Növénynemesítés

A növénynemesítés  olyan módszerek összessége, amelyek segítségével az emberek számára szükséges tulajdonságokkal rendelkező növényfajták és hibridek hozhatók létre, amelyek növelik a terméshozamot és a termés minőségét.

A növénynemesítést az ember évezredek óta, az emberi civilizáció kezdetétől sikeresen műveli. Világszerte használják magánszemélyek: kertészek, gazdálkodók és hivatásos tenyésztők szervezetekben, egyetemeken és kutatóközpontokban.

A nemzetközi fejlesztési ügynökségek szerint fontos olyan új mezőgazdasági növényfajták kifejlesztése , amelyek magas hozamúak, ellenállnak a betegségeknek, aszályoknak és alkalmazkodnak a regionális termesztési feltételekhez.

Általános információk

A növénynemesítés fő módszerei a tömeges és egyedszelekció, az intraspecifikus és távoli hibridizáció , a beltenyésztés , a poliploidia és a kísérleti mutagenezis . A keresztbeporzású növényeknél a kívánt tulajdonságokkal rendelkező egyedek tömeges szelekcióját alkalmazzák. Ellenkező esetben lehetetlen anyagot szerezni a további átkeléshez. Ily módon például új rozsfajtákat nyernek . Ezek a fajták genetikailag nem homogének. Ha tiszta vonalat  – azaz genetikailag homogén fajtát – kívánunk előállítani, akkor egyéni szelekciót alkalmazunk, amelyben önbeporzással egyetlen, kívánatos tulajdonságokkal rendelkező egyedtől kapunk utódokat. Ezzel a módszerrel számos búza , káposzta , stb.

A hasznos örökletes tulajdonságok megszilárdításához meg kell növelni egy új fajta homozigótaságát . Néha a keresztbeporzású növények önbeporzását használják erre. Ebben az esetben a recesszív gének káros hatásai fenotípusosan megnyilvánulhatnak . Ennek fő oka sok gén átmenete a homozigóta állapotba. Minden szervezetben a kedvezőtlen mutáns gének fokozatosan felhalmozódnak a genotípusban . Leggyakrabban recesszívek , és nem jelennek meg fenotípusosan. De amikor önbeporoznak, homozigóta állapotba kerülnek, és kedvezőtlen örökletes változás következik be. A természetben az önbeporzó növényekben a recesszív mutáns gének gyorsan homozigóta állapotba kerülnek, és az ilyen növények elpusztulnak, és a természetes szelekció elpusztítja őket.

Az önbeporzás káros hatásai ellenére gyakran használják keresztbeporzású növényekben a kívánt tulajdonságokkal rendelkező homozigóta ("tiszta") vonalak előállítására. Ez a hozam csökkenéséhez vezet. Ekkor azonban keresztbeporzás történik a különböző önbeporzó vonalak között, és ennek eredményeként bizonyos esetekben olyan magas hozamú hibrideket kapnak, amelyek rendelkeznek a nemesítőnek szükséges tulajdonságokkal. Ez a vonalközi hibridizációs módszer, amelyben gyakran megfigyelhető a heterózis hatása : az első generáció hibridjei magas hozamúak és ellenállóak a káros hatásokkal szemben. A heteroózis az első generációs hibridekre jellemző, amelyeket nemcsak különböző vonalak, hanem különböző fajták, sőt fajok keresztezésével is nyernek . A heterozigóta (vagy hibrid) erő hatása csak az első hibrid generációban erős, a következő generációkban fokozatosan csökken. A heterózis fő oka a hibridekben felhalmozódott recesszív gének káros megnyilvánulásának megszüntetése. Egy másik ok a szülői egyedek domináns génjeinek kombinációja a hibridekben és ezek hatásának kölcsönös fokozása.

A növénynemesítésben a kísérleti poliploidiát széles körben alkalmazzák , mivel a poliploidokat gyors növekedés, nagy méret és magas hozam jellemzi. A mezőgazdasági gyakorlatban széles körben használják a triploid cukorrépát , a négyploid lóherét , a rozsot és a durumbúzát, valamint a hatploid lágybúzát. A mesterséges poliploidokat olyan vegyszerekkel állítják elő, amelyek elpusztítják az osztódási orsót , aminek következtében a megkettőzött kromoszómák nem tudnak szétszóródni, egy magban maradnak. Az egyik ilyen anyag a kolhicin . A kolhicin alkalmazása mesterséges poliploidok előállítására a növénynemesítésben alkalmazott mesterséges mutagenezis egyik példája .

