Kérje meg az árpa Max Planck Molekuláris Növényélettani Intézetét

A növénynemesítés több mint tízezer éve folyik. Akkor, véletlenszerűen, a Mendel-szabályok ismerete nélkül, manapság a legpontosabb elemzési módszerek segítségével optimalizálják a növényeket emberi felhasználásra szánt tulajdonságaik szempontjából.

Mi a növénynemesítés?

Az ember él a természet lehetőségeivel

A növénynemesítés célja javított tulajdonságú növények előállítása. A klasszikus növénynemesítés alapja a kívánt tulajdonságokkal rendelkező növények kiválasztása és célzott keresztezése. Amikor a növények keresztezik egymást, két növény tulajdonságai rekombinálódnak - jó és rossz. Ezért a kedvező tulajdonságok összegyűjtése és a negatív lehetőségek kizárása érdekében ismételt keresztezés szükséges a későbbi megújított szelekcióval.

A sokfélék tenyésztési célok elérése érdekében meghatározó jelentőségű, hogy a növényfajon belül milyen nagy a jellemzők változatossága. Minél nagyobb a genetikai sokféleség, amelyből kiválasztható, annál valószínűbb a kívánt tenyésztési cél elérése. A kívánt tulajdonság-kombinációjú növényeket megsokszorozzák, és különféle tesztek után új fajtaként kerülnek a piacra.

Honnan származnak a terméseink?

Több ezer éves múltra visszatekintő történet

A kőkorszak végén az emberek megsemmisítették a közép-európai tájra jellemző erdőket, és bizonyos növényeket kiválasztottak termesztésre ezeken a területeken. Ez megváltoztatta a fajok természetes összetételét, és megjelentek a mezők és a rétek.

A termesztett növényfajok közül az emberek azokat a növényeket választották ki további termesztésre, amelyek igényeik szempontjából a legkedvezőbb tulajdonságokkal bírtak. Például egyes, hosszabb fülű vagy nagyobb gyümölcsű növényeket választottak ki további termesztésre. Ez nemcsak a nagyobb hozamú növények számát növelte, hanem gazdagította genetikai összetételüket is. Ez megváltoztatta a termesztett faj genetikai összetételét.

Sok termesztett növényünk (búza) több ezer évvel ezelőtt vad formákból származott emberi beavatkozással. A mai gabonafélék vad füvekből származnak. Fő gabonafélék: búza, árpa és rozs, de kukorica, burgonya és paradicsom is a világ más régióiból került be Európába.

Miért van szükségünk egyáltalán a növénynemesítésre?

A növények céljai nem emberi célok

A természetben a növényeknek előnyösek azok a tulajdonságok, amelyek javítják a környezettel való alkalmazkodóképességüket és növelik versenyképességüket KÉRDEZD A SZILVA. Azok a tulajdonságok azonban, amelyek biztosítják a növény túlélését, megzavarhatják vagy akár megakadályozhatják az emberek általi használatát. Korai magvesztés, keserű vagy mérgező anyagok termelése az ellenség elleni védekezés érdekében.

Ez a gabonafélék példájából egyértelműen kiderül: A gabonafélék termesztésének kezdetén az emberek azokat a növényeket választották ki termesztésre, amelyek magjai a lehető leghosszabb ideig a fülön maradtak, és korán sem hullottak ki a szántóföldön vagy szállítás közben. Az emberek így magasabb hozamot értek el, ugyanakkor korlátozták a növény szaporodási képességét. Ezért a gabonát úgy kell cséplni, hogy a gabona (a mag) felszabaduljon.

Ma szinte minden növényünk nem képes túlélni a megművelt területeken kívül, mivel magas követelményeket támasztanak a talaj minőségével és a tápanyagellátással szemben, ráadásul nem túl versenyképesek a vadon élő növényekkel.

Milyen célokat követnek az emberek a tenyésztésben?

Az emberi célok nem a növények céljai

Az egyes növénytípusokhoz meghatározott tenyésztési célok vannak. Ezek a tenyésztési célok a következőkre vonatkoznak:

jövedelmezőség
Termésbiztonság (beleértve a stabilitást, a kártevőkkel és betegségekkel szembeni ellenállást, az éghajlati hatások nagyobb toleranciáját)
a minőség javítása (az összetevők összetétele az egészség, az íz vagy a feldolgozási tulajdonságok szempontjából)
a növények alkalmazkodása a termelési folyamatokhoz (pl. egyenletes érés, egyenletes szárhossz)
az erőforrások (tápanyagok, víz stb.) jobb felhasználása

Melyek a növényi tulajdonságok?

