Genetické zdroje ve šlechtění Úspěšná práce šlechtitelů závisí na rozmanitosti materiálu, se kterým mohou pracovat. Genetické zdroje rostlin (genofond) využívané ve šlechtění jsou nezbytným výchozím materiálem. Je důležité jejich shromažďování, hodnocení, správné využívání, správa a konzervování, aby se předešlo nenávratným ztrátám cenného genetického materiálu. Cílem této kapitole bude 1. Diskutovat důležitost genetických zdrojů ve šlechtění rostlin. 2. Definovat typy genetických zdrojů. 3. Diskutovat zdroje genofondu pro šlechtění rostlin. 4. Diskutovat technologie konzervace genových zdrojů. 5. Diskutovat mezinárodní funkci konzervace genetických zdrojů. Důležitost genetických zdrojů ve šlechtění rostlin Existence rozsáhlého genofondu rostlin je nezbytným základem pro šlechtění. Je východiskem pro výběry vhodných výchozích materiálů žádoucích vlastností, které jsou zahrnuty do šlechtění s cílem zlepšení konkrétní plodiny. Šlechtitelé jednak využívají existující rozmanitost a vybírají vhodné genotypy, jindy vytvářejí novou rozmanitost prostřednictvím hybridizace, indukce mutací nebo genetickou transformací. Z takto vytvořené základní populace se vybírají vhodnými metodami nové genotypy. Jestliže chce šlechtitel zlepšit genotyp rostliny, musí najít zdroj vhodných genů a zvolit vhodný šlechtitelský program. Pro zjednodušení vyhledávání vhodných genových zdrojů jsou zakládány genové banky, jejichž úkolem je shromažďovat a katalogizovat, uchovávat a spravovat velké kolekce genových zdrojů. Umožňují vědcům rychlé vyhledání a získání vhodného materiálu pro jeho šlechtitelský program. Význam center diverzity rostlin pro šlechtění Z poznatků o centrech původu kulturních rostlin vyplývá skutečnost existence přirozených center diverzity, tedy rezervoárů genetické rozmanitosti v určitých oblastech světa. Pro šlechtitele jsou nesmírně cenná, protože představují zdroj diverzity především planých příbuzných forem současných odrůd různých druhů rostlin. V důsledku šlechtění nových odrůd dochází ke zužování genetické rozmanitosti a pěstování stejných odrůd na velkých plochách. To se může projevit genetickou erozí především u vysoce prošlechtěného materiálu. Takový materiál nevyhovuje pěstování ve změněných podmínkách. Plané příbuzné druhy jsou tak důležitým zdrojem nových genů pro odolnost k různým chorobám, abiotickým faktorům prostředí jako je sucho a chlad, ale i zdrojem genů pro odlišné chemické složení zásobních látek, nepukavost aj. znaky. Zdroje genofondu ve šlechtění rostlin Hlavními zdroji rozmanitosti mohou být: 1) Domestikované druhy. 2) Nedomestikované druhy. 3) Jiné druhy a rody. Existuje pět hlavních typů genových zdrojů: 1) Elitní genové zdroje - komerční odrůdy. 2) Zlepšené genové zdroje - rozpracovaný šlechtitelský materiál. 1 3) Ekotypy - krajové odrůdy. 4) Plané druhy a plevele. 5) Nové zdroje genů. Domestikované rostliny Domestikované druhy již byly podrobeny umělé selekci a využívají se jako zdroj potravin pro člověka nebo pro jiné účely. Existují různé typy takových materiálů. 1) Komerční odrůdy Současné nebo i restringované (vyřazené ze seznamu používaných) odrůdy, které jsou výsledkem šlechtění na určitý znak. Mají vhodné kombinace genů, jsou adaptované k určitým podmínkám prostředí, mají dobrou výkonnost. Restringované odrůdy byly vyřazeny z důvodu nějaké nevhodné vlastnosti, např. náchylnosti k určitému patogenu, nebo byly nahrazeny výkonnější odrůdou. I zde mohou šlechtitelé hledat nové vhodné kombinace genů. 3) Šlechtitelský materiál Jde o rozpracovaný šlechtitelský materiál, některý může mít jedinečné vlastnosti vhodné pro perspektivní využití. 4) Ekotypy - krajové odrůdy Byly vytvořeny farmáři v určitých klimatických podmínkách. Výhodou je dlouhodobé přizpůsobení určitým podmínkám a existence komplexu adaptovaných genů. Obvykle vysoce heterogenní, výhodná je odolnost ke stresům prostředí, i když mají nižší, ale stabilní výnosy. Mohou být využity jako výchozí materiál ve šlechtění pro hromadnou selekci nebo tvorbu čistých linií. 