Ameliorarea Plantelor Horticole I Curs 2014

127
Radu E. SESTRAȘ AMELIORAREA PLANTELOR HORTICOLE (I) Suport de curs pentru studenţii de la specializarea “HorticulturăEditura AcademicPres Cluj-Napoca 2014

description

Ameliorarea plantelor horticole ,cursuri.

Transcript of Ameliorarea Plantelor Horticole I Curs 2014

  • Radu E. SESTRA

    AMELIORAREA PLANTELOR HORTICOLE

    (I)

    Suport de curs pentru studenii de la specializarea Horticultur

    Editura AcademicPres Cluj-Napoca

    2014

  • Radu E. SESTRA

    AMELIORAREA PLANTELOR HORTICOLE

    (I - Ameliorarea general)

    Suport de curs pentru studenii de la specializarea Horticultur

    Nota autorului

    Cursul reprezint o variant de prezentare a noiunilor teoretice de ameliorare a plantelor horticole pentru studenii Facultii de Horticultur, USAMV Cluj-Napoca. Acest curs este ntocmit n conformitate cu Programa analitic (Fia disciplinei) la Ameliorarea plantelor horticole, aferent Planului de nvmnt la programul de licen Horticultur.

    Cursul a fost aprobat de departamentul I Horticultur i Peisagistic i este valabil pentru anul universitar 2013-2014, fiind destinat studenilor de la specializarea Horticultur.

    n curs sunt preluate pasaje din crile i lucrrile de specialitate prezentate n titlurile din bibliografia pe capitole i bibliografia selectiv de la sfritul crii.

    A nu se cita pasaje din acest curs sub numele autorului.

    An universitar: 2013-2014

    2014

  • Capitolul 1

    AMELIORAREA PLANTELOR TIINA OBINERII DE NOI CULTIVARURI

    Cuprins: 1.1. DEFINIIA, OBIECTUL I IMPORTANA AMELIORRII PLANTELOR

    1.2. LEGTURILE AMELIORRII PLANTELOR CU ALTE DISCIPLINE 1.3. ISTORICUL AMELIORRII PLANTELOR N ROMNIA 1.4. ORGANIZAREA PROCESULUI DE AMELIORARE A PLANTELOR;

    PRODUCEREA DE SEMINE I MATERIAL SDITOR N ROMNIA

    Obiectivele nvrii: -Familiarizarea studenilor cu disciplina, obiectul de activitate i importana acesteia -Introducere n Ameliorarea plantelor horticole i legturile acesteia cu alte tiine -Istoricul, evoluia i organizarea ameliorrii plantelor n ara noastr

    1.1. DEFINIIA, OBIECTUL I IMPORTANA AMELIORRII PLANTELOR

    Ameliorarea plantelor este ramura biologiei care se ocup cu tiina i practica crerii de noi cultivaruri la speciile agricole. Termenul cultivar este o noiune relativ nou, dar consacrat deja n limbajul de specialitate, care desemneaz, de regul, soiul sau hibridul comercial. Noile cultivaruri de de cereale, plante tehnice i medicinale, vi de vie, pomi i arbuti fructiferi, legume i plante ornamentale, trebuie s depeasc, prin caracteristicile lor de productivitate, calitate, adaptabilitate, rezisten la boli i duntori etc. vechile soiuri i hibrizi existeni n cultur, i prin urmare, s-i nlocuiasc. Ca disciplin biologic, ameliorarea plantelor are att un caracter teoretic, ct i unul aplicativ. Caracterul teoretic, de tiin, al ameliorrii plantelor poate fi argumentat prin urmtoarele considerente (Ardelean, 1986):

  • a) disciplina are un obiect de cercetare propriu, specific, reprezentat de cultivar, acesta reprezentnd elul final al activitii de ameliorare.

    b) disciplina are metode proprii de investigare tiinific, ntre acestea fiind incluse diferite scheme de selecie, analize hibridologice etc.

    c) n cadrul disciplinei exist mijloacele i posibilitatea de se elabora legi i principii directoare pentru activitatea sa ulterioar.

    Caracterul aplicativ al ameliorrii plantelor rezult din nsui obiectivul final al acestei tiine: mbuntirea continu a caracteristicilor i nsuirilor valoroase din punct de vedere economic ale plantelor, prin crearea de noi soiuri i hibrizi, superiori celor existeni deja n cultur, care s poat fi folosii n producie pe areale ct mai extinse (Ardelean i colab., 2006). Ameliorarea plantelor are o deosebit importan teoretic i practic (Savatti i colab., 2004). Importana teoretic deriv din sinteza rezultatele experimentale obinute n cadrul disciplinei, din succesele i eecurile nregistrate de-a lungul timpului n activitatea de selecie i cultivare a unor noi forme, mbuntite fa de cele vechi. Ameliorarea plantelor a contribuit la o mai profund nelegere a fenomenelor ce au loc n lumea vie, la mbogirea tiinelor biologice cu noi elemente teoretice i la concretizarea legilor i principiilor care o difereniaz pe ea nsi ca disciplin teoretic i practic. n acest fel, disciplina contribuie la dezvoltarea patrimoniului tiinific universal al omenirii (Ardelean i Sestra, 1999). Ca activitate contient desfurat de om, ameliorarea plantelor are o vechime considerabil. Primele mrturii despre cultivarea plantelor dateaz de circa 5-6 mii de ani n urm, i n lipsa altor date, se poate afirma c i ameliorarea plantelor are aceeai vechime, ntruct alegerea unei plante din flora spontan i cultivarea ei contient a constituit i primul act de selecie, de mbuntire a acelor caracteristici ale plantelor care l interesau pe om. Au fost necesare aproape ase milenii pentru ca omenirea s poat ajunge la o nelegere tiinific a fenomenelor legate de procesul seleciei, marcndu-se astfel momentul n care ameliorarea plantelor devine o tiin. Pentru desvrirea ca tiin a ameliorrii, n timp, alturi de contribuia unor amelioratori anonimi au activat adevrate personaliti tiinifice care au pus bazele acestei discipline biologice. Charles Darwin (1809-1882), naturalist englez, poate fi amintit ca unul dintre pionierii n acest domeniu. Vasta oper a lui Darwin, i n mod deosebit lucrrile sale intitulate Originea speciilor sub influena seleciei naturale (1859) i Variabilitatea animalelor i plantelor n condiii de domesticire (1868), cuprind prima teorie tiinific asupra evoluiei speciilor. Aceste lucrri au pus bazele tiinelor biologice moderne, n general, i a tiinei ameliorrii plantelor i animalelor, n special, mbogind astfel patrimoniul gndirii creatoare a omenirii. Darwin a introdus cteva concepte noi n biologie, ca: ereditate, variabilitate, supravieuire, selecie natural i artificial, lupta pentru existen etc.

    Evident, o importan deosebit pentru evoluia tiinelor biologice au avut lucrrile efectuate de Gregor Mendel (1822-1884), recunoscut drept fondatorul geneticii ca tiin. Prin lucrarea sa, Cercetri asupra hibridrii plantelor, publicat n 1865, Mendel a fundamentat primele legi ale ereditii, recunoscute, ns, abia n 1990, cnd Correns, Tschermak i De Vries le-au redescoperit, lucrnd independent unul de altul. Dup redescoperirea legilor mendeliene ale ereditii i fundamentarea teoriei cromozomiale a ereditii, activitatea de ameliorare a plantelor a cunoscut un impuls deosebit, remarcndu-se prin lucrrile desfurate n continuare n domeniu savani precum Johannsen, East, Nilsson-Ehle, Vavilov .a. Pe lng importana teoretic, ameliorarea plantelor are o deosebit importan practic. Multitudinea soiurilor i hibrizilor de cereale, sfecl, cartof, vi de vie, pomi, arbuti fructiferi,

  • legume etc., cultivate de la nceputurile agriculturii i pn n zilele noastre, schimbrile sortimentale survenite pe parcursul acestei lungi perioade de timp se datoreaz, aproape n exclusivitate, ameliorrii plantelor. Hrana omului zilelor noastre, ca i a celui din antichitate, este n mare msur dependent de plante (Ardelean i colab., 2006). Plantele sunt, de asemenea, o surs important direct sau indirect de materiale textile, medicamente, combustibili, materiale de construcii etc. Datorit acestor considerente este explicabil faptul c omul a ncercat, din totdeauna, s obin forme noi de plante, s mbunteasc permanent vechile soiuri, s creeze noi cultivaruri care s corespund ntr-un grad ct mai nalt cerinelor sale (de hran, calitate etc.).

    Charles Robert Darwin (1809-1882)

    Gregor Mendel (1822-1884)

    Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943)

    Norman E. Borlaug (1914-2009)

    n faa omenirii s-a ivit o nou problem global, de o complexitate extrem privind meninerea ecosistemelor naturale ntr-un echilibru care s asigurare continuitatea vieii pe Pmnt, i anume, creterea accentuat a populaiei pe Glob, ndeosebi n ultimul secol. Se estimeaz c n 1804 populaia Pmntului era de de un miliard, n 1927 de dou miliarde, iar n 1960 de trei miliarde. n anul 1974, ONU a proclamat Anul Internaional al Populaiei i a invitat, pentru prima dat n istorie, toate statele lumii la Conferina Mondial a Populaiei ale crei lucrri s-au desfurat n luna august n Bucureti. n anul respectiv, numrul populaiei mondiale ajunsese la patru miliarde locuitori. Dup 13 ani, n ziua de 11 iulie 1987, populaia lumii a atins cifra de cinci miliarde de locuitori, iar n 1999 s-a ajuns la ase miliarde (n 12 octombrie, potrivit Organizaiei Naiunilor Unite, respectiv n 22 iulie, dup US Census Bureau). n 2011 populaia lumii a ajuns la apte miliarde (la 31 octombrie 2011, potrivit ONU; dup estimrile US Census Bureau s-a ajuns la aceast cifr n 12 martie 2012). Explozia demografic a avut loc datorit mbuntirii standardelor de trai i medicale, ceea ce a permis oamenilor s triasc mai mult dect n secolele anterioare. n acelai timp, rata naterilor (numrul de nou-nscui din fiecare familie) staioneaz la un nivel ridicat n multe zone ale globului. Pn cnd aceast rat va scdea semnificativ, populaia lumii va continua s creasc, putnd ajunge n anul 2040 la 9 miliarde, iar n 2050 la circa 10,5 miliarde. n prezent, creterea populaiei are loc cu preponderen n rile n curs de dezvoltare, respectiv n state cu un nivel industrial i tehnologic limitat. Majoritatea acestor ri se afl n Asia i Africa, i parial n America de Sud i Central. n statele dezvoltate, cu industrie i tehnologie avansate, ex. Japonia, Australia i cele mai multe ri din Europa i America de Nord, populaia a ncetat s creasc, n unele constatndu-se chiar o scdere. Cu toate acestea, la fiecare cinci zile se nasc nc un milion de oameni, i n fiecare an, populaia planetei crete cu 75 de milioane, echivalentul ntregii populaii a Marii Britanii. n unele ri din Asia i Africa este posibil o explozie demografic: populaia Indiei

