Informace a výhody této metody v šlechtitelství okrasných rostlin.

Autor: Jana Šedivá; Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i., Průhonice

Ve šlechtitelských programech je indukovaná polyploidizace u rostlin stále používanou metodou. Je založena na umělém zdvojení sádky chromozomů. Velkou předností této metody je rozšíření genetické variability v krátké době v porovnání s klasickými metodami šlechtění. Metoda mitotické polyploidizace (MP) byla v zemědělství poprvé aplikována v 30. letech dvacátého století na rostliny pěstované ve volné v půdě. Klíčovým momentem v rozvoji této technologie byl objev antimitotického činidla kolchicinu, který narušuje proces tvorby dělícího vřeténka během buněčného dělení (mitózy). Kolchicin je alkaloid, který je extrahován ze semen a cibulí ocúnu jesenního (Colchicum autumnale L.) a patří mezi nejčastěji používané antimitotické činidlo. Je vysoce účinný, na druhou stranu se musí aplikovat ve vysokých dávkách. Pro člověka je velmi toxický. Tyto důvody vedly k hledání dalších chemikálií s podobným účinkem, které by částečně nahradily kolchicin. Bylo zjištěno, že některé herbicidy mají polyploidizační efekt a některé z nich byly testovány na rostlinách. Z této skupiny se uplatnil především oryzalin, který byl v posledních letech úspěšně aplikován u řady rostlinných druhů např. u jabloní, banánovníku, růží, dračinců, pryskyřníků, tulipánů apod.

Ve sterilních podmínkách (in vitro) byla poprvé polyploidizace úspěšně provedena v 60. letech dvacátého století u tabáku. Současně s rozvojem explantátových kultur docházelo také k většímu uplatnění mitotické polyploidizace, vzhledem k možnosti nastavení kultivačních podmínek a aplikací na rozličné typy explantátů jako: kalus, vrcholy, pupeny, výhony, nodální segmenty, celé rostlinky, somatická nebo zygotická embrya, semena, semenáčky a části hlíz. Úspěšnost MP metody v in vitro podmínkách je závislá na mnoha faktorech. Mezi významné patří výběr, koncentrace, doba působení a způsob aplikace mitotického činidla. Velmi významnou roli hraje také senzitivita rostlinného druhu/genotypu. Od 90. let dvacátého století byla MP v in vitro podmínkách aplikována u mnoha rostlinných druhů. Základním předpokladem pro využití biotechnologických postupů ve šlechtitelských programech je úspěšná regenerace rostlin a převod do nesterilních/normálních podmínek.

U okrasných druhů patří MP k efektivním nástrojům pro získání rostlin s novými estetickými a pěstitelskými vlastnostmi, které jsou nezbytným předpokladem pro komerční úspěch. U okrasných rostlin může mít zdvojení počtu chromozomů za následek mnoho žádoucích změn, mezi které patří zvětšení rostliny nebo jejích částí např. květů a listů (Paulownia Crocosmia) kompaktním růstem (Lychnis Platanus), zvýšenou sytostí barev (Petunia, Prunus) změnou doby kvetení (Hemerocallis) apod.

Kromě morfologických a fyziologických změn mohou polyploidní rostliny disponovat cennými ekologickými vlastnostmi, které se projeví v nepříznivých podmínkách lepší zdravotní kondicí. V posledních letech se díky klimatickým změnám této problematice věnuje zvýšená pozornost. Jsou známy tetraploidní rostliny tolerantní ke hmyzu (Plectranthus, Leucanthemum), k patogenním houbám (Hibiscus), genotypy tolerantní k abiotickým stresům jako zasolení (Robinia) nebo suchu (Spathiphyllum, Citrus).

Díky spolupráci České zemědělské univerzity v Praze a Výzkumného ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v. v. i. Průhonice vznikl pomocí indukované mitotické polyploidizace nový tetraploidní genotyp sasanky lesní (Anemone sylvestris L.) (Zahumenická et al. 2018). K indukci tetraploidního genotypu byl použit oryzalin. U sasanky lesní byl vypracován mikropropagační postup (Šedivá et al. 2017), který umožnil testování tetraploidního genotypu v polních podmínkách (Obr. 1A,B). Bylo zjištěno, že tetraploidní genotyp má v porovnání s diploidním genotypem kompaktní růst a rostliny mají větší listy a květy (Obr. 2A). Vliv polyploidizace se pozitivně projevil i na vitalitě vysázených rostlin (Obr. 2B). Rok po výsadbě na pole bylo přežití tetraploidních rostlin 100 %, zatímco u diploidních rostlin pouze 58 %. Díky metodě indukované polyploidizace, byl získán tetraploidní genotyp sasanky lesní s komerčním potenciálem.



Použitá literatura:

Murashige, T., Skoog, F. (1962): A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15: 473–497

Šedivá, J., Zahumenická, P., Fernández Cusimamani, E. (2017): An efficient in vitro propagation protocol for snowdrop anemone (Anemone sylvestris L.). Hort. Sci. (Prague), 44: 186–194

Zahumenická, P., Fernández, E., Šedivá, J., Žiarovská, J., Ros-Santaella, J.L., Martínez-Fernández, D., Russo, D., Milella, L. (2018): Morphological, physiological and genomic comparisons between diploids and induced tetraploids in Anemone sylvestris L. Plant Cell Tissue Organ Cult 132:317–327