Soja - powrót do przeszłości

Ponad 25 lat zajęły prace nad skrzyżowaniem uprawnej soi i jej dzikiego kuzyna. Obejście naturalnych barier wymagało zastosowania technik laboratoryjnych i hodowli in vitro. Powstała w ten sposób odmiana jest bardziej odporna na szkodniki, w tym na problematyczną dla rolników rdzę soi (ASR). Chorobę na razie można zwalczać opryskami, jednak przeznaczono duże środki na opracowanie odpornych odmian.







Przez tysiące lat ukierunkowanej hodowli ludzie stworzyli rośliny uprawne o pożądanych cechach. Jednak nie było to działanie precyzyjne. Często wraz z zyskiwaniem cennych właściwości nowe gatunki i odmiany traciły inne, takie jak odporność na szkodniki czy niekorzystne warunki. Dlatego warto sięgnąć do przodków i kuzynów roślin uprawnych, aby te cechy odzyskać. Prace nad uszlachetnieniem w ten sposób soi prowadził od 1983 genetyk Ram Singh z departamentu roślin uprawnych University of Illinois.

Jako obiekt zainteresowania wybrano dziki gatunek australijskiej soi Glycine tomentella, która posiada geny odporności na mątwika sojowego i rdzę soi. Oba gatunki mocno różnią się od siebie wyglądem, genetyką, cytologią, rosną w różnych klimatach i na innych typach gleb. Glycine tomentella jest wyjątkowa, ponieważ posiada 4 cytotypy, czyli wersje z różną liczbą chromosomów wynikającą ze zwielokrotnienia ich liczby (2n = 38, 40, 78, 80).

Glycine tomentella na tle uprawnego kuzyna Glycyne max (L.B. Stauffer)

Od 1979 roku próbowano hybrydyzować ten i inne dzikie gatunki z soją uprawną, jednak hybrydy były sterylne. Po latach niepowodzeń uznano, że taka krzyżówka jest niemożliwa. Nasiona zamierały w strąkach, więc Ram Singh latami opracowywał laboratoryjne metody podtrzymywania ich przy życiu w warunkach in vitro, za pomocą specjalnie dobranych pożywek i zestawu hormonów.

Podtrzymanie przy życiu nasiona bezpośredniej krzyżówki Glycine tomentella (2n=78) i Glycyne max 'Dwight' (2n=40) i uzyskanie z niego wielu roślin (na zdjęciu e widoczne powstające zarodki) (Singh i Nelson, 2015)

W tych warunkach nasiona nie wytwarzały jednej rośliny, ale po kilka pędów powstałych w procesie embriogenezy, a te trafiały do dalszej hodowli na szalkach. W ten sposób uzyskano szereg hybryd z soją uprawną odmiany Dwight ( 2n = 40 chromosomów), które dalej były wstecznie wielokrotnie krzyżowane ze sobą i odmianą uprawną. Część z najbardziej obiecujących krzyżówek zawierających chromosomy zarówno z odmiany dzikiej jak i uprawnej trafiła na testy polowe, gdzie potwierdzono odporność na rdzę soi. Nasiona miały nieco inna strukturę i w niektórych przypadkach zawierały więcej białka niż nasiona soi uprawnej.

Każda z uzyskanych linii została dokładnie opisana od względem cech zewnętrznych (morfologii) i cytologii (liczba i cechy chromosomów)  (Singh i Nelson, 2015)

Wyniki prac nie trafią jednak od razu pola, lecz są liniami roślin uprawnych z genami dzikich, australijskich kuzynów w różnych konfiguracjach. Zostaną one udostępnione innym naukowcom, którzy będą pracowali nad wyprowadzeniem z nich właściwych odmian uprawnych. Takie postępowanie określane jest prawnie jako "tradycyjne metody hodowli" i produkty mogą spokojnie znaleźć się na półkach sklepów ze zdrową żywnością. Koniecznie z naklejką "100% natural"...

opracowanie: Seweryn Frasiński

źródła:

illinois.edu

R.J. Singh, R.L. Nelson, Intersubgeneric hybridization between Glycine max and G. tomentella: production of F1, amphidiploid, BC 1, BC 2, BC 3, and fertile soybean plants., Theor. Appl. Genet. (2015). doi:10.1007/s00122-015-2494-0.