Βελτίωση ποικιλιών καρποφόρων δένδρων
Βελτίωση με τη μέθοδο επιλογής
Η βελτίωση των ποικιλιών των καρποφόρων δένδρων με επιλογή ξεκίνησε κατά τους προϊστορικούς χρόνους. Χρησιμοποιήθηκαν δυο είδη επιλογής:
- Η συλλογή άγριων φαγώσιμων ειδών και η διάδοση των καλύτερων απ' αυτά στην καλλιέργεια
- Και η συλλογή μη φαγώσιμων ή σχεδόν μη φαγώσιμων τύπων που βελτιώθηκαν επί αιώνες δια της επιλογής ατόμων με μεγαλύτερο μέγεθος καρπού και καλύτερης ποιότητας.
Στον πρώτο τύπο επιλογής κατατάσσονται ή άμπελος, η δαμασκηνιά και η καρυδιά, ενώ στον δεύτερο η μηλιά και αχλαδιά.
Η επιλογή καλύτερων ποικιλιών συνεχίστηκε επί αιώνες, τόσο στην Ευρώπη όσο και στην Ασία. Η πρόοδος ήταν βραδεία, γιατί η επιστήμη της γενετικής και ακόμα οι πρώτες γνώσεις του υβριδισμού ήταν άγνωστα. Μερικές εργασίες σταυρεπικονιάσεως διεξήχθηκαν κατά το 18ο αιώνα, αλλά μόνο μετά την επανακάλυψη της εργασίας του Mendel το 1900 η γενετική και ο υβριδισμός έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη βελτίωση των καλλιεργούμενων φυτών. Ο Mendel έδειξε, ότι ο σπόρος περιείχε ευδιάκριτες μονάδες κληρονομικότητας από αμφότερους τους γονείς. Τα αντικείμενα των αρχικών προγραμμάτων υβριδισμού ήταν ποικίλα, αλλά συχνά προσδιορίζονταν από ένα ή περισσότερους περιοριστικούς παράγοντες, κλειδιά, για καλλιέργεια κάποιου είδους φυτού σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
Μερικά προγράμματα επιδίωκαν ανθεκτικότητα στο ψύχος και άλλα προσαρμοστικότητα σε ζεστούς χειμώνες. Άλλα επικεντρώνονταν στο χρόνο ωρίμασης, συντήρησης ή ανθεκτικότητας στα έντομα και τις ασθένειες. Γόνοι σήμερα είναι γνωστοί για πολλά ειδικά χαρακτηριστικά, διευκολύνοντες έτσι την καλύτερη δυνατή επιλογή των γονέων, για τη δημιουργία ενός νέου επιθυμητού κλώνου. Ωστόσο, πολλά χαρακτηριστικά βρίσκονται υπό τον έλεγχο πολλών γόνων, αυξάνοντας έτσι την περιπλοκότητα και το χρόνο που απαιτείται να επιτύχεις τον επιθυμητό συνδυασμό γόνων. Ανεξάρτητα από τη μεγάλη πρόοδο στη βελτίωση, σε πολλά οπωροφόρα δένδρα με μεγάλη παραγωγική διάρκεια ζωής, όπως είναι η μηλιά και η αχλαδιά, πολλές από τις παλαιές ποικιλίες, που επιλέχθηκαν ως τυχαία σπορόφυτα παραμένουν.
Οι πιο πολλές από τις σύγχρονες καλλιεργούμενες ποικιλίες, με μικρή παραγωγική διάρκεια ζωής, όπως είναι οι ποικιλίες της ροδακινιάς, προέρχονται από πρόσφατα βελτιωτικά προγράμματα. Η φράουλα της οποίας η παραγωγική ζωή διαρκεί από 1 εως 4 χρόνια, περιλαμβάνει εξολοκλήρου ποικιλίες, που προήλθαν από μοντέρνα βελτιωτικά προγράμματα. Η σχέση τους είναι προφανής. Αν μια φυτεία παραμένει παραγωγική για 50 ή περισσότερα χρόνια, το κίνητρο είναι μικρό να την εκριζώσεις και να την ανανεώσεις, αλλά αν η φυτεία πρέπει να ανανεωθεί (π.χ. φράουλα), γιατί να μην αντικατασταθεί με καλύτερες νέες ποικιλίες.[1]
Βελτίωση με τη μέθοδο σταυρεπικονίασης
Η διαδικασία με τη συμβατική μέθοδο βελτίωσης των φυτών είναι απλή και εύκολη:
- Συλλέγονται μη ανοιγμένοι ανθήρες από άνθη του άρρενα γονέα, οι οποίοι ξηραίνονται μέχρις ότου σχιστούν για να απελευθερώσουν τη γύρη και ακολούθως η γύρη συντηρείται σ' ένα κλειστό γυάλινο βάζο σε ψυγείο (-180C).
