Eläinjalostus Alkujaan villit kantamuodot eläinrodut Valitaan parhaat yksilöt lisääntymään jälkeläisille parhaat ominaisuudet. Jalostettavat ominaisuudet usein kvantitatiivisia. (usean geenin aiheuttamia) Vain hyvin periytyviä ominaisuuksia voi jalostaa! Periytymisaste eli heritabiliteetti (h 2 ) h 2 = perinnöllinen muuntelu (perinnöllinen muuntelu + ympäristömuuntelu) Voidaan määrittää esim. lineaarisella regressiomallilla. Jalostusarvo = yksilön haluttujen ominaisuuksien tunnusluku (tiedot säilytetään tietokannoissa). Belgian sininen mutaatio myostatiinigeenissä GDF-8 myostatiini ei säätele lihasten kasvua tehokkaasti. Ayrshire-rodun lypsykarjalehmä.
Regressiosuoran kulmakerroin = 0.99 = h 2 (erittäin periytyvä ominaisuus) Regressiosuoran kulmakerroin = 0.14 = h 2 (heikosti periytyvä ominaisuus)
Eläinjalostus Hidasta. Biotekniset menetelmät (esim. alkionsiirrot) ja keinosiemennys ovat nopeuttaneet. Tavoitteet: Tuottavuuden lisääminen, tuotteiden laadun parantaminen, tuotantoeläinten terveysja hedelmällisyysongelmien vähentäminen.
Kasvinjalostus Tavoite: pysyvä positiivinen perinnöllinen muutos Tuloksena uusi lajike. Satoisuuteen vaikuttava jalostus: Jyvien, mukuloiden tms. määrä ja koko. Tauti- ja tuholaisresistenssi (esim. bataatti). Kasvurytmi (samanaikainen kypsyminen). Usein kvantitatiivisia ja polygeenisiä (usean geenin aiheuttamia) ominaisuuksia. Laadunjalostus: Käyttötarkoitus (esim. rehu- ja mallasohra). Ravintoaineiden koostumus. Usein yhden geenin ominaisuuksia.
Kasvinjalostus Risteytysjalostus = valikoidaan haluttua ominaisuutta ilmentäviä yksilöitä ja risteytetään niitä keskenään. Puhdas linja Yhdestä täysin samaperintäisestä yksilöstä itsesiitoksen kautta kasvatettu jälkeläisten ja sukupolvien sarja Yksilöt geneettisesti identtisiä ja samaperintäisiä kaikkien geenien suhteen (esim. AAbbccDDEEFFgg). Heteroosi-ilmiö Syntyy, kun perimältään erilaiset puhtaat linjat risteytetään keskenään hybridilajikkeet. Maksimoidaan heterotsygotia-aste (esim. AaBbCcDdEeFfGg) heterotsygootit yleensä homotsygootteja parempia. Ilmenee vain F1-jälkeläispolvissa.
Polyploidiajalostus Peruskromosomisto (n) moninkertaistunut mutaation seurauksena. Yksilöt kookkaampia ja äärioloissa kestävämpiä. Sukusolujen, itävien siementen tai verson kärkipisteen käsittely mutageenillä (esim. kolkisiini) keinotekoinen polyploidia. Jaetaan: Autopolyploidia (Kasvilajin oma kromosomisto moninkertaistuu. Parillinen n = fertiili). Allopolyploidia (Usean kasvilajin kromosomistot samassa yksilössä) steriilit yksilöt kolkisiinin avulla hedelmälliseksi (parillinen n).
Kasvien lisääminen monistamalla Haploidiatekniikka: Siitepölyhiukkasia kasvatetaan sopivalla ravinne- ja hormonialustalla. Alkion kromosomisto kaksinkertaistetaan samaperintäiset diploidit yksilöt. Yksilöitä voidaan jakaa osiin kasvualustalla. Solukkoviljely Kasvupisteen tai alkion solukko ravintoalustalla solumassaksi Hormonikäsittely versot Versot juurtumismaljoihin
Geneettinen monimuotoisuus hupenee Maataloustuotannon ongelmana geneettinen eroosio = käytettävien viljelylajikkeiden yksipuolistuminen. Nykyisin tavoitteena geneettisen monimuotoisuuden määrittäminen, suojelu ja aktiivinen käyttö yhteiskunnan hyväksi. Monimuotoisuutta vähentävät: Muutaman suositun lajikkeen tai rodun käyttö. Tehokkaat valintamenetelmät.
Maatiaisia Suomalainen maatiaiskana Suomalainen maatiaissika Kausalan Cassius (Kalle Partanen) ja suomenhevonen (ravikuningas Vieteri ) Suomenlammas Kyyttö
Geeniteknologia jalostuksessa Siirtogeeniset kasvit jo tavallisia: Tähdännyt viljelyominaisuuksien parantamiseen, tuholaisten ja rikkakasvihävitteiden resistenssiin sekä ravintoarvon parantamiseen. Yleisimmät GM-kasvit: maissi, soija ja rapsi. Maataloustuotannossa olevien eläinten jalostuksessa ei käytetä geeninsiirtoja Teknologia kallista ja vaikeaa. Useimmat halutut ominaisuudet määrällisiä (polygeenisiä) = vaikeita toteuttaa geeninsiirroilla. Eettiset ongelmat suurempia kuin kasveilla.
