Genová centra vzniku kulturních rostlin

Genová centra vzniku kulturních rostlin • Nejstarší kulturní rostliny pocházejí z původních planých druhů. • Člověk svou činností (sklizní rostlin, postupnou částečnou péčí o plané rostliny tj. výběrem, doséváním, odstraňováním konkurenčních rostlin) plané druhy a pozdější polokultury ovlivňoval. • Vznik kulturních rostlin je spjat s vývojem člověka zemědělce, tj. člověka usídleného v blízkosti využívaných kultur. • Zemědělská revoluce umožnila vznik sídlišť, měst, států a následně moderní kultury.

PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Genová centra vzniku kulturních rostlin • • • • • •

• •

•

N.I. Vavilov (1887-1943) Botanik, genetik a šlechtitel. Organizoval a vedl vědecké expedice do mnoha oblastí - Středomoří, Írán, Afgánistán, Etiopie, Japonsko, Korea, území Severní, Střed. a Jižní Ameriky v letech 1920-1940. Založil světovou sbírku sortimentu kulturních rostlin (300 000 vzorků). Formuloval zákon homologických řad dědičné proměnlivosti. Homologická řada je tvořena skupinou příbuzných rostlinných druhů, u nichž došlo z genetických příčin a vlivem dlouhodobého vývoje v určitém prostředí k vytvoření obdobných (homologických) znaků a vlastností (tvorba určitých obsahových látek, způsob opylování, výskyt určitých typů rezistence či mutací, určitý způsob rozmnožování). Z poznatků o HŘ lze usuzovat na výskyt určitých vlastností v rámci širšího okruhu rodů a usnadnit tak vyhledávání vhodných 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..


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


Centra původu kulturních rostlin (Vavilov 1926)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.


Východní Asie Indie, Indomalajsie Centrální Asie Přední Asie Středozemí Etiopie Jižní Mexiko a Střední Amerika Jižní Amerika - Peru, Ekvádor, Bolívie, ostrov Chiloe, Brazílie, Paraguay

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


Vavilovská teorie gencenter • • • • • • • •

Kulturní formy 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.


Nové pojetí 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. s tokem genů

Jack R. Harlan (1917-1998) paleobotanik, šlechtitel, genetik


Mechanismy evoluce zemědělských plodin • •

• • • • • •

•

Introgrese Vnesení genů jednoho druhu do genomu jiného mezidruhovým a následným zpětným křížením, periodicky se opakující spontánní pronikání genetického materiálu z jednoho druhu do druhého přes úplnou izolační bariéru. Genetický drift Neřízené změny v četnosti alel určité populace. Mohou se projevit u menší populace poklesem velikosti nebo rozložením populace v menší. Působil při introdukci kulturních rostlin. Týká se i nových vlastností vzniklých mutací (ředkvička, růžičková kapusta). Primitivní zemědělská kultura a s tím související nepatrná nebo žádná selekce člověkem. Další mechanismy evoluce pěst. plodin: selekce, hybridizace, šlechtění


Klasifikace plodin podle rozšíření v gencentrech • Endemité - (Solanum andigenum, Panicum sonorum), centrum původu a centrum variability totožné • Semiendemité - (Oxalis tuberosa), 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 sekundární genová 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)


B. juncea – hořčice čínská

B. chinensis – zelí čínské

B. rapa – brukev řepák

B. nigra – brukev černá PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Plodiny pocházející z Brassica oleracea subsp. oleracea var. botrytis

var. asparagoides

var. capitata var. gemmifera

var. gongylodes PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

var. acephala

Oxalis tuberosa


Národní program 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 2004-2008 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


Národní genová banka ve VÚRV – Praha-Ruzyně (1988) •

• • • • •

• •

Zajišťuje střednědobé a dlouhodobé uchování veškerých semeny množených genetických zdrojů z českých plodinových kolekcí a zprostředkovává jejich výměnu s podobnými pracovišti v zahraničí. Kapacita 93 tisíc vzorků a jsou zde uskladněny i vzorky z jiných pracovišť. Je zde uloženo asi 23 000 vzorků semen popsaných informačním systémem EVIGEZ. Vzorky semen jsou skladovány ve dvou teplotních režimech a to –18 °C pro základní kolekci a –5 °C pro aktivní kolekci. Základní kolekce je uchovávána jako dlouhodobá rezerva pro budoucnost; z aktivní kolekce jsou vzorky distribuovány uživatelům. Vzorky semen a odpovídající informace jsou poskytovány na základě žádostí a jsou určeny k výzkumnému, šlechtitelskému nebo výukovému použití. Na Slovensku je to genová banka v Piešťanech otevřená v 1997 (rovněž 23 000 vzorků). V naší republice je shromážděno asi 46 000 vzorků na 14 pracovištích.


Evidence genetických zdrojů rostlin Český informační systém •

1984 - Výzkumný ústavu rostlinné výroby v Praze - speciální uživatelský program pro GZR v bývalém Československu

•

1992 - 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

•

•

http://genbank.vurv.cz/genetic/resources/asp2/l_evigez_c.htm


Ochrana fytogenofondu zemědělských plodin v České republice


Sortiment genofondu kulturních rostlin v České republice •

• • • • •

VÚRV – Praha-Ruzyně Obiloviny včetně kukuřice, alternativní obilniny Mezinárodní kolekce slunečnice ECP/GR Evropská databáze pšenice (EWDB ) Genová banka VÚRV v Olomouci Zeleniny; kořeninové, aromatické a léčivé rostliny Mezinárodní kolekce česneku (Allium sp.) Výzkumná stanice vinařská Karlštejn Polní GB - réva vinná Zemědělský VÚ Kroměříž Jarní ječmen, oves, žito, pracovní kolekce pšenice Agritec Šumperk Luskoviny, len a další technické plodiny Mezinárodní databáze lnu (ESCORENA) Výzkumná stanice travinářská Zubří Trávy včetně planých ekotypů, ECP/GR Evropská databáze - Trisetum flavescens, Arrhenatherum elatius


Sortiment genofondu kulturních rostlin v České republice • •

• • • • •

VÚ olejnin Opava Řepka, hořčice, mák VÚ ovocných dřevin Holovousy Ovocné dřeviny a další drobné bobulovité 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, polní kolekce chmele VÚ okrasného zahradnicví Průhonice Okrasné rostliny, in vitro kolekce Rhododendronu Vinařská stanice Znojmo Réva vinná, polní kolekce


Databáze na serveru VÚRV: • ECP/GR European Wheat Database (EWDB)- Evropská databáze pšenice (http://genbank.vurv.cz/ewdb/) • ECP/GR European Arrhenatherum and Trisetum Database - Evropská databáze ovsíku a trojštětu (http://genbank.vurv.cz/arrh_tri/) • Webová stránka Národního programu - Důležité dokumenty a (odkazy http://genbank.vurv.cz/genetic/nar_prog/default.htm)


Genová centra vzniku kulturních rostlin

Recommend Documents