Sarnowska'; Antoni Sempołowski - Stacja Doświadczalna w Sobieszynie,

5. Pierwsze firmy hodowlane (około 1900): Aleksander Janasz (AJ) (obecnie Kutnowska Hodowla

Buraka Cukrowego), Konstanty Buszczyński i Synowie (KBS), Udycz - zbożai buraki cukrowe.

6. 1950 - firmy hodowlane zostają przyjęte pod zarząd państwowy - Centralny Zarząd Selekcji Roślin,

a następnie upaństwowione.

Organizacja oceny, rejestru i ochrony prawnej odmian:

- XIX w. doświadczenia prowadziły towarzystwa rolnicze, Instytut Agronomiczny w Marymoncie, stacje

hodowlane firm prywatnych i właściciele ziemscy - prace te były więc rozproszone, - 1921 - powołanie Centralnej Sekcji do Spraw Nasiennictwa, która należała do Związku Izb i Organizacji Rolniczych, badania nad odmianami były następnie koordynowane przez Komisję Współpracy w

Doświadczalnictwie przy Ministerstwie Rolnictwa,

- 1940-1949 - Instytut Puławski,

- 1949-1965 - Państwowa Komisja Oceny Odmian,

Centralna Stacja Oceny Odmian w Słupi Wielkiej,

Państwowy Rejestr Odmian Oryginalnych,

- 1966 - Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych.

HODOWLA jest nauką zajmującą się ulepszaniem cech dziedzicznych roślin uprawnych.

Jako działalność praktyczna zajmuje się tworzeniem nowych odmian i genotypów (organizmu doskonalszego od formy wyjściowej przynajmniej o jedną cechę).

NASIENNICTWO jest to działalność obejmująca produkcję nasienną, a także ocenę, przechowywanie, uszlachetnianiei dystrybucję nasion.

CYKL HODOWLANY - proces kończący się pomyślnie uzyskaniem MATERIAŁU MATECZNEGO, który jest rozmnażany w określonym cyklu rozmnożeń nasiennych.

Uzyskanie materiału matecznego leży w gestii hodowli, natomiast jego rozmnożenie w gestii nasiennictwa.

Hodowla nowej odmiany

1. Wybór materiału wyjściowego (poszukiwanie i dobór form rodzicielskich),

2. Wybór kierunku hodowli (cel, ustalenie kryteriów selekcji),

3. Uzyskanie zmienności genetycznej - krzyżowanie form rodzicielskich,

4. Selekcja, ocena i utrwalanie zmienności,

5. Uzyskanie linii wyrównanej do uzyskania materiału matecznego,

6. Rozmnożenie linii i rozmnożenie materiału matecznego,

7. Przeprowadzenie doświadczeń porównawczych i poznanie opinii odbiorców,

8. Rejestracja nowej odmiany.

BANKI GENÓW - instytucje, których zadaniem jest zachowanie oraz udostępnianie zasobów genowych

POLSKI BANK GENÓW:

1. Krajowe Centrum Roślinnych Zasobów Genowych IHAR,

2. Ogród Botaniczny PAN,

3. kolekcje instytutów, stacji hodowli i wyższych uczelni.

Systematyczne gromadzenie krajowych zasobów genowych prowadzone jest od roku 1971.

W 1995 roku Polska przyjęła Konwencję o Różnorodności Biologicznej, w której podkreślono, że ochrona zasobów genetycznych oraz dzielenie się nimi jest niezbędne dla wyżywienia i zapewnienia innych potrzeb stale rosnącej liczby ludzi. Konwencja nakłada obowiązek ochrony zasobów genowych o rzeczywistej - bezpośredniej lub potencjalnej wartości.

Ochrona zasobów genowych roślin użytkowych oprócz nadrzędnego zadania zachowania różnorodności biologicznej ma ściśle określone zadania praktyczne, dostarczając możliwie szerokiego materiału wyjściowego do hodowli.

Program ochrony zasobów genowych roślin użytkowych jest uważany za ważny element strategii hodowlanej w Polsce.

Zadania banku genów to:

> gromadzenie genotypów roślin zagrożonych erozją genetyczną,

> ocena zgromadzonych genotypów,

> długoterminowe przechowywanie w stanie żywym zebranych materiałów i udostępnianie ich hodowcom, pracownikom nauki i innym zainteresowanym,

> dokumentowanie zbiorów i upowszechnianie danych.

