Genetika a moderné metódy v šľachtení rastlín
Ľudstvo po mnoho tisícročí využívalo rastliny rastúce voľne v prírode ako potravu, na liečenie, ale aj na ďalšie spracovanie. Spočiatku si ľudia iba všímali divorastúce rastliny a vyberali z nich tie najkvalitnejšie, najkrajšie, najsladšie alebo najväčšie. Neskôr si všimli, že kvalitu rastlín a ich vlastnosti možno meniť aj krížením, čo prinieslo ďalšie možnosti vylepšovania. Dnešné moderné rastlinné biotechnológie sú vedou 3. tisícročia a dokážu upravovať rastliny doslova na mieru.
Metódy pletivových kultúr
Moderné prístupy sa opierajú o poznatok, že bunky rastlín, ktoré obsahujú jadro, sú totipotentné, teda schopné za špecifických podmienok reprodukovať celý nový rastlinný organizmus. Na tomto poznatku sa zakladá celá jedna oblasť rastlinných biotechnológií - pletivové kultúry. Aby sme pletivové kultúry získali, potrebujeme časť pletiva odobratého z materskej rastliny, ktoré potom pestujeme v laboratórnych podmienkach v skúmavke alebo iných sklených či plastových nádobách (in vitro - v latinčine znamená v skle).
Veľmi dôležitým momentom pri tejto práci je dodržanie sterilných podmienok. Z rastliny môžeme odobrať kúsok listu a vyrezať z neho úsek približne 1 cm² a ten umiestniť na tzv. kultivačné médium v spomínaných nádobách. Poranené bunky na tomto kúsku listu sa začnú deliť a okolo pletiva sa po určitom čase vytvorí kalus, akési hojivé pletivo. V priebehu 3 až 4 týždňov sa bunky v kaluse namnožia a pritom spotrebujú značnú časť výživy z kultivačné média.
Culturing Microbes from the Soil
Regenerácia a špeciálne kultivačné techniky
Niekedy je potrebné, aby sme získali nové kompletné rastliny, ktoré budú mať koreň, stonku a listy. Vtedy nastupujú na scénu tzv. rastové regulátory, ktoré aplikujeme do kultivačného média. Tvorbu nových orgánov v kultúre in vitro nazývame morfogenéza. Ak použijeme správnu rastovú látku v správnej koncentrácii, dosiahneme tvorbu orgánu, ktorý chceme v kultúre vyvolať.
- Mikropropagácia: Proces, pri ktorom môžeme získať rastliny navlas rovnaké ako rodičovská rastlina.
- Embryokultúry: Izolovať a pestovať v kultúre môžeme aj už vytvorené embryá, ktoré vznikli na rastlinách po oplodnení.
- Protoplastové kultúry: Bunky zbavené bunkových stien pomocou enzýmov, čo umožňuje splynúť aj bunky takých rastlín, ktoré by sa v prírode nikdy prirodzene neskrížili.
Genetické inžinierstvo a nové genómové techniky (NGT)
Genetická modifikácia predstavuje vedomý zásah človeka do genetickej výbavy živého organizmu. V užšom slova zmysle sa pod genetickou modifikáciou rozumie najčastejšie priama zmena genetickej informácie (DNA) buniek prostredníctvom techník genetického inžinierstva. Gén veľkého účinku, ktorý bol do organizmu vnesený a spôsobuje jeho zmenené vlastnosti, sa nazýva transgén.
V roku 2020 si biochemička Jennifer Doudna a genetička Emmanuelle Charpentier prevzali Nobelovu cenu za objav, ktorý má priniesť revolúciu v inovácii poľnohospodárskych plodín - genetické nožnice označované skratkou CRISPR-Cas9. S pomocou tejto metódy je možné v konkrétnom mieste „rozstrihnúť“ dvojzávitnicu DNA. Návrh schválený Európskym parlamentom rozdeľuje NGT rastliny do dvoch kategórií - NGT1 a NGT2, pričom prvá zahŕňa rastliny, pri ktorých by bolo možné požadované zmeny dosiahnuť aj klasickým šľachtením.
| Metóda | Hlavný cieľ |
|---|---|
| Klasické kríženie | Kombinovanie vlastností dvoch rôznych rastlín |
| Pletivové kultúry | Vegetatívne množenie a ozdravenie sadiva |
| Genetické inžinierstvo | Cielená zmena genómu (transgény) |
| NGT (CRISPR) | Presná úprava génov bez cudzorodej DNA |
Význam šľachtenia v praxi
Šľachtenie rastlín je kľúčové pre zvýšenie potravinovej bezpečnosti a zmiernenie účinkov zmeny klímy. Pri šľachtení rastlín je hlavným cieľom zlepšovanie vlastností alebo tvorenie nových odrôd. Vyšľachtené odrody majú väčšie výnosy a kvalitu, sú odolnejšie voči chorobám a škodcom. Odroda je základný a najefektívnejší intenzifikačný faktor. Niektorí autori uvádzajú podiel faktora odrody na úrode v súčasnosti až 30 až 40 %.
tags: #pestovanie #novych #rastlin #genetika