Wykład 1. Pochodzenie i systematyka roślin uprawnych. Banki genów. Konwencja o różnorodności biologicznej. Znaczenie genetycznego doskonalenia roślin. Zielona rewolucja.
1. Cechy roślin uprawnych na tle ich dzikich przodków.
Jako uprawne okresla się rosliny uprawiane i wykorzystywane przez człowieka dla zaspokojenia jego róznorodnych potrzeb.roslint te powstały z gatunków dzikich w wyniku początkowo nieswiadomej, a nastepnie świadomej, ukierunkowanej działalności człowieka. Odznaczaja się one soistymi własciwościami uzytkowymi, których róznorodnosc jest zazwyczaj bardzo duża i zmienna. W ciągu setek lat w obrębie niektórych gatunków wyodrębniono lub wyhodowano tysiące odmian. Z roku na rok wciąż zwieksza się bogactwo ich form i typów. O tym jakie gatunki wykorzystywane dotad w stanie dzikim zostana udomowione decyduje ich wartość użytkowa, która jeszcze może się zmieniać. Tak wiec asortyment roslin uprawnych wzbogaca się o nowe formy, ale jednocześnie niekiedy uprawa pewnych gatunków zostaje przerwana z chwila znalezienia lub wyhodowania roślin o podobnych właściwosciach uzytkowych, ale lepszych, dających lepsze i wyższe plony lub łatwiejszych w uprawie. Tak, np. bób ustapił miejsce fasoli.
- dzikie zboza: łatwość osypywania ziarniaków u form dzikich, skład w ziarniakach jest iny u dzikich(rózne proporcje skrobi i białka), dzikie maja dużo plew.
- Dzika marchew: krzyzuje się z marchwią uprawną, przekzyzowane maja korzeń biały lub jasnożółty, biały nie nadaje się do jedzenia, trzeba kosić pobocza, żeby biała marchew nie zakwitała.
Odmiana stanowi międzynarodowy termin technicznym, któremu odpowiadaja nastęujace normy. Odmiana stanowi populację roślin uprawnych , charakteryzująca się okreslonymi cechami morfologicznymi i fizjologicznymi, cytologicznymi itp. Które zachowuje przy własciwym dla siebie sposobie rozmnażania. Odmiana uprawna w zalezności od składu genetycznego odpowiada jednej z następujących jednostek systemu naturalnego:
a) klon- odmiane może stanowic pojedyńczy klon lub mieszanina większej ilości klonów cyli potomstwo jednego lub kilku wyjściowych pojedynków, rozmnozonych wegetatywnie. Klon składa się z osobników o jednakowym genotypie i zachowuje właściwości genetyczne
b) linia: u samopylnych (jęczmien, pszenica, ryz) odmiana może by ć linia mniej lub bardziej czystą stanowiąca generatywnie rozmnożone homozygotyczne potomstwo jednej rosliny wyjściowej. Jeżeli odmiane uprawną stanowi linia czysta, to po dłuższym okresie hodowli zachowawczej mogas wystapić objawy niejednorodności na skutek mutacji. Z tego powodu nie spotyka się linii czystych u rozmnażających się płciowo form dzikich. U obcopylnych linia stanowi mieszanine różnych genotypów. Uzyskanie homozygotycznych linii czytych wymaga długoletniej hodowli wsobnej.
c) Forma botaniczna- odmiana stanowi często botaniczna formę i niekiedy należy do okreslonego allopatycznego zespoły form zblizonych pod wzgl. Fizjologicznym. W obrębie uprawianych u nas gatunków zbóz można wyróznić gatunki jare i ozime. Odmiany o niejednakowej reakcji fotoperiodycznej znane sa m.in. u soi, ryzu, sezamu. Odmiany wcześnie i poźno dojrzewające maja duże znaczenie w uprawie kukurydzy, bawełny.
d) Odmiana botaniczna: w obrębie takiej odmiany genetyczne różnice między poszczególnymi biotypami mogą być bardzo charakterystyczne. Liczne odmiany miejscowe tropikalnych roślin uzytkowych stanowią raczej odmiany botaniczne niż hodowlane. Należ a tu m.in. niektóre rosliny pastewne, zboza oraz drzewa owocowe i inne rosliny wieloletnie. Lokalnie uprawiane odmiany botaniczne nie sa ulepszane na drodze hodowlanej, stanowia jednak dla hodowli cenny materiał wyjściowy.
