Planteavl

Planteforædling  er et sæt metoder til at skabe sorter og hybrider af planter med de egenskaber, som mennesker har brug for, som øger udbyttet og kvaliteten af ​​afgrøder.

Planteavl er blevet praktiseret med succes af mennesket i tusinder af år, lige fra begyndelsen af ​​den menneskelige civilisation. Brugt over hele verden af ​​enkeltpersoner: gartnere, landmænd og professionelle opdrættere i organisationer, universiteter og forskningscentre.

Ifølge internationale udviklingsagenturer er det vigtigt at udvikle nye sorter af landbrugsafgrøder, der har et højt udbytte, er resistente over for sygdomme, tørke og tilpasset regionale vækstbetingelser.

Generel information

De vigtigste metoder til planteavl er masse- og individuel selektion, intraspecifik og fjernhybridisering , indavl , polyploidi og eksperimentel mutagenese . Til krydsbestøvede planter anvendes masseudvælgelse af individer med de ønskede egenskaber. Ellers er det umuligt at skaffe materiale til videre krydsning. På den måde får man f.eks. nye sorter af rug . Disse sorter er ikke genetisk homogene. Hvis det er ønskeligt at opnå en ren linje  - det vil sige en genetisk homogen sort, anvendes individuel selektion, hvor der ved selvbestøvning opnås afkom fra et enkelt individ med ønskelige egenskaber. Mange sorter af hvede , kål osv. blev opnået ved denne metode.

For at konsolidere nyttige arvelige egenskaber er det nødvendigt at øge homozygositeten af ​​en ny sort. Nogle gange bruges selvbestøvning af krydsbestøvede planter til dette. I dette tilfælde kan de negative virkninger af recessive gener manifesteres fænotypisk . Hovedårsagen til dette er overgangen af ​​mange gener til den homozygote tilstand. I enhver organisme akkumuleres ugunstige mutante gener gradvist i genotypen . De er oftest recessive og optræder ikke fænotypisk. Men når de selvbestøver, går de ind i en homozygot tilstand, og der sker en ugunstig arvelig forandring. I naturen, i selvbestøvede planter, går recessive mutante gener hurtigt over i en homozygot tilstand, og sådanne planter dør og udslettes ved naturlig selektion.

På trods af de negative virkninger af selvbestøvning, bruges det ofte i krydsbestøvede planter for at opnå homozygote ("rene") linjer med de ønskede egenskaber. Dette fører til et fald i udbyttet. Men så foretages krydsbestøvning mellem forskellige selvbestøvende linjer, og som følge heraf opnås i nogle tilfælde højtydende hybrider, der har de egenskaber, som opdrætteren har brug for. Dette er en metode til interline hybridisering , hvor virkningen af ​​heterose ofte observeres : hybrider af den første generation har et højt udbytte og modstandsdygtighed over for negative virkninger. Heterosis er karakteristisk for førstegenerationshybrider, som opnås ved at krydse ikke kun forskellige linjer, men også forskellige sorter og endda arter . Virkningen af ​​heterozygot (eller hybrid) kraft er kun stærk i den første hybridgeneration og aftager gradvist i efterfølgende generationer. Hovedårsagen til heterose er elimineringen af ​​den skadelige manifestation af akkumulerede recessive gener i hybrider. En anden grund er kombinationen af ​​dominerende gener fra forældreindivider i hybrider og den gensidige forstærkning af deres virkninger.

I planteavl er eksperimentel polyploidi meget brugt , da polyploider er karakteriseret ved hurtig vækst, stor størrelse og højt udbytte. I landbrugspraksis er triploide sukkerroer , fir - ploid kløver , rug og hård hvede, samt seks-ploid blød hvede i vid udstrækning. Kunstige polyploider opnås ved hjælp af kemikalier, der ødelægger delingsspindlen , som et resultat af hvilke de duplikerede kromosomer ikke kan spredes og forbliver i en kerne. Et sådant stof er colchicin . Brugen af ​​colchicin til at producere kunstige polyploider er et eksempel på kunstig mutagenese , der anvendes i planteavl.