5) Introdukované rostliny Rostliny, které byly introdukovaný z jiných oblastí, zemí. Vhodné pro hybridizační projekty. 6) Nové zdroje genů Výsledky záměrné genetické manipulace - např. mutageneze. Nedomestikované rostliny Divoké populace rostlin, které jsou zvýhodněné z hlediska přežití v nepříznivých podmínkách - tvrdé osemení, nepukavost, ale nevýhodné z hlediska výnosů. Mohou být vhodnými donory jednotlivých genů. Využívají se v programech vzdálené hybridizace nebo jako očko při roubování (citrusy, vinná réva). Jiné druhy a rody Vzdálená hybridizace naráží na problémy s křižitelností a fertilitou hybridů především u taxonů vzdáleně příbuzných a geneticky nehomologních. Aplikace speciálních metod - in vitro embryokultury, opylení in vitro - umožní překonání bariér křižitelností. Je nezbytný individuální přístup při řešení tohoto problému u jednotlivých druhů. Koncepce genofondu kulturních plodin J.R. Harlan a J.M.J de Wet navrhli klasifikaci genofondu pěstovaných druhů na základě obtížnosti přenosu genů do kulturních plodin. Rozlišili tři kategorie - primární, sekundární a terciární genofond. 1) Primární genofond (GP1) Druhy v rámci genofondu GP1 jsou snadno křižitelné, nejsou problémy s fertilitou hybridů. Není žádné omezení pro tok genů mezi členy téhož genofondu. GP1 obsahuje jak kulturní tak plané druhy, často obsahuje kulturní druh a jeho přímé předky. 2) Sekundární genový půl (GP2) 2 GP2 obsahuje jak kulturní tak jejich plané příbuzné druhy, jsou však vzdáleně příbuzné s druhy zGPl, z čehož vyplývají problémy s křižitelností a fertilitou hybridů. Je nutné využívat konkrétní metody pro překonání bariér křižitelností výchozích forem a fertility jejich hybridů. 3) Terciární genový půl (GP3) Přenos genů hybridizací je velmi obtížný. Přenos genů mezi GP1 a GP3 je velmi obtížný v důsledku letality, sterility a dalších poruch. K využití genofondu vzdáleně příbuzných druhů je nezbytné využít speciální metody jako jsou embryokultury, metoda prostředníka apod. Př. Rýže (Oryza) a fazol (Phaseolus) z hlediska jejich genofondů a křižitelností. GP1 GP2 GP3 O. sativa O. barthi rýže s jiným geonomem než A (B, C, D, E, F, G, H, J) O. nivara O. longistaminata P. vulgaris P. coccineus P. acutifolius P. costariceusis P. polyanthus Zatímco všechny plodiny mají primární genofond společný s kulturními druhy, všechny plodiny nemají plané druhy se stejným genofondem (GP1). Jen vzácně GP1 obsahuje druh kulturní a jiný taxon s ním křižitelný - např. mandloň patří do GP1 broskvoně. Většina plodin má GP2, který zahrnuje druhy stejného rodu. Některé druhy nemají vůbec GP2 - ječmen, sója, cibule). Konzervace genetických zdrojů Genové banky V genových bankách je genetický materiál konzervován ex situ. Materiály jsou uchovávány mimo jejich přirozené prostředí v prostředí vytvořeném člověkem. Zakládání velkých kolekcí začalo aktivitou ruského vědce N. I. Vavilova na začátku minulého století. Již v té době bylo nezbytné uchovávání ex situ vzhledem k postupující genové erozi krajových odrůd a jiných původů. Společně s těmito kolekcemi byly zakládány kolekce šlechtitelských materiálů, které vznikaly v konkrétních výzkumných ústavech jako genové banky v 70. letech min. st. Zakládaly se z důvodu uchování, studia a vytváření genetických zdrojů kulturních druhů a příbuzných planých druhů. V genových bankách byl materiál uchováván ve formě semen, in vivo (jestliže uchování semen bylo obtížné) nebo in vitro (kryokonzervace). Na rozdíl od botanických zahrad, v genových bankách byla zachována rozsáhlejší vnitrodruhová rozmanitost. Podstata genetických zdrojů kulturních plodin Genetické zdroje rostlin můžeme rozdělit do dvou skupin; první tvoří samotné kulturní druhy, jejich plané formy a příbuzné druhy. Jejich význam pro zlepšování plodin v současné době závisí na jejich sběru, uchování a vyhodnocení. Druhou