Nieświadoma selekcja pradawnych roślin uprawnych PRZEPIS NA MIGDAŁY Nieświadoma selekcja pradawnych roślin uprawnych

JADALNE ROŚLINY DZIKIE

ROŚLINY UPRAWNE I ICH NIEJADALNI PRZODKOWIE Dzikie migdały – roślina trująca ( w nasionach znajduje się cyjanek) i nasiona rośliny uprawnej – migdałowca zwyczajnego Sałata i jej przodek - Lactuca seriola

UDOMOWIENIE (DOMESTYKACJA) udomowienie, domestykacja, objęcie przez człowieka kulturową kontrolą procesów reprodukcji niektórych gatunków roślin i zwierząt; pierwsze próby u. polegały na objęciu opieką niektórych roślin i zwierząt o szczególnych zaletach gospodarczych (usuwanie konkurentów, ochrona przed zjadaniem przez zwierzęta, kontrolowana eksploatacja umożliwiająca odtwarzalność populacji)

CHRONOLOGIA DOMESTYKACJI – wybrane gatunki Groch – przed ósmym tysiącleciem p.n.e. Oliwki – ok. czwartego tysiąclecia p.n.e. Truskawki – w średniowieczu Dąb – do dziś nie udomowiony

DOBÓR NATURALNY zaproponowany przez Darwina mechanizm ewolucji organizmów, polegający na przeżywaniu w toku walki o byt organizmów najlepiej przystosowanych do danych warunków środowiska. W konsekwencji w ciągu wielu pokoleń następuje wzrost stopnia przystosowania form żywych do zmiennych w czasie i przestrzeni warunków ich życia i wytworzenie organizmów genetycznie i morfologicznie odmiennych od form wyjściowych. Wyróżnia się dobór naturalny: 1) kierunkowy – faworyzuje osobniki posiadające różną od średniej w populacji wartość cechy 2) stabilizujący – faworyzuje osobniki posiadające średnią dla danej populacji wartość cechy; 3) rozrywający – jednocześnie faworyzuje osobniki o dwóch lub więcej wartościach cechy, różniących się od średniej populacji.

CECHA DOBORU KIERUNKOWEGO – WIELKOŚĆ OWOCÓW Kiedy pierwsi rolnicy zaczynali uprawę roślin owocujących , siali nasiona otrzymane z wybranych przez siebie największych owoców. Nie rozumieli praw genetycznych , jednak zgodnie z nimi z nasion znajdujących się w dużych owocach najczęściej wyrastały rośliny wytwarzające jeszcze większe owoce

INNE CECHY DOBORU KIERUNKOWEGO – MIĘSISTOŚĆ, LICZBA PESTEK, DŁUGOŚĆ WŁÓKIEN, OLEISTOŚĆ NASION Zmiana w mięsistości i liczbie pestek – banan, dynia, melon Zmiana w oleistości nasion – oliwki, sezam, gorczyca, mak , len , słonecznik Zmiana w długości włókien –len

MUTACJE Mutacja, jedna z form zmienności genotypowej u organizmów żywych (szczególnie u drobnoustrojów). Mechanizm ten wiąże się ze zmianami w jądrowym DNA i jest niezależny od wpływów środowiska, a więc pojawia się spontanicznie. Ze względu na fenotypowy efekt (z punktu widzenia określonej cechy) wyróżnia się: niekorzystne - powodują obniżenie zdolności organizmu do przeżycia obojętne - nie wpływają na organizm korzystne - pojawia się względnie rzadko. Przykładowo - u owada wskutek takiej mutacji pojawia się inne zabarwienie ochronne, które okazuje się skuteczniejsze w jego miejscu życia letalne - prowadzą do śmierci subletalne - prowadzą do upośledzenia organizmu Uwaga: mutacje uważane z jednego punktu widzenia za niekorzystne (w danych warunkach) mogą być dla organizmu obojętne lub korzystne.