  • poate depi China pn n 2030, devenind cea mai mare ar din lume, populaia Nigeriei poate depi populaia Statelor Unite n 2045, ajungnd a treia cea mai populat ar din lume, i va ncepe s rivalizeze cu China pn la sfritul secolului, cu aproape un miliard de oameni n 2100... (http://www.worldometers.info/world-population/) Creterea populaiei mondiale este o problem global pentru care se caut explicaii tiinifice, dar totodat se ncearc gsirea unor strategii integrate. Suprapopularea este considerat o problem mult mai mare chiar dect schimbrile climatice. Multe ri n curs de dezvoltare trebuie s fac fa dificultilor privind hrnirea i acordarea asistenei social-medicale pentru populaiile lor enorme. Studiile recente demonstreaz c fr msuri i schimbri drastice, nu vor rmne pe Glob suficiente resurse pentru a satisface nevoile primare ale oamenilor precum ap, hran, energie i adpost. n absena unor msuri drastice i n condiiile creterii populaiei pe Glob, prediciile sunt greu de fcut fr a lua n considerare un dezastru. Schimbrile climatice vor amplifica stresul legat de resurse, putnd determina migrarea unui miliard de oameni din regiunile inospitaliere. Miliarde de oameni pot ajunge s sufere de foame i sete, s triasc n condiii improprii, toate acestea fiind poteniali factori pentru apariia conflictelor civile. Situaia impune o reconsiderare a modului n care agricultura va trebui s asigure hrana pentru populaia Globului. Creterea produciei agricole, n general, se poate realiza pe dou ci: extensiv i intensiv (Ardelean, 1986). Cea extensiv, prin sporirea suprafeelor cultivate, are anumite limite fizico-geografice. Suprafeele destinate culturilor agricole nu pot fi extinse n mod nelimitat, iar cantitatea de ngrminte ncorporat n sol i gradul de mecanizare i chimizare al lucrrilor ajung i ele, relativ repede, la un prag deasupra creia orice sporire cantitativ a acestora devine total neeconomic. Aceste limite au devenit i mai stringente odat cu declanarea i agravarea crizei mondiale a energiei. Depirea lor este posibil numai prin msuri de cretere intensiv a produciei agricole, concretizate n crearea de noi soiuri i hibrizi capabili s valorifice la maximum att condiiile naturale ct i pe cele tehnologice, puse la dispoziia lor de ctre om. Implicaiile cultivrii unor astfel de soiuri i hibrizi se vor resimi nu numai n nivelul mai ridicat al produciei agricole ci i n alte domenii ale activitii social-economice ca: economisirea resurselor de energie, combaterea polurii mediului nconjurtor i obinerea unor fructe i legume ecologice etc. Pe plan mondial, chiar i calea extensiv de sporire a produciilor agricole, prin lrgirea continu a arealelor cultivate, devine imposibil fr ameliorarea plantelor (Ardelean i colab., 2006). Faptul c astzi, anumite culturi de legume pot fi ntlnite i dincolo de cercul polar, c o serie de specii pomicole smburoase i seminoase au ajuns s formeze livezi masive n zonele de nord ale Canadei i Siberiei, se datoreaz, n mare msur, muncii amelioratorilor care au creat i selecionat forme noi de plante, capabile s triasc i s produc n noile areale de cultur. O confirmare a importanei ce se acord ameliorrii plantelor o constituie acordarea premiului Nobel pentru pace, n anul 1970, amelioratorului Norman Borlaug (1914-2009), denumit printele Revoluiei Verzi. Acest fapt are i o valoare simbolic, fiind o recunoatere a muncii depuse de-a lungul timpului de numeroi amelioratori, cunoscui (unii celebri n domeniu) sau anonimi, care i-au adus aportul la asigurarea resurselor de trai ale omenirii. Se estimeaz c descoperirile i soiurile create de Borlaug au salvat viaa a circa 245 de milioane de fiine umane din ntreaga lume (Ardelean i colab., 2006).

  • 1.2. LEGTURILE AMELIORRII PLANTELOR CU ALTE DISCIPLINE

    Ameliorarea plantelor are legturi strnse cu numeroase discipline, unele oferind suportul teoretic sau aplicativ pentru procesul de creare de noi soiuri i hibrizi comerciali. Obinerea de noi cultivaruri se bazeaz pe variabilitate, iar pentru a nelege cum apare aceast variabilitate este necesar nsuirea unor cunotine fundamentale de genetic, privitoare, n special, la cauzele interne i externe ale variabilitii organismelor vii, la modul de transmitere ereditar a caracterelor la aceste organisme (Ardelean i colab., 2006). Datorit faptului c ameliorarea plantelor transpune n practic cunotinele de genetic, ea este considerat o genetic aplicat. Ecologia este o disciplin biologic deosebit de important pentru ameliorare, ntruct permite cunoaterea condiiilor de mediu, diferite att n spaiu ct i n timp, n care acioneaz selecia natural i artificial asupra variabilitii organismelor vii. Geobotanica este necesar n vederea alegerii judicioase a materialului iniial de ameliorare, permind cunoaterea arealului de rspndire geografic a speciei cu care se lucreaz, a asociaiilor vegetale i a relaiilor dintre diferite specii. Botanica sistematic furnizeaz amelioratorului informaii eseniale privind gradul de nrudire dintre diferite varieti, specii sau genuri, necesare n elaborarea i realizarea lucrrilor de hibridare intraspecific, interspecific i chiar intergeneric.

    Fiziologia plantelor reprezint o disciplin biologic fundamental a crei cunoatere este necesar n lucrrile de ameliorare a plantelor, pentru nelegerea proceselor vitale ce au loc n plante i pentru dirijarea acestora n scopul obinerii unor randamente biologice maxime, respectiv pentru crearea unor cultivaruri cu un potenial biologic superior.

    Biochimia vegetal permite nelegerea i aprofundarea proceselor fiziologice vitale, pn la nivelul celulei i a constituenilor ei chimici, de aceea, cunotinele furnizate de biochimie sunt absolut necesare oricrui ameliorator. Fitotehnia, ca tiin a cultivrii plantelor, este fundamental pentru ameliorator, oferind toate datele eseniale pentru justificarea lucrrilor de creare i introducere n cultur a unor cultivaruri noi, modul cum trebuie efectuat testarea acestora n condiii similare celor din producie i recomandarea celor mai adecvate tehnologii de cultur pentru soiurile noi. Dac fitotehnia este disciplina n care se studiaz cultura cerealelor, a plantelor tehnice i medicinale, ampelografia, pomologia i dendrologia sunt discipline noi, de botanic aplicat, care au luat fiin tocmai datorit materialului biologic vast, reprezentat de zecile de mii de cultivaruri obinute la speciile horticole de-a lungul timpului. Pentru cunoaterea i clasificarea acestui vast material biologic, disciplinele de botanic aplicat sunt indispensabile amelioratorului care lucreaz la speciile respective. Fr cunoaterea amnunit a caracteristicilor de soi, la care amelioratorul face mereu apel n activitatea sa, procesul de creare de noi cultivaruri nu poate fi eficient. Alegerea genitorilor pentru hibridrile artificiale, se face n funcie de caracteristicile pe care trebuie s le prezinte noul soi, ceea ce presupune cunoaterea exhaustiv a potenialilor genitori de la care se pot transfera aceste caracteristici. Disciplinele tehnologice, cum sunt: agrotehnica (agrofitotehnia), pomicultura, viticultura, legumicultura, floricultura se afl ntr-o strns interdependen cu ameliorarea, ntruct mediul ambiant n care se dezvolt i produc soiurile i hibrizii de plante este puternic influenat de condiiile de cultur oferite de om. Potenialul biologic maxim al unui cultivar se poate manifesta numai n condiii perfecte, ideale de mediu, i respectiv de cultur.

  • Disciplinele de protecia plantelor, fitopatologia i entomologia, au o importan major pentru ameliorare, fiind de altfel ntr-o strns legtur cu aceasta. Cunoaterea biologiei agenilor patogeni i duntorilor care atac plantele agricole, a modalitilor de infectare sau infestare i a mecanismelor de rezisten, respectiv sensibilitate, sunt absolut necesare pentru lucrrile de creare a unor noi soiuri, rezistente genetic la boli i duntori. Biotehnologiile i ingineria genetic sunt discipline strns nrudite cu ameliorarea plantelor, care pot fi considerate metode de ameliorare neconvenionale i care se utilizeaz n scopul crerii unui material biologic valoros, obinut prin intervenia direct a omului asupra genomului plantelor. Aceste metode neconvenionale se pot utiliza n ameliorare n diferite moduri, de la nmulirea in vitro a plantelor, exploatarea variabilitii somatice, identificarea polimorfismului existent la nivelul speciilor sau cultivarurilor etc., pn la scurtarea procesului clasic al seleciei sau obinerea unor soiuri, respectiv organisme modificate genetic (OMG).

    n afara disciplinelor biologice enumerate mai sus, ameliorarea plantelor are legturi interdisciplinare cu matematica, statistica biologic i informatica, n scopul nelegerii mai aprofundate a unor mecanisme ereditare, fiziologice sau biochimice. Analizele hibridologice i genetice, calcularea unor parametri statistici sau genetici se bazeaz pe modele matematice mai mult sau mai puin complexe, care trebuie alese n mod judicios n funcie de particularitile plantelor cu care se lucreaz. Datele de producie, calitate a produciei, grad de atac cu boli sau duntori etc. se prelucreaz prin metode adecvate de analiz a varianei, obinndu-se rezultate certe, asigurate din punct de vedere statistic i prin care se nltur eventualele efecte datorate mediului sau erorilor sistematice de lucru. Reeaua Internet constituie, n momentul de fa, un mijloc rapid de informare, schimb de informaie i idei ntre amelioratorii din ntreaga lume.

    n sfrit, disciplinele economice i permit amelioratorului calcularea avantajelor economice pe care le aduc soiurile i hibrizii noi creai de el i, prin urmare, eficiena economic rezultat n urma introducerii n cultur a unor noi cultivaruri, mai productive, cu o calitate mai bun, cu o rezisten superioar la atacul bolilor i duntorilor fa de vechile soiuri (Ardelean i colab., 2006).

    1.3. ISTORICUL AMELIORRII PLANTELOR N ROMNIA

    Ameliorarea plantelor n ara noastr a avut loc, n timp, n mai multe etape istorice, care pot fi mai mult sau mai puin estimate sau delimitate cronologic. Se poate afirma cu certitudine faptul c nceputurile ameliorrii plantelor n ara noastr se pierd n secolele, poate mileniile, dinaintea colonizrii Daciei de ctre romani. Se cunoate cu siguran c, n momentul ocuprii Daciei de ctre legiunile romane, populaia local cunotea i practica, la un nivel relativ ridicat, agricultura (cu rezultate notabile pentru acea epoc i n viticultur, pomicultur i legumicultur). Existau, deja, soiuri i populaii locale de plante, atestate de descoperirile arheologice din vechile ceti dacice. Dup colonizarea Daciei, romanii au adus n noua provincie a imperiului semine ale unor noi specii de plante, necunoscute anterior pe aceste meleaguri, diversificnd i mai mult formele cultivate (Ardelean, 1986). Aceast perioad, care poate fi considerat prima etap a ameliorrii plantelor din ara noastr s-a caracterizat prin faptul c se practica o selecie artificial empiric, bazat doar pe observaiile i intuiia celor ce se ocupau cu agricultura, viticultura, legumicultura sau pomicultura i ea a durat pn pe la mijlocul secolului al XIX-lea. Rezultatele acestei activiti s-au concretizat n selecia i cultivarea unor soiuri i populaii locale valoroase, unele din ele