W roku 1995 w Instytucie Ochrony Roślin w Poznaniu powstał Bank Genów Patogenów, którego zadaniem jest zachowanie i udostępnianie patogenów roślin uprawnych.

Ochroną objęte są również kolekcje bakterii symbiotycznych roślin strączkowych.

Stan kolekcji zasobów genowych roślin użytkowych

W Polsce różnymi formami zachowania objęte jest 73 tysiące genotypów roślin o znaczeniu użytkowym:

- 61 tys. to próbki nasion zdeponowane w przechowalni długoterminowej

- 10 tys. obiektów przechowywanych jest w formie wegetatywnej (drzewa owocowe, krzewy, chmiel, ziemniaki, czosnek, szparagi, itp).

Największy udział w przechowywanych zasobach mają zboża (42%) oraz trawy (28%) (specjalizacja Polskiego Banku Genów) (dane z 1996 IHAR).

Kolekcje krajowe są zobowiązane przede wszystkim zabezpieczać zasoby genowe pochodzące z Polski (dzikie gatunki, ekotypy, odmiany miejscowe i krajowe formy uprawne, rejestrowane odmiany i skreślone z rejestru oraz wartościowe materiały genetyczne wytworzone w placówkach badawczych).

Flora Polski liczy ponad 2500 gatunków roślin nasiennych (w tym - 190 to gatunki uprawne w Polsce (rolnicze, warzywne, sadownicze i ozdobne, 400 gatunków to rośliny o potencjalnym znaczeniu użytkowym).

400 gatunków roślin jest przechowywanych w Banku, są to rośliny uprawne oraz dzikie gatunki pokrewne pochodzące z kraju oraz zbierane za granicą w miejscach naturalnego ich występowania.

Wytworzona w procesie hodowlanym różnorodność biologiczna stanowi dorobek kulturalny i naukowy naszego narodu, za zachowanie którego jesteśmy odpowiedzialni.

W przeciągu ostatnich 200 lat wyginęły lub ustąpiły z terenów Polski 124 gatunki roślin.

Gatunki uznane za zagrożone i ginące są umieszczane w spisach:

・"Czerwonej liście roślin naczyniowych zagrożonych w Polsce„

・"Czerwonej księdze", i niektóre z nich są objęte ochroną gatunkową.

Obecnie znaczną ich część stanowią rośliny ginące w wyniku zmian tradycyjnej gospodarki rolnej.

Zagrożone są gatunki chwastów związane z uprawą lnu oraz chwasty zbożowe.

Wykorzystanie zasobów genowych.

Miarą przydatności banku genów może być użytkowanie zgromadzonych zasobów. Rocznie jest

wykorzystywanych około 8% próbek nasion przechowywanych w banku genów. Najczęściej zamawiane są zboża i trawy.

Wykorzystanie materiałów zgromadzonych w banku genów systematycznie rośnie, a głównymi użytkownikami są polscy hodowcy.

Najbardziej właściwą metodą ochrony zasobów genowych roślin użytkowych jest ich zachowanie in situ (w środowisku naturalnym) w regionach ściśle związanych z ich pochodzeniem.

W przypadku roślin uprawnych istnieje pojęcie ochrony "w gospodarstwie". Ten rodzaj ochrony przewiduje nie tylko zachowanie danej formy w miejscu pochodzenia, ale także poddawanie jej w dalszym ciągu tradycyjnemu sposobowi uprawy i selekcji, który doprowadził do jej powstania.

Pierwszy projekt zachowania zasobów genowych roślin in situ realizowany jest na terenie Zespołu Nadwiślańskich Parków Krajobrazowych z siedzibą w Świeciu nad Wisłą,

ŚWIAT

1300 kolekcji zasobów genowych roślin użytkowych, gdzie przechowywanych jest ponad 6.1 miliona obiektów:

- 40% - zboża,

- 15% - rośliny strączkowe,

- warzywa, rośliny korzeniowe, drzewa owocowe i rośliny pastewne (średnio po 10%).

EUROPA:

. Europejski Program Ochrony Zasobów Genowych ECP/GR (European Cooperative Programme for Crop Genetic Resources Networks) - podstawowa sieć ochrony zasobów genowych w Europie. Polska czynnie uczestniczy w tym programie i jest odpowiedzialna za międzynarodowe kolekcje i bazy danych żyta, grochu, łubinu, kostrzewy i kupkówki.