skupinu tvoří další druhy patřící k plevelům a také druhy mimo rostlinnou říši. Tato skupina je využitelná až v souvislosti s novými metodami biotechnologií, které umožňují introdukci cizorodého genetického materiálu do kulturních druhů. Zatímco řada materiálů z první skupiny je konzervována v genových bankách (ex situ), vzrůstají požadavky na konzervaci materiálů druhé skupiny in situ pro zachování diverzity jako celku na přirozených stanovištích. Všechny druhy rostlin mohou mít význam v budoucnosti, a proto stojí za to je uchovávat. Primitivní a divoké druhy jsou významným zdrojem genů odolnosti. Také se zvyšuje důležitost různých genetických 3 zdrojů z hlediska možného využití jako léčiva, krmiva, technická vlákna, přírodní zdroje pro výrobu oblečení, energie. 6,5% všech genetických zdrojů využitých za posledních 5 let ve šlechtění a semenářství, jejichž využití vyústilo v nové komerční materiály, byly plané druhy a krajové odrůdy, ve srovnání s 2,2% nových genotypů, které vznikly indukcí mutací. Od začátků zemědělství se genetická diverzita snižuje v důsledku domestikace a šlechtění. Řada krajových odrůd je ohrožena. Kulturní rostliny představují pouze 3% cévnatých rostlin a jen 30 druhů slouží jako potraviny na celém světě. Kolekce genových zdrojů Genové zdroje se většinou uchovávají ve formě semen, ale i vegetativních částí - řízků (in vitro) nebo pylu. Semena se uchovávají po snížení obsahu vody na 5% a při nízkých teplotách pro zachování klíčivosti. Druhy kolekcí genových zdrojů 1) Základní kolekce Uchovává se při -10°C až -18°C nebo kryokonzervací při -150°C až -196°C po dobu 20 let a více. 2) Zálohové kolekce USA national Seed Storage Laboratory ve Fort Collins v Coloradu je záložní pro CIMMYT (Centro Internationale de Mejoramiento de Maiz y Trigo) a IRRI (International Rice Research Institute). Obsahuje část vzorků ze základní kolekce. 3) Aktivní kolekce Jsou zde vzorky k okamžitému použití, uchovávají se při 0°C, mají 8% vlhkost, životaschopnost semen jelO až 15 let. Základní a zálohové kolekce jsou jen pro dlouhodobé uchování vzorků. Pěstování na poli Provádějí se přesevy hlavně u autogamiích druhů. Kryokonzervace Je to uchování vzorků především vegetativních částí rostlin při -150°C až -196°C. Jako kryoprotektanta se používá směs cukru a polyetylenglykolu s dimetylsulfoxidem. In vitro Vegetativní části rostlin se uchovávají ve formě suspenzních (buněčných) kultur, kalusů a meristematických pletiv. Pro jednotlivé druhy musí být vypracovány vhodné a spolehlivé metody regenerace. Nejlepší jsou meristémové kultury, protože jsou geneticky stabilní. Molekulární konzervace Uchování vzorků ve formě DNA. Využití genetických zdrojů Rezistentní šlechtění nejvíce využívá genové zdroje k vyhledávání odolných materiálů s novými geny odolnosti, ty potom využívá k introdukci genů do kulturních odrůd. Je snaha o tzv. pyramidování genů, což je vytváření materiálů s několika geny determinujícími daný znak, např. odolnost. Odolnost je pak dlouhodobější, déle trvá její překonání. Příklady využívání genetických zdrojů: 4 Odrůdy registrované od r. 1973 do r. 1990, které byly vytvořeny z materiálů vybraných z genové banky v Gaterslebenu: Jarní ječmen 30 odrůd Ozimý ječmen 3 Jarní pšenice 1 Ozimá pšenice 12 Hrách 2 Hrách jako pícnina 3 Salát * 1 Hrách zeleninový 4 Turecká pšenice byl využita pro zlepšení odolnosti západních odrůd pšenice r. 1995, znamenalo to úsporu 50 mil. dolarů za rok. Etiópske ječmeny byly využity k tvorbě odrůd kalifornských ječmenů odolných k viru žluté zakrslosti, ušetřilo se tím 160 mil. dolarů za rok. Mexické fazole byly využity ke zlepšení odolnosti vůči škůdci hmyzu listopasu čárkovanému, který poškozoval až 25% uskladněných fazolí v Africe a 15% v Jižní Americe. Dopad shromažďování genových zdrojů V Severní Americe se genové zdroje využívají hlavně ve šlechtění pšenice, ječmene, sóje, rýže, cukrové řepy, kukuřice, brambor, tabáku a bavlníku. 