Augu selekcija: definīcija, metodes un nozīme pārtikas drošībai
Augu selekcija: definīcija, metodes un nozīme pārtikas drošībai — uzzini, kā jaunas šķirnes palielina ražu, izturību pret slimībām un nodrošina globālo pārtikas drošību.
Augu selekcija ir zinātne un prakse par augu īpašību maiņu, lai iegūtu vēlamās pazīmes un uzlabotu kultūru lietderību. Mērķis var būt augstāka raža, izturība pret slimībām un kaitēkļiem, sausuma vai salasītības izturība, labāka barības vielu kvalitāte vai ilgāks uzglabāšanas laiks. Augu selekciju var veikt, izmantojot dažādas metodes: vienkāršāku tradicionālo gēnu atlasi laukā vai siltumnīcā, kā arī sarežģītākas molekulārās un biotehnoloģiskās pieejas (sk. kultivators un kultivators). Selektori atlasīs un pavairos augus ar vēlamajām īpašībām, testēs jaunas šķirnes un salīdzinās to sniegumu dažādos apstākļos.
Augu selekcija tiek praktizēta jau tūkstošiem gadu, gandrīz kopš cilvēces civilizācijas pirmsākumiem — sākot no primitīvas izvēles un sēklu apmaiņas līdz mūsdienu sistemātiskai šķirņu izstrādei. To visā pasaulē veic dārzkopji, lauksaimnieki un profesionāli augu selekcionāri, kas strādā valsts iestādēs, universitātēs, nozares asociācijās un pētniecības centros. Mūsdienu selekcionāri strādā komandās, kurās bieži iesaistīti arī ģenētiķi, fitopatologi, entomologi un ekonomisti, lai nodrošinātu, ka jaunas šķirnes ir gan lauksaimniecībā lietojamas, gan tirgus prasībām atbilstošas.
Starptautiskās attīstības aģentūras un zinātnieki uzskata, ka jaunu kultūru audzēšana ir svarīga, lai novērstu badu un uzlabotu pārtikas drošību. Jaunas šķirnes var būt ražīgākas, izturīgākas pret kaitēkļiem un slimībām, sausumizturīgākas vai pielāgotas konkrētām klimatiskajām un augsnes prasībām. Piemēri ir biofortificētas kultūras ar paaugstinātu dzelzs vai A vitamīna saturu, kā arī šķirnes ar labāku sāļumizturību vai vēlu nobriešanas mūžu, kas palīdz mazāk zaudēt ražu klimatisko svārstību dēļ.
Izplatītākās selekcijas metodes
- Tradicionālā selekcija: izmanto lauka vai siltumnīcas atlasi, piemēram, masu atlasi, pēcnācēju atlasi (pedigree) vai izlases šķirņu uzlabošanu. Tas ir vienkāršs, bet bieži laikietilpīgs process.
- Krustošana un hibridizācija: apvieno divu vai vairāku vecāku pozitīvās īpašības. Hibrīdi var parādīt heterozi (hibrīdu iznākumu), kas palielina ražību vai izturību.
- Atpakaļkrustošana (backcross): izmanto, lai pārnestu vienu vai dažas īpašības no donora šķirnes uz vietējo šķirni, saglabājot pēdējās galvenās īpašības.
- Mutāciju selekcija: izmanto ķīmiskas vai starojuma izraisītas mutācijas, lai radītu jaunas īpašības; pēc tam atlasītās mutācijas tiek pavairotas un testētas.
- Poliploīdijas indukcija: maina hromosomu skaitu, kas var radīt lielākus augļus vai citus vēlamus fenotipus (biežāk augiem nekā dzīvniekiem).
Molekulārās un biotehnoloģiskās pieejas
- Markerpalīdzētā selekcija (MAS): izmanto DNS marķierus, lai agrīni identificētu augus ar vēlamajām gēnu kombinācijām, paātrinot atlasi bez nepieciešamības gaidīt augus līdz pilnai attīstībai.
- Genomiskā selekcija: izmanto lielu skaitu ģenētisko marķieru un statistiskas metodes, lai prognozētu audzējuma vērtību un izvēlētos labākos indivīdus agrīnā stadijā.
- Transgēnētika (ģenētiskā inženierija): ļauj pārnest specifiskus gēnus starp sugām, piemēram, rezistences gēnus pret insektiem vai slimībām, taču šīs metodes regulē un kontroversijas dēļ tās tiek izmantotas rūpīgi.
- Genoma rediģēšana (piem., CRISPR/Cas): precīzi maina mērķa gēnus, radot jaunas īpašības bez ārēju gēnu ieviešanas vai ar minimālām izmaiņām. Tas paātrina selekcijas procesu un samazina nevēlamu gēnu pārvadi.
Nozīme pārtikas drošībai un ilgtspējai lauksaimniecībai
Augu selekcija tieši ietekmē pārtikas pieejamību, piegādes stabilitāti un uztura kvalitāti. Uzlabotas šķirnes palīdz:
- palielināt ražas vienībās, mazinot nepieciešamību paplašināt lauksaimniecības zemes;
- samazināt ražas zudumus, pateicoties izturībai pret slimībām un kaitēkļiem;
- pielāgot kultūras mainīgiem klimata apstākļiem (sausums, karstums, sāļums);
- uzlabot uzturvērtību, piemēram, ar biofortifikāciju (pievienojot vitamīnus un minerālvielas);
- samazināt ķīmisko pesticīdu un mēslojumu lietojumu, ja šķirnes ir efektīvākas resursu izmantošanā.
