Historie a úloha šlechtění rostlin ve společnosti Zemědělství je záměrné pěstování a sklizeň rostlin a chov zvířat. Tato činnost má dopad na společnost a prostředí; je nezbytná pro výživu člověka a jeho další činnosti v některých odvětví průmyslu (např. textilní). Šlechtění rostlin je odvětvím zemědělství, které se zaměřuje na využívání pravidel dědičnosti u rostlin s cílem tvorby nových a zlepšených typů rostlin pro následné využití společností, člověkem. Člověk si je vědom široké diverzity u rostlin, i diverzity jejích produktů. Preferuje určité variety plodin určených k výživě nebo květin. Některé varianty jsou vytvořené přírodou, jiné jsou nově vytvářeny přičiněním odborníků-šlechtitelů. Různé odlišné typy vznikly na základě křížení. Nástroje a metody šlechtění se postupně během let vyvíjely. Existuje několik mezníků v technologii šlechtění rostlin. Tato kapitola je věnována stručnému přehledu šlechtění rostlin, včetně jeho krátké historie a výhod pro lidskou společnost. Po projití této kapitoly by studenti měli pochopit následující: 1. Jaké jsou historické prameny šlechtění rostlin. 2. V čem spočívá důležitost šlechtění rostlin pro lidskou společnost. 3. Jaké jsou cíle šlechtění rostlin. 4. Jaké jsou trendy ve šlechtění rostlin. 5. Hlavní mezníky ve šlechtění rostlin. 6. Současné výsledky šlechtění rostlin. 7. Budoucnost šlechtění rostlin ve společnosti. Co je šlechtění rostlin? Šlechtění rostlin je záměrné a cílené úsilí člověka „pomoci" přírodě v mezích zákonů dědičnosti a usměrnit pokrok v tvorbě rostlin konkrétních vlastností (konkrétních genotypů). Změny dosažené u rostlin šlechtěním jsou stálé a dědičné. Odborníci, kteří provádějí tento proces jsou šlechtitelé. Odborníci proto, že mají v této oblasti vzdělání, odborné znalosti a zkušenosti. Úsilí upravit status quo rostlin je poháněn snahou člověka zlepšit určité vlastnosti rostlin, zlepšit stávající funkce nebo zavést nové funkce a vlastnosti. V důsledku toho se používá v poslední době jako synonymum pro šlechtění rostlin zlepšování rostlin (angl. plant improvement). Šlechtit rostliny často znamená využívat pohlavní způsob rozmnožování, tím je dosahováno žádoucích změn; moderní šlechtění zahrnuje také nepohlavní rozmnožování. Šlechtění je tedy manipulace s vlastnostmi rostlin tak, aby měly pro člověka co největší užitek. Ne všechny znaky je člověk schopen upravovat-zlepšovat. Některé typy změn zahrnují genetické manipulace tzv. biotechnologie. Snad nejkontroverznější je transgenoze, technologie, kdy dochází k cílenému přenosu genů navzdory přirozeným biologickým bariérám. Šlechtitelé se specializují na šlechtění různých skupin rostlin - plodin (tj. sója, bavlník), zelenin, okrasných rostlin, ovocných dřevin (citrusy, jabloně), pícnin (vojtěška, trávy), trav určených pro trávníky s různým využitím (parky, hřiště). Každý šlechtitel se zaměřuje na 1 jeden konkrétní druh z určité skupiny. Dochází k jejich specializaci, tím zvýšení odbornosti. Každý druh má svoji biologii, zákonitosti, proto je specializace důležitá. Cíle šlechtění rostlin Šlechtitelé využívají různé technologie a metodologie k dosažení konkrétních cílů a změn v charakteru rostlin. Nové nástroje se zavádějí tehdy, jestliže staré nevedou k žádanému cíli, jsou zastaralé, a k dispozici jsou nové. Cíle jsou definovány na základě faktorů jako jsou požadavky producentů, požadavky konzumentů, preference konzumentů, dopad na životní prostředí. Šlechtitelé se snaží zjednodušit a zefektivnit práci zemědělců. Mohou modifikovat strukturu rostlin tak, aby odolávala poléhání a tím usnadňují mechanickou sklizeň. Mohou vytvářet