1. Avokádo - introdukováno z Mexika 1898 do Kalifornie, 2. Rýže - z Japonska r. 1900 do Louisiany a Texasu, 3. Špenát - z Manchurie r. 1900 do Virginie, 4. Broskvoně - z kolekcí r. 1920, 5. Oves - jeden z nejlepších ovsů odolných k chorobám byl vyšlechtěn pomocí genových zdrojů dovezených z Izraele r. 1960. Další příklady - zakrslá pšenice introdukovaná do Pákistánu, Indie, Filipín jako součást Zelené revoluce. Sója a slunečnice byla introdukovaná do Indie. Mezinárodní konzervace genových zdrojů Při tvorbě mezinárodních kolekcí je důležité vyhnout se duplikacím vzorků; při kontrolách bylo zjištěno, že z 250 tisíc vzorků ječmene jen 50 tisíc bylo jedinečných, jinak byly potvrzeny duplikace. Historie 1898 - US Department of Agriculture (USDA) - začátek snah o tvorbu kolekcí Davidem Fairchildem 1905-1918 - F.N. Meyer vytvořil vynikající kolekce z Asie, Ruska - vojtěška, jabloň, ječmen, meloun, jilm, zakrslé třešně 42 nových odrůd sóje do USA - na semeno i na olej 1898 - první vzorek PI 1 zelí hlávkového z Moskvy (PI 600 000 slunečnice, zakrslý genotyp z USDA-ARS) Začátek 20. st. - Vavilov shromáždil 250 tisíc vzorků rostlin v St Peterburgu FAO - Food and Agricultural Organization of the United Nations je zodpovědná za zachování genetické konzervace IBPGR - International Board of Plant Genetic Resources založený při FAO v Římě 1974 CGIAR - Consultative Group of International Agriculture Research IARC - International Agricultural Research Center, hlavní sponzor genetické konzervace je Další instituce: 5 1960 - EUCARPIA - European Association for Plant Breeding Research pro oblast Evropy a Středozemí 1981 - Vegetable Gene Bank při National Vegetable Research Station ve Velké Británii, konzervace genetických zdrojů zelenin Národní konzervační systémy USA NPGS - National Plant Germplasm System, obsahuje více než 400 tisíc vzorků r. 2004 - 205 čeledí, 1644 rodů, 10 205 druhů, celkem 460 799 vzorků Každý rok přibývá 7 až 15 tisíc nových položek. Introdukce genových zdrojů Beltsville, Maryland Plant Introduction Office, součástí Plant Genetics and Germplasm Institute při USDA-ARS Každá položka má číslo PI - plant introduction Existují speciální kolekce, např. National Small Grains Collection - vzorky pšenice, ječmene a rýže ze 100 zemí. Česká republika Výzkumný ústav rostlinné výrovy, v.v.i. Praha-Ruzyně Hlavní činnost genové banky (GB) je zaměřena na rozšiřování, hodnocení, dokumentaci, uchování a využití genetických zdrojů rostlin (GZR). Uvedené činnosti jsou zahrnuty do Národního programu konzervace a využití genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity, který je financován Ministerstvem zemědělství. V rámci tohoto programu je genová banka zodpovědná za koordinaci a další rozvoj kolekcí genetických zdrojů rostlin v České republice. Genová banka zajišťuje uchování veškerých semeny množených genetických zdrojů a zprostředkovává jejich sběry a konzervaci ohrožených GZR, provádí výběr druhů vhodných jako meziplodiny, hodnocení a výběr opomíjených a nových plodin, které by mohly být využity ve zdravé lidské výživě, inovuje technologie skladování a vyvíjí ,core' kolekce GZR. Genová banka zajišťuje střednědobé a dlouhodobé uchování veškerých semeny množených genetických zdrojů z českých plodinových kolekcí a zprostředkovává jejich výměnu s podobnými pracovišti v zahraničí. Kapacita skladovacího prostoru v genové bance je 93 000 6 vzorku. Vzorky semen jsou skladovány ve dvou teplotních režimech a to -18°C pro základní kolekci a-5°C pro aktivní kolekci. Aktivní kolekce semen druhů citlivých na skladování (zeleniny, květiny) jsou rovněž uchovávány při teplotě -18°C. V aktivní kolekci jsou uchovávány všechny vzorky semen a vybrané nejcennější z nich též v kolekci základní. Základní kolekce je uchovávána jako dlouhodobá rezerva pro budoucnost; z aktivní kolekce jsou vzorky distribuovány uživatelům. Vzorky semen a odpovídající informace jsou poskytovány