Växtförädling

Växtförädling  är en uppsättning metoder för att skapa sorter och hybrider av växter med de egenskaper som människor behöver, vilket ökar skörden och kvaliteten på grödor.

Växtförädling har framgångsrikt utövats av människan i tusentals år, från början av den mänskliga civilisationen. Används över hela världen av privatpersoner: trädgårdsmästare, bönder och professionella uppfödare i organisationer, universitet och forskningscentra.

Enligt internationella utvecklingsorgan är det viktigt att utveckla nya sorter av jordbruksgrödor som har hög avkastning, är resistenta mot sjukdomar, torka och anpassade till regionala odlingsförhållanden.

Allmän information

De huvudsakliga metoderna för växtförädling är mass- och individuellt urval, intraspecifik och distanshybridisering , inavel , polyploidi och experimentell mutagenes . För korspollinerade växter används massurval av individer med önskade egenskaper. Annars är det omöjligt att få fram material för vidare korsning. På så sätt får man till exempel nya rågsorter . Dessa sorter är inte genetiskt homogena. Om det är önskvärt att erhålla en ren linje  - det vill säga en genetiskt homogen sort, används individuellt urval, där man genom självpollinering erhåller avkomma från en enda individ med önskvärda egenskaper. Många sorter av vete , kål , etc. erhölls med denna metod.

För att konsolidera användbara ärftliga egenskaper är det nödvändigt att öka homozygositeten hos en ny sort. Ibland används självpollinering av korspollinerade växter för detta. I det här fallet kan de negativa effekterna av recessiva gener manifesteras fenotypiskt . Den främsta anledningen till detta är övergången av många gener till det homozygota tillståndet. I vilken organism som helst ackumuleras ogynnsamma mutantgener gradvis i genotypen . De är oftast recessiva och uppträder inte fenotypiskt. Men när de självpollinerar går de in i ett homozygott tillstånd, och en ogynnsam ärftlig förändring inträffar. I naturen, i självpollinerade växter, övergår recessiva mutanta gener snabbt till ett homozygott tillstånd, och sådana växter dör och utrotas av naturligt urval.

Trots de negativa effekterna av självpollinering används det ofta i korspollinerade växter för att erhålla homozygota ("rena") linjer med de önskade egenskaperna. Detta leder till en minskning av avkastningen. Men då genomförs korspollinering mellan olika självpollinerande linjer och som ett resultat får man i vissa fall högavkastande hybrider som har de egenskaper som uppfödaren behöver. Detta är en metod för interline hybridisering , där effekten av heterosis ofta observeras : hybrider av den första generationen har ett högt utbyte och motståndskraft mot negativa effekter. Heterosis är karakteristisk för första generationens hybrider, som erhålls genom att korsa inte bara olika linjer, utan också olika sorter och till och med arter . Effekten av heterozygot (eller hybrid) kraft är stark endast i den första hybridgenerationen, och minskar gradvis i efterföljande generationer. Huvudorsaken till heteros är elimineringen av den skadliga manifestationen av ackumulerade recessiva gener i hybrider. En annan orsak är kombinationen av dominanta gener från föräldraindivider i hybrider och den ömsesidiga förstärkningen av deras effekter.

I växtförädling används experimentell polyploidi i stor utsträckning , eftersom polyploider kännetecknas av snabb tillväxt, stor storlek och hög avkastning. Inom jordbruket används triploida sockerbetor , fyrploidklöver , råg och durumvete, samt sexploid mjukt vete i stor utsträckning. Konstgjorda polyploider erhålls med hjälp av kemikalier som förstör delningsspindeln , som ett resultat av vilket de dubblerade kromosomerna inte kan spridas, kvar i en kärna. Ett sådant ämne är kolchicin . Användningen av kolchicin för att producera artificiella polyploider är ett exempel på artificiell mutagenes som används i växtförädling.

