Od pradávna byli lidé fascinováni krásou a rozmanitostí okolních rostlin, zejména květin. Jejich vůně a něha ve všech dobách byly zosobněním lásky, čistoty, projevem citů. Postupně si člověk uvědomil, že se může nejen kochat stávajícími pohledy na tato krásná stvoření, ale také se podílet na jejich formování. Tak začala éra šlechtění rostlin, vedoucí k produkci nových druhů s potřebnějšími a důležitějšími znaky v geno- a fenotypu. Dvěma vědám spolupracujícím na této otázce se zatím podařilo dosáhnout fantastických výsledků – jde o genetiku a botaniku.
Botanický předmět
Botanika je věda, která studuje vše, co souvisí s rostlinami. To jsou oni:
- morfologie;
- genetika;
- fyziologie;
- anatomie;
- systematika.
Tato disciplína pokrývá všechny aspekty života zástupců flóry, od vnitřních procesů dýchání, rozmnožování a fotosyntézy až po vnější rozmanitost fenotypových znaků.
Jedná se o jednu z nejstarších věd, která se objevila spolu s vývojem člověka. Zájem o stvoření, která kolem něj rostou, a tak zdobí okolní prostor, byl vždy u člověka. Kromě krásy to byl vždy silný zdroj potravy, léčivých složek, stavebního materiálu. Botanika je proto věda, která studuje nejstarší, nejdůležitější, rozmanité a složité organismy na naší planetě – rostliny.
Šlechtění rostlin
S postupem času a nahromaděním teoretických znalostí o struktuře těchto tvorů zevnitř, jejich způsobu života a procesech, které se v nich odehrávají, bylo možné pochopit, jak manipulovat s jejich růstem a vývojem. Věda genetiky nabírala na síle, což umožnilo studovat různé objekty na chromozomální úrovni, křížit je mezi sebou, získat dobré a špatné výsledky a vybrat si ziskové a potřebné. To bylo možné díky následujícím objevům.
- Dvojité hnojení u rostlin.
- Objev procesů mitózy a meiózy.
- Vývoj metod křížení.
- Jev heterózy, outbreedingu a inkubace.
- Rozluštění genetického kódu rostlin.
- Biomolekulární studie složení buněk a tkání.
- Objevy v oblasti cytologie a histologie.
Toto samozřejmě nejsou všechny předpoklady, které sloužily jako začátek mocného hnutí a rozvoje metod šlechtění rostlin.
Křížování a jeho vlastnosti
Jiný název procesukřížení - hybridizace. Způsob využití tohoto jevu se nazývá hybridologický. Gregor Mendel jej jako první použil pro své experimenty. Každý školák zná jeho slavné pokusy s hráškem.
Podstatou celého procesu je vzájemné křížení rodičovských forem za účelem získání heterozygotního potomka, kterému se bude říkat hybrid. Současně byly vyvinuty různé typy křížení. Jsou vybírány s ohledem na individuální vlastnosti odrůdy, druhu nebo rodu. Existují dva hlavní typy takových procesů.
- Outbreeding nebo outbreeding. Znamená, že původní rodičovské formy nepatří ke stejnému druhu, rodu nebo odrůdě. To znamená, že spolu nesouvisí. Takové křížení je jedno z nejoblíbenějších a při chovu čistých linií vede nejčastěji k heteróze.
- Inbreeding neboli příbuzenské křížení - blízce související hybridizace jedinců patřících do stejného druhu nebo rodu, odrůdy. Tato metoda se používá k fixaci užitečné vlastnosti v populaci, včetně fenotypové. Opakovanou správně provedenou inkubací je možné získat geneticky čisté linie rostlin.
Tyto typy křížení mají v sobě užší variety. Jednou z forem outbreedingu je tedy křížení - hybridizace mezi odrůdami.
Kromě typů existují také různé typy křížení. Podrobně je popsali a prostudovali Mendel, Thomas Morgan a další genetici minulých staletí.
Zobrazeníkřížení
Existuje několik hlavních typů hybridizace jedinců.
- Monohybridní neboli jednoduché. Znamená to jednorázové křížení rodičovských forem s prvním potomkem.
- Dihybridní – založené na rodičích, kteří se liší ve dvou párech vlastností.
- Vratný - hybrid z první generace je křížen s původním rodičem.
- Polyhybridní neboli dvojití jedinci první generace jsou pak kříženi mezi sebou a další s jinými varietami a druhy.