rostliny, které odolávají škůdcům, takže farmář nemusí aplikovat pesticidy nebo jen jejich malé množství. To znamená menší znečištění přírodního prostředí zemědělskými zdroji. Šlechtitelé mohou vytvářet výnosné odrůdy (nebo-li kultivary), takže farmář-zemědělec vypěstuje více pro trh podle nároků zákazníka. Termín odrůda (kultivar) se používá pro záměrné vytvoření určité varianty a bude se o něm ještě více hovořit později. Šlechtitel může vytvořit potraviny s vyšší nutriční hodnotou a chutnější. Vyšší nutriční hodnota znamená snížení nemocnosti ve společnosti (např. vitamin A nezbytný pro dobrý zrak, obecně vitaminy a minerály), což způsobuje konzumace potravin chudých na určitou živinu, nebo více živin. To je běžné v rozvojových zemích, kde stěžejní plodinou je rýže nebo kasava, a ty postrádají určité esenciální aminokyseliny nebo živiny. Šlechtitelé se dále zaměřují na produkci průmyslových surovin z technických plodin - vlákna s určitými vlastnostmi, jako se pevnost, a plodiny jako je bavlník, len; olej z olejnin určitých vlastností a složení, jako je vysoké množství konkrétních mastných kyselin, vysoký obsah olejové kyseliny ze semen slunečnic. Jsou schopni vytvářet rostliny, které jsou tzv. bioreaktory produkujícími určité farmakologické látky (angl. biofarming, farming). Technologické schopnosti, kapacita, potřeby a cíle šlechtění společnosti v dřívějším období jsou víceméně stejné jako dnes. Dnes jsou metody doplněny o nové nástroje, jsou efektivnější, rychlejší. Některé nástroje jsou zcela nové, které dříve nebyly známé, jako je přenos žádoucích genů prostřednictvím Agrobacterium tumefaciens. Koncepce genetické manipulace - zlepšování vlastností rostlin na základě principů genetiky Jestliže máme zlepšit znak nebo vlastnost, musíme změnit genetickou podstatu - genotyp, nebo prostředí, ve kterém se geny exprimují. Měnit prostředí znamená měnit růstové podmínky (ne genotyp). Toho lze dosáhnout agronomickými zásahy a vklady jako je hnojení a zavlažování. Tento přístup je vhodný u určitých znaků. Jestliže tyto vklady nejsou, znak se vrací na původní úroveň. Na druhé straně se šlechtitelé snaží modifikovat rostliny s ohledem na expresi určitých znaků prostřednictvím modifikace genotypu, zacílením na konkrétní geny. Takový přístup má za následek změnu, která je trvalá, přenáší se na potomky. 2 Proč je nutné šlechtit rostliny? Rostliny poskytují potraviny, krmivo, suroviny pro průmysl, farmaceutické látky, úkryt pro člověka, jsou protierozním prvkem. Rostliny se využívají také k estetickým a dalším funkčním účelům v krajině i v interiérech. Rostlinné druhy jako celosvětově využívané potraviny a krmiva s nutriční hodnotou Jednou z nej důležitějších funkcí rostlin je poskytování potravin rostlinného původu pro člověka. Výživa je jeho základní potřebou. Rostliny jsou primárními producenty v ekosystému (společenstvo živých organismů včetně všech neživých faktorů v prostředí). Bez nich by život na Zemi nebyl možný. Nejvíce využívané k výživě člověka jsou obilniny (Tab. 1.1). Šlechtění zvyšuje hodnotu plodin tím, že zlepšuje nutriční kvalitu produktů a zvyšuje výnosy. Tím vytváří i předpoklady pro zdravou výživu lidí a jejich zdraví. Některé plodiny mají nedostatek určitých základních živin v takovém rozsahu, že pokud tvoří stěžejní potravinu, může být s touto deficiencí spojen rozvoj určitých chorob. Např. obilniny mají nedostatek aminokyselin lysinu a threoninu, luskoviny zase methioninu a cysteinu. Šlechtění obohacuje plodiny o tyto složky bílkovin a zlepšuje tím jejich nutriční hodnotu. Rýže, jako druhá hlavní plodina světa, má nedostatek provitaminu A (prekurzor vitaminu A). Projekt „zlatá rýže" prováděný International Rice Research Institute (IRRI) na Filipínách a v jiných částech světa byl zaměřen na tvorbu první odrůdy rýže obsahující provitamin A. Odhadem 800 milionů lidí na světě, včetně 200 milionů dětí, trpí chronickým nedostatkem vitaminu A. Tento problém existuje v hlavně v rozvojových zemích. Tab. 1.1. Přehled 25 hlavních plodin světa seřazených podle jejich roční produkce v tunách. 