Ameliorarea plantelor
Ameliorarea plantelor este un proces de creare a noi soiuri de plante cu o productivitate înaltă, rezistente la dăunători, boli sau la condiţiile nefavorabile ale mediului.
Soi înseamnă un grup de plante aparţinând aceleia=i specii cu proprietăţi ereditare comune. Soiurile obţinute în urma multiplicării vegetative a unei plante se numesc soiuri clone. Soiurile obţinute prin selecţia individuală de la o plantă autogamă (cu autopolenizare) se numesc linii. Grupurile relativ omogene de plante alogame (cu polenizarea încruci=ată) ale unei specii se numesc soiuri populaţii.
Soiurile productive =i/sau rezistente sunt create în anumite condiţii (pe fonduri selective). Modificarea acestor condiţii poate diminua caracterele avantajoase ale plantelor.
Particularităţile ameliorării plantelor
• Utilizarea „centrelor de origine"
Savantul rus N. I . Vavilov a elaborat teoria centrelor de origine a plantelor de cultură, conform căreia fiecare plantă de cultură are un centru de origine (vezi tabelul), unde diversitatea lor genetică este cea mai pronunţată.
Centrele de origine a unor plante de cultură
Centrul de origine
Plantele
Mediteraneean
Leguminoasele, furajerele
Abisinian
Cerealele, sorgul, cafeaua, pepenele verde
Central-american
Porumbul, floarea-soarelui, dovleacul
Sud-american
Tutunul, cartoful
Sud-asiatic
Orezul, trestia-de-zahăr, citricele
Est-asiatic
Meiul, hrişca, mărul, prunul, citricele
Sud-vest asiatic
Grâul, viţa-de-vie, leguminoasele, pomii
Cunoa=terea centrelor de origine a plantelor de cultură este importantă pentru că:
- oferă materialul necesar pentru selecţie;
- permite cunoa=terea seriilor omoloage ale variabilităţii ereditare;
- indică metodele de obţinere a noilor soiuri.
* Utilizarea tehnicii de hibridizare
Hibridizarea poate fi apropiată (între indivizii, liniile sau soiurile aceleia=i specii) sau îndepărtată (între indivizii unor specii sau genuri diferite).
în funcţie de nivelul la care are loc, există două tipuri de hibridizare îndepărtată:
1. in vivo
- reprezintă încruci=area unor organisme genetic diferite;
- permite studierea mecanismelor incompatibilităţii;
- permite îmbinarea într-un organism a caracterelor unor specii sau genuri diferite;
- indică metodele de obţinere a noilor soiuri.
în urma hibridizării îndepărtate s-a reu=it obţinerea hibridului între varză =i ridiche (rafanobrasica), a hibridului între grâu =i secară (triticale).
încruci=ând populaţii îndepărtate de grâu, P P Lukianenko a obţinut soiul Bezostaia 1, din care s-au desprins apoi soiurile Aurora =i Caucaz.
2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii 73
a)
b)
c)
d)
e)
Cultivarea plantelor in vitro; a - explanţiprimari de crizanteme; b - biomasă calusală de crizanteme; c - rizogeneza la mentă; d - regenerarea plantulelor de crizanteme; e - regenerarea plantulelor de garoafe
74 2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii
2. in vitro
- reprezintă fuzionarea unor celule genetic diferite în afara organismului vegetal;
- permite studierea mecanismelor incompatibilităţii şi maturarea lor;
- asigură transferul de organite celulare;
- indică metodele de ob\inere a noilor linii, soiuri.
Prin tehnici de fuzionare a celulelor vegetale fără perete celular (protoplaşti) s-au ob\inut hibrizi între tomate şi cartof, tomate şi tutun etc.
• Utilizarea mutagenezei experimentale
Spre deosebire de animale, în cazul plantelor se pot ob\ine forme mutante mai productive şi/sau mai rezistente decât formele ini\iale.
Avantajele mutagenezei experimentale:
- oferă materialul necesar pentru selec\ie;
- permite ob\inerea unor forme mai productive (de grâu, sfeclă de zahăr, vi\ă-de-vie, cartof, hrişcă, ovăz etc.).
în calitate de factori mutageni, se pot utiliza radiaţia şi diverse substan\e chimice mutagene (de exemplu, colhicina).