  • concurnd i astzi cu actualele soiuri autohtone i strine de renume. Dac din aceast prim perioad, a seleciei empirice, majoritatea populaiilor i soiurilor locale s-au pierdut la speciile anuale, la cele perene nc se menin unele cultivaruri cum sunt soiul de ciree Boambe de Cotnari, merele Creeti, Ptule i Domneti, prunele Bistriene, soiurile de struguri Tmioas, Galben, Frncu, Gras, Busuioac .a. (Ardelean i colab., 2006). Soiurile i populaiile locale vechi prezint, n afar de importana lor pentru producia horticol (unele cultivndu-se nc cu succes), i o importan deosebit prin fondul de gene pe care l conin. Astfel, n soiurile vechi este inclus o zestre genetic de o valoare inestimabil, pe baza creia se pot organiza i dezvolta noi lucrri de ameliorare a plantelor n ara noastr. A doua etap a dezvoltrii ameliorrii plantelor n Romnia ncepe spre sfritul secolului al XIX-lea i dureaz pn la finele primelor dou-trei decenii ale secolului al XX-lea. La nceputul acestei perioade, multe din vechile soiuri nu mai corespundeau noilor cerine, tot mai ridicate, de productivitate i calitate, iar datorit apariiei unor boli i duntori noi, necunoscui pn atunci n Europa, soiurile i populaiile locale au nceput s piard tot mai mult teren. Pentru a se redresa producia agricol, s-a recurs la importuri masive de soiuri strine, mai ales din rile Europei occidentale, unde lucrrile de ameliorare a plantelor erau mai avansate. Din aceast perioad dateaz, la noi, soiurile de mr Jonathan, Parmen auriu, London Pepping, soiurile de pere Cure, Favorita lui Clapp, soiurile de ciree Fruheste der Mark, Germersdorf, Ramon Oliva, soiurile de prun Anna Spth, Reine Claude precum i bine cunoscutele soiuri de vi de vie Merlot, Traminer, Aligote, Riesling .a. Tot n aceast perioad sunt importate la noi soiurile de tomate Para Vilmorin, Best of All, Minunea pieei, soiurile de morcov Cartel i Carotte de Paris, varza de Bruxelles .a. (Ardelean i colab., 2006). Introducerea noilor soiuri a avut o influen pozitiv att asupra produciei agricole din ara noastr ct i asupra dezvoltrii lucrrilor de ameliorare a plantelor. Odat cu introducerea unor noi cultivaruri din strintate, s-au nfiinat primele cmpuri de colecii la cereale, plante tehnice, pomi, vi de vie, legume i flori, necesare studierii comportrii acestora n condiiile pedoclimatice din Romnia. Ca i n cazul soiurilor i populaiilor locale vechi, autohtone, unele din soiurile importate n aceast a doua perioad au i astzi o pondere nsemnat n sortimentul de plante cultivate. Ele constituie, de asemenea, un fond de germoplasm deosebit de valoros pentru dezvoltarea actual i de perspectiv a ameliorrii plantelor n ara noastr. Ultima etap, cea de-a treia, i cea mai fecund din istoria dezvoltrii ameliorrii plantelor n Romnia, care poate fi considerat etapa modern, ncepe odat cu organizarea, pe baze tiinifice, a activitii de ameliorare a plantelor din ara noastr. Cronologic, momentul care marcheaz noua etap corespunde anului 1928, cnd i-a fiin Institutul de Cercetri Agronomice al Romniei (I.C.A.R.). n anul 1948, n cadrul I.C.A.R.-ului, sunt organizate primele laboratoare de biologie i ameliorare a plantelor. n anul 1957 se nfiineaz Institutul de Cercetri pentru Cultura Porumbului de la Fundulea (ICCP), iar un alt moment de referin n dezvoltarea lucrrilor de ameliorare n ara noastr l constituie anul 1961 cnd, prin fuzionarea ICCP i ICAR, ia natere Institutul de Cercetri pentru Cereale i Plante Tehnice Fundulea ICCPT, care va deveni o prestigioas unitate pentru cercetarea i tiina agricol romneasc. Tot n 1957, odat cu nfiinarea Institutului de Cercetri Horti-Viticole de la Bneasa (I.C.H.V.), apar laboratoare de ameliorarea pomilor fructiferi, a viei de vie i a legumelor la Staiunile Experimentale Cluj, Valea Clugreasc, Buzu, Bistria, Ialnia .a. n 1967, n locul I.C.H.V. au luat fiin: Institutul de Cercetri pentru Legumicultur i Floricultur de la Vidra,

  • Institutul de Cercetri pentru Viticultur i Vinificaie de la Valea Clugreasc i Institutul de Cercetri pentru Pomicultur de la Piteti-Mrcineni (Ardelean i colab., 2006).

    1.4. ORGANIZAREA PROCESULUI DE AMELIORARE A PLANTELOR; PRODUCEREA DE SEMINE I MATERIAL SDITOR N ROMNIA

    Institutele prezentate, mpreun cu reeaua de staiuni subordonate, au acoperit, practic, toate zonele agricole, legumicole, viticole i pomicole ale rii, desfurndu-i activitatea sub ndrumarea direct a Academiei de tiine Agricole i Silvice (A.S.A.S.), nfiinat n 1969. Astfel, n subordinea ICCPT Fundulea au funcionat Staiuni de Cercetare Agricole, n unele obinndu-se rezultate deosebite n ameliorarea plantelor agricole (ex. Turda, Lovrin, Suceava, Livada, Caracal, Podu Iloaiei, Valu lui Traian); n subordinea ICPP Piteti Mrcineni au funcionat staiuni pomicole (Cluj-Napoca, Voineti, Vlcea, Bistria, Iai, Flticeni etc.); n subordinea ICVV Valea Clugreasc staiuni viticole (Blaj, Murfatlar, Odobeti, Iai, Mini etc.). De asemenea, s-a dezvoltat o reea de institute n care s-au desfurat lucrri de ameliorare la cartof (ICPC Braov), sfecl de zahr (ICPCSZ Fundulea), plante furajere (ICPCP Braov), fiecare institut avnd staiuni subordonate, unele fiind adevrate centre de ameliorare. Dup anul 1989, unitile de cercetare i producie din Romnia au trecut prin momente dificile, datorit lipsei fondurilor financiare necesare, avnd loc numeroase restructurri, fiind numite de cercetare-dezvoltare (ex. INCDA - Institutul Naional de Cercetare-Dezvoltare Agricol Fundulea; ICDPP - Institutul de Cercetare-Dezvoltare pentru Pomicultur Piteti - Mrcineni), iar unele au fost transformate n societi comerciale. Procesul de restructurare a cercetrii agricole romneti continu i n prezent, ns factorii de decizie trebuie s contientizeze importana factorului biologic ca unul dintre principalii factori de producie n agricultur, i necesitatea alocrii resurselor necesare pentru continuarea lucrrilor de ameliorare n ara noastr. Ca n toate rile cu o agricultur dezvoltat, i n Romnia, ameliorarea plantelor, precum i producerea seminelor i a materialului sditor la cultivarurile acceptate pentru a fi cultivate i nmulite, sunt activiti instituionale, reglementate prin lege. Autoritatea naional n domeniul examinrii noilor creaii vegetale, n vederea nregistrrii n Catalogul oficial al soiurilor de plante de cultur din Romnia, este Institutul de Stat pentru Testarea i nregistrarea Soiurilor (ISTIS - http://istis.ro/), instituie public cu personalitate juridic, direct subordonat Ministerului Agriculturii i Dezvoltrii Rurale (MADR). ISTIS a fost nfiinat n baza Legii nr. 57/1997, prin reorganizarea Comisiei de Stat pentru ncercarea i Omologarea Soiurilor, nfiinat n baza HCM 3726/1953. Institutul funcioneaz n baza Legii nr. 266/2002 republicat, ca instituie de interes public, finanat din subvenii de la bugetul de stat i venituri proprii pentru cheltuieli de capital, materiale i de personal i, n acelai timp, realizeaz venituri bugetare prin valorificarea produselor obinute, venituri care se vireaz la bugetul de stat. ISTIS este unicul organ de specialitate al MADR i rspunde de examinarea tehnic a soiurilor romneti i strine pentru care se solicit nregistrarea n Registrul soiurilor i n Catalogul oficial al soiurilor. nregistrarea soiurilor din speciile agricole i horticole n Catalogul oficial naional permite cultivarea i comercializarea lor pe teritoriul Romniei i a statelor membre ale Uniunii Europene.

  • Soiurile nregistrate n Catalogul oficial romn se transmit Comisiei Europene (DG SANCO) pentru nscriere n Cataloagele Comune ale Uniunii Europene, fapt care permite comercializarea lor pe ntreg teritoriul UE. Aceste soiuri se transmit spre nscriere i n Lista Soiurilor Eligibile pentru Certificarea Seminelor, editat de Organizaia de Cooperare i Dezvoltare Economic (OCDE). Institutul elaboreaz metodologia i testeaz noile soiuri n vederea nregistrrii lor, efectueaz verificarea anual a puritii varietale a soiurilor multiplicate, asigur conservarea probelor din colecia de referin, completeaz i este depozitarul Registrului soiurilor, redacteaz i public anual Catalogul oficial al soiurilor. De asemenea, ISTIS previne nstrinarea materialului biologic aflat n examinare i asigur confidenialitatea informaiilor obinute. nregistrarea soiurilor se bazeaz pe rezultatele examinrilor oficiale, n special teste de cmp, acoperind un numr mare de caracteristici prin care este descris soiul. Testarea n cmp const n dou teste, care stabilesc Distinctivitatea, Uniformitatea i Stabilitatea soiului (testul DUS) i, pentru speciile de culturi de cmp, Valoarea Agronomic i de Utilizare (testul VAU). Caracterizarea unui soi este completat cu analize de calitate realizate n laborator. Un soi supus testrii pentru nregistrare este examinat timp de trei ani n cele 24 de centre ISTIS de testare a soiurilor, amplasate n cele mai reprezentative zone pedoclimatice ale Romniei (Plana 1), care reprezint ntreaga diversitate de condiii de clim i sol din ara noastr.

    Pentru ndeplinirea atribuiilor ce i revin, ISTIS colaboreaz cu institutele i staiunile de cercetri, cu instituiile similare din statele membre UE, cu companiile strine interesate de testarea soiurilor n Romnia, cu universitile de tiine agricole i persoane fizice sau juridice din ar sau din strintate. Creaiile vegetale noi, obinute de aceste instituii sau ageni economici n urma activitii de ameliorare pe baza unei scheme complexe, n care sunt parcurse aa numitele verigi sau cmpuri ale procesului de ameliorare (Plana 2), sunt propuse pentru testare la ISTIS i urmeaz procesul de examinare timp de trei ani, n centrele de testare ISTIS, sau, la unele specii (pomi i arbuti fructiferi, vi de vie), n culturile comparative de concurs ale unitii care a obinut noua creaie i solicit omologarea (sau brevetarea) acesteia.

    Catalogul este editat anual de ISTIS i are un caaracter dinamic, ntruct pe msur ce unele soiuri nu mai corespund cerinelor fermierilor sau consumatorilor (pieei) i nu mai sunt nscrise, locul lor este luat de altele, obinute n urma lucrrilor moderne de ameliorare din ara noastr sau din strintate.

    ISTIS are o activitate unic n Romnia, fiind o instituie public de importan naional, care contribuie la asigurarea securitii alimentare a rii (prin promovarea unor soiuri cu producii sporite i de calitate), respectiv la protecia consumatorului.

    Activitatea institutului este obligatorie, fiind stipulat n Directivele Comunitii Europene, i se desfoar n conformitate cu legislaia i reglementrile internaionale, emise de: - U.E. (Uniunea European); - O.C.D.E. (Organizaia de Cooperare i Dezvoltare Economic); - C.P.V.O. (Oficiul Comunitar al Soiurilor de Plante); - I.S.T.A. (Asociaia Internaional pentru Controlul Seminelor);

    - U.P.O.V. (Uniunea Internaional pentru Protecia Creaiilor Vegetale; Union pour la Protection des Obtentions Vegetales; International Union for the Protection of New Varieties of Plants).

  • n Romnia, ISTIS este singura verig de legtur ntre institutele de cercetare (sau agenii economici) care creeaz noile soiuri de plante i productorii de smn, respectiv cultivatori. La fel cum se procedeaz n toate statele membre ale UE, productorii de semine nu pot realiza multiplicarea soiurilor, fr ca acestea s fie mai nti testate la ISTIS i nregistrate n Catalogul oficial naional.

    Baza legal a producerii, folosirii i controlului calitii seminelor i a materialului sditor este asigurat de prevederile Legii nr. 266/2002 privind producerea, controlul calitii, comercializarea i folosirea seminelor i materialului sditor, precum i nregistrarea soiurilor de plante agricole.