. ESCORENA (European System of Cooperative Research Networks in Agriculture) założona w 1974 roku i zajmująca się ochroną zasobów genowych roślin uprawnych.

USTAWA o nasiennictwie z dnia 26 czerwca 2003 r. (wyciąg)

Ustawa reguluje sprawy:

1) rejestracji odmian roślin uprawnych, których materiał siewny będzie używany do uszlachetniania gatunków uprawnych

2) wytwarzania, oceny oraz obrotu i kontroli materiału siewnego gatunków odmian roślin uprawnych,oraz gatunków odmian roślin uprawnych użytkowanych jako rośliny ozdobne

W rozumieniu ustawy określenie:

1) odmiana - oznacza zbiorowość roślin lub ich części, jeżeli części te są zdolne do wytworzenia całej

rośliny, w obrębie botanicznej jednostki systematycznej najniższego znanego stopnia:

a) którą można określić na podstawie przejawianych właściwości wynikających z określonego genotypu lub kombinacji genotypów,

b) którą można odróżnić od innej zbiorowości roślin na podstawie co najmniej jednej

przejawianej właściwości,

c) która nie zmienia się po kolejnym rozmnożeniu albo na końcu właściwego jej cyklu rozmnożeń lub krzyżowań, podanego przez hodowcę;

2) odmiana mieszańcowa — oznacza odmianę wytworzoną każdorazowo przez krzyżowanie określonych zbiorowości roślin, zgodnie z podanym przez hodowcę tej odmiany sposobem i kolejnością;

3) składnik odmiany mieszańcowej — oznacza odmianę lub linię rośliny wykorzystywaną w procesie wytwarzania odmiany mieszańcowej;

4) odmiana miejscowa — oznacza zbiorowość roślin w obrębie gatunku roślin uprawnych powstałą w wyniku długotrwałego oddziaływania miejscowych czynników przyrodniczych i rolniczych, a nie w wyniku prac hodowlanych;

5) zachowanie odmiany — oznacza działalność zmierzającą do wytworzenia materiału siewnego tej odmiany, która zapewni jej charakterystyczne właściwości, wyrównanie i trwałość;

6) materiał siewny — oznacza rośliny lub ich części przeznaczone do siewu, sadzenia, szczepienia,

okulizacji lub innego sposobu rozmnażania roślin, w tym z zastosowaniem metod biotechnologii;

7) materiał siewny kategorii elitarny — oznacza:

a) materiał siewny bazowy wytworzony przez hodowcę i przeznaczony do produkcji materiału siewnego kategorii kwalifikowany,

b) materiał siewny przedbazowy stanowiący rozmnożenia poprzedzające materiał siewny bazowy i na wniosek hodowcy przeznaczony do produkcji materiału siewnego bazowego lub kategorii kwalifikowany;

8) materiał siewny kategorii kwalifikowany — oznacza materiał siewny wyprodukowany bezpośrednio z materiału bazowego i przeznaczony do produkcji materiału siewnego kategorii kwalifikowany kolejnych rozmnożeń lub do produkcji innej niż produkcja materiału siewnego;

9) materiał siewny kategorii standard — oznacza:

a) nasiona roślin warzywnych pochodzące z rozmnożenia materiału siewnego kategorii elitarny, kategorii kwalifikowany lub materiału siewnego wytworzonego przez hodowcę i przeznaczone do produkcji innej niż produkcja materiału siewnego,

b) materiał rozmnożeniowy winorośli pochodzący z rozmnożenia materiału kategorii elitarny, kategorii kwalifikowany lub kategorii standard i przeznaczony głównie do produkcji innej niż produkcja materiału siewnego;

10) materiał siewny kategorii handlowy— oznaczamateriał siewny określonych gatunków roślin pastewnych, oleistych lub włóknistych spełniający wymagania jakościowe określone dla tej kategorii;

11) stopień kwalifikacji — oznacza kolejne rozmnożenie materiału siewnego w obrębie kategorii;

12) obrót — oznacza oferowanie do sprzedaży, sprzedaż, dostawę materiału siewnego lub inny sposób dysponowania tym materiałem, z wyjątkiem materiału siewnego przeznaczonego do:

a) oceny i kontroli,

b) przerobu, uszlachetniania i pakowania,

c) innych celów niż siew i sadzenie,

d) celów naukowych, doświadczalnych i hodowli roślin;