1 Pšenice 11 Cirok 21 Jabloň 2 Rýže 12 Cukrová třtina 22 Yam 3 Kukuřice 13 Proso, jáhly 23 Podzemnice olejná 4 Brambory 14 Banánovník 24 Cukrový meloun 5 Ječmen 15 Rajče 25 Zelí hlávkové, kapusta 6 Sladké brambory 16 Cukrová řepa 7 Kasava 17 Zito 8 Vinná réva 18 Pomerančovník 9 Sója 19 Kokosovník 10 Oves 20 Bavlník Šlechtění zajišťuje vyšší stravitelnost některých produktů, redukuje obsah jejich toxických látek. Vysoký obsah ligninu snižuje hodnotu rostlin jako krmiva pro zvířata. Toxické látky se vyskytují i v hlavních plodinách; alkaloidy v yamu, kyanogenní glykosidy v kasavě, inhibitory trypsinu v luštěninách a steroidní alkaloidy v bramborách. Šlechtitelé pícnin mimo jiné zlepšují kvalitu rostlin - vysokou stravitelnost (vysoký nutriční profil) jako píce pro dobytek. Požadavky potravin pro zvyšování počtu lidské populace Navzdory zdvojnásobení lidské populace za poslední tři desetiletí, přiměřené zvyšování zemědělské produkce stačí uspokojit tomu odpovídající rostoucí nároky na spotřebu potravin. 3 Avšak další tři miliardy lidí, o které se pravděpodobně rozroste lidská populace v následujících třech desetiletích, budou vyžadovat expanzi světových zásob potravin, aby stačily uspokojit tuto rostoucí potřebu. Bohužel zásoby orné půdy jsou nedostatečné, což pramení např. z toho, že byly v minulosti kultivovány nebo poskytnuty na rozvoj měst. V důsledku toho je nutné na menší ploše vypěstovat více potravin. Toto vyžaduje produkci nových vysoce výnosných odrůd. Během let se výnos (Obr. 1.1) dramaticky zvýšil i v důsledku úsilí šlechtitelů. Další hlavní problém je skutečnost, že většina populace žije v rozvojových zemích, kde zdroje pro výživu lidí jsou již značně napnuté v důsledku přírodních nebo člověkem způsobených katastrof nebo neefektivních politických systémů. Potřeba přizpůsobit rostliny stresům prostředí Jev globálních změn klimatu, kterých jsme v posledních letech svědky, jsou částečně zodpovědné za modifikaci prostředí pro produkci plodin; některé oblasti jsou stále sušší, jiné zasolenější. To znamená, že nové odrůdy je nutné šlechtit pro nové podmínky prostředí. Vyspělé země jsou schopné počítat s vlivy nevhodného počasí přizpůsobením se tomuto prostředí (např. zavlažování). Chudé země jsou takovými výkyvy zcela zdevastovány. Např. odrůdy odolné suchu jsou prospěšné v oblastech s nestálými srážkami. Šlechtitelé tak jsou nuceni vyšlechtit typy odolné k různým podmínkám - choroby, hmyz (biotické stresy), sůl, sucho, vysoké a nízké teploty (abiotické stresy). Tvorba odrůd necitlivých ke změnám fotoperiody by umožnila rozšíření plodin původně citlivých k fotoperiodě i v jiných oblastech. Potřeba přizpůsobit plodiny ke specifickému produkčnímu systému Existence různých produkčních systémů znamená např. produkci při zavlažování a bez zavlažování, produkci mechanizovanou a nemechanizovanou. Např. u rýže jsou nezbytné různé typy odrůd pro vyšší polohy a pro zaplavovaná rýžová pole. Organický systém produkce, kde je použití pesticidů zcela vyloučeno, výrobci potřebují odrůdy odolné vůči hmyzu a chorobám. Tvorba nových okrasných odrůd rostlin Také se daří šlechtění odrůd nových