Mesterséges mutagenezissel és a mutánsok ezt követő szelekciójával új, magas hozamú árpa- és búzafajtákat kaptunk. Ugyanezekkel a módszerekkel sikerült olyan új gombatörzseket előállítani, amelyek 20-szor több antibiotikumot termelnek, mint az eredeti formák. A 21. század elején a világon több mint 2250 mezőgazdasági növényfajtát termesztenek, amelyeket fizikai és kémiai mutagenezissel hoztak létre. Ezek 175 növényfaj fajtái, köztük búza, repce, kukorica , árpa , szójabab , rizs , paradicsom , napraforgó , gyapot , alma, grapefruit, banán, dísznövények . Ezeket a fajtákat széles körben termesztik Európában, Ázsiában, Észak- és Dél-Amerikában, valamint Ausztráliában [1] .

Amikor mesterséges mutagenezis segítségével új fajtákat hoznak létre, a kutatók N. I. Vavilov homológ sorozatának törvényét használják . A mutáció következtében új tulajdonságokat kapott szervezetet mutánsnak nevezzük . A legtöbb mutáns életképessége csökkent, és a természetes szelekció során kigyomlálódnak. Az új fajták és fajták evolúciójához vagy szelekciójához olyan ritka egyedekre van szükség, amelyek kedvező vagy semleges mutációkkal rendelkeznek.

A modern genetika és nemesítés egyik vívmánya az interspecifikus hibridek terméketlenségének leküzdése . G. D. Karpechenko először sikerült ezt megtennie egy káposzta-retek hibrid beszerzésekor. A távoli hibridizáció eredményeként új termesztett növényt kaptak - tritikálé  - a búza és a rozs hibridje. A távoli hibridizációt széles körben alkalmazzák a gyümölcstermesztésben.

Kockázatok

A tenyésztők kevés befolyást gyakorolnak a létrejövő fajták és hibridek biztonságára. Például az 1960-as években kifejlesztett Lenape burgonyafajta többszörösen több mérgező szolanint tartalmazott, mint a hagyományos fajták [2] [3] [4] .

A háziasítás és az azt követő szelekció során nemcsak pozitív tulajdonságok rögzültek. Különösen a kukorica szelekció során csökkentette a zsírtartalmat a DGAT 1-2 gén mutáns változatának elterjedése után [5] .

Jegyzetek

  1. ↑ Henk J. Schouten, Evert Jacobsen. Veszélyesek a genetikailag módosított növények mutációi?  // Journal of Biomedicine and Biotechnology. - 2007-01-01. - T. 2007 . — ISSN 1110-7243 . - doi : 10.1155/2007/82612 . Archiválva az eredetiből 2021. március 8-án.
  2. ↑ WESLEY FENLON . Hogyan lett mérgező a szelektíven nemesített tökéletes burgonya Egy baráti tanács: ha zöld a burgonya, ne edd meg.  (angol) , Tested.com (2013. március 26.). Az eredetiből archiválva: 2014. január 12. Letöltve: 2014. január 12.
  3. ↑ Szergej Belkov . A bogár nem hazudik , TRV No. 143 (2013. december 3.). Az eredetiből archiválva : 2013. december 31. Letöltve: 2014. január 12.  „Az 1960-as évek végén az Egyesült Államok piacán megjelent egy ízletes új burgonyafajta, a Lenape. ... néhány évvel a termesztés megkezdése után. A fogyasztók hányingerről, hasmenésről és a mérgezés egyéb tüneteiről kezdtek panaszkodni. ... A kártevőkkel szembeni rezisztencia érdekében a tenyésztőknek sikerült megsokszorozniuk a burgonyában lévő szolanin termelését... ami káros az emberre.
  4. ↑ Maggie Koerth-Baker. A mérges burgonya esete. A Lenape burgonya, amelyet az 1960-as években fejlesztettek ki a snack üzlet számára, átkozottul finom burgonya chipset készített. Sajnos ez is mérgező volt.  (angol) . BoingBoing.net (2013. március 25.). Hozzáférés időpontja: 2014. január 12. Az eredetiből archiválva : 2014. január 12.
  5. ↑ Yuchao Chai. Az olajtartalommal kapcsolatos DGAT1-2 polimorfizmusok validálása és funkcionális markerek fejlesztése a magas olajtartalmú  kukorica molekuláris nemesítéséhez . - 2011. - doi : 10.1007/s11032-011-9644-0 . Archiválva az eredetiből 2013. október 9-én. : "A magas olajtartalmú DGAT1-2 allél elvesztése valószínűleg a huszadik század elején bekövetkezett genetikai sodródás következménye volt, amikor néhány Corn Belt Dent populációt kiválasztottak a nagy szemtermésű beltenyésztett vonalak fejlesztésére."

Irodalom