13) hodowca — oznacza osobę, która:

a) wyhodowała albo odkryła i wyprowadziła odmianę (nie dotyczy osób, które wyhodowały albo odkryły i wyprowadziły odmianę na podstawie umowy o pracę albo innej umowy, chyba że umowy te stanowią inaczej) albo

b) jest lub była pracodawcą lub zleceniodawcą osoby, o której mowa w pkt. a, albo

c) jest następcą prawnym osób, o których mowa w pkt. A lub b, albo

d) zachowuje odmianę;

14) producent — oznacza osobę fizyczną, prawną albo jednostkę organizacyjną nieposiadającą osobowości prawnej, która wytwarza materiał siewny;

15) przedsiębiorca — oznacza przedsiębiorcę w rozumieniu przepisów o działalności gospodarczej zajmującego się materiałem siewnym;

16) dostawca — oznacza producenta lub przedsiębiorcę zajmującego się materiałem szkółkarskim, materiałem rozmnożeniowym lub nasadzeniowym roślin warzywnych i ozdobnych, wpisanego do rejestru producentów na podstawie odrębnych przepisów;

17) wspólnotowy katalog — oznacza wykaz odmian rolniczych i warzywnych Unii Europejskiej

dopuszczonych do obrotu na terytorium państw członkowskich.

Rejestracja odmian

1. Rejestr odmian, zwany dalej „krajowym rejestrem”, prowadzi się dla gatunków odmian określonych w zał. nr 1, z wyjątkiem odmian użytkowanych w celach ozdobnych.

2. Krajowy rejestr prowadzi Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych, zwany dalej „Centralnym Ośrodkiem”.

Odmianę wpisuje się do krajowego rejestru, jeżeli jest odrębna, wyrównana i trwała oraz jeżeli:

1) ma zadowalającą wartość gospodarczą — w przypadku gatunków roślin uprawnych określonych w zał. 2;

2) hodowca:

a) nadał odmianie nazwę zgodnie z wymaganiami, o których mowa w art. 8 ust. 1,

b) zachowuje odmianę i posiada jej materiał siewny w ilości wystarczającej do prowadzenia badań tej odmiany.

3. Odmianę miejscową wpisuje się do krajowego rejestru, jeżeli ma znaczenie dla zachowania różnorodności biologicznej, biorąc pod uwagę:

a) opis odmiany potwierdzający charakterystyczne właściwości tej odmiany;

b) dostępne wyniki badań tej odmiany;

c) informacje uzyskane w trakcie jej uprawy, reprodukcji lub innego jej wykorzystania.

4. Odmianę uznaje się za odrębną, jeżeli w dniu złożenia wniosku o wpis do krajowego rejestru różni się ona w sposób wyraźny co najmniej jedną właściwością od innej odmiany:

1) odnośnie do której został złożony wniosek o wpis do rejestru lub która została wpisana do rejestru w państwie członkowskim, lub

2) która jest wpisana do wspólnotowych katalogów odmian lub na listy odmian w państwie członkowskim.

5. Odmianę uznaje się za wyrównaną, jeżeli, przy uwzględnieniu sposobu rozmnażania właściwego dla tej odmiany, jest ona wystarczająco jednolita pod względem właściwości branych pod uwagę przy badaniach odrębności, jak również innych właściwości użytych do opisu tej odmiany.

6. Odmianę uznaje się za trwałą, jeżeli jej charakterystyczne właściwości uwzględnione przy badaniach jej odrębności, jak również inne włąściwości użyte do opisu tej odmiany nie zmieniają się po jej rozmnożeniu.

7. Za odmianę o zadowalającej wartości gospodarczej uważa się odmianę, która w porównaniu do odmian wpisanych do krajowego rejestru ma takie właściwości, które powodują poprawę wartości gospodarczej w uprawie oraz w przerobie i użytkowaniu materiału ze zbioru lub wyrobów wytworzonych z tego materiału.

8. Przed wpisaniem odmiany do krajowego rejestru Centralny Ośrodek przeprowadza badania odrębności, wyrównania i trwałości, zwane dalej „badaniami OWT”, zgodnie z metodykami określonymi przez Międzynarodowy Związek Ochrony Nowych Odmian Roślin (UPOV) lub badania wartości gospodarczej odmiany, zwane dalej „badaniami WGO”. Materiał siewny dostarczony do badań OWT lub WGO powinien być wolny od organizmów kwarantannowych.