okrasných rostlin. Hlavní je estetické hledisko, pravidelně se objevují nové odrůdy s novými barvami a dalšími morfologickými znaky (velikost, tvar, výška). Vytvářejí se také nové odrůdy zelenin a ovoce se zlepšeným výnosem, vyšší nutriční hodnotou, s vyšší adaptací. Dobré průmyslové zpracování Zpracované potraviny jsou hlavní složkou světového zásobovacího systému potravinami. Jiné požadavky jsou na čerstvé produkty a jiné na ty, které se dále průmyslově zpracovávají (např. stolní hrozny x vinná réva pro produkci vína). Jedním z důvodů, proč geneticky modifikované (GM) rajče FlavrSavr® (první GM plodina schválená jako potravina) neuspělo, byl ten, že rajče bylo určeno jako stolní, čerstvé rajče, ale gen byl vnesen na genetické pozadí odrůdy rajčete, které bylo určeno pro průmyslové zpracování. Různé trhy mají různé potřeby; s tím je také třeba počítat. Např. brambory jsou určeny jako potravina pro přímou konzumaci, ale i pro další průmyslové zpracování. Šlechtí se různé odrůdy pro odlišnou kuchyňskou úpravu - pečení, vaření, smažení, čipsy, škrob. Tyto jednotlivé odrůdy se liší velikostí, určitou váhou, obsahem cukru aj. vlastnostmi. Vysoký obsah cukru je nevhodný pro smažení nebo čipsování, protože cukr za vyšších teplot karamelizuje a vzniká nežádoucí hnědé zbarvení. 4 Historie šlechtění Šlechtění rostlin jako vědomá činnost člověka má starověký původ. Původ zemědělství a šlechtění Ve své primitivní formě začalo šlechtění po vzniku zemědělství, kdy se lidé přeorientovali z lovců a sběračů na pěstitele a chovatele vybraných druhů rostlin a živočichů. Změna nastala postupně, kdy se rostliny pomalu přeměňovaly z divokých forem na rostliny závislé na člověku, na jeho péči, a vznikaly zdomácnělé (domestikované) formy. Zemědělství je vlastně vynález. Během počátků zemědělství člověk objevil základní šlechtitelskou metodu - selekci, tj. schopnost odlišit různé biologické varianty v populaci, identifikovat a vybírat ty žádoucí varianty. Selekce tedy předpokládá existenci této variability (rozmanitosti). Na začátku šlechtění byla rozmanitost jen přirozeně se vyskytující. Selekce byla založena pouze na intuici, zkušenosti. Taková selekce se praktikuje dodnes farmáři v primitivních ekonomikách. Dnes se využívají vědecké metody, které činí proces selekce přesnější, spolehlivější a hlavně efektivnější. Šlechtění rostlin před Mendelem, objev principů genetiky Archeologické nálezy naznačují, že již Asyřané a Babyloňané uměle opylovali palmu datlovou alespoň 700 let př.n.l. Rudolf Camerer z Německa se zasloužil o první informaci o pohlavním rozmnožování u rostlin r. 1694. Na základě experimentů zjistil, že pyl ze samčích květů byl nevhodný pro oplození a tvorbu semen u samicích rostlin. Jeho práce byla zaměřena na monoecické rostliny (jednodomé; rostliny s tyčinkovými i pestíkovými květy) v různých částech rostliny - např. kukuřice. Josef Kólreuter jako první prováděl hybridizaci, tj. křížení geneticky odlišných rodičů u řady druhů; 1760 až 1766. Thomas Fairchild (Angličan) prováděl r. 1717 mezidruhové křížení - křížení rostlin dvou odlišných druhů, Dianthus berbatus x D. caryophyllis. Získal hybrida. Další jev popisuje pozorování Američana Cotton Mater r. 1716, kdy ze zrn sklizených ze žluté kukuřice vyrůstaly rostliny s modrými a červenými zrny. To předpokládalo přirozené cizosprášení. Právě kukuřice byla extenzivně šlechtěna. Již r. 1846 Robert Reid z Illinois vytvořil tzv. Reidův Yellow Dent. Významná je práce švédského botanika Carl Linné (1707 - 1778), která vyvrcholila v binomický systém klasifikace rostlin a také přispěla k modernímu