na základě žádostí a jsou určeny k výzkumnému, šlechtitelskému nebo výukovému použití. Skupina dokumentace zajišťuje centrální dokumentaci genetických zdrojů rostlin (GZR) v českých kolekcích, zodpovídá za další rozvoj uživatelského programu EVIGEZ, za management evropské databáze pšenice (EWDB) a vývoj dalších databází (Rodokmeny pšenice, Rodokmeny ječmene, Ovsík a trojštět). Kromě klasických činností genové banky jako je dokumentace, uchování a výměna GZR, hodnotí pracovníci oddělení GB kolekce pšenice, tritikale, ozimého ječmene, pohanky, prosa, amarantu a quinoi. Genová banka je též zodpovědná za uchování kolekcí řepy, slunečnice, kukuřice a tabáku. Pro rozsáhlé kolekce (pšenice atp.) jsou vyvíjeny a uváděny do praxe racionalizační metody jako např. 'core' kolekce. Základní činnosti genové banky jsou doplňovány o témata výzkumných projektů zaměřených na mapování, sběry a konzervaci ohrožených GZR, výběr druhů vhodných jako meziplodiny, hodnocení a výběr opomíjených a nových plodin, které by mohly být využity ve zdravé lidské výživě, zlepšování technologie skladování vzorků semen a tvorba 'core' kolekcí GZR. Informační systém EVIdence GEnetických Zdrojů rostlin (EVIGEZ ) byl vyvíjen od roku 1984 ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby v Praze jako speciální uživatelský program pro dokumentaci genetických zdrojů zemědělsky využívaných rostlin (GZR) v bývalém Československu. Od roku 1992 je systém využíván v České republice v síti 12 spolupracujících institucí (lokalizovaných na 15 pracovištích), které se podílejí na Národním programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a agrobiodiversity. Databáze GZR sestává ze tři základních informačních okruhů: • Pasportní data - základní informace o genetickém zdroji • Popisná data - charakterizace a vlastní hodnocení (podrobné hodnocení morfologických, fenologických, biologických a hospodářských znaků ve stupních 1 -9, na základě národních klasifikátorů, které jsou v současnosti vypracovány pro 28 plodin) • Skladová dokumentace genové banky VURV Centrálně je informace shromažďována v genové bance VÚRV Praha a dílčí informace týkající se jednotlivých kolekcí jsou distribuovány na jednotlivé spolupracující ústavy. Data jsou pravidelně obousměrně vyměňována. Struktura informací je kompatibilní s mezinárodními standardy. Pasportní data jsou součástí většiny mezinárodních plodinových databází. Pasportní informace je volně dostupná ve versi on-line a nahrazuje dříve publikované katalogy GZR. Seznam institucí podílejících se na práci s kolekcemi GZR v ČR a přehled jejich aktivit: 7 Instituce, adresa ISTCODE typ instituce Aktivity, kolekce Výzkumný ústav rostlinné výroby,_y^vx CZE003 (VÚRV) Státní Drnovská 507 MZe 161 06 Praha - Ruzyně Tel.: + 420 233 022 111 Fax: + 420 233 310 636 email: cropscience@vurv.cz Národní genová banka: dlouhodobé a střednědobé uchování semen všech generativně množených druhů jako aktivní kolekce a vybrané druhy jako duplikace v základní kolekci Národní informační systém EVIGEZ Koordinace "Národního programu uchování a využití genetických zdrojů rostlin"a koordinace mezinárodní spolupráce v oboru genetických zdrojů rostlin 1.1 VURV, V.V.L oddělení CZE122 genové banky Drnovská 507 r^fN 161 06 Praha - Ruzyně í JI Tel.: + 420 233 022 364^^ Fax: + 420 233 022 286 email: stehno@vurv.cz Kolekce: pšenice (včetně planých druhů ), ozimý ječmen, tritikale, kukuřice, slunečnice, řepa cukrová a krmná, pohanka, laskavec, proso, bér a další alternativní obilniny, Mezinárodní kolekce slunečnice ECP/GR Evropská databáze pšenice (EWDB ) 1.2 VURV, v.v.i. oddělení CZE061 zelenin a speciálních plodin pracoviště Olomouc r^lf^i Šlechtitelů 11L|lJ 783 71 Olomouc-Holice Tel. + Fax: +420 585 209 963 email: olgeba@ova.pvtnet.cz Zeleniny; koreninové, aromatické a léčivé rostliny Polní GB - vegetativně množené druhy Mezinárodní kolekce česneku (Allium sp.) VÚRV, v.v.L - Výzkumná 1.3 stanice