Genom artificiell mutagenes och efterföljande urval av mutanter erhölls nya högavkastande sorter av korn och vete. Med samma metoder var det möjligt att få fram nya svampstammar som producerar 20 gånger mer antibiotika än de ursprungliga formerna. I början av 2000-talet odlas mer än 2 250 sorter av jordbruksväxter skapade genom fysisk och kemisk mutagenes i världen. Dessa är sorter av 175 växtarter, inklusive sorter av vete, raps, majs , korn , sojaböna , ris , tomat , solros , bomull , äpple, grapefrukt, banan, prydnadsväxter . Dessa sorter är allmänt odlade i Europa, Asien, Nord- och Sydamerika och Australien [1] .

När man skapar nya sorter med hjälp av artificiell mutagenes använder forskare lagen om homolog serie av N. I. Vavilov . En organism som fått nya egenskaper till följd av en mutation kallas mutant . De flesta mutanter har minskad livsduglighet och såras bort i processen med naturligt urval. För utveckling eller urval av nya raser och sorter behövs de sällsynta individer som har gynnsamma eller neutrala mutationer.

En av framgångarna med modern genetik och avel är att övervinna infertiliteten hos interspecifika hybrider . För första gången lyckades G.D. Karpechenko göra detta när han skaffade en kål-rädishybrid. Som ett resultat av avlägsna hybridisering erhölls en ny odlad växt - triticale  - en hybrid av vete och råg. Fjärrhybridisering används ofta i fruktodling.

Risker

Uppfödare har liten kontroll över säkerheten för de resulterande sorterna och hybriderna. Till exempel innehöll potatissorten Lenape som utvecklades på 1960-talet flera gånger mer giftigt solanin än konventionella sorter [2] [3] [4] .

I processen med domesticering och efterföljande urval fixades inte bara positiva egenskaper. Särskilt majs minskade fetthalten under urvalet efter spridningen av mutantvarianten av DGAT 1-2 -genen [5] .

Anteckningar

  1. ↑ Henk J. Schouten, Evert Jacobsen. Är mutationer i genetiskt modifierade växter farliga?  // Journal of Biomedicine and Biotechnology. - 2007-01-01. - T. 2007 . — ISSN 1110-7243 . - doi : 10.1155/2007/82612 . Arkiverad från originalet den 8 mars 2021.
  2. ↑ WESLEY FENLON . Hur den selektivt uppfödda perfekta potatisen blev giftig. Ett vänligt råd: om en potatis är grön, ät den inte.  (engelska) , Tested.com (26 mars 2013). Arkiverad från originalet den 12 januari 2014. Hämtad 12 januari 2014.
  3. ↑ Sergey Belkov . Skalbaggen kommer inte att ljuga , TRV nr 143 (3 december 2013). Arkiverad från originalet den 31 december 2013. Hämtad 12 januari 2014.  ”I slutet av 1960-talet kom en smakrik ny potatissort, Lenape, ut på marknaden i USA. ... några år efter odlingsstart. Konsumenter började klaga på illamående, diarré och andra symtom på förgiftning. ... I jakten på resistens mot skadedjur har uppfödare lyckats multiplicera produktionen av solanin i potatis ... skadligt för människor.”.
  4. ↑ Maggie Koerth-Baker. Fallet med giftpotatisen. Lenape-potatisen, utvecklad på 1960-talet för snacksbranschen, gjorde ett jävligt fint potatischips. Tyvärr var det också lite giftigt.  (engelska) . BoingBoing.net (25 mars 2013). Tillträdesdatum: 12 januari 2014. Arkiverad från originalet 12 januari 2014.
  5. ↑ Yuchao Chai. Validering av DGAT1-2-polymorfismer associerade med oljeinnehåll och utveckling av funktionella markörer för molekylär förädling av majs med hög  olja . - 2011. - doi : 10.1007/s11032-011-9644-0 . Arkiverad från originalet den 9 oktober 2013. : "Förlust av den högoljehaltiga DGAT1-2-allelen berodde möjligen på genetisk drift i början av nittonhundratalet när några få majsbältsbucklor valdes ut för utveckling av inavlade linjer med hög kornskörd."

Litteratur