Geneettinen monimuotoisuus hupenee Geneettisen monimuotoisuuden suojelu: Geenivarojen säilytys: nestetyppisäilytys (mm. Huippuvuorten maailmanlopunholvi), kantojen ylläpito geenejä tuotantokasveille? Omaleimaiset perimät erityisessä suojeluksessa ominaisuudet, jotka arvokkaita tulevaisuudessa. Eläinten maatiaisrodut: tuotteiden laatu, rodun terveys, hyvä hedelmällisyys ja luonne. Useilta lajeilta villit kantamuodot hävinneet.
Biologian reaalikoetehtävä S2009 Esittele seuraavien kasvinjalostusmenetelmien etuja ja haittoja: a) risteytysjalostus b) haploidijalostus ja solukkoviljely c) geeninsiirtotekniikat
a) Perustuu haluttujen ominaisuuksien suhteen erilaisten vanhempaislajikkeiden risteytykseen ja risteytystä seuraaviin sukupolviin, joissa suuntaavaa valintaa. Itsepölytteisillä kasveilla risteytystä seuraavilla toistuvilla itsesiitossukupolvilla ja niistä tehtävällä valinnalla saadaan useiden sukupolvien jälkeen puhdas linja eli geenien vastinkromosomeissa olevat alleelit ovat homotsygoottisia. Uusi kasvilajike on valmis ja ominaisuuksiltaan vanhempiaan parempi ja perinnöllisesti pysyvä. Ristipölytteisillä viljelykasveilla risteytystä seuraavilla toistuvilla valinnoilla pyritään ainakin haluttujen laatuominaisuuksien suhteen puhtaaseen linjaan. Useimpien ominaisuuksien suhteen uudet lajikkeet muistuttavat populaatiota eivätkä puhdasta linjaa. Edut. Samaa ominaisuutta edustavien puhtaiden linjojen risteyttäminen voi tuoda hybrideissä (risteymissä) esiin heteroosin, heterotsygotian aiheuttaman elinvoimaisuuden, esim. satoisuuden lisäyksen. Haitat. Risteytysjalostuksen haittana on hitaus. Vaatii useita kasvisukupolvia päästä edellä kuvattuihin tavoitteisiin. Ristipölytteisten lajikkeiden pysyvyys ei ole taattua. Etuina ovat menetelmien yksinkertaisuus eikä kallista geeniteknologiaa tarvita. Perinteinen jalostus kykenee sekoittamaan vain lähisukuisten lajien geeniainesta keskenään. Perinteistä risteytysjalostusta tarvitaan enemmän tai vähemmän myös kaikkien uudempien tekniikoiden yhteydessä.
b) Haploidiajalostuksessa ja solukkoviljelyssä hyödynnetään hyviä kasviyksilöitä lisäämällä niitä kasvullisesti eli kloonaamalla niitä. Haploidiajalostuksessa siitepölyhiukkanen saadaan kehittymään alkioiksi hormonikäsittelyllä. Kromosomisto kaksinkertaistetaan kolkisiinilla, tuloksena diploideja täysin homotsygoottisia solukoita, joita viljellään kasvualustalla tuhansiksi identtisiksi kasveiksi. Etuna on nopeus ja täsmällisyys. Halutun valioyksilön genotyyppi ilmentää suoraan perimää, eikä haitallisia ominaisuuksia siten ole piilossa. Kasvullinen kloonaus on nopeaa; ei tarvita useita itsepölytyssukupolvia puhtaan linjan saamiseksi. Haitat. Vaatii kallista laboratorioteknologiaa. Mahdollistaa geneettisen diversiteettin nopean tuhoamisen, kloonimetsien ym. vastaavien viljelmien riski.
c) Geeninsiirtotekniikka on riippumatonta eliölajien välisistä luontaisista lisääntymisesteistä. Toivotun ominaisuuden siirto lajista ja jopa eliökunnasta toiseen on mahdollista. Samoin haitallisen ominaisuuden aiheuttavan geenien vaimentaminen. Geenin siirtämisen apuna voidaan käyttää bakteeria (mm. agrobakteeri) tai ampumalla soluseinän läpi, jolloin vieras DNA littyy osaksi kasvin perimää. Edut. Geeninsiirtotekniikan etu muihin jalostustapoihin verrattuna on se, että voidaan yhdistää eri eliöiden hyviä ominaisuuksia samaan kasviyksilöön. Hyvä yksilö voidaan kloonata solukkoviljelytekniikan avulla tai hyödyntää perinteisellä jalostuksella. Halutun geenin siirtäminen on risteytysjalostusta nopeampaa ja täsmällisempää. Haitat. Vaadittava teknologia on kallista. Geneettinen eroosio voimistuu, kallista tekniikkaa käytetään vain parhaimpiin lajikkeisiin. GM-kasvien tai niiden geenien leviämisriski ympäristöön ja siitä seuraavat ekologiset ongelmat. Geenimuuntelu aiheuttaa ennakkoluuloja ja varovaisuutta. Ongelmat luomuviljelijöille. Perinteistä kasvinjalostusta tarvitaan geeniteknologioiden rinnalla edelleen.