vinařská, pracoviště CZE041 Réva vinná (část kolekce) Polní GB - réva vinná Karlštejn 267 18 Karlštejn Tel.:+ 420 311 681 131 email: jandurova@vurv.cz Zemědělský výzkumný ústav s.r.o. Kroměříž Havlíčkova 2787 CZE047 Privátní Jarní ječmen, oves, (pracovní kolekce pšenice) žito 8 756 41 Kroměříž Tel.: + 420 573 317 111 Fax: + 420 573 339 725 email: vukrom@vukrom.cz 3 i AGRITEC, s.r.o. Šumperk Zemědělská 787 12 Tel.: + 420 583 Fax: + 420 583 CZE090 16 Privátní Šumperk 382 111 382 999 Hrách, fazol, vikev, bob, vlčí bob, ostatní lusko viny; len a další technické plodiny Mezinárodní databáze lnu (ESCORENA) email: agritec@agritec.cz aani Vfiíč OSEVA PRO s.r.o. Privátní OSEVA PRO s.r.o. 4.1 Výzkumná stanice CZE082 travinářská 756 54 Zubří 698 Tel.: + 420 571 658 195-6 Fax: + 420 571 658 197 email: zubri@oseva.cz Trávy včetně planých ekotypů, fytocenózy květnatých luk, okrasné traviny ECP/GR Evropská databáze - Trisetum flavescens, Arrhenatherum elatius 4.2 OSEVA PRO s.r.o. Výzkumný ústav olejnin Purkyňova 6 746 01 Opava Tel.: + 420 553 624 160 Fax: + 420 553 624 388 email: opava@oseva.cz CZE065 Řepka, řepice, hořčice, mák, ostatní olejniny Výzkumný a šlechtitelsky A1, ustav ovocnářsky s.r.o. 507 51 Holovousy Privátní Třešně, višně, slivoně, jabloně, hrušně a další drobné bobulovité ovoce Polní GB - vegetativně množené ovocné stromy a keře 9 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita , Brno Fakulta zahradnictví v Lednici CZE050 Státní -MS 691 44 Lednice na Moravě Tel.: + 420 519 340 106 Fax: + 420 519 340 159 email: krska@mendelu.cz Meruňky, broskve, mandloně, réva vinná (část kolekce); vybrané vegetativně množené druhy zelenin a okrasných druhů Polní GB - vegetativně množené ovocné druhy, vinná réva a vybrané druhy zeleniny Výzkumný ústav CZE096 pícninářský s.r.o. Zahradní 1 Privátní 664 41 Troubsko Tel.: + 420 547 227 380-4 Fax: + 420 547 227 385 email: vupt@vupt.cz Vojtěška, jetel, ostatní pícniny (včetně perspektivních planých druhů ) trav mimo Výzkumný ústav bramborářský s.r.o. Dobrovského 2366 580 03 Havlíčkův Brod Tel: + 420 569 466 213 Fax: + 420 569 421 578 email: vubhb@vubhb.cz CZE027 Privátní Brambor (včetně planých a příbuzných druhů) -in vitro kolekce bramboru 9 Chmelařský Institut s.r.o. CZE112 Kadaňská 2525 Privátní Chmel Polní GB - polní kolekce chmele Výzkumný ústav Silva 10 Taroucy pro krajinu a CZE079 okrasné zahradnictví, v.v.i. Okrasné rostliny Polní GB -vegetativně množené okrasné druhy, in vitro kolekce Rhododendronu Květnové 252 43 Tel.: + 420 Fax: + 420 nám. 391 Průhonice 296 528 111 267 750 440 Státní - MZP email: vukoz@vukoz.cz 10 11 ^MPELO:L aSCZE005 Znoimo - Vrbovec Privátní 671 24 Vrbovec ^ Tel.: + 420 515 230 103 Fax: + 420 515 221 298 jSr^ email:info@ampelos.cz 4fVV AMPFIOS Réva vinná (část kolekce) Polní GB - réva vinná ^ Botanický ústav A V ČR, CZE042 V.V.l. r,. , 1 Státní Zámek 1 252 43 Průhonice ^^^^ Tel.: + 420 271 015 111 íAéŤ03l Fax: + 420 267 750 031 ■ íCŘSM email:ibot@ibot.cas.cz 1 ^p^^^ Kolekce Iris Polní GB - kosatec Genová banka bramboru in vitro ve Výzkumném ústavu bramborářském Havlíčkův Brod Vlastní technika dlouhodobého udržování in vitro spočívá v indukci tvorby mikrohlízek na modifikovaných médiích MurashigeaSkoog bez růstových regulátorů a v kultivaci při teplotě 10 0 C, 10 hodinové fotoperiodě a intenzitě osvětlení 3000 luxů. Subkultivace je prováděna po 10 - 14 měsících pomocí rašících mikrohlízek. V genové bance je uchováváno 1547 vzorků bramboru, rozdělených do šesti podkolekcí. Jsou to odrůdy světového sortimentu, tetraploidní hybridy, indukované primární a sekundární dihaploidy, kulturní druhy, plané druhy a mezidruhové hybridy. Uživateli genové banky jsou praktičtí šlechtitelé bramboru, vysoké školy a výzkumná pracoviště v České republice a v zahraničí. Odkazy Zahraniční dokumentační systémy GZR: ^European Cooperative Programme for Crop Genetic Resources Networks (ECP/GR)- ECP/GR Řím ^EURISCO - Evropsky