šlechtění. Lous Leveque de Vilmorin r. 1727 založil ve Francii první instituci věnovanou šlechtění rostlin a tvorbě nových odrůd (Vilmorin Breeding Institute). Vybrané mezníky šlechtění jsou shrnuty v Tab. 1.2. Tab. 1.2. Vybrané mezníky šlechtění rostlin. Před n.l. 9000 První důkaz domestikace rostlin na kopcích nad řekou Tigris 3000 Dokončení domestikace všech důležitých plodin ve Starém světě 1000 Dokončení domestikace všech důležitých plodin v Novém světě _700 Asyřané a Babyloňané uměle opylovali palmu datlovou_ 5 n.l. 1694 Camerer z Německa první demonstroval pohlavnost u rostlin, křížení považoval za metodu získání nových rostlinných typů 1716 Mather z USA pozoroval výsledky přirozeného křížení u kukuřice 1719 Fairchild vytvořil prvního umělého mezidruhového hybrida (karafiát x sweet william) 1727 Společnost Vilmorin ve Francii zavedla metodu hodnocení potomstev ve šlechtění 1753 Linné publikoval dílo Species plantarium, binomická nomenklatura 1761-1766 Kólreuter (Německo) doložil, že potomek hybrida získává znaky obou rodičů a je intermediální ve většině znaků; vytvořil prvního hybrida u tabáku 1847 Tvorba kukuřice Yellow Dent 1866 Mendel publikoval svoje objevy v díle Experimenty s hybridizací rostlin, formuloval zákony dědičnosti a objevil jednotky dědičnosti - geny 1899 Hopkins popsal selekční metodu ve šlechtění kukuřice 1900 Mendelovy zákony dědičnosti byly znovuobjeveny nezávisle Corrensem (Německo), de Vriesem (Holandsko) a von Tschermakem (Rakousko) 1903 Teorie čistých linií 1904-1905 Nilsson-Ehle předpokládal vícefaktoriální podstatu dědičnosti barvy perikarpu u pšenice 1908-1909 Hardy (Anglie) a Weinberg (Německo) formulovali zákon rovnováhy v populacích 1908-1910 East publikoval svoji práci o inbrídingu 1909 Schull prováděl rozsáhlý výzkum s inbredními liniemi při tvorbě hybridů 1917 Jones vytvořil prvního komerčního hybrida kukuřice 1926 Založena první semenářská společnost Pioneer Hi-bred Corn Company 1934 Dustin objevil kolchicin 1935 Vavilov publikoval dílo Vědecké základy šlechtění rostlin 1940 Harlan použil hromadnou selekci jako šlechtitelskou metodu 1944 Avery, MacLeod a McCarty objevili, že DNA je podstatou dědičnosti 1945 Hull navrhl rekurentní selekci ve šlechtění 1950 McClintock objevila systém transpozonů Ac-Ds 1953 Watson, Crick a Wilkins navrhli model struktury DNA 1970 Borlaug získal Nobelovu cenu za Zelenou revoluci Berg, Cohen a Boyer zavedli metodu rekombinantní DNA 1994 Rajče FlavrSavr® vytvořeno jako první geneticky modifikovaná potravina určená pro trh 1995 Vytvořena Br-kukuřice 1996 Zavedena sója RoundupReady® 2004 Vytvořena pšenice RoundupReady® Postmendelistická éra Moderní šlechtění je založeno na principech genetiky; některé z nich objevil J. G. Mendel. Jeho dílo bylo publikováno r. 1865. Objasňuje, jak jsou faktory pro konkrétní znaky přenášeny z rodičů na potomky a do dalších generací. Mendelovo dílo položilo základ koncepce genu a vědního oboru genetiky. Jednou z prvních aplikací genetiky ve šlechtění byla práce dánského botanika Wilhelma Johannsena, který r. 1903 formuloval teorii čistých linií na základě práce s hrachem. Jeho práce potvrdila dřívější pozorování, že metodu selekce je možné použít pro tvorbu 6 uniformních odrůd selekcí z potomstva jedné samosprašné plodiny opakovaným samosprášením a získáním vysoce homozygotních linií, které jsou následně kříženy. H. Nelson ukázal, že jednotka selekce je rostlina. Produkty křížení jsou hybridi, kteří mohou překonat oba rodiče v konkrétním znaku (tzv. hybridní zdatnost). Hybridní zdatnost nebo-li heteroze je základem moderních hybridních programů (př. kukuřice). R. 1919 D. F. Jones zavádí jednoduché křížení a koncept dvojnásobného křížení, což znamená tvorbu dvou- a čtyřliniových hybridů. Je to základ tvorby komerčních hybridů u kukuřice s cílem zvýšení efektivnosti a ekonomičnosti produkce osiva. Aplikace genetiky přinesla po letech úspěchy. Jedním z nich je tvorba zakrslých odrůd pšenice a rýže, které jsou lépe adaptabilní v subtropických oblastech světa. Tento způsob pěstování dramatickým způsobem změnil produkci potravin v těchto oblastech. Postup byl nazván Zelená revoluce. Mutageneze se ve šlechtění začala využívat ve 20. letech 20. století, kdy byl objeven vliv paprsků X na zvýšení variability rostlin. Mutační šlechtění se rozvíjelo hlavně po 2. světové válce, kdy vědci začali využívat k indukci mutací další částice - alfa, protony, gama záření. Mutageneze byla využita k tvorbě řady mutantních odrůd. Výsledky moderního šlechtění rostlin Zvyšování výnosů Hlavním parametrem šlechtitelské práce je zvyšování produkce konkrétní plodiny. Během let došlo ke skutečně významnému zvýšení výnosů u všech hlavních plodin. Např. výnos kukuřice se v USA zvýšil od r. 1940 (2 000 kg/ha) do 90. let (7 000 kg/ha) více než 3krát. V Anglii se výnos pšenice během 40 let také zvýšil 3krát z 2 000 kg/ha na 6 000 kg/ha. Je to způsobeno vlivem využití genetického potenciálu plodiny, především zvýšením odolnosti k chorobám, ale také zlepšením zemědělské praxe (aplikace hnojiv, zavlažování). Obr. 1.1. Zvyšování výnosů tří hlavních plodin zajedno tisíciletí. 160 140 120 ľj 100 2 80 •1 60 40 -20 -0 kukuřice ■ pšenice □ sója 1 I t [ 950 1964 1972 1982 1992 2002 rok 7 Změny v obsahu látek Zlepšuje se nutriční kvalita některých plodin. U kukuřice se zvyšuje obsah lysinu a kvalita bílkovin. Produkují se různé typy pšenice pro různé zpracování: chléb, těstoviny, koláče, semolina. Genové inženýrství umožnilo produkci slunečnic s vyšším obsahem olejů a zvýšení nutriční hodnoty (např. provitaminu A u „zlaté rýže"). Došlo k prodloužení skladovatelnosti u rajčat; bylo toho docíleno snížením exprese látek spojených s kazivostí plodů. Zvýšení adaptability Některé plodiny se pěstují v oblastech, kde se přirozeně nevyskytují. Proto se šlechtí odrůdy se změněnou fyziologií, tj. přizpůsobené odlišné délce dne, fotoperiodě. Nebo odrůdy necitlivé k fotoperiodě, které kvetou a dozrávají v jakékoliv fotoperiodě. Také se liší délka vegetační doby. Existují odrůdy rané, ty dokončí svůj generativní vývoj před nástupem nepříznivého počasí. Nebo to umožní dvě sklizně za sezónu. V suchých oblastech má půda tendenci akumulovat soli. Proto je nezbytné šlechtit odrůdy odolné k půdám s vyšším obsahem solí, především NaCl a hliníku. U ječmene a rajčete existují odrůdy odolné k chladu, suchu a vyzimování. Zelená revoluce Úkolem moderní společnosti je vyprodukovat dostatek potravin, aby se nakrmila celá lidská populace. Thomas Maltus r. 1798 určil geometrickou řadu, kterou se zvětšují přírodní populace. Pozoroval, že lidská populace se každých 25 let zdvojnásobuje bez ohledu na svoji původní velikost. Její zvětšování se děje geometrickou řadou, zatímco zásoby potravy jen aritmetickou (při nejlepším). Z technických pokroků ve 20. století měly hospodářský užitek především ekonomicky rozvinuté země. Hlad a podvýživa zůstaly v rozvojových zemích. Mnoho z těchto zemí je závislých na pomoci. R. 1967 presidentův poradní výbor v USA upozornil, že problém nedostatku potravin je velký. Rockfellerova a Fordova nadace vydala výzvu k založení prvního mezinárodního zemědělského systému pro pomoc a zavedení zemědělských technologií do rozvojových