Ved kunstig mutagenese og efterfølgende udvælgelse af mutanter blev der opnået nye højtydende varianter af byg og hvede. Ved hjælp af de samme metoder var det muligt at opnå nye svampestammer, der producerer 20 gange mere antibiotika end de oprindelige former. I begyndelsen af ​​det 21. århundrede dyrkes mere end 2.250 sorter af landbrugsplanter skabt ved fysisk og kemisk mutagenese i verden. Disse er sorter af 175 plantearter, herunder sorter af hvede, raps, majs , byg , sojabønner , ris , tomat , solsikke , bomuld , æble, grapefrugt, banan, prydplanter . Disse sorter dyrkes i vid udstrækning i Europa, Asien, Nord- og Sydamerika og Australien [1] .

Når man skaber nye sorter ved hjælp af kunstig mutagenese, bruger forskere loven om homologe serier af N. I. Vavilov . En organisme, der har fået nye egenskaber som følge af en mutation, kaldes en mutant . De fleste mutanter har nedsat levedygtighed og luges ud i processen med naturlig selektion. Til udvikling eller udvælgelse af nye racer og varianter er de sjældne individer, der har gunstige eller neutrale mutationer, nødvendige.

En af resultaterne af moderne genetik og avl er at overvinde interspecifikke hybriders infertilitet . For første gang lykkedes det G.D. Karpechenko at gøre dette , da han fik en kål-radise-hybrid. Som et resultat af fjern hybridisering blev der opnået en ny dyrket plante - triticale  - en hybrid af hvede og rug. Fjernhybridisering er meget udbredt i frugtavl.

Risici

Opdrættere har ringe kontrol over sikkerheden af ​​de resulterende sorter og hybrider. For eksempel indeholdt kartoffelsorten Lenape , udviklet i 1960'erne, flere gange mere giftig solanin end konventionelle sorter [2] [3] [4] .

I processen med domesticering og efterfølgende udvælgelse blev ikke kun positive egenskaber fastsat. Især majs reducerede under selektion fedtindholdet efter spredningen af ​​mutantvarianten af ​​DGAT 1-2 -genet [5] .

Noter

  1. ↑ Henk J. Schouten, Evert Jacobsen. Er mutationer i genetisk modificerede planter farlige?  // Journal of Biomedicine and Biotechnology. - 2007-01-01. - T. 2007 . — ISSN 1110-7243 . - doi : 10.1155/2007/82612 . Arkiveret fra originalen den 8. marts 2021.
  2. ↑ WESLEY FENLON . Hvordan den selektivt opdrættede perfekte kartoffel blev giftig. Et venligt råd: Hvis en kartoffel er grøn, så spis den ikke.  (engelsk) , Tested.com (26. marts 2013). Arkiveret fra originalen den 12. januar 2014. Hentet 12. januar 2014.
  3. ↑ Sergey Belkov . Billen vil ikke lyve , TRV nr. 143 (3. december 2013). Arkiveret fra originalen den 31. december 2013. Hentet 12. januar 2014.  "I slutningen af ​​1960'erne kom en velsmagende ny kartoffelsort, Lenape, på markedet i USA. ... få år efter dyrkningsstart. Forbrugerne begyndte at klage over kvalme, diarré og andre symptomer på forgiftning. ... I jagten på resistens mod skadedyr er det lykkedes for avlere at mangedoble produktionen af ​​solanin i kartofler ... skadeligt for mennesker.”.
  4. ↑ Maggie Koerth-Baker. Sagen om giftkartoflen. Lenape kartoflen, udviklet i 1960'erne til snackbranchen, lavede en forbandet fin kartoffelchips. Desværre var det også lidt giftigt.  (engelsk) . BoingBoing.net (25. marts 2013). Dato for adgang: 12. januar 2014. Arkiveret fra originalen 12. januar 2014.
  5. ↑ Yuchao Chai. Validering af DGAT1-2 polymorfismer forbundet med olieindhold og udvikling af funktionelle markører til molekylær avl af høj-olie  majs . - 2011. - doi : 10.1007/s11032-011-9644-0 . Arkiveret fra originalen den 9. oktober 2013. : "Tab af højolie-DGAT1-2-allelen skyldtes muligvis genetisk drift i det tidlige tyvende århundrede, da nogle få majsbælte-bulepopulationer blev udvalgt til udvikling af indavlede linjer med højt kornudbytte."

Litteratur