9. Wpisu do krajowego rejestru dokonuje się na okres:

1) 25 lat — w przypadku odmian drzew i winorośli,

2) 20 lat — w przypadku odmian krzewów i bylin,

3) 10 lat — w przypadku odmian pozostałych gat. roślin

Na wniosek hodowcy okres wpisu odmiany do krajowego rejestru może byç przedłużony odpowiednio o 25, 20 i 10 lat, jeżeli odmiana ta nadal spełnia wymagania dotyczące odrębności, wyrównania i trwałości, jest uprawiana i ma znaczenie gospodarcze albo znaczenie dla zachowania różnorodności biologicznej.

Wytwarzanie materiału siewnego

1. Wytwarzanie materiału siewnego rozpoczyna się od materiału wytworzonego przez hodowcę lub dostawcę danego gatunku lub odmiany i stanowi jedno lub kilka jego rozmnożeń; dla odmiany mieszańcowej wytwarzanie tego materiału obejmuje wytwarzanie składników mieszańca oraz ich krzyżowanie.

2. Przy wytwarzaniu materiału siewnego należy zapewnić w szczególności:

1) utrzymanie tożsamości i czystości odmianowej;

2) ochronę przed porażeniem chorobami i szkodnikam roślin, przenoszonymi przez materiał siewny;

3) uzyskanie materiału siewnego o odpowiedniej dla poszczególnych gatunków i odmian jakości, a w szczególności:

a) o odpowiedniej zdolności kiełkowania, czystości i wielkości zanieczyszczeń, tożsamości gatunkowej i odmianowej oraz zdrowotności,

b) o cechach zewnętrznych odpowiednich dla określonych gatunków i grup roślin;

4) wystarczającą do oceny wielkość partii mat. siewnego.

Ocena materiału siewnego:

1) polega na sprawdzeniu, czy uprawy nasienne odpowiadają wymaganiom obowiązującym przy wytwarzaniu materiału siewnego lub czy materiał siewny odpowiada określonym wymaganiom jakościowym;

2) w zależności od gatunku i kategorii roślin, obejmuje wszystkie bądź jedną z następujących ocen:

a) ocenę polową - sprawdzenie, czy plantacje nasienne roślin uprawnych spełniają wymagania dotyczące wytwarzania,

b) ocenę laboratoryjnę - sprawdzenie jakości materiału siewnego,

c) ocenę tożsamości odmianowej - sprawdzenie, na każdym etapie wegetacji roślin, czy cechy odmian pozostały niezmienione w procesie rozmnażania, w celu potwierdzenia tożsamości i czystości odmianowej poszczególnych partii mat. siewnego,

d) ocenę cech zewnętrznych polegającą na sprawdzeniu cech mat. siewnego, w zakresie określonych wymagań.

Ocenie tożsamości odmianowej podlega:

1) materiał siewny kategorii elitarny i kategorii kwalifikowany przeznaczony do reprodukcji;

2) mat. oceniany zgodnie z systemem określonym przez OECD;

3) nie mniej niż 10% ocenianych partii materiału siewnego kategorii standard oraz mat. siewnego kategorii

kwalifikowany nieprzeznaczonego do reprodukcji.

Wojewódzki inspektor może, w drodze decyzji, zakazać hodowcy uznawania materiału siewnego roślin warzywnych danej odmiany za materiał siewny kategorii standard, jeżeli w materiale tym stwierdzono brak tożsamości odmianowej.

Do obrotu dopuszcza się:

- materiał siewny kategorii elitarny, kategorii kwalifikowany, kategorii standard i kategorii handlowy odmian rolniczych i warzywnych wpisanych do krajowego rejestru lub wspólnotowego katalogu.

Odmiany genetycznie zmodyfikowane mogą być dopuszczone do obrotu po spełnieniu wymagań

określonych w przepisach o organizmach genetycznie zmodyfikowanych.

Materiał siewny znajdujący się w obrocie, z wyłączeniem materiału szkółkarskiego, rozmnożeniowego i nasadzeniowego, powinien byç opakowany.

Opakowanie materiału siewnego powinno być zabezpieczone w sposób trwały i uniemożliwiajàcy jego otwarcie bez uszkodzenia.