    Pe teritoriul Romniei sunt admise producerea, comercializarea i folosirea seminelor i materialului sditor din soiurile nscrise n Registrul de stat i publicate anual n Catalogul oficial de ctre ISTIS. Soiurile din speciile cuprinse n cataloagele Comunitii Europene sau n catalogul unui stat membru al acesteia se echivaleaz cu soiurile nregistrate n Registrul de stat i n Catalogul oficial al soiurilor i hibrizilor de plante agricole cultivate n Romnia. Producerea n vederea comercializrii, prelucrarea i comercializarea seminelor i materialului sditor se realizeaz de ctre ageni economici, persoane fizice sau juridice, nregistrai n acest scop i care au primit autorizaie eliberat de Ministerul Agriculturii, vizat anual, prin autoritile teritoriale de control i certificare a seminelor. Pentru a fi autorizai, agenii economici, persoane fizice sau juridice, trebuie s fac dovada c dispun de dotrile tehnico-materiale necesare i de personal cu pregtire i cunotine corespunztoare pentru activitatea solicitat, conform reglementarilor n vigoare, inclusiv cele privind carantina fitosanitara, dup caz. Producerea seminelor din categorii biologice superioare (Prebaz i Baz) revine persoanelor fizice sau juridice, specificate ca menintor n registrul soiurilor de plante nregistrate (Registrul de stat) i publicate n Catalogul oficial al soiurilor si hibrizilor de plante de cultur din Romnia, pentru anul respectiv. Regulile i normele tehnice privind producerea n vederea comercializrii, prelucrarea, controlul i certificarea calitii i comercializarea seminelor, precum i procedura de nregistrare, de supraveghere, monitorizare i acreditare a activitilor furnizorilor se aprob prin ordin al ministrului agriculturii, cu respectarea prevederilor legale i a reglementrilor organismelor internaionale la care Romnia este parte. Controlul, certificarea identitii i a calitii seminelor, nregistrarea, supravegherea, monitorizarea i acreditarea agenilor economici furnizori de semine n toate etapele producerii, prelucrrii i comercializrii se fac de ctre Inspecia Naional pentru Calitatea Seminelor (INCS), serviciu de specialitate din cadrul Ministerului Agriculturii, n conformitate cu regulile, normele tehnice i cu reglementrile internaionale n vigoare. n subordinea Inspeciei Naionale pentru Calitatea Seminelor (INCS) funcioneaz Inspectoratele teritoriale pentru Calitatea Seminelor i a Materialului Sditor (ICSMS) i Laboratorul Central pentru Calitatea Seminelor i a Materialului Sditor (LCCSMS), ca uniti cu personalitate juridic, finanate din venituri extrabugetare i alocaii acordate de la bugetul de stat, care rspund pentru documentele pe care le emit. Inspecia Naional pentru Calitatea Seminelor, prin unitile sale teritoriale (ICSMS i LCCSMS) nregistreaz, elibereaz i retrage autorizaiile de funcionare pentru agenii economici care efectueaz operaiuni de producere n vederea comercializrii, prelucrare i comercializare a seminelor i materialului sditor, dup caz, pe teritoriul Romniei, urmrete i controleaz aplicarea de ctre agenii economici nregistrai a normelor tehnice pentru

  • producerea, prelucrarea i comercializarea seminelor, stabilite mpreun cu Academia de tiine Agricole i Silvice Gheorghe Ionescu-ieti, cu asociaiile profesionale i interprofesionale de profil. De asemenea, INCS efectueaz prin unitile subordonate i inspectorii aprobatori de stat care funcioneaz n cadrul ICSMS i LCCSMS controlul culturilor semincere, sub aspectul puritii biologice, a strii fitosanitare, valorii culturale, precum i a altor criterii ce constituie obiectul certificrii, n conformitate cu Metodologia de control, n cmp, a culturilor pentru producerea seminelor i materialului sditor aprobat de Ministerul Agriculturii.

    Sarcini de nvare (teste de autoevaluare, exerciii, probleme) -Identificai cu ajutorul internetului paginile oficiale ale principalelor organisme i

    instituii din ara noastr implicate n activitatea de ameliorare a plantelor, precum i n

    cea de producere a seminelor i materialului sditor (vedei Plana 1): Ministerul Agriculturii i Dezvoltrii Rurale (www.madr.ro), ISTIS (http://istis.ro/), INCS (http://www.incs.ro/), ICSMS, LCCSMS (http://www.lccsms.bvl.ro/), instituii (institute de cercetare, staiuni, universiti, ageni economici etc. unde se desfoar lucrri de ameliorare a plantelor).

    -Identificai site-urile unor organisme internaionale cu activitate n crearea i meninerea n cultur a soiurilor i hibrizilor (ex. UPOV -http://www.upov.int, CPVO - http://www.cpvo.europa.eu/main/, OECD - www.oecd, ISTA - www.seedtest.org/ etc.).

    -Identificai n Catalogul oficial (ISTIS) cultivarurile care sunt admise pentru a fi cultivate i nmulite n Romnia la o anumit specie (ex. mr, vi de vie etc.).

    Lucrarea de verificare

    Elaborai un referat n Power Point n care s descriei principalele particulariti ale unor soiuri vechi, autohtone sau strine (ex. vi de vie, mr, pr, cire etc.).

    Rezumat

    Ameliorarea plantelor este o disciplin biologic care are legturi interdisciplinare strnse cu genetica, fiziologia plantelor, biochimia, ecologia, botanica i disciplinele

  • tehnologice (agrofitotehnia, pomicultura, viticultura, legumicultura, floricultura, dendrologia etc.), care se ocup cu tiina i practica crerii de noi cultivaruri la speciile agricole. Termenul cultivar este o noiune larg, care desemneaz, de regul, soiul sau hibridul comercial. n evoluia ameliorrii plantelor n Romnia se remarc trei perioade distincte: una empiric, nceput din cele mai vechi timpuri, cu mult nainte de colonizarea Daciei de ctre romani, perioada importurilor de soiuri din Europa Occidental (de la sfritul secolului al XIX-lea i pn la finele primelor dou-trei decenii ale secolului al XX-lea, i perioada modern, care cronologic ncepe n anul

    1928, cnd s-a nfiinat Institutul de Cercetri Agronomice al Romniei (ICAR).

    Bibliografie Ardelean M (1986). Ameliorarea plantelor horticole i tehnic experimental. Curs Tipo

    Agronomia Cluj. Ardelean M, Sestra R (1999). Ameliorarea plantelor horticole. Ed. Osama, Cluj-Napoca. Ardelean M, Sestra R, Cordea M (2006). Ameliorarea plantelor horticole. Editura

    AcademicPres, Cluj-Napoca. Savatti M, Nedelea G, Ardelean M (2004). Tratat de ameliorarea plantelor. Ed. Marineasa,

    Timioara.

  • Capitolul 2

    EVOLUIA I DIVERSITATEA PLANTELOR CULTIVATE

    Cuprins: 2.1. CENTRELE DE ORIGINE ALE PLANTELOR CULTIVATE

    2.2. FACTORII EVOLUIEI PLANTELOR DINSPRE FORMELE SLBATICE SPRE

    CELE CULTIVATE

    2.3. CILE PRIN CARE AU EVOLUAT PLANTELE CULTIVATE 2.4. CLASIFICAREA I DIVERSITATEA PLANTELOR

    2.5. RISCURILE LA CARE SUNT SUPUSE PLANTELE CULTIVATE 2.6. IMPORTANA COLECTRII FONDULUI DE GERMOPLASM I STOCRII

    ACESTUIA N BNCILE DE GENE

    Obiectivele nvrii: -nelegerea modului n care au evoluat i s-a desfurat procesul de formare a plantelor

    cultivate

    -Contientizarea modului n care n ameliorarea convenional au fost preluate din

    natur modele ale evoluiei plantelor, care au fost utilizate n scopul crerii de cultivaruri -Contientizarea importanei resurselor genetice, conservrii i utilizrii acestora n

    folosul omenirii

    2.1. CENTRELE DE ORIGINE ALE PLANTELOR CULTIVATE

    Procesul de cretere i dezvoltare a unui organism, cuprinznd toate stadiile i perioadele de la nceputul pn la sfritul existenei sale ca individualitate, poart numele de ontogenie, iar istoria dezvoltrii speciilor poart numele de filogenie.

    n urma studiilor de filogenie, s-a constatat c milioanele de specii existente n prezent pe Pmnt, ca de altfel i cele disprute, au evoluat, n timp, unele din altele. Procesele biochimice

  • fundamentale, ereditatea i materialul genetic al vieii celulare (acizii nucleici - ADN i ARN) sunt aceleai la toate formele de via, ceea ce demonstreaz faptul c toate organismele de pe Pmnt, prin urmare i plantele, au o origine comun. Plantele cultivate provin din anumite centre de origine, numite i centre genice sau de diversificare genic. n aceste centre, variabilitatea, respectiv diversitatea genotipic i fenotipic a speciilor este maxim, semnificnd faptul c n arealele reprezentate de ele a avut loc un intens proces evolutiv. Studierea aprofundat a centrelor de origine (de diversitate genic) a plantelor cultivate a fost realizat de Vavilov (1933), Jukovski (1951) i Schmaltz (1964). Bazele conceptuale ale originii plantelor au fost fundamentate de ctre savantul rus Vavilov i coala sa, n urma unor expediii pe Glob, efectuate timp de 20 de ani. Vavilov a adunat un imens material biologic din toate regiunile globului pmntesc i a cules numeroase informaii privind varietatea formelor de plante i rspndirea lor pe Terra. Pe lng vasta oper de colectare a unor mari colecii de plante, Vavilov a introdus noiunile de centre genice sau centre de origine ale plantelor. Prin analiza materialului biologic adunat, Vavilov a dedus c plantele prezint o varietate impresionant de forme i c pe aproximativ 1/40 din suprafaa uscatului se ntlnete cea mai mare diversitate de plante. Vavilov a constatat c cea mai ampl varietate de forme era situat n opt centre ale Globului aezate, aproximativ, de-a lungul Ecuatorului i care prezentau anumite particulariti (Ardelean, 1986): -Centrele prezint o imens diversitate genetic a speciilor existente, diversitate ce scade treptat spre periferie, indicnd faptul c n zon a avut loc un intens proces evolutiv. -Centrele sunt situate, n general, n regiunile platourilor nalte, continentale, unde se ntlnesc condiii de mediu extreme (temperaturi, radiaii ultraviolete etc.) care favorizeaz apariia mutaiilor. -Relativa izolare a centrelor a favorizat ncruciarea formelor iniiale cu cele mutante, precum i a celor nou aprute, mutante, ntre ele, amplificndu-se i mai mult variabilitatea n interiorul speciilor. -Centrele nu sunt perimetre nchise ermetic, astfel c formele mutante sau poliploide au putut migra, sub o form sau alta, n alte zone ale Globului, unde, ntlnind condiii favorabile, s-au nmulit i ncruciat ntre ele formnd centre secundare.

    Dup Vavilov, Jukovski a mai adugat trei centre, iar Schmaltz unul, astfel c, n momentul de fa, se accept existena a 12 centre de origine ale plantelor cultivate: Centrul I (chinezesc), situat n regiunea muntoas din centrul i vestul Chinei. n acest centru i au originea: soia, meiul, ridichea, salata, vinetele, castraveii, dudul, specii de pr etc. Centrul II (indo-malaezian), cuprinde partea de est a Indiei i Malaezia. Sunt originare din acest centru lmiul, portocalul, mandarinul, piperul, orezul, bumbacul, trestia de zahr.

    Centrul III (indo-afganistanian), cuprinde nord-vestul Indiei, Afganistanul, Uzbekistanul i Tadjikistanul. Aici i au originea morcovul violet, ceapa, usturoiul, spanacul, caisul, migdalul, unele specii de vi de vie i gru, cnepa etc. Centrul IV (irano-transcaucazian), cuprinde Asia Mic, Transcaucazia, Iran. Din acest centru provin unele specii de gru, orz, secar, sfecl, lucern, mr, pr, cire, viin, castan, bob. Centrul V (mediteranean) cuprinde litoralul european, african i asiatic al Mediteranei. Aici i au originea unele specii de gru, bobul, lintea, mslinul, hameiul, morcovul, varza, ptrunjelul, sparanghelul etc. Centrul VI (etiopian) cuprinde Etiopia i Somalia. Sunt originare din acest centru arborele de cafea, orezul, unele specii de gru etc.