- Επιλέγονται κλειστά άνθη του θηλυκού γονέα, απομακρύνονται τα πέταλα και οι ανθήρες και αφήνονται μόνον οι στύλοι και τα στίγματα των ανθέων, για να επικονιαστούν τεχνητά (με τα χέρια).
- Μεταφέρεται γύρη, από το βάζο, πάνω στο στίγμα των ευνουχισμένων ανθέων, με τη βοήθεια ενός μικρού πινέλου. Η παροχή της γύρης στα στίγματα γίνεται με ελαφρά πίεση.
- Τα σταυρεπικονιασθέντα άνθη σημειώνονται με ταμπέλα, για να διακρίνονται από τα ελευθέρως επικονιασθέντα. Αργότερα, οι καρποί μαρκάρονται ώστε να πέσουν, κατά την ωρίμαση, οι σπόροι τους, να συλλεγούν.
- Συλλέγονται οι ώριμοι σπόροι, μαρκάρονται, ξηραίνονται και αποθηκεύονται για μετέπειτα χρήση, ή οι σπόροι πλένονται επί μια ημέρα με πολλά ξεπλύματα, στρωματώνονται υπό υγρή ψύξη στους 50C, μέχρι την έναρξη του φυτρώματος, και ακολούθως σπέρνονται σε ειδικούς δίσκους. Αυτό μπορεί να γίνει το χειμώνα σε θερμοκήπιο, και τα σπορόφυτα να μεταφερθούν, κατά τις αρχές της ανοίξεως σε υπαίθριο έδαφος.
- Τα σπορόφυτα φυτεύονται σε υπαίθριο έδαφος (χωράφι), αφήνοντες επαρκή χώρο για τη βλάστηση, μέχρι την έναρξη της καρποφορίας τους.
- Απομακρύνονται όλα τα φυτά, εκτός απ' ολίγα, που φέρουν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. Τα φυτά αυτά επαναπολλαπλασιάζονται αγενώς, για επιπρόσθετο έλεγχο.
Μερικά είδη είναι αυτόστειρα. Σ' αυτή την περίπτωση οι ανθήρες δε χρειάζεται να απομακρυνθούν πριν από την τεχνητή δια της χειρός επικονίαση. Αλλά, προς αποφυγή της ελεύθερης επικονιάσεως, τα άνθη πρέπει να κλειστούν με χάρτινες επικηρωμένες σακκούλες ή τα πέταλα των ανθέων να απομακρυνθούν πριν το άνοιγμα τους. Τα άνθη, που έχουν ήδη ανοίξει, πρέπει να αποκοπούν πριν από την έναρξη της τεχνητής επικονιάσεως. Οι ίδιες διαδικασίες ακολουθούνται και για τα ανεμόφιλα είδη, όπως η καρυδιά, φουντουκιά, πεκάν, καστανιά. Ευνουχισμός δεν χρειάζεται, αφού τα θηλυκά άνθη στερούνται πετάλων και η γύρη φέρεται χωριστά στους ίουλους. Μολαταύτα, οι κλάδοι που θα χρησιμοποιηθούν για διασταύρωση, πρέπει να καλυφθούν με κάποιο υλικό, που να μη διαπερνάται από τη γύρη, πριν από το άνοιγμα των θηλυκών ανθέων.[1]
Βελτίωση με τη μέθοδο της μεταλλαγής των γόνων
Η μέθοδος αυτή συνεπάγεται την αλλαγή (μεταλλαγή) των γόνων με χημικές ουσίες ή με ακτινοβολία με ακτίνες γάμμα, υψηλής ενέργειας, και στη συνέχεια την επιλογή επιθυμητών μεταλλαγών. Μια συνήθης διαδικασία είναι να τοποθετηθούν σπόροι ή πιο συχνά, ληθαργούντες οφθαλμοί σ' ένα στοιχείο γάμμα. Οι ακτίνες γάμμα παράγονται με τη ραδιενεργό αποδόμηση του κοβαλτίου -60. Η δόση καθορίζεται από το χρόνο έκθεσης και την απόσταση από την πηγή. Η δόση για τους ληθαργούντες οφθαλμούς κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 4000 και 7000 rads. Τυπικά, κοντά εμβόλια που περιλαμβάνουν 4 ή 5 οφθαλμούς, τοποθετούνται στο στοιχείο γάμμα με τις κορυφές προς τα κάτω (πολύ κοντά στην πηγή κοβαλτίου -60), που δίνει στις κορυφές των οφθαλμών την υψηλότερη δόση.
Μετά την ακτινοβολία τα εμβόλια εμβολιάζονται σ' ένα εγκατεστημένο υποκείμενο για να βλαστήσουν. Συχνά ο κορυφαίος οφθαλμός αποθνήσκει, ως αποτέλεσμα της θανατηφόρου δόσης της ακτινοβολίας, και στην περίπτωση αυτή ο δεύτερος οφθαλμός σχηματίζει τον επάκριο βλαστό. Η βλάστηση από τους ακτινοβοληθέντες οφθαλμούς εξετάζεται για επιθυμητές αλλαγές όπως βλαστική συμπεριφορά, ποιότητα των καρπών, ανθεκτικότητα στις αντίξοες συνθήκες, καρπόδεση, ανθεκτικότητα στους μικροοργανισμούς κ.ο.κ. Οι περισσότεροι απ' αυτούς παράγουν μεταλλαγές, που είναι είτε επιζήμιες είτε μη χρήσιμες και απομακρύνονται.