katalog genetických zdrojů rostlin 11 ^Centre for Genetic Resources , The Netherlands (CGN) , Centrum pro genetické zdroje Wageningen •Nordic Gene Bank (NGB) - Genová banka Alnarp •BLE- GENRES (ZAPI) Bonn - Zemědělské informační centrum Bonn • GRIN-The National Plant Germplasm System (NPGS) - USD A informační systém • SINGER-SGRP - informační systém CGIAR Databáze na serveru VÚRV: ^ECP/GR European Wheat Database (EWDB)- Evropská databáze pšenice • Wheat Pedigree, Genes and Alleles - Rodokmeny, identifikované geny a alely u pšenice ^Barley Pedigree Catalogue - Rodokmeny a pasportní data ječmene ■ ECP/GR European Arrhenatherum and Trisetum Database - Evropská databáze ovsíku a trojštětu ■rf Webová stránka Národního programu - Důležité dokumenty a odkazy Další dokumenty: • Národní program konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganizmů významných pro výživu a zemědělství (2007-2011) Mezinárodní smlouva o genetických zdrojích rostlin (oficiální český překlad 2004) Standardní dohoda o poskytování genetických zdrojů rostlin - Standard Material Transfer Agreement (SMTA) a Přehled hlavních genových zdrojů v USA Počet položek Barley Genetic Stock Center Aberdeen, IA ječmen 3 262 Clover Collection Lexington, KY jetel 246 Cotton Collection College Station, TX bavlník 9 536 Desert Legume Program Tuscon, AZ různé 2 585 Maize Genetics Stock Center Urbana, IL kukuřice 4 710 National Arctic Plant Genetic Resources 12 Unit Palmer, AK různé 515 National Arid Land Plant Genetic Resources Unit Parlier, CA různé 1 177 National Center for Genetic Resources Preservation Fort Collins, CO různé 23 007 National Clonal Germplasm Repository Corvallis, OR různé 12 943 National Clonal Germplasm Repository Riverside, CA citrusy, datle 1 167 National Clonal Germplasm repository Davis, CA ovocné dřeviny ořechy, vinná réva 5 397 National Germplasm Resources Laboratory Beltsville, MD různé 252 National Small Grains Collection Aberdeen, IA ječmen, další 126 883 National Temperate Forage Legume Genetic Resources Unit Prosser, WA různé North Central Regional Plant Introductions Stations Ames, IA různé 47 684 Ornamental Plant Germplasm Center Columbus, OH různé 2 271 Pea Genetic Stock Center Pullman, WA hrách 501 Pecan Breeding and Genetics Brownwood, Somer Ville, TX ořechy pekan 881 Soybean/Maize Germplasm Pathology and Genetics Research Unit Urbana, IL sója, kukuřice 20 601 Subtropical Horticulture Research Station Miami, FL různé 4 779 Tobacco Collection Oxford, NC tabák 2 106 Tomato Genetics Resource Center Davis, CA rajče 3 381 Tropical Agriculture Research Station Mayaguez, Porto Rico různé 652 Tropical Plant Genetic Resource Management Unit Hilo, HA různé 692 United Potato Genebank Sturgeon Bay, WI brambor 5 648 Wheat Genetic Stock Center Aberdeen, ID pšenice 334 Woody Landscape Plant Germplasm Repository (National Arboretum) Washington, DC různé 1 904 Celkový počet vzorků r. 2004 460 799 Přehled hlavních mezinárodních center International Rice Research Institute (IRRI) rýže 80 617 International Center for the Improvement of Maize and Wheat pšenice 95 113 (CIMMYT) kukuřice 20 411 International Center for Tropical Agriculture (CIAT) pícniny 18 138 International Institute of Tropical Agriculture (UTA) podzemnice olejná 2 029 kasava 2 158 sója 1 901 yam 2 878 International Potato Center (CIP) brambor 5 057 International Center for Agricultural Research in the Dry Areas ječmen 24 218 (ICARDA) cizrna 9 116 fazol 9 074 pícniny 24 581 13 čočka 7 827 pšenice 30 270 International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI) banánovník 931 14 Poznámka Méně známé, rovněž v Novém světě zdomácnělé druhy, které sloužily jako základní potravina již Inkům a Aztékům, je amarant a quinoa. Z botanického hlediska nejde o obiloviny, mají však vzhledem ke svému složení a možnostem zpracování podobné vlastnosti. Tyto pseudocereálie získávají na základě své vysoké výživné hodnoty