  • Centrul VII (mexican i central-american) cuprinde partea central i de sud a Mexicului, America Central i Insulele Antile. Aici i au originea tomatele, ardeiul, tutunul, arborele de cacao, fasolea, porumbul. Centrul VIII (sud-american) este localizat n nord-vestul Americii de Sud. De aici sunt originare unele specii de tomate, tutun, ananas, cartoful, arahidele. Centrul IX (nord-american) a fost propus de Schmaltz (1964) i cuprinde partea de nord a S.U.A. i sudul Canadei. Cpunii, floarea soarelui, unele specii de prun i vi de vie sunt originare din acest centru. Centrul X (australian) propus de Jukovski (1950) cuprinde ntreg continentul australian. Aici s-au format bumbacul, eucaliptul .a. Centrul XI (euro-asiatic) cuprinde Europa i vestul Siberiei. Aici s-au format i evoluat trifoiul rou, unele specii de pr, prun, mr, lucerna, inul de fuior .a. Centrul XII (centr-african i sud-african), propus tot de Jukovski, cuprinde Sudanul, Nigeria i Africa de Sud. Sunt originare din acest centru gladiolele, sfecla, ricinul, unele specii de orez, sorg etc.

    Fig. 2.1. Centrele de origine ale plantelor cultivate

    2.2. FACTORII EVOLUIEI PLANTELOR DINSPRE FORMELE SLBATICE SPRE CELE CULTIVATE

    Primele dovezi privind cultivarea plantelor, constnd n diferite descoperiri arheologice (semine sau alte pri de plante) fcute n Egipt, Mesopotamia, Peru, Elveia etc. au o vechime de 5-7 mii de ani. S-a constatat c fragmentele de plante sau seminele obinute se deosebesc fenotipic radical de cele ale speciilor slbatice nrudite cu ele. Aceasta nseamn c omul a fcut selecie din flora spontan cu mult timp naintea datelor furnizate de arheologie asupra nceputurilor unei agriculturi contiente. Timpul necesar pentru evoluia plantelor din formele slbatice spre formele cultivate a fost extrem de ndelungat, i poate fi doar aproximat. Grul cultivat se deosebete radical de speciile slbatice cu care se nrudete. Acestea din urm au spicul scurt, cu rahis extrem de fragil, care s permit scuturarea seminelor i rspndirea speciei. Grul cultivat a pierdut aceste

  • caracteristici ctignd, n schimb, n ceea ce privete lungimea spicului, numrul de boabe n spic i greutatea boabelor. Un exemplu asemntor l-ar putea constitui compararea speciilor slbatice i cultivate de mr sau de pr. De fapt, astfel de exemple furnizeaz toate speciile de plante cultivate ai cror strmoi slbatici sunt cunoscui, permind efectuarea unor asemenea comparaii (Ardelean, 1986). La unele specii cultivate s-au efectuat diferite experimente pentru estimarea timpului necesar trecerii de la formele slbatice la cele cultivate, sub aciunea seleciei artificiale. Experienele fcute la fasole au ncercat s reproduc evoluia acesteia, de la formele slbatice, trtoare, cu boabe foarte mici, la formele cunoscute azi n cultur, cu boabe mari i tulpini volubile sau erecte. S-a ajuns la concluzia c sunt necesare cteva sute de generaii de selecie foarte intens pentru a mri greutatea bobului de la nivelul formelor slbatice abia pn la nivelul primelor forme cultivate. Rezult deci, c evoluia plantelor cultivate a necesitat un timp foarte ndelungat, cu att mai ndelungat cu ct diferenele dintre speciile cultivate i strmoii lor slbatici sunt mai mari. S-a ajuns la concluzia c factorii determinani ai evoluiei plantelor cultivate sunt reprezentai de selecia natural i artificial, ambele tipuri de selecie acionnd asupra variaiilor ereditare aprute n cadrul speciilor (Ardelean, 1986).

    Variaiile ereditare, de tipul mutaiilor spontane, recombinrilor genice n urma hibridrilor ndeprtate, poliploidiei etc., au aprut n cadrul speciilor i nainte i dup luarea lor n cultur de ctre om. Plante purtnd astfel de variaiuni ereditare au ajuns s creasc una lng alta (ntmpltor sau cultivate de om) i s produc hibrizi naturali, sporind astfel i mai mult variabilitatea speciei respective. Unele din noile combinaii au fost avantajoase, pentru specie sau pentru om, altele nu. n general, tipurile mai slab adaptate condiiilor locale, concrete de mediu, au fost eliminate de ctre selecia natural i cea artificial, fiind admise la reproducere i nmulire doar tipurile superioare, care prezentau un anumit avantaj adaptiv sau reproductiv. Omul, prin selecia artificial, aplicat la nceput empiric, apoi tot mai contient, a amplificat procesele descrise anterior (Ardelean i Sestra, 1999). Foarte adesea, selecia practicat de om a mers n aceeai direcie cu selecia natural, dar, nu de puine ori, direciile seleciei artificiale au fost contrare celor ale seleciei naturale, rezultnd specii de plante cultivate care nu ar putea exista fr om. Un exemplu n acest sens l constituie unele specii ornamentale, ai cror strmoi slbatici au flori mici, cu petale rare, principala funcie a florilor fiind aceea de reproducere. Pentru scopuri decorative, omul a selecionat mutante ale acestor specii la care florile sunt btute, cu un numr foarte mare de petale ce au luat natere prin transformarea staminelor, astfel c funcia de reproducere a florilor s-a redus sau chiar s-a pierdut complet.

    2.3. CILE PRIN CARE AU EVOLUAT PLANTELE CULTIVATE

    La majoritatea plantelor cultivate este cunoscut originea i modul lor de domesticire, dar exist i unele specii cultivate la care aceste aspecte nc nu sunt edificate. n schimb, este general admis faptul c evoluia plantelor cultivate a avut loc pe trei ci principale, numite i modele ale evoluiei, i anume: mutaia, hibridarea interspecific i poliploidia. Aceste trei modele nu exclud i alte posibiliti de evoluie a plantelor i nici nu se exclud reciproc (Ardelean, 1986). Dimpotriv, n majoritatea cazurilor, evoluia unei specii cultivate a avut loc prin interaciunea celor trei modele principale amintite.

  • Cunoaterea cilor prin care au evoluat plantele nu are doar o importan istorico-teoretic, ci i una practic, deoarece omul a copiat aceste modele din natur folosindu-le ca metode curente de ameliorare a plantelor, n scopul crerii de noi cultivaruri care s satisfac la cel mai nalt nivel cerinele sale de hran i de trai (Ardelean i colab., 2006).

    Mutaiile spontane aprute n cadrul speciilor constituie piatra de temelie a evoluiei plantelor. Recombinaiile ce rezult n urma ncrucirii naturale a unor plante purttoare de mutaii, sporesc diversitatea asupra creia acioneaz selecia natural i artificial. Uneori, o singur mutaie poate constitui punctul de plecare al dezvoltrii unei noi specii. Iat, spre exemplu, varza. Specia cultivat (Brassica oleracea), cu varietile capitata (de cpn) i gemmifera (de Bruxelles), se deosebete fenotipic radical de speciile slbatice B. rupestris i B. insularis, ntlnite frecvent n bazinul mediteranean i considerate strmoii formelor cultivate. Specia cultivat i cele slbatice au, ns, acelai numr de cromozomi (2n=18) i se ncrucieaz uor ntre ele. Prin analiza unor astfel de ncruciri s-a dovedit experimental c formarea cpnii (la var. capitata) sau a verzioarelor (la var. gemmifera) se datoreaz unui numr mic de gene, mutante fa de cele ale speciilor slbatice.

    Fig. 2.3.a. Teorii evolutive la varz; prin mutaii, de la mutarul slbatic

    Fig. 2.3.b. Teorii evolutive la varz; triunghiul lui U - adiie de genoame

    Ca model al evoluiei plantelor, mutaia presupune dou faze distincte, i anume: a) acumularea unei vaste diversiti genetice, datorit mutaiilor spontane; b) meninerea i propagarea, de ctre selecia natural i/sau artificial, a acelor variaiuni ereditare care aduc un avantaj adaptiv plantei sau unul economic omului (Ardelean, 1986).

    Hibridarea interspecific reprezint al doilea model de apariie a variabilitii n cadrul speciilor, variabilitate indispensabil oricrui proces evolutiv. Ca urmare a unor hibridri naturale, accidentale ntre plante aparinnd unor specii sau chiar unor genuri diferite, iau natere hibrizi interspecifici (sau intergenerici), cu o baz genetic diferit de cea a formelor parentale. Segregarea unor astfel de hibrizi sporete i mai mult diversitatea genetic asupra creia poate aciona selecia natural i cea artificial. n generaiile segregante ale hibrizilor interspecifici, multe recombinaii sunt disarmonice (nu folosesc nici noului tip de plant, nici omului) i acestea vor fi eliminate de selecia natural i artificial. Recombinaiile armonice, folositoare, vor fi, n schimb, pstrate de ctre selecie, nmulindu-se i constituind punctul de plecare al evoluiei unor noi specii.

  • Cpunul cultivat astzi constituie un exemplu tipic de apariie a unor noi varieti n urma ncrucirilor interspecifice (Ardelean, 1986). nainte de descoperirea Americii, grdinarii europeni domesticiser deja speciile autohtone de Fragaria (F. vesca, F. viridis i F. moschata) i le cultivau pe suprafee destul de mari. Pn n secolul al XVIII-lea, mbuntirile aduse speciilor europene au fost destul de minore datorit, n principal, lipsei unei variabiliti ereditare evidente n cadrul acestor specii. Imediat dup anul 1700, n Europa au fost aduse dou specii americane de cpun (F. virginiana i F. chiloensis) care, ns, nu au dat rezultate prea bune n noile condiii de cultur. Grdinarii englezi au avut inspiraia s ncrucieze cele dou specii importate, obinnd o specie nou de cpun, denumit Fragaria x ananassa. Aceasta avea tot 2n=56 cromozomi, ca i cele dou specii parentale, dar prezenta fructe mult mai mari i o bun capacitate de producie (caractere luate de la F. virginiana) alturi de o bun calitate a pulpei fructelor i o arom caracteristic speciei F. chiloensis. Astzi, majoritatea soiurilor de cpun aflate n cultur aparin speciei F. x ananassa. Un exemplu edificator privind rolul hibridrilor interspecifice i intergenerice n apariia de noi specii, l constituie Triticalele (Triticosecale wittm.). Acestea au luat natere din ncruciarea artificial a genurilor Triticum i Secale, fiind unul din primele genuri de plante create de om. Obinerea triticalelor a avut loc conform schemei:

    Triticum aestivum (2n=42) x Secale cereale (2n=14)

    Hibrid intergeneric 2n=28 (tratamente cu colchicin)

    Triticosecale wittm. (2n=56) Soiurile de triticale prezint o rezisten sporit la cdere i la temperaturi sczute (caractere luate de la secar) i o productivitate apropiat de cea a grului, fiind destul de rspndite n agricultura unor ri din nordul Europei (Ardelean, 1986; Savatti i colab., 2004).

    Poliploidia, ca model evolutiv, presupune apariia variaiunilor ereditare prin mecanismul modificrii numerice a setului cromozomal de baz. Plantele au, de regul, un numr diploid de cromozomi (2n=2x) n celulele lor somatice, ceea ce nseamn, de fapt, dou seturi complete de cromozomi, unul provenit de la mam, iar cellalt de la tat. Datorit unor defeciuni aprute pe parcursul gametogenezei sau al reproducerii, pot lua natere indivizi care au, n celulele lor somatice, numai un singur set de cromozomi (monoploizi) sau, dimpotriv, indivizi cu trei, patru, cinci etc. seturi de cromozomi (triploizi, tetraploizi, pentaploizi etc.). Mrirea numrului de cromozomi prin multiplicarea propriului set cromozomal poart numele de autopoliploidie, iar mrirea numrului de cromozomi pe baza combinrii mai multor seturi cromozomale, aparinnd la dou sau mai multe specii diferite, poart numele de poliploidie hibrid sau alopoliploidie. Autopoliploizii nu au jucat un rol prea important n evoluia plantelor cultivate, probabil datorit faptului c ei se caracterizeaz prin aberaii cromozomale frecvente, nsoite de un nalt grad de sterilitate. Autopoliploizii fertili au, ns, flori, fructe i alte pri ale plantei mai mari, mai bine dezvoltate dect cele ale corespondenilor lor diploizi, de aceea, la plantele agricole care se nmulesc vegetativ, ei sunt importani att pentru ameliorare ct i pentru producie. Aceast importan este ilustrat de faptul c la numeroase specii (via de vie, pomi fructiferi,

  • plante ornamentale) se ntlnesc soiuri poliploide valoroase, prezente frecvent n sortimentul cultivat. Alopoliploizii apar n urma hibridrii unor plante aparinnd la dou specii diferite sau chiar unor genuri diferite. De regul, astfel de hibrizi sunt parial sau totali sterili. Prin dublarea numrului de cromozomi ai unui astfel de hibrid, el devine fertil i, mai mult, se comport constant de la o generaie la alta. Exemplul tutunului sperm s fie edificator n acest sens. Specia de tutun cultivat, Nicotiana tabacum (2n=48), nu apare n mod natural i nici nu sunt dovezi c ar avea vreun strmo slbatic cu acelai numr de cromozomi. De fapt, N. tabacum este un tetraploid al genului, toate celelalte specii de Nicotiana avnd doar 24 de cromozomi n garnitura diploid. Prin ncruciarea a dou specii slbatice diploide, N. silvestris i N. tomentosa, se obine un hibrid interspecific, tot cu 2n=24 de cromozomi, ns complet steril. Prin dublarea setului cromozomal al acestui hibrid, cu ajutorul colchicinizrii, el devine fertil, constant i deosebit de asemntor cu N. tabacum. Este evident c aceasta a fost calea pe care a luat natere i a evoluat specia N. tabacum din care, apoi, au fost selecionate numeroasele soiuri cultivate astzi. Grul cultivat, Triticum aestivum, este o specie amfiploid, care s-a obinut prin hibridri intergenerice i multiplicarea numrului de cromozomi, conform schemei:

    Triticum monococcum (2n=14)

    x Aegilops speltoides (2n=14)

    Triticum dicoccoides x Aegilops squarrosa (2n=28) (2n=14) Triticum aestivum (2n=42)

    n afara acestor trei modele principale, selecia natural i driftul genetic sunt ali factori care au avut o influen important asupra evoluiei plantelor cultivate.

    Selecia natural este o lege caracteristic sistemelor populaionale sau speciei, prin care sunt favorizate acele variaii individuale care sunt utile, n primul rnd, supravieuirii speciei. n esen, selecia natural este un proces continuu, nentrerupt, prin care are loc creterea gradului de adaptare a populaiilor la condiiile de mediu. Selecia natural nu acioneaz exclusiv la nivelul individului, deoarece evoluia unei specii nu este asigurat de ctre individ, ci de ctre populaie, sau de ctre gruprile de indivizi i de fondul de gene al acestora. Prin urmare, selecia acioneaz asupra fenotipurilor populaiei, de regul n sensul reducerii i sortrii variaiilor ereditare, promovnd pe acelea cu valoare selectiv ridicat, folositoare indivizilor populaiei i speciei. Aciunea ei la nivelul fenotipurilor are ca efect stabilizarea celor care au cea mai ridicat capacitate de adaptare, jucnd n acest fel un rol determinant n evoluia speciilor i echilibrul acestora n natur.

    Driftul genetic, sau deriva genetic, este un proces biologic ntmpltor care determin schimbarea frecvenei genelor, respectiv genotipurilor, n populaiile mici. Acest fenomen nu este orientat ntr-o anumit direcie, dar acioneaz de regul n sensul reducerii variaiei ereditare, datorit eliminrii, respectiv supravieuirii difereniate a organismelor, cauzat de ntmplare.

    Chiar dac efectul driftului genetic asupra populaiilor se manifest prin restrngerea fondului de gene, relativ rar fenomenul prezint semnificaie selectiv i influen pregnant

  • asupra evoluiei speciilor. Apariia driftului genetic n populaiile mici se explic prin faptul c anumite combinaii de gamei se pot realiza ntmpltor mai frecvent dect altele, spre deosebire de populaiile mari, n care, cel puin teoretic, toate combinaiile de gamei au anse egale de realizare. Astfel, n anumite populaii mici, un anumit genotip, fie n exces, fie n lips, poate modifica radical frecvena genelor. Aceste schimbri duc n unele cazuri la fixarea definitiv a unor gene n populaie, cu o frecven teoretic maxim (F=100%), sau, dimpotriv, la extincia lor definitiv din populaie (F=0%).

    2.4. CLASIFICAREA I DIVERSITATEA PLANTELOR

    Taxonomia este disciplina care se ocup cu teoria i practica descrierii i clasificrii organismelor, n timp ce sistematica studiaz diversitatea organismelor, n vederea clasificrii lor pe baza relaiilor i asemnrilor dintre ele. Toate organismele sunt ornduite sau clasificate ntr-o anumit ierarhie, bine stabilit, principalele ranguri de taxoni admii, n ordine descendent fiind:

    - Regnul - ncrengtura (Phyllum) - Clasa (Classis) - Ordinul (Ordines) - Familia (Familia) - Genul (Genus) - Specia (Species)

    Specia constituie unitatea taxonomic de baz a lumii vii, care este i o unitate biologic ce reprezint o grupare de indivizi, variabil ca mrime, cu strmoi comuni, cu un areal geografic bine stabilit. Specia cuprinde n cadrul su un grup de taxoni inferiori, numii infraspecifici. Nu toi taxonii infraspecifici sunt recunoscui de Codul Internaional Botanic.

    Numele fiecrei specii este format dintr-o combinaie binar, n care numele genului este urmat de un epitet specific (ex. Triticum aestivum, Zea mays, Vitis vinifera, Malus prunifolia, Lycopersicon esculentum, Allium cepa, Tulipa gesneriana etc.).

    Meritul pentru clasificarea plantelor prin aa-numitul sistem binominal, i revine lui Carl Linn (Carolus Linnaeus), renumit botanist suedez, care a trit ntre 1707-1778. Linn a acordat un nume latin pentru gen i unul pentru specie, modelul lui fiind valabil i n zilele noastre.

    La plantele cultivate, specia este o unitate sistematic prea larg pentru a exprima variabilitatea intraspecific i legtura dintre specie i soi. Preluarea taxonilor infraspecifici de la plantele spontane nu a fost suficient, ntruct variabilitatea plantelor cultivate este mai ampl i sunt necesari mai muli taxoni. Astfel, taxonii infraspecifici utilizai la plante sunt numai parial comuni, pentru speciile cultivate i cele spontane, dup cum urmeaz:

    La plantele spontane: La plantele cultivate: subspecia (subsp.) subspecia (subsp.) varietatea (var.) convarietatea (convar.) forma (f.) varietatea (var.) conculta (conc.) cultivarul (cv.)

  • Dintre aceti infrataxoni, cultivarul este prevzut de Cod, ca fiind taxonul cu valoarea cea mai mic. Termenul de cultivar desemneaz un ansamblu de plante cultivate, caracterizat prin anumite particulariti morfologice, fiziologice, biochimice i genetice, datorit crora se deosebete de alte cultivaruri, particulariti transmise relativ neschimbate de-a lungul generaiilor de nmulire seminal sau vegetativ. n prezent, n mod frecvent, noiunea de cultivar este sinonim cu cea de soi sau hibrid comercial (varietate cultivat). Fiecare cultivar se remarc printr-o structur genetic proprie, care asigur i caracteristicile fundamentale ale cultivarului (ilustrate de testul DUS):

    a) Distinctibilitatea (numit i individualitate); b) Uniformitatea (omogenitatea); c) Stabilitatea. Cultivarurile aparin, de cele mai multe ori, la o anumit specie; uneori, ns, acestea au

    n ascenden chiar dou, trei sau mai multe specii diferite, avnd prin urmare o origine hibrid. Dei cultivarul aparine speciei, nu este suficient ncadrarea lui numai n acest taxon, deoarece cultivarul prezint o anumit specificitate a propriului genom (a constelaiei de gene), ce determin o expresie fenotipic distinct. n consecin, cultivarurile sunt individualizate nomenclatural, prin denumiri proprii, comerciale, date de creator (ameliorator). Pentru evitarea confuziilor legate de apartenena formelor domesticite la principala unitate sistematic din care provin, numele de cultivar (cv.) urmeaz celui tiinific, de specie (n limba latin), eventual a subdiviziunilor speciei respective, ca de exemplu: Triticum aestivum cv. Ariean, Hordeum vulgare cv. Jubileu, Beta vulgaris cv. Larissa, Malus domestica cv. Jonagold; Brassica oleracea var. capitata forma alba cv. Lares etc.

    n prezent, importana alimentar, tehnic, economic, social etc. a cultivarurilor este att de pregnant, nct omenirea nu ar putea supravieui fr acestea. Numrul cultivarurilor existente n lume este imens, la unele specii cultivate depind 10-20 mii (la vi de vie, mr, trandafir etc.).

    2.5. RISCURILE LA CARE SUNT SUPUSE PLANTELE CULTIVATE

    De-a lungul evoluiei sale, omul a reuit s transforme, n folosul su, numeroase specii de plante, din starea slbatic n cea domestic, astfel c, dup cum s-a menionat, n momentul de fa multe plante cultivate se deosebesc radical de cele slbatice din care provin, existente n flora spontan (morfologic, fiziologic, biochimic, genetic, taxonomic etc.).

    n aceast etap modern a evoluiei omenirii, schimbrile care au loc i n natur sunt de mare amploare. Dac pn la intervenia direct a omului asupra plantelor diversitatea genetic la nivelul interspecific era foarte mare, dominant n raport cu diversitatea intraspecific, actualmente acest raport s-a modificat dramatic, astfel c la unele specii cultivate exist mii sau chiar zeci de mii de genotipuri cultivate. Aceste cultivaruri, create de ctre om, prin selecie artificial, posed o structur genetic proprie, nsuiri morfofiziologice distincte, prin care se difereniaz ntre ele. n afar de importana lor economic, aceste forme noi, obinute n urma unei aciuni contiente a omului, au o importan marcant i n evoluia speciilor. Folosirea lor la nivelul Terrei determin, n primul rnd, nlocuirea altor specii pe suprafee apreciabile, iar n al doilea rnd, creeaz alte tipuri de relaii biocenoz-biotop. Prin introducerea n producie a unor soiuri

  • noi, se formeaz ecosisteme antropologice care nu se pot menine i stabiliza dect prin intervenia omului (Ardelean, 1986).

    Cu toate c la plantele cultivate, n timp, au fost create numeroase cultivaruri, relativ puine sunt foarte rspndite i cultivate pe scar larg. n plus, datorit tendinei amelioratorilor de a ncrucia soiurile cele mai bune ntre ele i a faptului c astfel de soiuri sunt ntr-un numr limitat, n interiorul speciilor cultivate s-a restrns continuu fondul de gene i s-a ngustat baza genetic, existnd specii n care predomin soiuri cu o zestre ereditar comun, nrudite ntre ele tocmai datorit faptului c provin din aceeai ascendeni, sau din ascendeni apropiai din punct de vedere genetic. Pentru a putea fi exprimat acest fenomen, cauzat i de rspndirea i cultivarea pe mari suprafee de teren a aceluiai soi, sau a unor soiuri cu o structur genetic comun, s-a introdus termenul de uniformitate genetic, care semnific absena diversitii fenotipice i genotipice n interiorul unor specii.

    Implicaiile acestui fenomen pot deveni la un moment dat dramatice, datorit urmtoarelor considerente: a) O specie cu un fond de gene restrns, poate fi periclitat de apariia unor noi ageni patogeni, sau rase noi (eventual, sue de virulen) ale agenilor patogeni existeni anterior, la atacul crora specia respectiv s fie sensibil; n acest fel, pot apare adevrate catastrofe de producie ca urmare a declanrii unor epidemii generalizate, sau pur i simplu existena unei specii s fie pus sub semnul ntrebrii.

    b) Datorit uniformizrii genetice, ndeosebi a celei rezultate prin ci naturale, se ntrerupe sau se ncetinete procesul evolutiv (dac acest fenomen este ireversibil sau se extinde mult n timp).