Mechanizmy zmienności

- procesy prowadzące do wytworzenia różnic w wyposażeniu genetycznym form rodzicielskich i potomstwa

Zmienność:

- niedziedziczna (fluktuacyjna)

- dziedziczna :

. rekombinacyjna - nowe kombinacje alleli:

. losowa segregacja chromosomów

. crossing - over

. losowe łączenie gamet

mutacyjna - nowe allele

Mutacja - zmiana dziedziczna powstająca nagle, skokowo wskutek:

• zmiany genu w nowy allel (mutacja genowa albo punktowa),

• zmiany struktury chromosomu (mutacja chromosomowa strukturalna),

• zmiany ilości chromosomów (mutacja liczby chromosomów)

Mutacje spontaniczne (samorzutne)

- powstają w normalnych warunkach bytowania organizmu

- mogą powstawać w komórkach somatycznych i płciowych

- przyczyną jest błędne wstawianie nukleotydów podczas replikacji DNA

Mutacje genowe (punktowe) - zmiana sekwencji nukleotydowej genu

1) Tranzycja (puryna na purynę, pirymidyna na pirymidynę) A/T - G/C

2) Transwersja (puryna na pirymidynę i odwrotnie) A/T -C/G T/A - G/C

3) Delecja

4) Insercja

Mutacje indukowane - za pomocą czynników mutagenicznych:

1) Fizyczne - promieniowanie jonizujące, promieniowanie nadfioletowe

2) Chemiczne:

. Kwas azotawy HNO2

. Hydroksylamina (HA) NH2OH

. Związki alkilujące: sulfonian dwuetylowy (EES), sulfonian etylometylowy (EMS), iperyt azotowy

. Analogi zasad: 5-bromouracyl (analog T),

2-aminopuryna (analog A)

. Barwniki akrydynowe: proflawina, oranż akrydynowy, akryflawina

Mutacje chromosomowe strukturalne

1) Deficjencja

2) Translokacja

3) Duplikacja

4) Inwersja

Przyczyna:

 Zaburzenia mechaniczne podczas mejozy lub mitozy np. „zaplątanie” się chromosomów

 Deficyt jonów Ca2+ i Mg2+ (u szeregu roślin)

 Promieniowanie jonizujące, związki alkilujące(diepoksybutan, mitomycyna C, pochodne iperytu, etylenoiminy)

Mutacje chromosomowe liczbowe

1) Aneuploidy - pojedyncze chromosomy:

. monosomiki

. trisomiki

2) Euploidy - cały zespół chromosomów (naturalne lub sztucznie otrzymane):

. monoploidy

. poliploidy:

. autopoliploidy

. allopoliploidy (amfidiploidy)

KULTURY IN VITRO

Jest to specyficzny sposób uprawy materiału roślinnego w warunkach sterylnych w różnego rodzaju pojemnikach.

Technika ta pozwala z małego fragmentu pobranego z dowolnego organu rośliny uzyskać wzrost, namnażanie się

materiału i odtworzenie całej rośliny.

Niezbędnymi warunkami jest dobór:

Zastosowanie mieszańców oddalonych w hodowli roślin umożliwiło:

1. Wprowadzenie określonej cechy do form uprawnych:

- Odporność na patogeny

np. źródłem odporności dla pomidora są gatunki Lycopersicon hirsutum i L. pimpinellifolium,

dla sałaty np. Lactuca virosa (geny odporności na mączniaka,

- Odporność na suszę i upały np. do grochu ogrodowego wprowadzono tolerancję na suszę z gatunku Pisum fulvum,

- Wyższej wartości odżywczej, krzaczasty pokrój np. do dyni olbrzymiej wprowadzono większą zawartość suchej masy i karotenu z Cucurbita moschata.

2. Syntezę nowych gatunków np. pszenżyto

3. Resyntezę gatunków uprawnych

Krzyżowanie przypuszczalnych form wyjściowych i podwojenie liczby chromosomów umożliwia odtworzenie drogi powstania

form uprawnych, np. rzepak - zawiera on genom A z Brassica campestris oraz genom C z B. oleracea.

Gatunki resyntetyzowane mogą stanowić cenny materiał wyjściowy do hodowli

4. Wykorzystanie w sadownictwie i do uzyskania roślin ozdobnych

Wykorzystanie jest ułatwione ze względu na możliwość ich wegetatywnego rozmnażania i brak konieczności otrzymywania roślin płodnych.