Všechny uvedené odrůdy mají význam v každé konkrétní situaci. To znamená, že u některých rostlin stačí k dosažení požadovaného výsledku jednoduché křížení. A pro ostatní je k získání požadovaného znaku a jeho konsolidaci v celé populaci vyžadována komplexní fázovaná polyhybridní hybridizace.
Hybridy různých generací
V důsledku jakéhokoli křížení vzniká to či ono potomstvo. Vlastnosti, které převzal od svých rodičů, se mohou projevovat v různé míře.
Znaky hybridů první generace jsou tedy fenotypově vždy jednotné, což potvrzuje Mendelův zákon (první) a jeho pokusy na hrachu. Proto se často používá monohybridní typ hybridizace, který se používá k získání stejného výsledku, který je vyžadován pouze v daném okamžiku.
Všichni následující jedinci již v sobě kombinují vlastnosti, takže rozdělení se objevuje v určitých poměrech. Objevují se recesivní, mutační procesy zasahují. Proto je nejdůležitější pro průmyslovou činnostčlověk, jeho zemědělství, je přesně první generací obdržených rostlin.
Typický příklad: pokud je cílem produkovat pouze žlutá rajčata jako výsledek jednoho sezónního období, pak by se mělo zkřížit žluté a červené rajče, ale červené by mělo být získáno dříve od žlutého rodiče. V tomto případě bude první generace jistě jednotná – žluté plody rajčat.
Interspecifické hybridy: vlastnosti
Mezidruhové hybridy jsou hybridy, které jsou získány jako výsledek outbreedingu nebo vzdáleného křížení. To znamená, že jde o výsledek páření jedinců patřících k různým druhům za účelem získání nového s předem určenými vlastnostmi a vlastnostmi.
Tímto způsobem lidé získali v průmyslu mnoho důležitých zemědělských a okrasných rostlin a v chovu zvířat bylo vyšlechtěno mnoho nových druhů jedinců.
Příklady podobných organismů
Příklady mezidruhových hybridů mezi rostlinami:
- krmná pšenice;
- triticale – pšenice a žito;
- formy žita a pšenice;
- wheat-elimus;
- několik druhů tabáku a další.
Pokud mluvíme o zvířatech, pak lze jako příklad uvést také mnoho zástupců:
- hines (kůň a osel);
- ligr - lev a tygřice;
- mezhnyak - tetřívek a tetřev a další.
Hlavním problémem takových hybridizací je, že potomci jsou buď sterilní, resp.neživotaschopný. Proto lidé vytvořili a vyvinuli spoustu způsobů, jak tyto faktory eliminovat. Koneckonců, pokud je dosaženo požadovaného výsledku, je velmi důležité nejen to opravit, ale také zavést produkci takových organismů do systému.
Co způsobuje neplodnost u mezidruhových hybridů?
Příčiny těchto problémů spočívají v procesech meiózy a mitózy, konkrétně v anafázi, kdy se chromozomy rozcházejí směrem k pólům buňky. V tuto chvíli každý z nich hledá svou homologní dvojici. Takto se z chromatid tvoří celé chromozomy a vzniká obecný karyotyp organismu.
Ale u těch jedinců, u kterých ke sloučení došlo z různých rodičovských forem, je možnost setkat se s takovými strukturami minimální nebo nemožná. Proto dochází k náhodné kombinaci vlastností a v důsledku toho se jedinci stávají neplodnými nebo neživotaschopnými. To znamená, že geny se ve skutečnosti stanou nekompatibilními.
Pokud se obrátíme na molekulární úroveň a zjistíme, co je důvodem neplodnosti mezidruhových hybridů, pak bude odpověď tato: je to nekompatibilita úseků DNA z buněčného jádra a mitochondrií. Výsledkem je, že v meiotickém procesu nedochází ke konjugaci chromozomů.
To vede ke katastrofálním výsledkům jak při šlechtění rostlin, tak při křížení a šlechtění plemen a nových druhů zvířat. Zvláště často se to děje u zástupců flóry. Proto můžete získat úrodu hybridních rostlin pouze jednou, což je krajně nepohodlné pro rozvoj zemědělství.
Poté, co bylo vědcům jasné, co je příčinou mezidruhové neplodnostihybridy, aktivní práce začala hledat způsob, jak tyto příčiny odstranit. To vedlo k vytvoření několika způsobů, jak eliminovat sterilitu jednotlivců.
