Genová centra vzniku kulturních rostlin

Transkript

1 Genová centra vzniku kulturních rostlin Nejstarší kulturní rostliny pocházejí způvodních planých druhů. Člověk svou činností (sklizní rostlin, postupnou částečnou péčí o planérostliny tj. výběrem, doséváním, odstraňováním konkurenčních rostlin) planédruhy a pozdější polokultury ovlivňoval. Vznik kulturních rostlin je spjat svývojem člověka zemědělce, tj. člověka usídleného v blízkosti využívaných kultur. Zemědělská revoluceumožnila vznik sídlišť, měst, států a následně moderní kultury.

2 Genová centra vzniku kulturních rostlin N.I. Vavilov ( ) Botanik, genetik a šlechtitel. Organizoval a vedl vědecké expedice do mnoha oblastí -Středomoří, Írán, Afgánistán, Etiopie, Japonsko, Korea, územíseverní, Střed. a JižníAmeriky v letech Založil světovou sbírku sortimentu kulturních rostlin ( vzorků). Formuloval zákon homologických řad dědičné proměnlivosti. Homologická řada je tvořena skupinou příbuzných rostlinných druhů, u nichž došlo zgenetických příčin a vlivem dlouhodobého vývoje v určitém prostředíkvytvoření obdobných (homologických) znaků a vlastností(tvorba určitých obsahových látek, způsob opylování, výskyt určitých typů rezistence či mutací, určitý způsob rozmnožování). Zpoznatků o HŘ lze usuzovat na výskyt určitých vlastnostívrámci širšího okruhu rodů a usnadnit tak vyhledávánívhodných genetických zdrojů pro šlechtění. Integrující(syntetické) znaky znaky společné výchozím formám kulturních i planých druhů (fylogeneticky starým) a druhům, které z nich vznikly. Centra původu kulturních rostlin (1926), Zákon homologických řad dědičné proměnlivosti (1920), Vědecké základy šlechtění pšenice (1935), Sebrané spisy, genetika a šlechtění(1966). Vytvořil sovětskou školu pěstitelů rostlin, genetiků, a šlechtitelů..

3 Centra původu kulturních rostlin (Vavilov 1926) genové centrum= geografická oblast vzniku určitého rostlinného druhu, kde je velká fenotypová rozmanitost forem, podložená rozmanitostí alel původní druhy a variety nerostou rovnoměrně po zeměkouli, ale v určitých oblastech: území vnitrozemská, vysokohorská, náhorní roviny tropů, subtropů a mírného pásma velké výkyvy teplot, silné ultrafialové záření vznik samovolných mutací a hybridů různorodé podmínky v takových územích neumožňují jednostrannou selekci na určité znaky primární gencentrum: oblast, kde se kulturní druh oddělil od planých forem sekundární gencentrum: oblast, kde u kulturního druhu proběhl nebo probíhá proces utváření nových forem (poddruhy, kultivary) a nemusí se zde vyskytovat jeho plané formy

4 Centra původu kulturních rostlin (Vavilov 1926) 1. VýchodníAsie 2. Indie, Indomalajsie 3. CentrálníAsie 4. PředníAsie 5. Středozemí 6. Etiopie 7. JižníMexiko a StředníAmerika 8. JižníAmerika -Peru, Ekvádor, Bolívie, ostrov Chiloe, Brazílie, Paraguay

5 Užitkovédruhy rostlin vykazují v určitých oblastech světa vysokou genetickou variabilitu, a to nejčastěji tam, kde byl druh poprvédomestikován nebo je stále pěstován v tradičních zemědělských podmínkách (Primack et al. 2001)

6 Vavilovská teorie gencenter Kulturníformy vznikly většinou z většího počtu gencenter polyfyletický původ. Stěhování druhů z primárních gencenter do sekundárních; stěhování z Nového světa do Starého světa. Rozdíly ve formách v sek. gencentrech souvisí s různými podmínkami výběru člověka. U některých kulturních druhů existují jen sekundární gencentra. Geografická poloha gencentra. Oddělené areály: geneticky a fenotypicky různé populace. V primárních gencentrech jsou přítomny i plané druhy, spontánním zpětným křížením vznikají nové formy. Mimo gencentra je populace kulturního druhu chudá na formy, díky genetickému driftu. Určité % cizosprašnosti u samosprašných druhů umožní vznik nových rekombinací nových forem.

7 Novépojetí genových center (J.R. Harlan, 50. léta 20.stol.) Agriculture origins: Centers and non-centers (1971) Centra: Blízký Východ, severní Čína, Mesoamerika (mírný pás) staré zemědělské oblasti x Ne-centra: Afrika, jihovýchodní Asie a Jižní Amerika (tropický pás) mnohem větší, pravá centra domestikace, ale nevíme, v kterých částech přesně domestikace proběhla Gencentra nemusí být shodná s centry diversity, ke změnám genetické diversity dochází v souvislosti s migrací a výměnou informací, tj. stokem genů Jack R. Harlan ( ) paleobotanik, šlechtitel, genetik

8 Mechanismy evoluce zemědělských plodin Introgrese Vnesení genů jednoho druhu do genomu jiného mezidruhovým a následným zpětným křížením, periodicky se opakující spontánnípronikání genetického materiálu zjednoho druhu do druhého přes úplnou izolačníbariéru. Genetický drift Neřízenézměny v četnosti alelurčité populace. Mohou se projevit u menší populace poklesem velikosti nebo rozložením populace v menší. Působil při introdukci kulturních rostlin. Týká se i nových vlastnostívzniklých mutací (ředkvička, růžičkovákapusta). Primitivní zemědělská kultura a s tím související nepatrná nebo žádná selekce člověkem. Další mechanismy evoluce pěst. plodin: selekce, hybridizace, šlechtění