    Pentru unele specii de plante cultivate, situaia n anumite zone de cultur poate deveni critic la un moment dat, din cauza cultivrii unui singur soi, sau a unui numr restrns de soiuri, cu o baz genetic comun. Astfel de situaii, n care unele specii cultivate au trecut prin momente de criz, sunt cunoscute n istoria umanitii. Un moment de criz, foarte cunoscut i cu grave consecine s-a produs n Irlanda (1845-1848), cnd, la cartof, n urma atacului masiv produs de Phytophthora infestans, producia a fost compromis timp de 3 ani consecutivi. Fenomenul a fost posibil din cauza uniformitii genetice n interiorul speciei, determinat de cultivarea n epoca menionat a numai 2-4 soiuri, cu o zestre ereditar comun, toate sensibile la atacul agentului patogen. Consecinele acestei vulnerabiliti genetice ridicate s-au concretizat prin moartea a peste 1,5 milioane de irlandezi (cartoful era un aliment de baz) i cu migrarea altor 2-3 milioane n alte ri. n afar de foametea din Irlanda, istoria a consemnat i alte cazuri asemntoare (Savatti i colab., 2004): -criza grului n SUA (1917), datorit atacului de rugin brun (Puccinia graminis);

    -dispariia din cultur a soiului de orz Victoria, n SUA (1940), datorit patogenului Cochiobolus victoriae; -marea foamete din Bengal, India (1943), asociat cu atacul de ptare brun (Cochiobolus miyabeanus) la orez; -trecerea rapid a duntorului Nilaparvata lugens de la biotipul 1 la biotipul 2 de orez, ntre anii 1974-1976, cnd zone ntinse din Filipine i Indonezia au fost semnate cu cteva soiuri pitice de orez. n prezent, se constat o sporire a frecvenei cazurilor de vulnerabilitate genetic, iar consecinele acestora se rsfrng cu prioritate asupra plantelor cultivate, efectele asupra omenirii fiind mai mult sau mai puin drastice.

  • Multe dintre cele mai importante plante agricole cultivate pe Pmnt au o baz genetic extrem de ngust (restrns) datorat, n special, presiunii de selecie exercitat n timp de ctre amelioratori. La numeroase specii cultivate, cu o pondere economic substanial n agricultura mondial, sortimentul de soiuri cultivate i rspndite pe arii cu adevrat extinse este relativ limitat. ntruct aceste soiuri au fost obinute prin selecie i au o baz ereditar ngust, n mare parte avnd i aceeai origine, deoarece unele provin din genitori comuni, producia mondial sau pe anumite suprafee poate fi vulnerabil la o eventual catastrof (apariia unor noi boli sau duntori, sau a unor rase de virulen sporit) la atacul crora soiurile respective s fie sensibile.

    2.6. IMPORTANA COLECTRII FONDULUI DE GERMOPLASM I STOCRII ACESTUIA N BNCILE DE GENE

    n mod evident, atunci cnd amelioratorul are nevoie n procesul de ameliorare de anumite surse de gene, respectiv de variabilitate pentru anumite caracteristici, el nu poate s se deplaseze n centrele de origine ori de cte ori trebuie s mbunteasc un nou caracter, la planta cu care lucreaz. Pentru a avea la ndemn sursele de gene necesare crerii unor noi cultivaruri, cu particularitile dorite, s-a trecut la identificarea, acumularea i conservarea fondului de germoplasm util, pentru fiecare specie cultivat. Astfel, diversitatea existent n centrele de origine ale plantelor a fost acumulat i stocat, la scar redus, n coleciile de germoplasm ale staiunilor de ameliorare (Ardelean, 1986). n coleciile de germoplasm se urmrete nu numai stocarea variabilitii naturale, ci i a celei artificiale, n scopul evitrii pierderii ei i posibilitii utilizrii acesteia n eventuale viitoare programe de ameliorare. Selecia practicat de om, ca proces ce exploateaz variabilitatea natural i artificial, duce n mod inevitabil la srcirea (ngustarea) patrimoniului genetic al speciilor la care se aplic, la o pierdere considerabil a variabilitii. De fapt, aceasta nseamn c treptat, populaiile i soiurile locale sunt nlocuite de soiuri moderne, mai productive, dar cu o baz genetic tot mai restrns. Un astfel de proces risc s erodeze complet variabilitatea genetic pe care se bazeaz amelioratorul n munca sa, cu consecine greu de prevzut pentru viitorul omenirii.

    De altfel, una dintre cele mai importante cauze ale vulnerabilitii genetice o reprezint fenomenul global de nlocuire a diverselor cultivaruri, cu o baz ereditar mai larg, cu altele noi, moderne, dar foarte omogene genetic. n timp, datorit nlocuirii lor de ctre noile soiuri, multe dintre soiurile vechi au fost pierdute pentru totdeauna. i n prezent, soiurile vechi care au mai rmas n cultur sunt supuse unei presiuni accentuate, provocat de creaiile noi ale ameliorrii tiinifice, fiind expuse riscului de a disprea din cultur i de a fi pierdute.

    Importana i valoarea genetic a fondului de germoplasm constituit din totalitatea cultivarurilor este extrem de mare. Orice cultivaruri, chiar dac nu mai corespund unor cerine moderne, impuse de productori (fermieri), prelucrtori sau consumatori, legate de producti-vitate, calitate, rezisten la aciunea factorilor de stres etc., dein i gene utile, favorabile manifestrii unor caractere dorite de om, astfel c ele pot fi extrem de utile pentru lucrrile viitoare de ameliorare genetic.

    Pe lng pierderea variabilitii datorit seleciei artificiale, la plantele cultivate apare, dup cum s-a amintit, i riscul vulnerabilitii genetice datorat faptului c unele soiuri foarte valoroase sunt extinse pe mari suprafee, ns ele pot fi uniforme din punct de vedere genetic i

  • susceptibile la boli, duntori sau la condiiile de mediu hazardate. O asemenea situaie creeaz posibilitatea pierderii unui numr mare de plante, sau, n anumite condiii, compromiterea sau calamitarea recoltei, eventual chiar riscul dispariiei populaiei. Riscul datorat vulnerabilitii genetice se poate acutiza i poate avea repercusiuni incomensurabile asupra viitorului unor specii pe Terra i, evident, asupra viitorului omenirii (Ardelean i Sestra, 1999).

    Odat cu contientizarea riscului pe care l prezint pierderea definitiv a unor cultivaruri vechi, oamenii au nceput, de pe la mijlocul secolului XX, s organizeze aa-numitele bnci de gene, care sunt, de fapt, colecii (mondiale sau naionale) de germoplasm, extrem de cuprinztoare pentru una sau mai multe specii/genuri.

    Conservarea resurselor genetice la plante (a genotipurilor) se poate realiza prin mijloace clasice, obinuit n cmpuri de colecie, dar fondul valoros de germoplasm poate fi prezervat i prin mijloace i tehnologii moderne, cum sunt camerele frigorifice, multiplicarea in vitro, criostocarea etc. Astfel de bnci de gene, internaionale sau naionale, sunt: CIMMYT Mexic, pentru gru i porumb; Centrul FAO de la Bari, Italia, Institutul Vavilov din St. Petersburg (VIR) Rusia, Banca de resurse genetice vegetale Suceava, pentru cereale etc. (Ardelean i colab., 2006).

    Sarcini de nvare (teste de autoevaluare, exerciii, probleme) -Comparai fructele de la prul pdure (Pyrus communis ssp. piraster) cu cele din

    comer, aparinnd unor soiuri cunoscute i cu larg rspndire (ex. Williams, Beurr Bosc, Abate Ftel etc.). Folosind normele UPOV de la pr (de pe site-ul UPOV), evaluai prin notare principalele particulariti ale fructelor. Comparai i particularitile gustative ale fructelor. Imaginai-v i descriei procesul evolutiv al speciei cultivate, de la formele slbatice, la cele cultivate. Prin ce se deosebesc soiurile actuale de specia slbatic, rustic?

    -Facei o scurt prezentare a vieii i activitii savantului rus Vavilov (Nikolai Vavilov, 1887-1943) i a contribuiei acestuia n domeniul botanicii, geneticii, ameliorrii i asigurrii resurselor de hran ale omenirii.

    Lucrarea de verificare -Descriei principalele particulariti ale unor areale n care a avut loc un intens proces

    evolutiv, datorit cruia ele sunt considerate centre de origine (centre genice sau de diversificare genic) ale plantelor cultivate.

    -Ilustrai prin imagini sau figuri reprezentative, preluate de pe internet, cile de evoluie a unor specii cultivate, bine cunoscute n literatura de specialitate (ex. varz, gru, triticale, tutun etc.). Descriei sintetic modelul de evoluie la speciile respective.

  • Rezumat

    Plantele cultivate provin din anumite centre de origine, numite i centre genice sau de diversificare genic. n aceste centre, variabilitatea, respectiv diversitatea genotipic i fenotipic a speciilor este maxim, semnificnd faptul c n arealele reprezentate de ele a avut loc un intens proces evolutiv. Evoluia plantelor cultivate a avut loc pe trei ci

    principale, numite i modele ale evoluiei, i anume: mutaia, hibridarea interspecific i poliploidia. Acestea nu exclud alte modele i posibiliti de evoluie a plantelor, n majoritatea cazurilor evoluia unei specii cultivate avnd loc prin interaciuni ntre aceste modele. Cunoaterea cilor prin care au evoluat plantele are att o importan istorico-teoretic, ct i una practic, deoarece omul a copiat aceste modele din natur folosindu-le ca metode curente de ameliorare a plantelor, n scopul crerii de noi cultivaruri care s satisfac la cel mai nalt nivel cerinele sale de hran i de trai.

    Bibliografie Ardelean M (1986). Ameliorarea plantelor horticole i tehnic experimental. Curs Tipo

    Agronomia Cluj. Ardelean M, Sestra R (1999). Ameliorarea plantelor horticole. Ed. Osama, Cluj-Napoca. Ardelean M, Sestra R, Cordea M (2006). Ameliorarea plantelor horticole. Editura

    AcademicPres, Cluj-Napoca. Savatti M, Nedelea G, Ardelean M (2004). Tratat de ameliorarea plantelor. Ed. Marineasa,

    Timioara.

  • Capitolul 3

    PARTICULARITILE BIOLOGICE ALE PLANTELOR I IMPORTANA LOR PENTRU AMELIORARE

    Cuprins: 3.1. PRINCIPALELE PARTICULARITI BIOLOGICE CARE INFLUENEAZ

    METODELE I TEHNICILE DE AMELIORARE A PLANTELOR

    3.2. NMULIREA AMFIMICTIC 3.3. MECANISME CARE ASIGUR PLANTELOR TIPUL DE POLENIZARE

    PREFERAT

    3.4. NMULIREA APOMICTIC 3.5. PRINCIPALELE NOIUNI UTILIZATE N AMELIORAREA PLANTELOR

    Obiectivele nvrii: -Cunoaterea biologiei plantelor n scopul alegerii metodelor i tehnicilor

    corespunztoare de ameliorare -nelegerea mecanismelor implicate n reproducerea, nmulirea i ameliorarea plantelor -Cunoaterea i nelegerea noiunilor utilizate n ameliorarea plantelor

    3.1. PRINCIPALELE PARTICULARITI BIOLOGICE CARE INFLUENEAZ METODELE I TEHNICILE DE AMELIORARE A PLANTELOR

    n lucrrile de ameliorare desfurate la speciilor agricole apar diferene de metodologie i tehnici utilizate, n funcie de particularitile biologice ale acestora. Exist mai multe criterii dup care se pot clasifica plantele agricole, printre care:

  • - n funcie de ontogenia plantelor, sau ciclul de dezvoltare, plantele agricole pot fi anuale (ex. porumbul, mazrea, soia, cartoful, sfecla, tomatele, salata etc.), bienale (varza, morcovul, ceapa, usturoiul etc.), trienale (ceapa cultivat prin arpagic), perene (via de vie, pomii i arbutii fructiferi, trandafirul etc.);

    - n funcie de modul de nmulire, plantele agricole se pot nmuli pe cale generativ, sau seminal (mazrea de grdin, fasolea pentru psti, tomatele, vinetele, ardeiul etc.), respectiv pe cale vegetativ, sau clonal (via de vie, pomii i arbutii fructiferi, trandafirul, lalelele, garoafele, crizantemele etc.);