HODOWLA ROŚLIN- doskonalenie roslin, sterowane przez człowieka. Produkcja nowyc form w wyniku krzyzowania i selekcji, dyscyplina rolnicza zajmujaca się wytwarzaniem nowych odmian i produkcją superelity i elity hodowlanej.
3. Co to jest erozja genetyczna? Wyjaśnij na przykładzie Polski.
Erozja genetyczna: gwałtowne zmnejszanie się liczby gatunków i odmian roslin na teranach ich dotychczasowego występowania. Prowadzi do zubożenia genetycznego, które może w najblizszych dziesiecioleciach oznaczać zagrożenie ludzkoci głodem. Najwidoczniejsze na terenach ostoi miejscowych,kupuje się nowe odmiany, a pozbywa się starych nasion(populcji liokalnych)
Flora polska- ok. 2300 gat roslin nasiennych, wyginęły 124 gatunki. Polska nie jest regionem bogatym w dzikie odpowiedniki użytkowych form roslin. Podstawowe formy roslin uprawnych nie maja w polsce dzikich przodków. Nowe odmiany obcego pochodzenia sa zwężane genetycznie i musza być wymieniane na nowe. Stare genotypy roślin przepadają bezpowrotnie. Stare odmiany- najlepiej dostosowane do lokalnych warunków
Osiągnięcia dr. Borlanga- dostał Nobla za odkrycie nowych gatunków pszenic. Zajmował się hodowla nowych odmian pszenicy. Były to pszenice nautralene na fotoperiod. One wydawały ziarniaki bez względu na długość dnia i nocy. On pracował w meksyku i wyhodował odmiany krótkosłome, neutralne na fotoperid. Byłyone produktywne, zamiast mieć długa słomę i kłos to on zbudował kłos kosztem xdźbła. Nie ulegały wyleganiu. Jest plenniejsza niż inne. Doszedł do wniosku, że jest to panaceum na głód na swiecie. Rozpoczął akce propagowania tych odmian na filipinach w Chinach, Afryce. Ale sukcesu nie było, bo rosliny wymagały: cały czs uprawiania- nawożenia, nawadniania i dobrych narzędzi.
Takie warunki spełniali tylko bogaci farmerzy. Przy złych warunkach gatunki były jeszcze mniej plenne niż wczesniej uprawiane. Biedni ludzie, którzy pracowali wołem i sochą nie byli w stanie uprawiać. Nie przyniosła t a”zielona rewolucja” oczekiwanych rezultatów ponieważ jeszcze wieksze bariery powstały między bogatymi a biednymi.
Pszenica, ryż, kukurydza- dostarczają więcej niż połowę światowej energii poch. Roslinnego. Sorgo, proso, bataty, soja,trzcina,buraki cukrowe- dają 26% energii
5. Kiedy i gdzie została podpisana „Konwencja o różnorodności biologicznej"? Jakie znaczenie ma taki akt prawny?
W 1992 w Rio de Janeiro została podpisana Konwencja o Bioróżnorodności gatunków. Zobowiązani badać, chronić i w równoważny sposób wykorzystywać gatunki, tworzyć krajową różnorodnośc biologiczną. 165 państw ONZ. Polska przyjeła ją i zobowiązała się do ochrony i badania gatunków.
- prawo do dysponownowania zasobami genowymi ma kraj z k™órego one pocodzą
- kraj udostęopniający swoje zasoby genowe powinien mieć mozliwość uczestnictwa w zyskach jakie wynikają z eksploatacji tych zasobów.
Chodzi tu o to , żeby chronic się przed erocja genetyczną. Należy chronić lokalne odmiany, aby bezpowrotnie nie przepadły.
6. Co to są i gdzie się znajdują banki genów? Jakie mają zadania do spełnienia?
Bank genów to centrum zasobów genowych prowadzące prace nad zachowaniem genotypów w postaci nasion, pyłku, kultur tkankowych oraz organów do rozmnażania wegetatywnego. Banki genów maja za zadanie zachowanie ex situ światowego dziedzictwa genetycznego. Do zadań polskiego banku genów należy:
- gromadzenie genotypów roślin zagrożonych erozją genetyczna
- ocena zgromadzonych genotypów
- przechowywanie w stanie żywym zgromadzonych materiałów i udostepnianie ich
- prowadzenie dokumentacji i upowszechnianie danych
- zbiór i zachoeanie istniejących jeszcze większych populacji roślin uprawnych i gat, spokrewnionych.