MUTACJE SPRZYJAJĄCE DOMESTYKACJI ROŚLIN Migdałowiec – zmiana w jednym z genów w której wyniku roślina nie produkuje gorzkiej amygdaliny. W warunkach naturalnych rośliny takie nie mają potomstwa ponieważ wszystkie nasiona są zjadane przez ptaki. Jednak kiedy człowiek odkrył nasiona tych pojedynczych okazów zaczął je siać – najpierw mimowolnie na swoich śmietniskach, potem celowo – w sadach. Inne rośliny których dzicy przodkowie gorzki smak lub trujące właściwości: fasola limeńska, arbuz, ziemniak, bakłażan i kapusta

ZMIANY ZWIĄZANE Z NATURALNYM MECHANIZMEM ROZSIEWANIA NASION Wiele roślin rozsiewa nasiona poprzez ich rozrzucanie (autochoria). Zbiór takich nasion jest znacznie utrudniony. Początkowo ludzie zbierali jedynie nasiona zmutowanych roślin, które nie miały takich mechanizmów. One właśnie był przodkami roślin uprawnych. Groch – jego ziarna zamknięte są w strąku. Aby mogły się uwolnić musi istnieć mechanizm naturalnego rozrywania strąku. Jednak niektóre okazy nie posiadały takiego mechanizmu. W warunkach naturalnych nie miały szans na rozmnożenie – nasiona gniły wewnątrz strąka. Jednak to właśnie nasiona tych osobników ludzie zaczęli zbierać i przynosić do swoich obozowisk dając początek domestykacji tego gatunku. W ten sam sposób zostały udomowione soczewica, len i mak

ZMIANY ZWIĄZANE Z NATRURALNYM MECHANIZMEM ROZSIEWANIA NASION II Nasiona pszenicy i jęczmienia znajdują się na szczycie źdźbła – w kłosie, który samoistnie otwiera się rozrzucając nasiona po powierzchni gleby. Proces rozsiewania zostaje jednak zahamowany pod wpływem mutacji w pojedynczym genie. W warunkach naturalnych pociąga to za sobą zgubne skutki – nasiona pozostają nad powierzchnią ziemi i nie mogą się ukorzenić i wykiełkować. Jednak właśnie takie okazy okazały się szczególnie przydatne do uprawy – aż do żniw pozostawały zamknięte w kłosach. Pomiędzy nimi znajdowały się niezmutowane okazy,których nasiona opadały na glebę wcześniej i uniemożliwiało to ich zbiór. Wybierając i siejąc ziarna zmutowanych zbóż rolnicy odwrócili mechanizmy naturalnej selekcji – gen pierwotnie decydujący o przetrwaniu stał się nagle przyczyną wymierania.

ZMIANY ZWIĄZANE Z MECHANIZMEM OPÓŹNIANIA KIEŁKOWANIA Dzikie rośliny w rozmaity sposób zwiększały szanse na wykiełkowanie swoich nasion. U pewnych odmian wykształciły się grube osłonki lub łupinki otaczające ziarna. Przystosowanie to występuje u wielu roślin w tym dzikich przodków pszenicy, grochy, jęczmienia, lnu i słonecznika. W naturalnych warunkach prawie wszystkie ich nasiona kiełkują lecz dzieje się to w różnym czasie. Rzadko spotykane zmutowane okazy dzikich gatunków nie posiadające osłonek natychmiast zaczynały rosnąć w spulchnionym i nawodnionym podłożu przenosząc mutacje na kolejne pokolenia. Pierwsi rolnicy powtarzając cykl zasiewu, wzrostu, zbioru i ponownego zasiewu zapewne nieświadomie wyselekcjonowali te zmutowane okazy.

ZMIANY ZWIĄZANE Z PROCESAMI ROZRODCZYMI ROŚLIN Rośliny wydające owoce nawet jeżeli nie nastąpiło zapylenie np. bezpestkowe banany, winogrona, pomarańcze i ananasy Rośliny samobezpłodne(samoniezgodne) tj. takie gatunki obupłciowe, które krzyżujące się jedynie z innymi roślinami obupłciowymi (męskie komórki rozrodcze jednego z nich zapładniają żeńskie organy rozrodcze partnera i odwrotnie) stają się zdolne do samozapłodnienia np. śliwy, grusze, jabłonie, morele i wiśnie Rośliny rozdzielnokwiatowe – rozdzielnopłciowe mające żeńskich i męskich reprezentantów stają się obupłciowe np. winogrona