• Utilizarea heterozisului
Autopolenizarea forţată (imbriding-ul) se utilizează la ameliorarea plantelor cu polenizare încrucişată. Pe parcursul mai multor generaţii (5-10), în urma autopolenizării, se reuşeşte obţinerea liniilor pure, homozigo- te, care nu posedă caractere valoroase. în schimb, la încrucişarea acestor linii pure se obţin hibrizi care se caracterizează printr-o productivitate sporită. Această vigoare hibridă poartă numele de heterozis.
Mecanismul heterozisului pare a fi foarte complex. Se presupune că la apariţia acestui fenomen contribuie: heterogenitatea după mai multe gene, interacţiunea genelor dominante utile, supradominarea, andro- sterilitatea (sterilitatea citoplasmatică masculină) etc.
Hibrizii obţinuţi depăşesc recolta formelor tradiţionale cu 20-30 %. Acest efect este caracteristic doar hibrizilor, iar pe parcursul generaţiilor următoare productivitatea lor scade.
Heterozisul se utilizează pentru culturile agricole, printre care: porumbul, cartoful, tomatele etc.
• Utilizarea dirijată a factorilor selectivi
Pentru a obţine plante rezistente la factorii mediului, savantul rus I. V. Miciurin le cultiva la temperaturi joase sau pe soluri sărace, modifica condiţiile de nutriţie a plantelor, afecta plantele cu diferiţi agenţi patogeni etc.
Factorii selectivi:
- permit obţinerea soiurilor cu anumite calităţi;
- indică metode de obţinere a noilor soiuri.
La încrucişarea îndepărtată a părului francez cu cel sălbatic usurian, I. V. Miciurin a obţinut un nou soi, care îmbina calitatea superioară a fructelor şi rezistenţa plantelor la îngheţ. Pentru aceasta, el a utilizat metoda mentorului (a educatorului): în coroana plantelor hibride, pe parcursul mai multor ani, altoia butaşi de plante cu fructe de calitate superioară.
Aceasta este doar o metodă de utilizare a factorilor selectivi. însă I. V. Miciurin a utilizat diverse metode, ceea ce i-a permis obţinerea a peste 300 de soiuri de culturi pomicole.
• Utilizarea metodelor netradi\ionale de selec\ie
Pe lângă metodele tradiţionale de selecţie (în masă, individuală), se utilizează pe larg şi metodele netradiţionale - selecţia gametică, selecţia celulară.
Selecţia gametică
- se efectuează la nivelul grăunciorului de polen;
- permite extinderea spectrului iniţial al materialului implicat în selecţie (fiecare grăuncior de polen reprezintă un genotip aparte);
2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii 7 5
- indică noi căi de obţinere a liniilor celulare sau a soiurilor cu caractere semnificative (plante rezistente la temperaturi extreme, la agenţi patogeni etc.).
Selecţia celulară
- se efectuează asupra culturilor de celule izolate;
- reduce durata obţinerii de noi linii sau soiuri (cu 2-5 ani);
- perfecţionează metodele de ameliorare a plantelor.
La baza selecţiei celulare se află culturile de celule şi ţesuturi izolate in vitro (vezi imaginile de la p. 74). în medii artificiale, în afara organismului matern vegetal, se pot cultiva segmente de plante şi regenera plante întregi. Aceste biotehnologii vegetale permit:
- multiplicarea clonală a genotipurilor valoroase rare sau pe cale de dispariţie;
- obţinerea materialului săditor devirozat (plante decorative, culturi pomicole etc.);
- obţinerea produselor utile în biomasa vegetală (alcaloizi, caroteni etc.).
Astăzi, în ameliorarea plantelor sunt utilizate tehnicile ADN-ului recombinant, care permit transferul anumitor gene şi obţinerea plantelor genetic modificate (transgenice). Cu ajutorul ingineriei genice se poate realiza transferul unor gene diferite: a capacităţii de sinteză a unor substanţe biologic active, a rezistenţei la agenţi patogeni şi dăunători, a rezistenţei la pesticide, a capacităţii fixării azotului atmosferic, a aromei fructelor etc.
Plantele genetic modificate se obţin pe scară largă. însă producerea şi comercializarea lor trebuie efectuate cu precauţie, pentru a nu deregla echilibrul dinamic stabilit în mediile naturale.