    - n funcie de tipul de polenizare preferat, plantele agricole pot fi autogame sau alogame; - n funcie de tehnologia de cultur, respectiv momentul semnatului, unele specii

    agricole pot fi de toamn (cereale pioase - ex. gru, orz, secar, triticale; rapia etc.), sau de primvar (ex. orzoaica de primvar, grul de primvar etc.). Dac se detaliaz aspectele privind modul de nmulire a plantelor, trebuie fcut diferenierea ntre reproducerea propriu-zis a plantelor i nmulirea acestora. Reproducerea plantelor, i a organismelor vii n general, este fenomenul prin care, dintr-un organ specializat al printelui/prinilor iau natere unul sau mai muli urmai asemntori (sau mai puin asemntori) acestuia. De multe ori reproducerea este confundat cu nmulirea. Aceasta din urm este un fenomen mult mai general i reprezint, n esen, sporirea numrului de indivizi fr ca pentru aceasta s fie absolut nevoie de organe specializate pentru reproducere. Altoirea la via de vie i pomii fructiferi reprezint un exemplu tipic de nmulire la care nu iau parte organe specializate n reproducere. n funcie de sistemul lor de nmulire, organismele vii pot fi mprite n trei mari categorii (Ardelean i Sestra, 1999): a) Organisme amictice, care nu prezint diferenieri sexuale i la care nu are loc fenomenul de fecundare i nici cel de reproducere; din punct de vedere filogenetic, reprezint stadiul cel mai primitiv, caracteristic organismelor inferioare (bacterii, alge, unele ciuperci) care se nmulesc prin diviziunea celulelor, nmugurire, spori etc. b) Organisme amfimictice, la care cu ajutorul unor organe sexuale specializate se realizeaz fecundarea, reproducerea i nmulirea. c) Organisme apomictice, la care, dei exist o difereniere sexual, nmulirea are loc fr o fecundare propriu zis. Dintre cele trei tipuri de nmulire, plantelor superioare, deci i celor agricole, le sunt caracteristice nmulirea amfimictic i cea apomictic. De multe ori, n natur, cele trei categorii de nmulire nu sunt ntotdeauna strict delimitate, unele specii prezentnd dou sau chiar toate cele trei tipuri de nmulire.

    3.2. NMULIREA AMFIMICTIC

    nmulirea amfimictic are loc prin reproducerea sexuat a plantelor, proces care presupune contopirea, n procesul fecundrii, a dou celule specializate de sex opus, denumite gamei, fenomen n urma cruia ia natere oul sau zigotul, din care va rezulta embrionul viitoarei semine (Ardelean i colab., 2006).

    La plante, gametul mascul este reprezentat de nucleul generativ al grunciorului de polen, iar gametul femel este reprezentat de oosfer. Prin unirea celor doi gamei, care n urma diviziunii reducionale (meiozei) au numrul de cromozomi redus la jumtate (n), se reface la zigot structura genetic diploid (2n), caracteristic formelor parentale.

  • Dup originea gameilor ce particip la nmulirea amfimictic, plantele pot fi mprite n dou mari grupe: autogame i alogame. Plantele autogame sunt cele la care, n mod preponderent, polenizarea florilor se face cu propriul lor polen, prin urmare se autopolenizeaz. Astfel de plante au flori hermafrodite (flori n care exist att elemente sexuale brbteti, ct i femeieti), polenizarea strin (accidental) avnd loc ntr-o proporie redus, depind rar 4-7% din totalul florilor. Plantele alogame sunt acelea la care, n mod preponderent, polenizarea florilor se realizeaz cu polen de la florile altor plante, de aceea aceast polenizare se mai numete i ncruciat sau strin. Plantele alogame dispun de anumite mecanisme care mpiedic autopolenizarea i favorizeaz polenizarea strin. De multe ori, aceste mecanisme nu sunt att de severe nct s mpiedice n totalitate autopolenizarea.

    Autopolenizare (AxA) Polenizare ncruciat (AxB) Reproducerea i ciclul biologic la plantele

    nmulite prin semine

    Polenizarea strin se realizeaz n mod natural, prin intermediul insectelor polenizatoare (polenizare entomofil), vntului (anemofil), apei, atraciei gravitaionale a pmntului etc.

    n funcie de tipul de polenizare preferat, respectiv de predominana polenizrii strine sau, dimpotriv, predominana autopolenizrii, plantele agricole se ncadreaz n autogame i alogame, dup cum urmeaz:

    Autogame Cereale: gru, orz, ovz, orez. Leguminoase: mazre, fasole, soia. Plante tehnice: tutun, in. Plante legumicole: tomate, ardei, vinete, salat. Pomi fructiferi: migdal, piersic, cais, nectarin, gutui. Plante ornamentale: mlinul japonez, Viola sp., Antirrhinum majus, Delphinium

    sp., Zinnia sp. etc. Alogame

    Cereale: porumb, secar. Leguminoase: lucern, trifoi rou, trifoi alb. Plante tehnice: sfecla de zahr, floarea soarelui. Plante legumicole: varza, morcovul, ceapa, ridichi, spanac. Pomi fructiferi: mr, pr, prun, cire, viin, nuc, alun, arbuti fructiferi, cpun. Via de vie. Plante ornamentale: trandafiri, gladiole, lalele, mr ornamental, conifere etc.

  • Clasificarea plantelor n funcie de tipul de polenizare preferat are o deosebit importan, deoarece metodele de ameliorare ce se folosesc n cazul plantelor autogame sunt, n bun parte, diferite de cele aplicate la plantele alogame (Ardelean i Sestra, 1999).

    Autopolenizare la aceeai floare sau ntre flori difeerite pe aceeai plant; polenizare ncruciat, ntre plante (genotipuri, soiuri) diferite, natural i artificial

    Importana diferenelor dintre cele dou categorii de plante rezid din consecinele pe care autofecundarea i, respectiv, polenizarea strin le au asupra structurii genetice a populaiilor, respectiv a cultivarurilor (n general, structur genetic homozigot la autogame i heterozigot la alogame). Soiurile de plante autogame sunt, de regul, compuse dintr-un amestec de biotipuri homozigote, foarte asemntoare i nrudite ntre ele, care rmn ns independente, unul fa de cellalt, n procesul reproducerii. La astfel de plante, scopul programelor de ameliorare este acela de a obine linia pur, cu un grad de homozigoie ct mai ridicat. Soiurile plantelor alogame sunt populaii alctuite din plante heterozigote i homozigote la care, de regul, autopolenizarea (accidental sau forat) duce la o deteriorare evident a vigorii vegetative i la alte efecte negative cunoscute sub denumirea general de depresiune de consangvinizare. Heterozigoia pare a fi una din caracteristicile genetice eseniale ale soiurilor de plante alogame, de aceea ea trebuie fie meninut de-a lungul procesului de ameliorare, fie restaurat n finalul acestui proces. Tipul de reproducere caracteristic unei anumite specii influeneaz nu numai metodele de ameliorare folosite, ci i procedeele tehnice aplicate. De exemplu, hibridarea artificial constituie o metod larg utilizat n scopul obinerii unei variabiliti mari, exploatabile prin selecie. Uurina cu care vor putea fi realizate castrarea i polenizarea artificial, faptul c dac o specie prefer sau, dimpotriv, nu suport autopolenizarea, constituie factori eseniali n realizarea practic a hibridrilor artificiale i chiar n stabilirea unor obiective ale programelor de ameliorare. Astfel, la speciile autogame, metodele de hibridare artificial vor viza, n primul rnd, mpiedicarea autopolenizrii, lucru ce se va realiza prin castrarea florilor mam nainte de ajungerea la maturitate a polenului propriu. n schimb, la speciile alogame, cunoscute ca autoincompatibile sau androsterile, lucrrile de hibridare artificial vor viza, n primul rnd, evitarea polenizrii florilor mam cu polen strin altul dect cel dorit de ameliorator. Acest deziderat se va realiza prin izolarea florilor mam nainte de deschiderea acestora, fr a mai fi necesar castrarea.

  • 3.3. MECANISME CARE ASIGUR PLANTELOR TIPUL DE POLENIZARE PREFERAT

    Att plantele agricole autogame, ct i cele alogame dispun de mecanisme morfologice, fiziologice i genetice care le asigur tipul de polenizare preferat. Indiferent de tipul mecanismelor care favorizeaz un anumit tip de polenizare, ele nu sunt infailibile, prin urmare nu pot mpiedica total autopolenizarea, la plantele alogame, sau polenizarea strin, accidental, la cele autogame. Mecanismele genetice prezint un grad mai ridicat de siguran (Ardelean, 1986). Mecanismele morfologice cele mai frecvente constau n amplasarea florilor femele i mascule separat, pe aceeai plant sau pe plante diferite (plante unisexuat monoice sau dioice): Monoecia const n existena unor indivizi (plante) la care apar att flori femele, ct i mascule, dar amplasate diferit pe plant, deci separate ntre ele (ex. porumbul, nucul, alunul, castraveii, dovlecelul). Dioecia const n existena unor plante care au numai flori femele, sau dimpotriv, numai flori mascule (ex. cnepa, spanacul). Att monoecia ct i dioecia favorizeaz polenizarea strin, fr a exclude total autopolenizarea. Constituia florii la unele specii, morfologia florilor favorizeaz un anumit tip de polenizare; de exemplu, la tomate, anterele sunt dispuse sub forma unui capion care nchide n interior stigmatul, oblignd astfel autopolenizarea. Mecanismele fiziologice mai des ntlnite sunt: Protandria const n faptul c n floarea hermafrodit se matureaz mai nti polenul, iar dup cteva zile (aproximativ 2-4 zile), cnd polenul i pierde viabilitatea, are loc i maturarea stigmatului.

    Ginandria (protoginia) const n faptul c n floarea hermafrodit se matureaz mai nti stigmatul, cu 2-4 zile naintea polenului. Att protandria, ct i ginandria favorizeaz polenizarea strin, fr a mpiedica n totalitate autopolenizarea.

    Mecanismele morfologice i fiziologice, descrise anterior, pot asigura plantelor un grad ridicat de polenizare cu tipul de polen preferat (propriu sau strin), dar ele nu pot mpiedica total polenizarea strin accidental, la plantele autogame, sau polenizarea accidental cu polen propriu la cele alogame.

    Mecanisme care asigur plantelor tipul de polenizare preferat: a) morfologice b) fiziologice

    La plantele alogame, cele mai eficiente mijloace de evitare a autopolenizrii le constituie mecanismele genetice de incompatibilitate i cele de sterilitate mascul (androsterilitate). Mecanismele de incompatibilitate genetic, att de frecvente la unele specii de pomi fructiferi, pot fi clasificate astfel:

    - incompatibilitate gametofitic este provocat att de genotipul polenului ct i de cel al stigmatului;

  • - incompatibilitate sporofitic este produs numai de genotipul polenului i este impus acestuia de genotipul sporofitului. Incompatibilitatea gametofitic a fost descoperit de ctre East i Mangelsdorf (1925) la

    specia Nicotiana sanderae. Ulterior s-a constatat c acest tip de incompatibilitate este deosebit de frecvent la numeroase specii alogame (varz, morcov, pomi fructiferi - mr, pr, cire etc.).

    Incompatibilitatea gametofitic este determinat de o singur gen, S, care, de regul, prezint un numr mare de gene alelomorfe (Savatti i colab., 2004). n sistemul gametofitic de incompatibilitate, creterea tubului polenic este foarte nceat sau chiar complet oprit ntr-un stigmat care conine cel puin o alel S identic cu a polenului. Plantele care posed acest sistem de incompatibilitate sunt, ntotdeauna, heterozigote pentru locusul S (S1S2; S1S3; S2S3 etc.), una din alele fiind dominant asupra celeilalte. Homozigoia alelei recesive sau lipsa dominanei ar fi imposibil la o specie cu un sistem gametofitic de incompatibilitate deoarece aceasta ar nsemna ca toi indivizii speciei s fie incompatibili ntre ei iar specia s dispar.

    n sistemul gametofitic de incompatibilitate se ntlnesc trei cazuri distincte (fig. 3.3.a.): a) Incom