W przypadku roślin ozdobnych ważne jest uzyskanie „nowości”, cechy użytkowe takie jak smak, czy aromat nie są tu istotne.

np. truskawka, jabłoń, winorośl bratek ogrodowy, goździk szklarniowy,

. właściwego materiału roślinnego,

. składu sztucznej pożywki

. warunków zewnętrznych - oświetlenia i temperatury

Kultury in vitro

A. Rozmnażanie wegetatywne (mikrorozmnażanie) cennych materiałów - uzyskanie dużej liczby jednakowych genetycznie materiałów (klonowanie).

B. Otrzymywanie roślin wolnych od patogenów

np. odwirusowywanie.

C. Kultura zarodków F1 mieszańców oddalonych np. gdy występuje niezgodność pomiędzy zarodkiem i bielmem.

D. Kultury protoplastów i ich wykorzystanie do tworzenia mieszańców somatycznych.

protoplast - komórka roślinna pozbawiona ściany komórkowej na skutek zastosowania trawienia enzymami.

E. Selekcja in vitro przy obecności czynnika selekcyjnego np. toksyczne metabolity patogena, NaCl i AlCl3 (susza i zasolenie).

Zalety:

- możliwość oceny dużej liczby komórek lub osobników na małej powierzchni,

- możliwość badania wielu genotypów jednocześnie,

- uniezależnienie prac od pory roku i łatwa kontrola warunków zewnętrznych

F. Mutageneza i zmienność somaklonalna (zastosowanie mutagenów chemicznych i fizycznych na którymś z etapów kultury).

G. Otrzymywanie roślin o haploidalnej liczbie chromosomów np. kultura mikrospor lub pylników, czy niezapłodnionych zalążków.

KRZYZOWANIE ODDALONE,

MIĘDZYGATUNKOWE I MIĘDZYRODZAJOWE

. Krzyżowanie oddalone (podobnie jak krzyżowanie roślin w obrębie gatunku) ma na celu połączenie lub przeniesieniepożądanych cech między komponentami.. O możliwości skrzyżowania 2 systematycznie odległych formdecydują właściwości i stopień homologii genomów:

. Formy o homologicznych genomach są bliskospokrewnione, można je łatwo krzyżować i uzyskiwaćpotomstwo.

. Formy o genomach częściowo homologicznych albo niezgodnych są odległe systematycznie i krzyżowanie ich napotyka wiele trudności, a uzyskane potomstwo jest bezpłodne.

. Mimo trudności wiele form uprawnych jest mieszańcami międzygatunkowymi, które albo powstały spontanicznie i zostały wykorzystane przez człowieka albo zostały utworzone celowo.

. Krzyżowanie form oddalonych stosujemy wtedy, gdy nie ma innego źródła poszukiwanej cechy. Najczęściej wykorzystywane jest ono do wprowadzenia do form uprawnych z roślin dzikich odporności na patogeny, chłód, suszę itp..

. Krzyżowanie może odbywać się na drodze generatywnej lub za pomocą łączenia zawartości komórek somatycznych tzw. protoplastów.

MIESZAŃCE GENERATYWNE - MIESZAŃCE

ODDALONE OTRZYMANE W WYNIKU KRZYZOWANIA

Bariery krzyżowalności:

1. prezygotyczne - nie dochodzi do zapłodnienia mimo zapylenia np.

. brak kiełkowania pyłku na znamieniu kwiatu innego gatunku,

. zbyt krótka łagiewka pyłkowa,

. brak przerastania łagiewki przez tkankę słupka.

Niekiedy wystarczy:

-skrócenie szyjki słupka np. Zea x Tripsacum (odporność na suszę),

-wstrzykiwanie zawiesiny pyłku do zalążni np. mak,

-zapylenie izolowanych zalążków pyłkiem w kulturach in vitro.

2. postzygotyczne - zahamowanie rozwoju zarodka na skutek braku równowagi pomiędzy tkanką rośliny macierzystej a rozwijającym się embrionem, najczęściej brak lub nienormalny rozwój bielma. Można przenieść zarodki na sztuczną pożywkę i „zmusić” je do rozwoju, a następnie rozmnażać uzyskane rośliny wegetatywnie.

W celu uzyskania mieszańców oddalonych trzeba:

- zgromadzić kolekcję form dzikorosnących,

- wybrać właściwą formę uprawną, wytypować odmiany

- poznać sposób dziedziczenia poszukiwanej cechy.

Jeżeli dana cecha np. odporność warunkowana jest poligenicznie, to celowe jest uprzednie skumulowanie dużej liczby genów w jednym komponencie.