Ameliorarea plantelor este un proces de creare a noi soiuri de plante cu o productivitate înaltă, rezistente la dăunători, boli sau la condiţiile nefavorabile ale mediului.
Soi înseamnă un grup de plante aparţinând aceleia=i specii cu proprietăţi ereditare comune. Soiurile obţinute în urma multiplicării vegetative a unei plante se numesc soiuri clone. Soiurile obţinute prin selecţia individuală de la o plantă autogamă (cu autopolenizare) se numesc linii. Grupurile relativ omogene de plante alogame (cu polenizarea încruci=ată) ale unei specii se numesc soiuri populaţii.
Soiurile productive =i/sau rezistente sunt create în anumite condiţii (pe fonduri selective). Modificarea acestor condiţii poate diminua caracterele avantajoase ale plantelor.
Particularităţile ameliorării plantelor
• Utilizarea „centrelor de origine"
Savantul rus N. I . Vavilov a elaborat teoria centrelor de origine a plantelor de cultură, conform căreia fiecare plantă de cultură are un centru de origine (vezi tabelul), unde diversitatea lor genetică este cea mai pronunţată.
Centrele de origine a unor plante de cultură
Centrul de origine
Plantele
Mediteraneean
Leguminoasele, furajerele
Abisinian
Cerealele, sorgul, cafeaua, pepenele verde
Central-american
Porumbul, floarea-soarelui, dovleacul
Sud-american
Tutunul, cartoful
Sud-asiatic
Orezul, trestia-de-zahăr, citricele
Est-asiatic
Meiul, hrişca, mărul, prunul, citricele
Sud-vest asiatic
Grâul, viţa-de-vie, leguminoasele, pomii
Cunoa=terea centrelor de origine a plantelor de cultură este importantă pentru că:
- oferă materialul necesar pentru selecţie;
- permite cunoa=terea seriilor omoloage ale variabilităţii ereditare;
- indică metodele de obţinere a noilor soiuri.
* Utilizarea tehnicii de hibridizare
Hibridizarea poate fi apropiată (între indivizii, liniile sau soiurile aceleia=i specii) sau îndepărtată (între indivizii unor specii sau genuri diferite).
în funcţie de nivelul la care are loc, există două tipuri de hibridizare îndepărtată:
1. in vivo
- reprezintă încruci=area unor organisme genetic diferite;
- permite studierea mecanismelor incompatibilităţii;
- permite îmbinarea într-un organism a caracterelor unor specii sau genuri diferite;
- indică metodele de obţinere a noilor soiuri.
în urma hibridizării îndepărtate s-a reu=it obţinerea hibridului între varză =i ridiche (rafanobrasica), a hibridului între grâu =i secară (triticale).
încruci=ând populaţii îndepărtate de grâu, P P Lukianenko a obţinut soiul Bezostaia 1, din care s-au desprins apoi soiurile Aurora =i Caucaz.
2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii 73
a)
b)
c)
d)
e)
Cultivarea plantelor in vitro; a - explanţiprimari de crizanteme; b - biomasă calusală de crizanteme; c - rizogeneza la mentă; d - regenerarea plantulelor de crizanteme; e - regenerarea plantulelor de garoafe
74 2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii
2. in vitro
- reprezintă fuzionarea unor celule genetic diferite în afara organismului vegetal;
- permite studierea mecanismelor incompatibilităţii şi maturarea lor;
- asigură transferul de organite celulare;
- indică metodele de ob\inere a noilor linii, soiuri.
Prin tehnici de fuzionare a celulelor vegetale fără perete celular (protoplaşti) s-au ob\inut hibrizi între tomate şi cartof, tomate şi tutun etc.
• Utilizarea mutagenezei experimentale
Spre deosebire de animale, în cazul plantelor se pot ob\ine forme mutante mai productive şi/sau mai rezistente decât formele ini\iale.
Avantajele mutagenezei experimentale:
- oferă materialul necesar pentru selec\ie;
- permite ob\inerea unor forme mai productive (de grâu, sfeclă de zahăr, vi\ă-de-vie, cartof, hrişcă, ovăz etc.).
în calitate de factori mutageni, se pot utiliza radiaţia şi diverse substan\e chimice mutagene (de exemplu, colhicina).