A szülők génjei határozzák meg a gyermekek jellemzőit

A tulajdonságok azon az információn alapulnak, amelyet a DNS gének formájában tárol a növények sejtmagjában (Ask the Grape, 1. rész). Vagy egyetlen gén lehet felelős a tulajdonságok kialakulásáért, vagy több gén együttesen hozza létre őket.

A növények körülbelül 30 000 (talaj zsázsa) és több mint 60 000 gén (búza) lehet. A megtermékenyítés során az apa és az anya génjei rekombinálódnak. Az eredmény új tulajdonságokkal rendelkező utódok (Kérdezd meg a szőlőt, 1. rész) Minél nagyobb a változatosság egy fajon belül, annál nagyobb a lehetséges kombináció. A tenyésztő feladata, hogy ebből a fajtából kiválassza a legjobb jelölteket a további tenyésztésre. Ez különösen nehéz olyan tulajdonságok esetében, amelyek nem azonnal láthatók, például íz vagy bizonyos betegség-ellenálló képesség.

Hogyan szaporodnak a növények valójában?

Virágokból és klónokból, méhekből és szélből

Önmegporzók a búza, az árpa, a zab, a rizs, a borsó és a bab.

A növényekben a szaporodás nemi úton történik beporzás és megtermékenyítés útján, vagy nemi úton vegetatív szaporodás útján.

A nemi szaporodás során a növények virágaiban virágpor és petesejtek képződnek. Megkülönböztetnek önbeporzást, amelyben egy virág pollenje ugyanazon virág megbélyegzésére kerül, és keresztporzást, amelyben az egyik növény virágának pollenje átkerül egy másik növény virágának megbélyegzésébe.

A beporzás típusa döntően befolyásolja az utódok jellemzőit és sokféleségüket. Mivel az önporzók esetében a magok és a virágpor ugyanabból a növényből származik, az utódok nagyrészt azonosak egymással és az anyanövénnyel.

Ezeknek a növényeknek a genetikai összetétele csak mutációkkal vagy keresztmegtermékenyítéssel változtatható meg.

Keresztporzók rozs, lucerna, napraforgó, repce, kender, takarmány és cukorrépa, valamint kukorica.

Keresztporzás esetén a pollen és a petesejt különböző növényekből származik. A pollent rovarok vagy a szél szállíthatja a befogadó növényekbe. Az ilyen kereszt utódai nagyszámú genetikailag különböző növényből állnak.

A nemi szaporodás mellett a növényeknek ivartalan szaporodás lehetősége is van. Az úgynevezett vegetatív szaporítás olyan növényeket hoz létre, amelyek pontosan ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az eredeti növény. Az ilyen növényeket ágakként vagy klónként is ismerik. Ilyen szaporítási példák a burgonya és az eper. Különböző tenyésztési módszereket dolgoztak ki a szaporodás és a beporzás típusától függően.

Milyen tenyésztési módszerek vannak?

Lisztharmat-ellenállás árpában: Az etióp földi (bal) keresztezéssel az európai elit fajta (jobbra) rezisztenssé vált a lisztharmattal szemben is (kb. 1930-tól).

Különböző utak vezetnek a cél felé

Világszerte a betakarítás körülbelül egyharmada elvész a növénybetegségek, a kártevők és a gyomok miatt. Ezenkívül a jövőbeni kihívások óriásiak, a világ folyamatosan növekvő népességének köszönhetően, egyidejűleg csökkenő termőterületekkel és változó éghajlati viszonyokkal. Ahhoz, hogy továbbra is elegendő mennyiségben tudjunk jó minőségű és környezetbarát hozamot elérni, hatékony és innovatív növénynemesítésre van szükségünk.

A múlt században a szelekción és keresztezésen alapuló klasszikus tenyésztési módszereket ki lehetett egészíteni új gyakorlatokkal. A további tenyésztésre alkalmas növények megkeresését megkönnyítő technikák vagy az egyes tulajdonságok hozzáadását lehetővé tevő technikák révén a növénynemesítés hatékonyabbá válhat. Ennek előfeltételeit a növények alapkutatásával hozták létre.

Klasszikus módszerek

A Elit tenyésztés a legrégebben termesztett forma. Eleinte tömegszelekcióként működött, amelyben egy növényfaj továbbfejlesztett keverékeit növesztették. Később ezekből a keverékekből választották ki a legjobb növényeket (helyi fajták). Ennek eredményeként a szárazföldi fajtákat genetikailag egyenletes vonalakra bontották (szárazföldi fajok).

Alatt Kombinált tenyésztés megértjük a növények keresztezését a jellemzők rekombinálása céljából. A termesztett növény különböző fajtái keresztezhetők egymással, vagy vad fajok keresztezhetők a termesztett növénybe.

Az egyes átkelők közül csak a legígéretesebbeket választják ki. Míg az önmegtermékenyítést meg kell akadályozni az önmegtermékenyítésben annak érdekében, hogy új kombinációkat lehessen létrehozni (mesterséges keresztezés), a keresztmegtermékenyítésnél a keresztmegtermékenyítést egy másik partnerrel végzik.

A Hibrid tenyésztés a kombinált tenyésztés továbbfejlesztése. Két genetikailag eltérő, de homozigóta szülőnövény (beltenyésztett vonal) keresztezik egymást. Ennek a keresztnek az utódai növekedésükben és hozamukban sokkal jobbak szüleiknél. Ezt a jelenséget heterózisnak nevezik. Csak gazdasági okokból a hibrid fajta betakarított anyaga nem használható vetőmagként, mivel a heterózis hatása és így a magas termés elvész a következő nemzedékben a tulajdonságok felosztása miatt.

A fajta elkészülte előtt számos vizsgálatot kell elvégezni. Az első keresztezéstől a jóváhagyásig körülbelül 12–15 év telik el.

Hibrid tenyésztés A kukoricán kívül cukorrépához, napraforgóhoz, sokféle zöldséghez, gabonafélékhez, például búzához, rozshoz és dísznövényekhez is használják.

Új, kiegészítő módszerek

Ban,-ben marker segített tenyésztés molekuláris biológiai technikák lesznek PCR, szekvenálás vagy Összetevők meghatározása (Kérdezd meg a szőlőt, 2. rész - folyamatban) a keresztezett fajok utódainak genetikai összetételük vizsgálatára és az eredeti növényekkel való összehasonlítására szolgálnak. Egy ilyen „genetikai ujjlenyomat” létrehozásával meghatározható, hogy mely fiatal növények alkalmasak további tenyésztésre. Csökken a tenyésztési erőfeszítés.

Intelligens tenyésztés: A kezdeti keresztezés után az utódokat olyan molekuláris biológiai módszerek segítségével választják ki, amelyek rendelkeznek a kívánt új tulajdonsággal. Ezeket újra keresztezzük, amíg az összes nemkívánatos tulajdonság eltűnik.

Okos tenyésztés a markerekkel segített tenyésztés "finomítása". Ez a módszer, más néven precíziós tenyésztés, lehetővé teszi érdekes génvariációk kimutatását, vagy a vadon élő növények korábbinál specifikusabb és hatékonyabb felhasználását tenyésztés céljából.

Amíg a Mutációs tenyésztés A genom irányítatlan módon változtatja meg a genetikai anyagot radioaktív besugárzás vagy vegyi anyagok révén, és így csak véletlenszerűen és nem célzottan befolyásolja a növények tulajdonságait. Génmanipuláció egy gén vagy kevesebb gén célzott beillesztése és ezáltal új tulajdonságok. Ez a beillesztés korlátozhatja a típust (transzgénikus növény), hanem egy fajon belül is (ciszgenikus növény) ill.

Miért van szükség génbankokra?

A tulajdonságok sokféleségének biztosítása

Ban,-ben Gatersleben génbank mintegy 145 000 vetőmagmintát tárol a világ minden tájáról származó növényekből. Csak a génbankban 20 000 árpa van.

Mivel a tenyésztés állandó növényválasztáson alapul, ez a növény szűkületéhez vezethet Génkészletek ólom egy növényfajon belül. Ez a szűkület különösen súlyos, ha csak néhány típust háziasítottak be és használtak további tenyésztésre a növényfaj emberi használatának kezdetén.

Amikor a tenyésztők és a tudósok rájöttek erre, akkor voltak Génbankok amelyben a növények genetikai sokféleségét mag formájában gyűjtik össze és tárolják. Az új és hatékonyabb tenyésztési módszerek miatt a tárolt régi fajtákat vagy vad típusokat a jövőben jobban fogják használni, és a génbankok fontossága növekszik.