Šlechtění - základ úspěšného pěstování cukrovky

Breeding like the ground of successful growing

F. Puršl

Novartis Agro s.r.o.

Summary: The sugar beet belongs to the youngest cultural products. During 230 years of breeding, was reached to the stabilisation of shape and colour of root, yield and sugar content has raised appreciably. It was crossed over the primitive form of breeding to hybrid breeding with advantages of every possible methods supporting the reach of heterotic effects such as mail sterility (CMS) and polyploidity. The development of biotechnology and its use contribute for bringing new qualitative marks in and reduce the breeding cycle. Contemporary varieties include not only the high yield and technologic quality but also the resistance to main diseases.

Key words: sugar beet, breeding, genetic potential.

Souhrn: Cukrovka patří mezi nejmladší kulturní plodiny. Během 230 let šlechtění bylo dosaženo stabilizace tvaru a barvy kořene, výrazně se zvýšil výnos a cukernatost. Od primitivních forem šlechtění se přešlo k hybridnímu šlechtění s využitím všech dostupných metod podporujících dosažení heterozního efektu (pylová sterilita, polyploidie). Rozvoj biotechnologie a její využití přispívá k vnesení nových kvalitativních znaků a zkrácení šlechtitelského cyklu. Současné odrůdy v sobě zahrnují nejen vysoký výnos a technologickou kvalitu, ale i rezistenci k rozhodujícím chorobám.

Klíčová slova: cukrovka, šlechtění, genetický potenciál

Cukrovka patří mezi nejmladší a tím i relativně nejméně prošlechtěné kulturní plodiny. Zájem o ní se datuje do doby, kdy Mergraff v ní objevil cukr (publikováno l747) a především pak když jeho žák F. C. Achard zahájil jeho praktickou výrobu (l799). Achard také roku l795 navštívil zbraslavskou rafinerii třtinového cukru a do tohoto roku spadá i počátek pokusů s cukrovkou v Čechách.

Se šlechtěním cukrovky u nás začal Proskowetz v Kvasicích na Moravě v roce l884. V Čechách potom v roce l885 Zapotil ve Větrušicích a Wohanka v Hostivicích, později pak v Úholičkách. Šlechtitelská stanice vznikla v roce l893 i u Dobrovického cukrovaru. Ta byla postupně přenesena z Niměřic do Dobrovice a dále do Semčic, kde v roce l9l2 vznikla stanice pro šlechtění řepového semene a později v roce 1951 i výzkumný ústav řepařský, když k úseku šlechtění byla přičleněna agrotechnická část.

Během zhruba 230 let šlechtění se podařilo stabilizovat tvar kořene, výrazně zvýšit výnos, cukernatost a technologickou jakost až na dnešní úroveň. K tomu bylo použito všech dostupných šlechtitelských metod a postupů.

Achard při své šlechtitelské činnosti využíval hromadné selekce. Ta v sobě zahrnovala dva způsoby:

a) negativní - kdy jsou z populace vylučovány rostliny s vizuelně patrnými negativními znaky

b) pozitivní - kdy jsou do populace vybírány vhodné typy.

Achard touto primitivní selekcí divokých typů vytvořil odrůdu Bílá slezská. Šlechtitelskou činností se mu podařilo zvýšit cukernatost z 3,5 na 6 %, stabilizovat bílou barvu kořene a zlepšit jeho tvar odstraněním bočních kořenů.

Cílevědomá šlechtitelská činnost byla zahájena teprve počátkem l9. století. Mílovým krokem vpřed bylo zavedení rodokmenového šlechtění na základě hodnocení potomstva, zavedené Louis de Vilmorinem (přibližně l850). Základem pro vznik této metody bylo zjištění, že šlechtitelská hodnota nespočívá ve vnějším vzhledu materiálu, ale v jeho schopnosti předat potomstvu požadovaný znak či vlastnost. Vlastní hodnocení se opírá o hodnotu potomstva.

Tato metoda spolu s využitím výsledků chemického výzkumu a využitím polarimetru vedla k podstatnému zvýšení výnosu a cukernatosti cukrovky a byly vytvořeny tři základní typy řep - výnosný, normální a cukernatý. Objevily se však názory, že během let se zvýšil pouze obsah cukru, zatím co výnos kořene se příliš nezměnil. Genetické úvahy vedly k tomu, že individuální selekci je třeba doplnit řízeným opylením, protože zatím co podíl mateřské formy na zděděné vlastnosti je 50 %, podíl otcovských forem nelze vyjádřit, protože se jedná o nedefinovatelnou směs genotypů všech rostlin. Východiskem z této situace mělo být využití inzuchtních linií.

V letech l920 - l930 byly vytvořeny pomocí izolovaného rozmnožení inzuchtní materiály. Ale vzhledem k velkému poklesu výkonnosti u těchto materiálů se od dalšího využití upustilo. Jako výhodnější se stále jevila metoda rodinové selekce, rozpracovaná u různých firem do mnoha modifikací.

Dalším krokem vpřed v metodice šlechtění cukrovky bylo využití polyploidie. Již v roce l938 psal Schwanitz (cit. Stehlík, l959) o vytváření polyploidních odrůd řepy vlivem kolchicinu. Využitím polyploidie byla zmírněna negativní korelace mezi výnosem a cukernatostí. Výrazného praktického využití se však polyploidii v této době přesto nedostalo.

Objevení geneticky jednoklíčkové cukrovky (1948) znamenalo přerušení dlouhodobého šlechtitel-ského cyklu u cukrovky. Vzhledem k nepříznivé vazbě mezi výnosem, technologickou jakostí a jednoklíčko-vostí, nebylo možno očekávat rychlé zlepšení výkonnosti jednoklíčkového materiálu dosud běžně užívanými šlechtitelskými postupy. V tomto období proto dochází k největšímu rozmachu heterozního šlechtění s využitím všech dostupných mechanismů (polyploidie, pylové sterility), umožňujících docílení maximálního heterozního efektu.

Vstup jednoklíčkového materiálu do šlechtitel-ského procesu vedl v poměrně krátké době k rozdělení vlastního šlechtění na šlechtění jednoklíčkového mateřského komponentu (nejprve fertilních, později sterilních forem) a šlechtění opylovačů (na diploidní nebo tetraploidní úrovni). Jak již bylo uvedeno, s nástupem jednoklíčkových materiálů se do šlechtění cukrovky začaly výrazně prosazovat postupy, spočívající v křížení více komponentů a počítající s vyšší výkonností jejich hybridního potomstva. Sem lze zařadit např. pylovou sterilitu mateřského komponentu a konečně výrazné uplatnění polyploidie (nejvyššího heterozního efektu je u cukrovky totiž dosahováno na triploidní úrovni). Využití heteroze tak umožnilo i návrat k využití inzuchtu. Šlechtitelské postupy u cukrovky se stále více podobají šlechtitelským postupům, používaným u kukuřice, plodiny s nejpropracovanějším heterozním šlechtěním.

Zatímco metody klasického šlechtění v poslední době nezaznamenaly podstatných změn, obrovskou revolucí bylo zavedení nových poznatků z biotechnologického výzkumu a jejich praktické využití ve šlechtění, které vneslo do šlechtění novou kvalitu a v řadě případů zkrátilo a zproduktivnilo šlechtitelský proces. Z těchto metod je třeba se zmínit především o:

a) pěstování rostlin in vitro

Převedení rostlin do kultury in vitro a jejich následná kultivace umožňuje u cukrovky udržení, případně rychlé namnožení požadovaného genotypu. Toto má u cukrovky, jako cizosprašné rostliny mimořádný význam, protože prakticky neexistuje jiný způsob uchování genotypu. Této formy se používá k vytváření klonů od nejlepších genotypů (především tetraploidních), které jsou dále používány do křížení.

b) využití genových markerů

Využití genových markerů umožňuje identifikaci genů již v raných fázích růstu rostliny. To umožňuje přistoupit k selekci požadovaného genu již v počátku vegetace a není třeba čekat na jeho projev až v normálních podmínkách. Tohoto se s úspěchem používá například při selekci na rezistenci vůči rhizomanii a pod.

c) genové manipulace

Tato metoda umožňuje vnést do genotypu rostliny požadovaný gen i z rostlin jiného druhu. U cukrovky se tato metoda prakticky využila při vnesení genu resistence ke glyphosatu (Roundup). Na praktické využití geneticky modifikovaných rostlin si však budeme muset ještě nějaký čas počkat, protože v současné době začínají převládat obavy z jejich možných negativních dopadů na člověka či ekologickou rovnováhu v přírodě.