• Utilizarea heterozisului
Autopolenizarea forţată (imbriding-ul) se utilizează la ameliorarea plantelor cu polenizare încrucişată. Pe parcursul mai multor generaţii (5-10), în urma autopolenizării, se reuşeşte obţinerea liniilor pure, homozigo- te, care nu posedă caractere valoroase. în schimb, la încrucişarea acestor linii pure se obţin hibrizi care se caracterizează printr-o productivitate sporită. Această vigoare hibridă poartă numele de heterozis.
Mecanismul heterozisului pare a fi foarte complex. Se presupune că la apariţia acestui fenomen contribuie: heterogenitatea după mai multe gene, interacţiunea genelor dominante utile, supradominarea, andro- sterilitatea (sterilitatea citoplasmatică masculină) etc.
Hibrizii obţinuţi depăşesc recolta formelor tradiţionale cu 20-30 %. Acest efect este caracteristic doar hibrizilor, iar pe parcursul generaţiilor următoare productivitatea lor scade.
Heterozisul se utilizează pentru culturile agricole, printre care: porumbul, cartoful, tomatele etc.
• Utilizarea dirijată a factorilor selectivi
Pentru a obţine plante rezistente la factorii mediului, savantul rus I. V. Miciurin le cultiva la temperaturi joase sau pe soluri sărace, modifica condiţiile de nutriţie a plantelor, afecta plantele cu diferiţi agenţi patogeni etc.
Factorii selectivi:
- permit obţinerea soiurilor cu anumite calităţi;
- indică metode de obţinere a noilor soiuri.
La încrucişarea îndepărtată a părului francez cu cel sălbatic usurian, I. V. Miciurin a obţinut un nou soi, care îmbina calitatea superioară a fructelor şi rezistenţa plantelor la îngheţ. Pentru aceasta, el a utilizat metoda mentorului (a educatorului): în coroana plantelor hibride, pe parcursul mai multor ani, altoia butaşi de plante cu fructe de calitate superioară.
Aceasta este doar o metodă de utilizare a factorilor selectivi. însă I. V. Miciurin a utilizat diverse metode, ceea ce i-a permis obţinerea a peste 300 de soiuri de culturi pomicole.
• Utilizarea metodelor netradi\ionale de selec\ie
Pe lângă metodele tradiţionale de selecţie (în masă, individuală), se utilizează pe larg şi metodele netradiţionale - selecţia gametică, selecţia celulară.
Selecţia gametică
- se efectuează la nivelul grăunciorului de polen;
- permite extinderea spectrului iniţial al materialului implicat în selecţie (fiecare grăuncior de polen reprezintă un genotip aparte);
2. Ameliorarea organismelor. Biotehnologii 7 5
- indică noi căi de obţinere a liniilor celulare sau a soiurilor cu caractere semnificative (plante rezistente la temperaturi extreme, la agenţi patogeni etc.).
Selecţia celulară
- se efectuează asupra culturilor de celule izolate;
- reduce durata obţinerii de noi linii sau soiuri (cu 2-5 ani);
- perfecţionează metodele de ameliorare a plantelor.
La baza selecţiei celulare se află culturile de celule şi ţesuturi izolate in vitro (vezi imaginile de la p. 74). în medii artificiale, în afara organismului matern vegetal, se pot cultiva segmente de plante şi regenera plante întregi. Aceste biotehnologii vegetale permit:
- multiplicarea clonală a genotipurilor valoroase rare sau pe cale de dispariţie;
- obţinerea materialului săditor devirozat (plante decorative, culturi pomicole etc.);
- obţinerea produselor utile în biomasa vegetală (alcaloizi, caroteni etc.).
Astăzi, în ameliorarea plantelor sunt utilizate tehnicile ADN-ului recombinant, care permit transferul anumitor gene şi obţinerea plantelor genetic modificate (transgenice). Cu ajutorul ingineriei genice se poate realiza transferul unor gene diferite: a capacităţii de sinteză a unor substanţe biologic active, a rezistenţei la agenţi patogeni şi dăunători, a rezistenţei la pesticide, a capacităţii fixării azotului atmosferic, a aromei fructelor etc.
Plantele genetic modificate se obţin pe scară largă. însă producerea şi comercializarea lor trebuie efectuate cu precauţie, pentru a nu deregla echilibrul dinamic stabilit în mediile naturale.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu