W jaki sposób hoduje się nowe odmiany roślin

Przemysł przetwórczy, producenci i konsumenci wymagają od hodowców tworzenia nowych, coraz lepszych odmian, odznaczających się specjalnymi cechami i właściwościami, zależnie od sposobów użytkowania. Hodowca stara się zwykle połączyć w jednej odmianie kilka dodatnich cech i już z góry ustala kierunki hodowli.

Kierunkiem hodowli nazywamy określoną działalność hodowcy, prowadzoną w ciągu całego cyklu hodowlanego, a mającą na celu uzyskanie w hodowanej odmianie jakiejś cechy lub grupy cech ważnych gospodarczo.

Odmiany warzyw dla przemysłu przetwórczego muszą mieć dobrze zabarwione owoce (groszek zielony, pomidory, ogórki), o odpowiednim kształcie i wielkości (owoce ogórków, strąki fasoli), albo zwiększoną zawartość suchej masy (pomidory), a także powinny dobrze znosić transport, np. pomidory muszą mieć grubszą skórkę, cebula zaś — łuskę dobrze przylegającą. W związku z postępującą mechanizacją prac polowych potrzebne są odmiany jednocześnie dojrzewające (aby można było przeprowadzać jednorazowy zbiór), zawiązujące owoce na tej samej wysokości (strąki grochu) oraz wykształcające korzenie spichrzowe jednolitej długości (u roślin korzeniowych). Ważnym celem hodowli jest uzyskanie odmian dobrze przechowujących się przez zimę. Dotyczy to szczególnie takich gatunków, jak cebula, kapusta, marchew, buraki i selery. Dużo pracy poświęca się też hodowli odmian o skróconym okresie wegetacji, których uprawa pozwala na zebranie dwóch plonów w jednym roku.

Właściciele ogródków działkowych oczekują zwykle odmian warzyw, które będą dojrzewały stopniowo. Przykładem są odmiany pomidorów o cienkiej skórce dojrzewające przynajmniej w ciągu 6 tygodni. Dzięki temu przez dłuższy czas można się cieszyć smakiem owoców zebranych bezpośrednio z własnych grządek. W produkcji towarowej jest to cecha niepożądana, gdyż uniemożliwia jednorazowy zbiór oraz utrudnia transport. Ponadto działkowcy chętnie poszukują gatunków i odmian rzadko uprawianych na skalę towarową. Cenione też są warzywa o dużych wartościach smakowych lub o efektywnym kształcie czy zabarwieniu owoców.

Hodowlą właściwą (twórczą) nazywa się tworzenie nowych odmian, zaś hodowlą zachowawczą utrzymywanie wszystkich charakterystycznych cech odmiany już ustalonej oraz ciągłe jej ulepszanie. Zasadniczymi metodami hodowli właściwej są krzyżowanie i wywoływanie mutacji, a metodą stosowaną zarówno w hodowli właściwej, jak i zachowawczej jest selekcja, polegająca na ciągłym i konsekwentnym wyborze roślin odznaczających się pożądanymi cechami.

Skrzyżowanie dwu roślin polega na zapyleniu (zapłodnieniu) kwiatów rośliny przeznaczonej na mateczną pyłkiem rośliny przeznaczonej na ojcowską. Otrzymane potomstwo stanowią mieszańce łączące cechy rodziców. Celem krzyżowania jest uzyskanie rośliny odznaczającej się dodatnimi cechami występującymi u dwu różnych odmian. Uzyskane mieszańce są materiałem wyjściowym do hodowli nowych odmian.

Rośliny wybrane do krzyżowania mogą należeć do innej odmiany, innego gatunku, a nawet rodzaju. Zależnie od tego rozróżnia się krzyżowanie międzyodmianowe, międzygatunkowe i międzyrodzajowe. Przed skrzyżowaniem roślin musimy doskonale poznać ich cechy i właściwości, czy są samopylne, czy obcopylne, czy kwitną jednocześnie, kiedy pyłek się wysypuje, itp.

Najpierw przeprowadza się kastrowanie kwiatów, tj. usuwanie pręcików. Zabieg ten należy wykonać przed dojrzeniem i wysypaniem się pyłku. Następnie ochrania się kwiaty przed zapyleniem obcym pyłkiem, nakładając na całe rośliny, kwiatostany lub pojedyncze kwiaty torebki z papieru pergaminowego czy celofanu (tzw. izolatory). Kwiaty rośliny matecznej zapyla się pyłkiem rośliny ojcowskiej od razu lub na drugi czy trzeci dzień po wykastrowaniu w godzinach rannych lub popołudniowych, zależnie od gatunku rośliny. Jeżeli rośliny rodzicielskie kwitną niejednocześnie, stosuje się różne zabiegi, np. podpędzanie w szklarni roślin później kwitnących, przechowywanie pyłku, skracanie dnia przez zaciemnianie. Zapylone kwiaty chroni się nadal przed dodatkowym niepożądanym zapyleniem oraz przed uszkodzeniem.

Przy krzyżowaniu otrzymuje się niekiedy w pierwszym pokoleniu mieszańców efekt heterozji, czyli bujności mieszańców. Polega ona na zwiększeniu się rozmiarów roślin, dzięki temu również ich plonów, a także na wystąpieniu korzystnych cech gospodarczych (takich jak odporność na nie sprzyjające czynniki, wczesność, większa zawartość białka, węglowodanów czy witamin), które jednak nie dziedziczą się w następnych pokoleniach. Heterozja bowiem w pełni występuje tylko w pierwszym roku po krzyżowaniu, a nasiona odmian heterozyjnych co roku produkuje się na nowo. Obecnie produkuje się wiele heterozyjnych odmian roślin warzywnych (np. pomidory, cebula, ogórki). Takie nasiona oznaczone są symbolem F1.

Mutacjami nazywa się zmiany dziedziczne, polegające na nagłej zmianie jakiejś cechy. Mutacje mogą dotyczyć wszystkich cech rośliny. Bardzo rzadko występują one samoistnie w przyrodzie. Można je wywoływać sztucznie, stosując bodźce silnie działające na rośliny, np. niektóre substancje chemiczne, promienie Roentgena, itd. Rośliny, u których wystąpiły zmiany tego typu, nazywa się mutantami. Jeśli mutanty wykazują korzystne cechy, np. wczesność, większe owoce, itp., mogą stanowić materiał wyjściowy dla hodowli.

Selekcja masowa może być negatywna, gdy z posiadanej populacji usuwa się rośliny o cechach niepożądanych, nietypowe, chore, itp. Metodę tę stosuje się na przykład na plantacjach nasiennych. Natomiast jeśli spośród danej populacji wybieramy pewną liczbę roślin o cechach dodatnich, jest to selekcja pozytywna. Selekcja masowa jest najstarszym sposobem ulepszania lub utrzymywania odmiany na pożądanym poziomie.

Selekcja indywidualna polega na wyborze z danej populacji pojedynczych najlepszych roślin, tzw. pojedynków. Każdy pojedynek otrzymuje numer. Nasiona zbiera się osobno z każdego pojedynka w celu porównania i ocenienia w przyszłym roku potomstwa oraz wybrania do dalszej hodowli potomstwa pojedynka o najlepszych cechach. W hodowli najczęściej stosuje się selekcję indywidualno-rodową, która polega na corocznym wyborze najlepszych roślin na pojedynki z najwartościowszych poletek, pojedynków (potomstwo pojedynków z roku ubiegłego). Stosowanie selekcji indywidualnej przyniosło duży postęp w hodowli roślin uprawnych oraz wpłynęło na nagromadzenie się i utrwalenie pożądanych cech roślin.

Prace hodowlane rozpoczyna się od wysiewu materiału wyjściowego. Materiałem wyjściowym mogą być mieszańce otrzymane ze skrzyżowania, mutanty znalezione w populacji roślin lub sztucznie otrzymane, rośliny dziko rosnące, itp. Z tego materiału roślinnego hodowca wybiera jako pojedynki rośliny, które wykazują cechy pożądane dla danego kierunku hodowli. W czasie wegetacji pojedynki bada się i ocenia, a nasiona zebrane z najlepszych pojedynków stanowią pierwsze rozmnożenie.

Aby uzyskać odpowiednią ilość nasion, przez kilka lat zebrane nasiona wysiewa się na coraz większych poletkach, otrzymując kolejno pierwsze, drugie, trzecie lub czwarte rozmnożenie. Zależnie od współczynnika rozmnażania danego gatunku, tj. od ilości zawiązanych nasion, materiał ten rozmnaża się od 2 da 4 lat, otrzymując w końcu materiał mateczny. Dla pomidorów, które mają bardzo duży współczynnik rozmnażania, już pierwsze rozmnożenie stanowi materiał mateczny. Rośliny, które wyrastają z nasion otrzymanych z poszczególnych rozmnożeń, są szczegółowo badane w doświadczeniach.

Gdy hodowca uzyska już odpowiednią ilość nasion, oddaje je do wysiewu w stacjach doświadczalnych oceny odmian. Na podstawie pozytywnych wyników dwuletnich doświadczeń porównawczych u hodowcy oraz 3-letnich badań w stacjach doświadczalnych odmiana zostaje wpisana do rejestru odmian. Jednocześnie z wpisaniem odmiany do rejestru ustala się repartycję, tj. procentowy udział danej odmiany w zaopatrzeniu w materiał siewny. Dzięki temu hodowla zachowawcza przygotowuje większą lub mniejszą ilość nasion danej odmiany w stopniu elity do dalszego rozmnożenia. Odmiana wpisana do rejestru w dalszym ciągu badana jest w stacjach doświadczalnych w celu stwierdzenia, czy zachowuje ona pożądane właściwości i cechy odmianowe. W razie ujemnej oceny odmiany wykreśla się ją z rejestru odmian i wycofuje z produkcji nasiennej.

Wszystkie odmiany będące w produkcji w dalszym ciągu są przedmiotem hodowli, tym razem zachowawczej, gdyż co roku musi być dostarczona odpowiednia ilość nasion danej odmiany, określona planem nasiennym. Hodowca wybiera więc z poletka najlepsze pojedynki, rozmnaża je przez kilka lat, badając i sprawdzając, po uzyskaniu zaś materiału matecznego rozmnaża go na elitę, którą oddaje już do nasiennictwa.