Aby otrzymać pozytywny rezultat ważne jest:

-krzyżowanie w obu kierunkach (krzyżowanie zwrotne),

-krzyżowanie dużej liczby kwiatów u wielu osobników, z użyciem kilku odmian uprawnych i dzikich,

-należy powtarzać krzyżowanie przez cały okres kwitnienia, niekiedy bariery krzyżowalności ustępują z wiekiem rośliny

-formą mateczną powinien być gatunek o wyższej liczbie chromosomów lub należy wyrównać poziom ploidalności za pomocą kolchicyny.

Rośliny F1 mieszańców oddalonych można podzielić na 2 grupy:

 zdolne do wytarzania pewnej ilości żywotnych gamet, dzięki czemu można je rozmnażać przez samozapylenie,

 niezdolne do rozmnażania generatywnego (całkowicie niepłodne), mogą być rozmnażane wegetatywnie, albo można zwielokrotnić genomy i otrzymać płodne allopoliploidy.

Allotetraploidy AABB mogą dawać gamety różnego typu, a więc również AA lub BB. Dziedziczenie cech w potomstwie mieszańców oddalonych odbiega od schematów mendlowskich (zaburzenia w mejozie).

Otrzymywanie mieszańców somatycznych

- Fuzja protoplastów różnych gatunków

-Symetryczne - zawierają kompletne genomy obojga rodziców. Są one stosunkowo rzadkie i wykorzystywane do otrzymywania form allopoliploidalnych

-Asymetryczne - powstają przy eliminacji niektórych hromosomów lub ich części.

Eliminacja:

-specyficzna - dotyczy tylko jednego genomu,

-niespecyficzna - dotyczy obu genomów.

-Cybrydy - powstają przez wprowadzenie do cytoplazmy jednego gatunku genomu drugiego gatunku.

Manipulacje na poziomie organelli.

W celu uzyskania mieszańców somatycznych trzeba opracować dla poszczególnych gatunków technikę:. prowadzenia kultur protoplastów,

. fuzji (zlewania),

. pobudzania do rozwoju heterokarionów i regeneracji roślin,

. selekcji heterokarionów (przeważnie na podstawie różnic w zabarwieniu łączonych protoplastów lub ich fluorescencji, lub zastosowanie markerów DNA).

Zdolność do tworzenia somatycznych mieszańców zależy w dużym stopniu od taksonu.

MIESZAŃCE SOMATYCZNE ZOSTAŁY WYKORZYSTANE W TAKICH CELACH JAK:

. przeniesienie odporności na patogenny np. do ziemniaka z form dzikich na bakterie Ervinia carotovora i nicienie, do rzepaku odporność na kiłę z Brassica nigra,

. zwiększenie wartości odżywczej i trwałości roślin pastewnych poprzez np. otrzymanie nowego gatunku trawy Festulolium

. otrzymanie cytoplazmatycznie męskosterylnych roślin u ziemniaka czy kapusty.

Zastosowanie mieszańców oddalonych w hodowli roślin umożliwiło:

1. Wprowadzenie określonej cechy do form uprawnych:

- Odporność na patogenny np. źródłem odporności dla pomidora są gatunki Lycopersicon hirsutum i L. pimpinellifolium, dla sałaty np. Lactuca virosa (geny odporności na mączniaka,

- Odporność na suszę i upały np. do grochu ogrodowego wprowadzono tolerancję na suszę z gatunku Pisum fulvum,

- Wyższej wartości odżywczej, krzaczasty pokrój np. do dyni olbrzymiej wprowadzono większą zawartość suchej masy i karotenu z Cucurbita moschata.

2. Syntezę nowych gatunków np. pszenżyto

3. Resyntezę gatunków uprawnych

Krzyżowanie przypuszczalnych form wyjściowych i podwojenie liczby chromosomów umożliwia odtworzenie drogi powstania form uprawnych, np. rzepak - zawiera on genom A z Brassica campestris oraz genom C z B. oleracea.

Gatunki resyntetyzowane mogą stanowić cenny materiał wyjściowy do hodowli

4. Wykorzystanie w sadownictwie i do uzyskania roślin ozdobnych

Wykorzystanie jest ułatwione ze względu na możliwość ich wegetatywnego rozmnażania i brak konieczności otrzymywania roślin płodnych.

W przypadku roślin ozdobnych ważne jest uzyskanie „nowości”, cechy użytkowe takie jak smak, czy aromat nie są tu istotne.

---