Augu selekcija
Augu selekcija ir zinātne par to, kā mainīt augu pazīmes, lai iegūtu vēlamās īpašības.[1] Tā tiek izmantota, lai uzlabotu pārtikas un lopbarības produktu kvalitāti.[2] Augu selekcijā tiek izmantotas dažādas metodes — sākot ar augu izlasi pēc vēlamajām pazīmēm, līdz metodēm, kuras izmanto zināšanas par ģenētiku, hromosomām un dažādām molekulārajām tehnikām. Augu gēni nosaka, kādas kvalitatīvās vai kvantitatīvās īpašības būs augam. Augu audzētāji cenšas radīt īpašus augus un arī jaunas augu šķirnes.
Augu selekcija notiek jau tūkstošiem gadu, gandrīz kopš civilizācijas sākuma. Visā pasaulē to veic gan atsevišķi dārznieki un zemnieki, gan profesionāli augu selekcionāri, kas strādā dažādās organizācijās — valsts institūtos, universitātēs, kultūraugu industrijās vai asociācijās vai zinātnes centros.
Starptautiskās attīstības aģentūras uzskata, ka augu selekcija ir ļoti nozīmīga, lai nodrošinātu pārtikas drošību, veidojot jaunas šķirnes, kas ir ražīgākas, izturīgākas pret slimībām, sausumu, vai citiem noteiktam reģionam raksturīgiem vides apstākļiem.
Vēsture
labot šo sadaļuAugu selekcija aizsākās ar pirmo lauksaimniecības augu domestikāciju, kas aizsākās pirms aptuveni 9000 līdz 11 000 gadiem.[3] Sākotnēji zemnieki vienkārši atlasīja augus ar vēlamajām pazīmēm un tos izmantoja sēklas materiālam, tā gadu gaitā uzkrājot vērtīgas īpašības.
Gregora Mendeļa eksperimentiem ar augu hibridizāciju palīdzēja noformulēt Mendeļa iedzimtības likumus. Šis darbs palīdzēja noformulēt jauna zinātniskā virziena, ģenētikas pamatprincipus. Šie atklājumi palīdzēja daudziem augu zinātniekiem uzlabot lauksaimniecības augus selekcijas ceļā.
Mūsdienu augu selekcija ir praktiskās ģenētikas daļa, bet tās zinātniskais pamatojums ir plašāks, aptverot molekulārā bioloģiju, citoloģiju, sistemātiku, fizioloģiju, patoloģiju, entomoloģiju, ķīmiju, un statistiku. Selekcijas nozare ir attīstījusi arī pati savas tehnoloģijas.
Klasiskā augu selekcija
labot šo sadaļuViens no galvenajām selekcijas tehnikām ir atlasīt augus, kuriem ir vēlamās pazīmes un izbrāķēt augus ar nevēlamām pazīmēm.[4]
Cits paņēmiens ir apzināta krustošana (hibridizācija), kā vecākaugus izmantojot cieši vai attāli radniecīgus indivīdus, , lai radītu jaunas augu šķirnes vai līnijas ar vēlamajām īpašībām. Augi tiek krustoti, lai pazīmes no vienas šķirnes vai līnijas pārnestu uz jaunu ģenētisko materiālu. Piemēram, pret miltrasu izturīgi zirņi var tikt krustoti ar ražīgiem zirņiem, ar mērķi iegūt zirņus, kas ir gan ražīgi, gan izturīgi pret miltrasu. Krustojuma pēcnācējus pēc tam pārbauda, nosakot to ražu un izturību pret miltrasu, un atlasot vēlamos. Augus var krustot arī pašus ar sevi, veidojot inbrīdās līnijas. Apputeksnēšanās iespēju var novērst, pielietojot izolatorus.
Klasiskā augu selekcijas lielā mērā pamatojas uz ģenētisko rekombināciju starp hromosomām, kas rada ģenētisko daudzveidību. Selekcionārs izmantot arī dažādas in vitro metodes, piemēram, protoplastu sapludināšanu, mutaģenēzi , lai radītu daudzveidību un iegūtu hibrīdus, kas dabā nepastāv.
Pazīmes, to, ka audzētāji ir centušies uzlabot kultūraugiem ir:
- Uzlabota kvalitāte, piemēram, paaugstināta uzturvērtību, uzlabota garša, vai lielāks skaistums
- Lielāka ražība
- Uzlabota abiotiskā stresa izturība (sāļums, ekstremālas temperatūras, sausums)
- Izturība pret vīrusiem, sēnītēm un baktērijām
- Paaugstināta izturība pret kukaiņu kaitēkļiem
- Paaugstināta tolerance pret herbicīdiem
- Ilgāks ražas uzglabāšanas laiks
20. gadsimta sākumā augu selekcionāri saprata, ka Mendeļa iedzimtības likumus var izmantot, veicot apzinātus krustojumus, prognozējot, ar kādu varbūtību var iegūt pēcnācējus ar noteiktām pazīmēm. Džordžs Harisons Šalls izskaidroja heterozes efektu — tendenci pirmās paaudzes pēcnācējiem pārspēt vecākaugus. Heterozes efekta atklāšana veicināja inbrīdo līniju izveidošanu. Pirmie šāda veida hibrīdi tika izveidoti kukurūzai.
1933. gadā tika atklāta vēl kāda nozīmīga selekcijas metode — citoplazmatiskā vīrišķā sterilitāte. Tā iedzimst tikai pa mātes līniju. Augiem, kam ir citoplazmatiskā vīrišķā sterilitāte, ir sterili putekšņi, bet sievišķie ģeneratīvie orgāni ir normāli. Pēc svešapputes iespējams iegūt normālas sēklas.
Šo augu selekcijas metožu atkāšanas rezultātā 20. gadsimta sākumā Amerikas Savienotajās Valstīs tika panākts būtisks ražas palielinājums. Citur pasaulē tas ražas palielināšanās notika tikai pēc 2. pasaules kara. Attīstības valstīs ražība pieauga pēc Zaļās revolūcijas 20. gadsimta sešdesmitajos gados.
Pēc 2. pasaules kara
labot šo sadaļu
Pēc Otrā pasaules kara tika atklātas vairākas metodes, ar kurām selekcionāri var sakrustot attāli radniecīgas sugas un mākslīgi radīt ģenētisko daudzveidību.
Atsauces
labot šo sadaļu- ↑ Breeding Field Crops. 1995. Sleper and Poehlman. Page 3
- ↑ Hartung, Frank; Schiemann, Joachim. "Precise plant breeding using new genome editing techniques: opportunities, safety and regulation in the EU". The Plant Journal 78 (5). doi:10.1111/tpj.12413.
- ↑ Piperno, D. R.; Ranere, A. J.; Holst, I.; Iriarte, J.; Dickau, R. (2009). "Starch grain and phytolith evidence for early ninth millennium B.P. maize from the Central Balsas River Valley, Mexico". PNAS 106 (13): 5019–5024. doi:10.1073/pnas.0812525106. PMC 2664021. PMID 19307570.
- ↑ Carol Deppe. Breed Your Own Vegetable Varieties. Chelsea Green Publishing, 2000.