Přes přehled postupů, používaných ve šlechtění cukrovky jsme se dostali k výsledku šlechtitelské činnosti - odrůdě.

Mezi agronomickou veřejností se u nás nenajde nikdo, kdo by zaváhal nad tím, co si představit pod pojmem odrůda a pochyboval o vlivu odrůdy na konečný výsledek. O odrůdách se mezi pěstiteli mluvilo již od počátku pěstování cukrovky. Z biotechnického hlediska se odrůda charakterizuje jako soubor jedinců, které mají společné, jednotné biologické a hospodářské vlastnosti, převážně i jednotné znaky morfologické. Pro pěstitele hraje rozhodující hledisko hospodářský efekt odrůdy. Proto při rozhodování o výběru odrůdy rozhoduje vždy její výkonnost. Ta byla dříve dána především jejím genetickým základem. Zlomovým rokem u nás byl rok 1981. Od tohoto roku se datuje nástup jednoklíčkových odrůd a změny v úpravě osiva a technologii pěstování. Na výkonnosti se již nepodílel pouze genetický základ, ale začaly se připojovat další prvky, které měly podpořit, či umožnit co největší využití výkonnostního potenciálu, jako je

· kvalita obalu, který díky své pevnosti a pravidelnosti nezpůsobuje žádné problémy v secím ústrojí a tím umožňuje optimální výsev na konečnou vzdálenost.

· ošetření osiva proti chorobám a škůdcům, které zajišťuje optimální ochranu a rozvoj rostlin v prvních fázích vegetace.

V současné době se proto při výběru odrůdy již rozhoduje o celém souboru znaků či vlastností. Jaké jsou tedy základní požadavky na odrůdu?

· výkonnost daná výnosem kořene a cukernatostí

· dobrá technologická kvalita daná nízkým obsahem melasotvorných látek

· vysoká a vyrovnaná polní vzcházivost daná vysokou klíčivostí a kvalitou obalu

· resistence k chorobám a škůdcům

Dobrá kvalita obalu, klíčivost osiva a chemická ochrana osiva a vzcházející řepy je na srovnatelné úrovni u všech firem zastoupených na trhu v České republice. Proto jednu z rozhodujících rolí při výběru odrůdy hraje opět její výkonnost a ekonomický efekt.

Kam se až dostala výkonnost nových odrůd ve srovnání s jejich předchůdci si můžeme předvést na odrůdách firmy Novartis Seeds Semčice, s.r.o., pokračovatele semčického šlechtění. Při pohledu na graf 1 asi vyvolá úsměv výkonnost našich prvních jednoklíčkových odrůd. Především odrůda Domona však sehrála velice důležitou roli v historii pěstování jednoklíčkové cukrovky v České republice. Přestože index nedosahoval zdaleka průměru standardních odrůd a polní vzcházivost nedosahovala parametrů současných odrůd, odrůda se výrazně prosadila v praxi a je třeba říci, že na ní se pěstitele učili technologie s výsevem na delší vzdálenosti. Z grafu je jasně patrná stoupající výkonnost odrůd. Odrůda Hilma dosáhla magické hranice 100 %. Další odrůdy již tuto hranici překonaly a odrůdy Euro a Millenium tuto hranici přesahují výrazně. Nová generace odrůd, jako Euro či Millenium v sobě již spojují vysokou cukernatost a technologickou kvalitu s dobrým výnosem kořene, takže jsou dostatečně zajímavé pro pěstitele i cukrovarníky, protože pro oba přináší dostatečný ekonomický efekt.