Polski bank genów jest zobowiązany przede wszytskim grmadzić zasoby genowe pochodzące z kraju. Szczegołnie waznym zadaniem jest zbiór i zachowanie istniejących jeszcze miejscowych populacji roślin. Nasiona jeśli chcemy przechowywac przez dłuzszy czas należy przechowywać w niższej temperaturze –15C lub +4C.Winstytucie Hodowli i Aklimatyzacji Roslin w Radzikowie zgromadzono blisko 50 000 probek nasion reprezentujących 245 gatunków, to przechowywanie jest kosztowne. Proby powinny być podzielone na pół i przechowywane w 2 róznych miejscach. Poza nasionami , które sa przechowywane w niskich i wysokich temperaturach przechowuje się inaczej.
à plantacje lub kultury tkankowe
à ciekły azot, przechoywanie części zdrewniałych, metoda głebokiego zamrażania (nawet kilkaset lat)
à parki, rezerwaty
Główne znaczenie dla człowieka mają: pszenica, ryż, kukurydza, sorgo,proso, bataty, soja, trzcina, buraki cukrowe.
W celu zbadania różnych form uprawnych i ich geograficznego rozmnieszczenia zorgnizowanno w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat liczne wyprawy naukowe do róznyxh zakątków swiata. Celem tych wypraw było odszukanie i skolekcjonowanie wszelkich roślin uprawnych oraz ich form dzikich i prymitywnych. Przede wszytskim w latach 1923-1933 Wawiłow ze swymi współpracownikami organiizował systematyczne ekspedycje, mające na celu odszukanie i skolekcjonowanie form stanowiących brakujące ogniwo homologicznych serii w obrebie różnych roslin uprawnych. Wawiłow analizował je stosując opracowana przez siebie metode róznicowania oparta na kryteriach geograficznych i botanicznych. Metoda ta polega na systematycznej klasyfikacji form nie tylko na podsawie ich własciwości morfologicznych i fizjologicznych, ale takze na podstawie czynników krzyzowania oraz analiz cytologicznych i immunologicznych, a także na identyfikacji genów determinujących poszczególne cechy. Wawiłow wyróżnił 8 regionów charakteryzujących się szczególną koncentracją różnych form poszczególnych gatunków roslin uprawnych.
1. chiny 2. Subkontynent Indyjski 3. Azja środkowa 4. Bliski Wschód 5. Ośrodek śródziemnomorski 6. Etiopia 7. Południowy Meksyk 8. Ameryka południowa.
Niekiedy na skutek wielokrotnego krzyżowania międzygatunkowego i wstecznego dochodzi do przeniesienia pojedyńczych genów lub ich grup z jednego gatunku do innego. Wyróznił ośrodki pirwotne:
- udomowienie gatunków dzikich
- przewaga liczby genów dominujących
osrodki wtórne:
- wieksze zróżnicowanie aklimatyzowanych gatunków w wyniku mutacji i krzyzowania
- ośrodki róznicowania gamet. Gatunków między 20 a 45 stpopniem szerokości geograficznejpółnocnej
krytyka ośrodków: teoria ośrodków różnicowania genetycznego Wawiłowa wplynęła bardzo pobudzająco na rozwój niektórych kierunków badań w zakresie hodowli roślin. Przede wszytskim nie do przyjęcia okazała się hipoteza Wawiłowa, jakoby ośrodek różnicowania genetycznego danej rośliny uprawnej z reguły stanowił jednoczesnie ośrodek poszukiwania. Podobnie nie zawsze sprawdza się hipoteza Wawilowa, jakoby ośrodki róznicowania położone w dolinach regionów wysokogórskich stanowiły jak gdyby naturalne muzea w których dawne i prymitywne formy uprawne zostały zachowane dzięki zacofaniu tubulczego rolnictwa.
Czynniki sprzyjające powstawaniu ośrodków:
- brak wymiany nasion
- brak selekcji sztucznej
- selekcja naturalna niezbyt intensywna
- czynniki agrotechniczne silnie zróznicowane...
Axelunka