SELEKCJA WIELOKIERUNKOWA ROŚLIN Burak początkowo hodowany dla smacznych liści (burak liściowy, boćwina) następnie wyhodowano rośliny mające jadalne korzenie (burak ćwikłowy) w XVIII w. otrzymano odmianę o wysokiej zawartości cukru (burak cukrowy)

SELEKCJA WIELOKIERUNKOWA ROŚLIN II Kapusta przodek kapusty uprawiany był ze względu na oleistość nasion. Wraz z postępem selekcji poddano go jeszcze większym zmianom: zmiany wielkości liści - współczesna kapusta biała i włoska - zmiana łodygi - kalarepa - zmiana pąków - brukselka zmiana pędów kwiatowych – kalafior i brokuły

PIERWSZY ETAP DOMESTYKACJI ROŚLIN (około 10 000 lat temu) Przykłady udomowionych roślin: pszenica, jęczmień, groch Zalety dzikich przodków, dzięki którym zostały one udomowione jako pierwsze: Rośliny te były jadalne i dawały wysokie plony już w warunkach naturalnych Łatwa uprawa ograniczająca się do siewu/sadzenia i zbioru Szybki wzrost i co za tym idzie krótki czas miedzy zasiewem a zbiorem Uzyskane plony mogły być z łatwością przechowywane Gatunki te w większości były samopylne Wymagały jedynie niewielkiego udoskonalenia genetycznego

DRUGI ETAP DOMESTYKACJI ROŚLIN (około 4 000 p.n.e.) Przykłady udomowionych roślin: oliwki, figi, daktylowce, granaty, winorośl Trudności w udomowieniu: - drzewa zaczynały owocować nie wcześniej niż 3 lata po zasadzeniu, największe zbiory uzyskiwało się po 10 latach – wymagały w pełni osiadłego trybu życia Zalety: możliwość odnawiania z sadzonek lub nasion zaleta sadzonkowania: kiedy wyhodujemy jedno plenne drzewo wszystkie osobniki potomne będą identyczne

TRZECI ETAP DOMESTYKACJI ROŚLIN (epoka starożytna) Przykłady udomowionych roślin: jabłonie, grusze, śliwy, wiśnie Przyczyny trudności w udomowieniu: drzew tych nie można rozmnażać przez sadzonki, a hodowanie z nasion to starta czasu ze względu na dużą zmienność genetyczną. Gatunki te trzeba rozmnażać poprzez skomplikowaną technikę szczepienia dzicy przodkowie nie byli samopylni co wymagało wyszukiwania osobników zmutowanych, niewymagających zapylenia krzyżowego lub sadzenia osobniki męskie i żeńskie blisko siebie

ROŚLINY ZBOŻOWE I MOTYLKOWE – równoważenie diety Równoczesne udomowienie roślin zbożowych z rodziny traw i roślin motylkowych wiąże się z wzajemnym uzupełnianiem przez te gatunki diety pierwszych rolników. Zboże dostarczało kalorii (w dzisiejszych czasach połowa kalorii zawartych w spożywanych pokarmach pochodzi ze zbóż). Natomiast rośliny motylkowe uzupełniały niedobory białka (stanowi ono około 25 % ich masy, w przypadku soi – 38%) Najważniejsze kombinacje zbóż i roślin strączkowych: Żyzny Półksiężyc: pszenica, jęczmień oraz groch i soczewica Mezoameryka: kukurydza oraz różne gatunki fasoli Chiny: ryż, proso oraz soja

„O powstawianiu gatunków drogą doboru naturalnego” K. Darwin „ W książkach ogrodniczych znaleźć można wyrazy podziwu dla zręczności ogrodników, którzy potrafili otrzymać tak świetne rezultaty z tak ubogiego materiału, ale sztuka ta była bardzo prosta i jeżeli chodzi o rezultat ostateczny, nieświadoma. Polegała ona na tym, iż hodowano zawsze najlepsze tylko odmiany, sadzono ich nasiona, a skoro przypadkiem pojawiła się odmiana nieco lepsza, dobierano ją do dalszej hodowli i to samo powtarzano dalej.”