Έτσι μεγάλος αριθμός οφθαλμών πρέπει να δεχθεί τέτοιου είδους επέμβαση για να παραχθεί μικρός αριθμός χρήσιμων μεταλλαγών. Παρόμοιες μεταλλαγές επισυμβαίνουν υπό φυσικές συνθήκες ως αποτέλεσμα κοσμικής ακτινοβολίας, που καταφθάνει συνεχώς στη γη. Παραδείγματα μερικών φυσικών μεταλλαγών είναι η συμπαγής (κοντά μεσογονάτια) βλαστική συμπεριφορά και ο εντονότερος κόκκινος χρωματισμός των μήλων Delicious και η πρωΐμου ωρίμασης μεταλλαγή της ποικιλίας Redhaven της ροδακινιάς. Παραδείγματα παραγόμενων τεχνητώς μεταλλαγών είναι η συμπαγής ποικιλία της μηλιάς Granny Smith και η αυτογόνιμη ποικιλία Stella της κερασιάς. Η τελευταία προήλθε από ακτινοβοληθείσα, με ακτίνες γάμμα, γύρη της ποικιλίας Lambert της κερασιάς, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε σ' ένα συμβατικό πρόγραμμα βελτίωσης.[1]
Διατήρηση γενετικού υλικού
Το γενετικό υλικό των καρποφόρων δένδρων αγρίων και καλλιεργούμενων, έχει χαθεί κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Γι' αυτό από τη δεκαετία του 1980 ξεκίνησε η ίδρυση τραπεζών γενετικού υλικού για τη διατήρηση του γενετικού υλικού των καρποφόρων δένδρων επί μακρόν. Για κάθε γένος καρποφόρου δένδρου συλλέγονται όλα τα άγρια συγγενή ως και όλες οι ποικιλίες των καλλιεργούμενων κλώνων. Οι κύριοι σκοποί των τραπεζών γενετικού υλικού είναι: η συλλογή, ταξινόμηση, διατήρηση, αξιολόγηση και διάδοση του κλωνικού γενετικού υλικού, ως και η διατήρηση φακέλου πληροφοριών για κάθε ενδιαφερόμενο.
Δευτερεύοντες σκοποί είναι η διεξαγωγή και η ενθάρρυνση καταλλήλου έρευνας σχετικά με τη βελτίωση των μεθόδων αξιολόγησης, πολλαπλασιασμού, διατήρησης και διάδοσης κλωνικού γενετικού υλικού. Η διατήρηση του γενετικού υλικού μπορεί να γίνει με τη συμβατική μέθοδο καλλιέργειας κλώνων σε ειδικά τεμάχια χωραφιού ή καλύτερα σε προστατευόμενα μέρη θερμοκήπια, υπό μορφή μεριστωματικών καλλιεργειών ή ακόμα ως μεριστώματα κρυοδιατηρούμενα σε υγρό άζωτο.
Τα είδη και οι ποικιλίες των εθνικών τραπεζών γενετικού υλικού διανέμονται στους ερευνητές και φυτοβελτιωτές διαφόρων κρατών. Κάθε νέα γενετική πληροφορία, που λαμβάνεται από τους χρήστες, πρέπει ν' αποστέλλεται στην τράπεζα γενετικού υλικού, απ' όπου παραλήφθηκε το αρχικό γενετικό υλικό. Έτσι περισσότερα γενετικά δεδομένα μπορεί να συλλεγούν για κάθε κλώνο. Αυτά τα δεδομένα είναι κατόπιν διαθέσιμα στον οποιονδήποτε, αυξάνοντας έτσι τη χρησιμότητα των συλλογών στους μέλλοντες χρήστες.
Τα περισσότερα δεδομένα ενός κλώνου ή είδους θα σχετίζονται με δενδροκομικά χαρακτηριστικά, όπως κλιματική προσαρμογή, θρεπτική αξία, μέγεθος φυτών, παραγωγικότητα, ή ανθεκτικότητα στα έντομα και τις ασθένειες, αλλά και άλλα χαρακτηριστικά μπορεί να βρεθούν, που θα φανούν χρήσιμα στην ιατρική ή στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, κάποιο βιοχημικό προϊόν από την καστανιά πρόσφατα βρέθηκε ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί, με σοβαρές υποσχέσεις, για τη θεραπεία του AIDS. Εκτιμάται, ότι κάθε φυτό έχει τουλάχιστον 100.000 ζεύγη γόνων, και ότι για τα πιο πολλά φυτά έχουν προσδιοριστεί λιγότερα από 100 ζεύγη γόνων.[1]