Izaicinājumi, drošība un ētika
Augu selekcijai ir arī izaicinājumi un nepieciešama atbildīga pieeja. Starp svarīgākajiem aspektiem ir:
- Bioloģiskā daudzveidība: ja vienas šķirnes dominēšana var samazināt ģenētisko daudzveidību; tāpēc svarīga ir gan jaunu šķirņu izstrāde, gan vietējo un savvaļas radinieku saglabāšana.
- Regulācija un drošība: ģenētiski modificētām vai rediģētām šķirnēm bieži ir stingras pārbaudes un regulatīvie nosacījumi, lai novērstu iespējamu negatīvu ietekmi uz vidi vai veselību.
- Inteliģences īpašums un piekļuve sēklām: šķirņu patentēšana un komerciālās sēklu sistēmas var ietekmēt lauksaimnieku tiesības un piekļuvi uzlabotām šķirnēm. Pastāv iniciatīvas, kas atbalsta mazsaimnieku tiesības un brīvu sēklu apmaiņu.
- Ētiskie jautājumi: sabiedrības uztvere pret biotehnoloģijām un ģenētisko modifikāciju dažādās valstīs atšķiras; nepieciešams atklāts dialogs starp zinātniekiem, politiķiem, ražotājiem un patērētājiem.
Genetisko resursu saglabāšana un sadarbība
Lai selekcija būtu ilgtspējīga, svarīga ir ģenētisko resursu — sēklu, klonu un savvaļas radinieku — saglabāšana. Genebanki, lauka kolekcijas un in-situ saglabāšana (dabiskā vidē) nodrošina pamatu nākotnes audzējumu attīstībai. Turklāt svarīga ir starptautiska sadarbība: zinātniski apmaiņas projekti, publiskas un privātas partnerības, kā arī programmās iesaistītu lauksaimnieku un patērētāju līdzdalība (piem., participatīvā selekcija), lai jaunās šķirnes atbilstu reālo audzētāju vajadzībām.
Kopumā augu selekcija ir būtisks instruments, lai nodrošinātu pārtikas pieejamību, uzlabotu lauksaimniecības produktivitāti un pielāgotos klimatiskajām pārmaiņām. Tajā apvienojas gan tradicionālās zināšanas, gan modernās ģenētikas metodes, un tās panākumi ir atkarīgi no atbildīgas prakses, regulācijas un plašas starpdisciplināras sadarbības.
Yecoro kviešu šķirne (pa labi) ir jutīga pret sāļumu, bet augi, kas iegūti, krustojot hibrīdu ar šķirni W4910 (pa kreisi), ir izturīgāki pret augstu sāļumu.
Gartona 1902. gada katalogs
Vēsture
Augu selekcija sākās ar pirmo lauksaimniecības augu pieradināšanu, kas aizsākās pirms 9000 līdz 11 000 gadu. Sākotnēji agrīnie lauksaimnieki vienkārši atlasīja pārtikas augus ar īpašām vēlamām īpašībām un izmantoja tos kā pēcnācējus nākamajām paaudzēm, tādējādi laika gaitā tika uzkrātas vērtīgas īpašības.
Gregora Mendeļa eksperimenti ar augu hibridizāciju noveda pie mantojamības likumu izveides. Kad šis darbs kļuva plaši pazīstams, tas kļuva par pamatu jaunajai ģenētikas zinātnei, kas stimulēja daudzu augkopju pētījumus, kuru mērķis bija uzlabot kultūraugu ražošanu, izmantojot augu selekciju.
Mūsdienu augu selekcija ir lietišķā ģenētika, taču tās zinātniskais pamats ir plašāks, aptverot molekulāro bioloģiju, citoloģiju, sistemātiku, fizioloģiju, patoloģiju, entomoloģiju, ķīmiju un statistiku (biometriju). Tā ir izstrādājusi arī savu tehnoloģiju.
Saistītās lapas
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir augu selekcija?
A: Augu selekcija ir process, kurā tiek pārveidotas augu īpašības, lai iegūtu vēlamās īpašības.
J: Kā var veikt augu selekciju?
A: Augu selekciju var veikt, atlasot augus ar vēlamajām īpašībām pavairošanai vai izmantojot sarežģītākas molekulārās metodes, piemēram, kultigēnu un kultivāru.
J: Cik ilgi ir praktizēta augu selekcija?
A: Augu selekcija ir praktizēta jau tūkstošiem gadu, kopš gandrīz cilvēces civilizācijas pirmsākumiem.
J: Kas nodarbojas ar augu selekciju?
A: Augu selekciju visā pasaulē šobrīd praktizē dārzkopji, lauksaimnieki un profesionāli augu selekcionāri, kas strādā valsts iestādēs, universitātēs, konkrētu kultūru nozares asociācijās vai pētniecības centros.
J: Kāpēc ir svarīgi audzēt jaunus kultūraugus?
A: Starptautiskās attīstības aģentūras uzskata, ka jaunu kultūru audzēšana ir svarīga, lai novērstu badu. Jaunas šķirnes ir ražīgākas, izturīgākas pret kaitēkļiem un slimībām, sausumizturīgākas vai pielāgotas dažādām vidēm un audzēšanas apstākļiem.
J: Kādi ir augu selekcijas mērķi?
A: Augu selekcijas mērķis ir radīt augus ar vēlamām īpašībām pavairošanai vai radīt jaunas šķirnes, kas ir ražīgākas, izturīgākas pret kaitēkļiem un slimībām, sausumizturīgākas vai pielāgotas dažādām vidēm un augšanas apstākļiem.
J: Kā augu selekcija var palīdzēt novērst badu?
A: Augkopība var palīdzēt novērst badu, izstrādājot jaunas kultūraugu šķirnes, kas ir ražīgākas, izturīgākas pret kaitēkļiem un slimībām, sausumizturīgākas vai pielāgotas dažādām vidēm un augšanas apstākļiem.
Meklēt