Z grafu je patrné, že výkonnost daná genetickým potenciálem a prověřovaná ve SOP ÚKZÚZ se zvyšuje. Pro pěstitelskou praxi je však velmi důležitým momentem využití genetického potenciálu odrůd. Z grafu 2 jsou patrné rezervy ve využití genetického potenciálu ve výnosu kořene, kde v praxi je dosahováno zhruba 60 % výše výnosu kořene ve SOP ÚKZÚZ. Zhruba 30 % ztrácí praxe i proti pokusům SZO, které jsou zakládány z komerčního osiva, používaného praxí. Lepší situace je ve využití genetického potenciálu v cukernatosti (graf 3). Zde praxe ztrácí zhruba 10 % proti SOP ÚKZÚZ a necelých 5 % proti SZO. Takto vysoké rozdíly ve využití genetického potenciálu je třeba přičítat hlavně chybám v pěstitelské technologii a založení porostu. Zde mohou šlechtitelé pomoci jen zvýšením důrazu na vysokou klíčivost osiva i v méně příznivých podmínkách.

Dalším z faktorů, který kromě chyb v pěstitelské technologii snižuje využití genetického potenciálu odrůd jsou choroby. Proto je v současné době věnována maximální pozornost vyšlechtění odrůd s dostatečnou rezistencí k hlavních chorobám, jako je rhizomanie, cercospora, ramularia, virové choroby a pod. Do výkonných genotypů jsou vnášeny zdroje rezistence, ať již metodou zpětných křížení či přímo genetickými manipulacemi. Z hlediska reakce odrůdy na chorobu rozeznáváme odrůdy náchylné, silně napadané a podléhající vlivům choroby, odrůdy tolerantní, sice napadené, ale udržující si svou výkonnost a odrůdy rezistentní, které nejsou chorobami napadány vůbec. V současné době se začínají na trhu objevovat odrůdy rezistentní k chorobám a škůdcům. V naší odrůdové skladbě není příliš odrůd tolerantních či rezistentních k chorobám. První odrůdy se objevily ve větším rozsahu poprvé v loňském roce. Přednosti rezistentních odrůd se uplatňují hlavně tam, kde si pěstitel nemůže pomoci jinak, např. chemickou ochranou, či kde jiný způsob boje proti chorobě neexistuje. V podmínkách, kde výskyt choroby či škůdce nebyl silný, rezistentní odrůdy zatím ztrácely na stávající standardní. Prozatím doposud platilo, že rezistenci je třeba zaplatit. Jak vyšší cenou osiva, tak i zatím nižší výkonností odrůdy v “normálních” podmínkách. Při rozhodování o použití těchto odrůd je třeba posoudit četnost výskytu choroby, její vliv na výsledný výnos a možnosti alternativního řešení. Rozhodovat bude vždy ekonomické hledisko. Na ověření skutečné výkonnosti a uplatnění rezistentních odrůd u nás si proto budeme muset ještě nějakou dobu počkat, než se prověří v delší časové řadě a různých podmínkách.

Vývoj odrůd je nepřetržitý proces, který přináší nejen zvýšení jejich výkonnosti, ale i nové kvalitativní prvky, jako je rezistence k chorobám, škůdcům a pod. Co lze očekávat od šlechtitelů v nejbližší době? Ještě větší důraz na rezistenci k chorobám, či škůdcům, kde budou kombinovány rezistence k dvěma i více škodlivým činitelům v jedné odrůdě. Dále pak odrůdy s rezistencí k herbicidům, odrůdy s nižším ulpíváním zeminy při sklizni a pod. Toto vše dává pěstitelům větší manévrovací prostor při výběru vhodné odrůdy pro své podmínky a tím dosažení očekávaného ekonomického efektu. Stále však bude platit, že odrůda je jen jedním z prvků technologie pěstování cukrovky a sama nevyřeší vše. Vždy budou rozhodující roli hrát znalosti, zkušenost a cit pěstitele, ale také chuť využívat dostupných informací o odrůdách.

Adresa autora

Sborník z konference “Řepařství 2000” pořádané Katedrou rostlinné výroby AF ČZU v Praze 23.2.2000