Kasvinjalostus
Tuottoisia ja terveitä viljelykasveja lajikejalostuksen avulla
Kasvinjalostuksen tavoitteena on parantaa viljeltävien kasvien ominaisuuksia. Viljelijät tarvitsevat lajikkeita, jotka ovat satoisia, laatuominaisuuksiltaan hyviä, taudin- ja tuholaistenkestäviä, viljelyvarmoja ja viljelyssä ympäristöä säästäviä. Tavoitteet määräytyvät viljelijöiden, kaupan, teollisuuden ja kuluttajien tarpeiden perusteella.
Kasvin ominaisuudet määräytyvät sen perimän eli genomin perusteella. Lisäksi kasvuolosuhteet vaikuttavat kasvin lopulliseen ilmiasuun. Kasvinjalostus perustuu ominaisuuksien perinnöllisen eli geneettisen vaihtelun hyväksikäyttöön. Se on prosessi, jossa halutut geenimuodot eli alleelit pyritään saamaan samaan jalostuslinjaan ja lajikkeeksi.
Perinteinen risteytysjalostus hyödyntää populaatiogenetiikan oppeja ja tilastotiedettä. Siinä perinnöllistä vaihtelua haetaan risteytysohjelmien avulla. Tavoitteena on saada yksilöiden parhaat ominaisuudet yhdistymään seuraavassa sukupolvessa. Geenivarat ovat geneettisen vaihtelun lähteitä. Ne voivat olla omia jalostusaineistoja, materiaalinvaihdossa muilta jalostajilta saatuja jalostuslinjoja tai lajikkeita, tai geenipankeissa säilytettyjä aineistoja. Hyödyllisiä geenimuotoja voidaan hakea risteytyksin myös lähisukuisista lajeista esijalostusohjelman avulla. Esimerkiksi tavallinen kaura, Avena sativa, on helppo risteyttää villin sukulaislajinsa Avena steriliksen kanssa.
Vaihtelevasta risteytysjälkeläistöstä parhaat jalostuslinjat seulotaan erilleen kasvinjalostajan tekemien havaintojen ja monipuolisten ominaisuuksien evaluoinnin perusteella. Näihin sisältyvät agronomiset ominaisuudet, kuten kasvuaika, sato, pituus, ja laatuominaisuudet, kuten proteiini- ja öljypitoisuus. Koska seulottavien jalostuslinjojen määrät ovat suuria, apuna käytetään tilastotiedettä. Valintatyötä voidaan tehostaa DNA-tunnistimien avulla, jos halutun ominaisuuden aiheuttavalle alleelille on tehty DNA-merkki, jolla sen olemassaolo genomissa voidaan tunnistaa. Tällöin puhutaan merkkiavusteisesta valinnasta (Marker assisted selection, MAS). Ominaisuuksiin vaikuttavia geenejä ja kromosomialueita etsitään kasvigenomiikan tutkimusmenetelmin. Näin saadaan tietoa ominaisuuden periytymisestä ja löydetään ominaisuuksiin kytkeytyneitä DNA-merkkejä jalostuksen avuksi.
Uuden lajikkeen jalostus on pitkä prosessi; risteytyksestä lajikkeen markkinoille tulo kestää 10–15 vuotta lajista riippuen. Pitkällä tähtäimellä kasvinjalostuksen sadon arvoa nostava vaikutus on arvioitu noin 1 prosentiksi vuodessa.
Kasvinjalostus Suomessa
Suomessa kasvinjalostuksen voidaan katsoa alkaneen vuonna 1904, kun Suomen kylvösiemenyhdistys aloitti toimintansa. Toimijoita tuli muitakin, mutta 1930-luvulle tultaessa jäljellä olivat enää valtion ja Hankkijan kasvinjalostuslaitokset. Boreal Kasvinjalostus Oy perustettiin pari vuotta Hankkijan konkurssin jälkeen vuonna 1994. Hankkijan kasvinjalostuksen lisäksi siihen koottiin MTT:n kasvinjalostuslaitos ja Jokioisten siemenkeskus. Borealin jalostusohjelmissa jalostetaan lajikkeita tärkeimmistä viljelykasvilajeistamme, viljoista, palkokasveista, öljykasveista ja nurmikasveista.
Tutustu: Boreal Kasvinjalostus Oy:n toimintaan ja lajikkeisiin sivuilla: www.boreal.fi
Tehtävä: Tutki lajiketarjontaa kasvinjalostuslaitoksen verkkosivulta. Selvitä mikä olisi paras lajike, jos haluat tuottaa mallasohraa, tärkkelysohraa, erittäin suurijyväistä ohraa tai hyvin aikaista ohraa.
Solukkoviljelyyn perustuvat menetelmät kasvinjalostuksen apuna
Toinen tärkeä solukkoviljelytekniikka on protoplastifuusio, jota on menestyksekkäästi harjoitettu perunalla. Siinä kasvisoluista poistetaan soluseinät, ja sähkövirran avulla solut saadaan yhdistymään. Näin voidaan keinotekoisesti risteyttää esim. peruna ja sen villi sukulainen, jotka eivät muuten keskenään risteytyisi, ja saadaan tuotua villilajin mahdollisesti arvokkaita geenejä perunan geenipooliin.
Kiistelty geeninsiirto
Geeninsiirtotekniikoiden avulla on mahdollista siirtää geenejä lajista toiseen. Sitä voidaan soveltaa myös silloin kun halutaan siirtää jokin tietty yksittäinen saman lajin geeni hyvän lajikkeen perimään. Tekniikka toimii parhaiten, jos ominaisuudet ovat suhteellisen yksinkertaisia, vain yhden tai muutaman geenin kontrolloimia. Useimmat jalostusominaisuudet ovat monien geenien säätelemiä eli polygeenisiä.
Geeninsiirtomenetelmiä on useita. Geeninsiirto voidaan tehdä esimerkiksi agrobakteerin avulla. Agrobakteeri infektoi kasvisolun plasmidillaan, josta taudinaiheuttajaosat on poistettu ja niiden tilalle on liitetty siirrettävä geeni. Siirto voidaan tehdä myös partikkelipommituksen avulla, jossa siirrettävällä DNA:lla päällystettyjä kultapartikkeleita ammutaan tyhjiössä kasvisoluihin.
Geeninsiirtotekniikka on herättänyt paljon keskustelua. Tekniikka on useimmissa maissa tarkasti säädeltyä. Euroopassa muuntogeenisten lajikkeiden hyväksynnästä vastaa Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto EFSA (European Food Safety Authority). Hyväksyntämenettely on monipolvinen, ja kaikilta Euroopan mailta pyydetään kommentit GM-kasvin hyväksyntää varten EU:ssa. GM-kasvilajike voidaan hyväksyä vain rehu- tai elintarvikekäyttöön, jolloin hyväksyntä koskee EU:n ulkopuolella tuotettua satoa ja sen tuontia ja käyttöä EU:n alueella. Jos GM-kasvi hyväksytään viljelyyn, sitä saa tuottaa EU:n alueella. EU:ssa on hyväksytty lähinnä torjunta-aineiden ja tuholaisten kestäviä muuntogeenisiä maissi-, puuvilla- ja soijalajikkeita.