9 Klasifikace plodin podle rozšíření v gencentrech Endemité-(Solanum andigenum, Panicum sonorum), centrum původu a centrum variability totožné Semiendemité-(Oxalistuberosa), centrum variability jasné, domestikace v rámci kontinentu Monocentristé-kávovník, kakaovník; centrum původu a centrum variability totožné, široká domestikace, víme kde vznikly a jak se šířily, ale nemají sekundárnígenová centra Oligocentristé-pšenice, oves, ječmen, vedle hlavního mají ještě 1-2 sekundární gencentra Polycentristé-sekundární gencentra vznikají tam, kde se člověk usadil a vznikl velký tok genů (Brassica)

10 B. juncea hořčice čínská B. chinensis zelí čínské B. rapa brukev řepák B. nigra brukev černá

11 Plodiny pocházejícíz Brassica oleracea subsp. oleracea var. botrytis var. asparagoides var. capitata var. gemmifera var. gongylodes var. acephala

12 Oxalistuberosa

13 Národníprogram konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin, zvířat a mikroorganismů významných pro výživu, zemědělství a lesní hospodářství Přijat MZe ČR pro léta jako základna pro konzervaci a využívání genetických zdrojů a sdružuje 3 samostatné Národní programy (NP): Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů lesních dřevin Národní program ochrany a využívání genetických zdrojů hospodářských a užitkových zvířat, ryb a včel Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství

14 Národní genová banka ve VÚRV Praha-Ruzyně (1988) Zajišťuje střednědobé adlouhodobé uchování veškerých semeny množených genetických zdrojů z českých plodinových kolekcí azprostředkovává jejich výměnu spodobnými pracovišti v zahraničí. Kapacita 93 tisíc vzorků a jsou zde uskladněny i vzorky z jiných pracovišť. Je zde uloženo asi vzorků semen popsaných informačním systémem EVIGEZ. Vzorky semen jsou skladovány ve dvou teplotních režimech a to 18 C pro základníkolekci a 5 C pro aktivní kolekci. Základníkolekce je uchovávána jako dlouhodobá rezerva pro budoucnost; z aktivníkolekce jsou vzorky distribuovány uživatelům. Vzorky semen a odpovídající informace jsou poskytovány na základě žádostíajsou určeny k výzkumnému, šlechtitelskému nebo výukovému použití. Na Slovensku je to genová banka vpiešťanech otevřená v1997 (rovněž vzorků). Vnašírepublice je shromážděno asi vzorků na 14 pracovištích.

15 Evidence genetických zdrojů rostlin Český informační systém Výzkumný ústavu rostlinné výroby v Praze - speciální uživatelský program pro GZR v bývalém Československu využíván v České republice v síti 11 spolupracujících institucí (lokalizovaných na 14 pracovištích) v rámci Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin Pasportní data -základní informace o genetickém zdroji Popisná data -charakterizace a vlastní hodnocení (podrobné hodnocení morfologických, fenologických, biologických a hospodářských znaků ve stupních 1-9, na základě národních klasifikátorů, které jsou v současnosti vypracovány pro 28 plodin) Skladová dokumentace genové banky VÚRV -centrální dokumentace genetických zdrojů rostlin (GZR) českých kolekcích

16 Ochrana fytogenofondu zemědělských plodin v České republice

17 Sortiment genofondu kulturních rostlin v České republice VÚRV Praha-Ruzyně Obiloviny včetně kukuřice, alternativní obilniny Mezinárodníkolekce slunečnice ECP/GR Evropská databáze pšenice (EWDB ) Genovábanka VÚRV v Olomouci Zeleniny; kořeninové, aromatické a léčivérostliny Mezinárodníkolekce česneku (Allium sp.) Výzkumná stanice vinařskákarlštejn Polní GB -réva vinná Zemědělský VÚ Kroměříž Jarníječmen, oves, žito, pracovní kolekce pšenice Agritec Šumperk Luskoviny, len a dalšítechnické plodiny Mezinárodnídatabáze lnu (ESCORENA) Výzkumná stanice travinářskázubří Trávy včetně planých ekotypů, ECP/GR Evropská databáze - Trisetum flavescens, Arrhenatherum elatius

18 Sortiment genofondu kulturních rostlin v České republice VÚ olejnin Opava Řepka, hořčice, mák VÚ ovocných dřevin Holovousy Ovocnédřeviny a dalšídrobnébobulovité ovoce MZLU-ZF Lednice Meruňky, broskve, mandloně, réva vinná VÚ bramborářský Havlíčků Brod Brambor včetně planých a příbuzných druhů) -in vitro kolekce bramboru VÚ pícninářský Troubsko Pícniny včetně perspektivních planých druhů -mimo trav Chmelařský institut Žatec Chmel, polníkolekce chmele VÚ okrasného zahradnicvíprůhonice Okrasnérostliny, in vitro kolekce Rhododendronu Vinařská stanice Znojmo Réva vinná, polníkolekce

19 Databáze na serveru VÚRV: ECP/GR European Wheat Database(EWDB)- Evropská databáze pšenice ( ECP/GR European Arrhenatherumand Trisetum Database -Evropská databáze ovsíku a trojštětu ( Webová stránka Národního programu -Důležité dokumenty a (odkazy