Způsoby, jak překonat neplodnost
Hlavní cesta zvolená biology k vyřešení tohoto problému je následující. Ve fázi meiózy, kdy se chromozomy rozcházejí směrem k pólům buňky, je do ní zavedena speciální látka, kolchicin. Podporuje rozpouštění vřetenových vláken (střed buněk). Výsledkem je, že všechny chromozomy zůstávají v jedné buňce a nespadají do různých. Nyní je možná volná konjugace mezi homologními páry, což znamená, že proces meiózy je v budoucnu zcela normální.
Potomstvo se tak stává plodným a v budoucnu snadno nese ovoce, když se zkříží s různými formami. Nejčastěji se tato metoda používá ve šlechtění rostlin, nazývá se polyploidie. Poprvé to použil náš vědec Karpechenkov. Tak dostal prvního úrodného křížence zelí a ředkve.
Jaká je příčina neplodnosti mezidruhových hybridů, jsme již zjistili. S vědomím podstaty problému se nám podařilo vytvořit další dva způsoby, jak jej vyřešit.
- Rostliny se opylují pylem pouze od jednoho rodiče. Tato metoda umožňuje získat několik generací hybridních jedinců, plodných. Poté se však tato vlastnost stále vrací a jedinci se opět stávají sterilními.
- Opylení hybridů v první generaci pylem od rodičů.
Dnes nebylo vytvořeno více metod boje, ale v tomto směru se pracuje.
Lilie a jejich kříženci
Symbol čistoty a nevinnosti, květinysmutek a smutek za zesnulými, jemnými a subtilními zástupci lilií - lilií. Tyto rostliny si člověk cenil po mnoho staletí. Během této doby nebyly vytvořeny žádné odrůdy! Přirozeně je ovlivnilo i mezidruhové křížení.
Výsledkem byl vývoj devíti skupin hybridních odrůd, které jednoduše ohromují krásou fenotypových znaků! Mezi nimi zvláštní místo zaujímají dva nejneobvyklejší a nejvyhledávanější zástupci:
- orientální hybridy;
- lilie OT hybridy.
Uvažujme znaky obou skupin a popišme je.
Orientální hybridy
Toto je největší hybrid z hlediska tvorby květů. Jejich biologie se prakticky neliší od ostatních zástupců. Rozměry rostoucího kalichu mohou dosáhnout 31 cm v průměru a barva může být různá. Odrůda Nippon je velmi krásná, má velké bílé květy s růžovým okrajem. Jejich okvětní lístky jsou zvlněné.
Výška těchto rostlin se pohybuje až do 1,2 m. To umožňuje, aby byly vysazeny ve vzdálenosti 20-25 cm od sebe a tvořily krásné kvetoucí hřebeny. Všichni zástupci této skupiny vyzařují velmi silné aroma.
Orienpits
Jedná se o OT-hybridní lilie, jejichž zkratka je vytvořena z celého názvu: orientální-tubulární formy. Říká se jim také lilie pro jejich velmi vysokou velikost rostlin a velké květy. Na jednom stonku vysokém až 2,5 metru se může vytvořit přes 25 velkých (až 30 cm) květů, které jsou velmi voňavé a pestře zbarvené.
To umožňuje, aby byla tato skupina hybridů mezi zahradníky velmi oblíbená, i když ne každý si s jejich chovem poradí. Aby takové formy mohly zakořenit a produkovat potomstvo, je třeba velmi pečlivé péče a správné výsadby.
Slunečnice a její hybridní formy
Hybridy slunečnice se od sebe liší zráním semen. Takže přidělte:
- předčasně (až 90 dní);
- předčasné zralé (až 100 dní);
- střední sezóna (až 110 dní).
Semena hybridy také dávají různé. Obsah oleje a výnos jsou vynikající a závisí na době zrání. Čím déle je rostlina v zemi, tím je úroda kvalitnější. Můžete jmenovat některé ze světově nejrozšířenějších hybridů této rostliny, nejžádanější v zemědělství.
- Tunka.
- Bospor.
- Rocky.
- PR64A15.
- Jason.
- Přeposlat.
Mezi jejich hlavní výhody:
- tolerance sucha;
- choroby a škůdci;
- yield;
- vysoce kvalitní semena;
- dobré ovoce.