zemí. Skromné začátky měly dramatický dopad na produkci potravin ve třetím světě, zvláště v Asii. Tento proces byl od r. 1968 nazýván Zelenou revolucí. Zelená revoluce odstartovala r. 1943, kdy mexická vláda a Rockfelerova nadace sponzorovala projekt „Mexičan Agricultural Program" pro zvýšení produkce potravin v Mexiku. První cílovou plodinou byla pšenice a cílem bylo zvýšení její produkce. Pomocí interdisciplinárního přístupu vědecký tým vedený Normanem Borlaugem, šlechtitelem pšenice, začal shromažďovat genetické zdroje pšenice z celého světa (východní Afriky, Středního Východu, jižní Asie, západní polokoule). Klíčový genotyp, který použil Borlaug ve svých šlechtitelských programech, byl japonský „Norin" - zakrslý genotyp poskytnutý Butonem Baylesem z USDA a segregující (F2) populace „Norin 10" po křížení s „Brevor" poskytnutá Orvillem Vogelem z USDA. Tyto zdroje byly kříženy s původní mexickou pšenicí, která byla přizpůsobená (k teplotě a fotoperiodě) pro tuto oblast a byla rezistentní k chorobám; měla však nízký výnos a byla náchylná k poléhání. Tento tým vyšlechtil odrůdu odolnou k poléhání v důsledku introdukce genů pro zakrslost ze severoamerických kultivarů. K tomuto průlomu došlo r. 1953. Dalším křížením a selekcí vznikly první mexické zakrslé odrůdy pšenice „Penjamo 62" a „Pitic 62" . Tyto dva hybridy společně s dalšími odrůdami dramaticky změnily výnosy v Mexiku a udělaly Mexiko hlavní zemí pro export pšenice. Úspěšné odrůdy byly zavedeny v Pákistánu, Indii a Turecku r. 1966 s podobným výsledkem. 8 Výnosy pšenice se zvýšily z 300 tisíc na 2,6 mil. tun /rok. Výnosy z hektaru se zvýšily z 750 na 3 200 kg, tj. více než 4krát. Mexický model - interdisciplinární přístup, mezinárodní tým - byl zopakován u rýže na Filipínách r. 1960. Cílem týmu bylo zvýšit výnosy rýže. Také byly shromažďovány genové zdroje rýže. Předpokládalo se, že zakrslé genotypy stejně jako u pšenice, budou odolné kpoléhání. R. 1966 IRRI uvolnilo řadu zakrslých odrůd pro farmáře na Filipínách. Nejúspěšnější byla IR8, která byla raná (120 dní do dozrání), což umožnilo v některých oblastech získat dvě sklizně za rok. Krátké a pevné stonky zlepšených zakrslých kultivarů byly odolné k poléhání. Nezakrslé původní genotypy měly nízký výnos zrn. Produkce obilnin v Asii se v letech 1970 až 1995 zdvojnásobila, populace se zvýšila o 60%. Úspěch Zelené revoluce nezasáhl sub-saharskou Afriku, oblast s trvalým nedostatkem potravy, především kvůli nedostatku infrastruktury a omezeným zdrojům. N. Borlaug získal r. 1970 Nobelovu cenu za mír za úsilí boje proti hladu. Budoucnost šlechtění rostlin 1. Nové cíle šlechtění rostlin Tradiční funkce šlechtění jsou - potraviny, krmiva, vlákna pro průmysl, okrasné druhy - ty budou pokračovat. K novým cílů patří například zvýšení kvality prostřednictvím zvýšení obsahu jednotlivých vitamínů nebo minerálů v potravinách. Nové technologie využívání rostlin jako bioreaktorů k produkci farmaceutických látek -tvorba protilátek vůči lidským chorobám. Byly zaznamenány úspěchy s inkorporací povrchových antigénu Streptococcus do tabáku a herpes viru do sóje a rýže. 2. Nové nástroje šlechtění rostlin Aplikace biotechnologií a genového inženýrství ve šlechtění, manipulace s kvantitativními znaky. 3. Vzdělání šlechtitelů Zvyšují se nároky na vědomosti a zručnost jak v konvenčních tak molekulárních technikách. 4. Klíčoví hráči v průmyslu šlechtění Vytváří se nadnárodní farmaceutické inkorporace. 5. Výnosy Šlechtí se na adaptaci, na vyšší odolnost vůči stresům prostředí. 6. Biotechnologie Orientace na nutriční hodnotu plodin a země třetího světa. 9