stále více pozornosti. Následující článek přináší výsledky pokusů zaměřených na pěstování těchto plodin a zabývá se možnostmi jejich zpracování v Německu. Amarant (Amaranthus ssp.) patří do čeledi laskavcovitých (Amaranthaceae). Nejvýznamnějšími druhy využívanými na zrno jsou zejména A. cruentus a A. hypochondriacus. Quinoa (merlík chilský, Chenopodium quinoa) patří do čeledi merlíkovitých (Chenopodiaceae) a je blízce příbuzná cukrovce a špenátu. Hlavními produkčními oblastmi této plodiny jsou dnes Bolívie, Ekvádor a Peru. Zatímco amarant se v r. 2004 v Německu pěstoval přibližně na 50 ha (oblasti na jihu Německa), pěstování quinoi se zde dosud nerozšířilo. U amarantu lze v praxi dosáhnout výnosů zrna mezi 2,0 a 2,5 t . ha1. Amarant je na rozdíl od quinoi citlivý na mráz. Jako d-rostlina má amarant vysoké nároky na teplotu. Potřeba vody u amarantu je především během zrání semen nízká. Rostliny jsou vhodné pro pěstování v oblastech se suchými léty. Amarant i quinoa jsou produktivní a současně nenáročné rostliny. Efektivně využívají nabídku minerálních látek v půdě. Pěstování pseudocereálií může být pro zemědělce lukrativní alternativou k pěstování obilovin nebo kukuřice. Obě plodiny jsou vhodné také pro ekologické pěstování. Vegetační doba amarantu závisí na odrůdě a pohybuje se mezi 120 a 150 dny. Sklízí se běžnými sklízecími mlátičkami. Pseudocereálie jsou především významným zdrojem sacharidů, kromě toho však mohou významně přispívat k pokrytí denní potřeby esenciálních mastných kyselin. Tuková frakce činí u amarantu 6,3 %, u quinoi 4,5 % v sušině. Obiloviny vykazují výrazně nižší hodnotu mezi 1,0 a 1,8 %. Vyšší obsah tuků má z obilovin pouze oves (průměrně 3,9 %) a kukuřice (3,5 %). Amarant a quinoa se však liší spektrem mastných kyselin. Podíl nasycených mastných kyselin představuje u amarantu téměř 20 % z obsahu hrubého tuku a je dvojnásobně vyšší než u quinoi. Hlavní složkou hrubého tuku je u obou druhů kyselina linolová, přičemž v semenech quinoi byl stanoven vyšší obsah (55 až 60 %). Amarant však dosahuje na základě vyššího obsahu celkového hrubého tuku větší výtěžnosti kyseliny linolové. V quinoovém oleji je vyšší zastoupení kyseliny alfa-linolenové (5,3 až 7,8 %). Triterpen skvalen, meziprodukt syntézy cholesterinu a jedna z nejdůležitějších tukových komponent kůže, je další významnou složkou hrubého tuku. Skvalen přispívá mimo jiné k vázání volných radikálů a podněcuje tvorbu koenzymu Q10. Amarantový olej vykazoval v pokusech ve srovnání s quinoou až čtyřnásobný obsah skvalenu. Pseudocereálie mají výrazně vyšší obsah nutričně důležitých minerálních látek než obiloviny. Např. obsah hořčíku, který často ve stravě chybí, dosahuje v amarantu vysoké hodnoty (0,5 %). Rovněž obsah vápníku je velmi vysoký. Obsah hrubého proteinu u amarantu činí zhruba 15,1 % a u quinoi asi 13,6 % v sušině. Obsah lysinu u obou pseudocereálií je vyšší než u obilovin, amarant ho obsahuje přibližně dvakrát více než pšenice. Obiloviny oproti tomu mají vyšší obsah leucinu. Vysoké biologické hodnoty proteinů se dosahuje na základě tzv. doplňujícího efektu. Směs amarantu a pšenice poskytuje 15 např. biologickou hodnotu ve výši téměř 100 %. Amarant a quinoa neobsahují podobně jako kukuřice, pohanka nebo proso žádný gluten jsou tedy vhodné pro výrobu bezlepkových potravin pro celiaky. Mouka z pseudocereálií není příliš vhodná k pečení, protože jí chybí potřebná lepková bílkovina. Možnosti zpracování amarantu a quinoi ve světové kuchyni jsou však rozmanité. Semena se mohou zpracovávat např. do polévek, chleba (přimíchání k obvyklé chlebové mouce) či sladkých pokrmů nebo přidávat do músli. Energetický obsah 100 g amarantu je 365 kcal, quinoi 343 kcal. Amarantový škrob dodává potravinám jemnou krémovitou texturu, soudržnost a stabilitu, je lehce stravitelný a je v těle pětkrát rychleji metabolizován než kukuřičný škrob. V mnoha klimatických oblastech světa se konzumují také listy. 16