Jetel luční
(Trifolium pratense L.)
Aplikovaná genetika a šlechtění rostlin
Mgr. Jana Dluhošová
12. 5. 2015
OSNOVA
 Taxonomie
 Rod Trifolium
 Významní zástupci
 Jetel luční
 Květní biologie a rozmnožování
 Genom jetele lučního
 Šlechtění jetele v ČR
 Cíle šlechtění
 Klasické metody šlechtění
 Mezidruhová hybridizace
 Nové genomické přístupy
TAXONOMICKÉ ZAŘAZENÍ A KLASIFIKACE
 Čeleď bobovité (Fabaceae)
 třetí nejpočetnější mezi krytosemennými rostlinami (745 rodů a 19 500 druhů)
 druhá ekonomicky nejvýznamnější
 3 hlavní podčeledi
 stáří 59 milionů let
 Rod jetel (Trifolium)
 podčeleď Papilionoideae, skupina IRLC
 jeden z největších rodů (245 druhů)
 podrody Chronosemium a Trifolium
 podrod Trifolium celkem 8 sekcí
podčeleď Papilionoideaerod Trifolium
ROD TRIFOLIUM
 V ČR celkem 23 druhů
 Byliny, většinou trojčetné listy, květy v hlávkovitých květenstvích
 Kosmopolitní rozšíření, největší diverzita v mírném pásu severní polokoule
 Centra původu
 kolem Středozemního moře – hlavní – větší počet druhů i diverzita počtu chromozomů
 západní část Severní Ameriky
 V ČR i celé Evropě původní
 U 131 druhů fixace vzdušného dusíku v hlízkách – symbióza s bakteriemi
Rhizobium leguminosarum biovar trifolii
 Využití jako pícniny, rostliny pro luční a travní
porosty, medonosné rostliny a také v lidovém
léčitelství
 pro zemědělské účely od 16. století
VÝZNAMNÍ ZÁSTUPCI
 Jetel luční (T. pratense) – 49 odrůd
 Jetel plazivý (T. repens) – 13 odrůd
 pastva, součást porostů, medonosná a okrasná
rostlina, vysoký podíl proteinů, lidové léčitelství
 Jetel zvrhlý (T. hybridum) – 3 odrůdy
 pícnina chladnějších oblastí (sever Evropy)
 Jetel nachový (T. incarnatum) – 2 odrůdy
 pícnina, luční porosty, zelené hnojení, spíše
teplejší oblasti, medonosná rostlina
 Jetel zvrácený (T. resupinatum) – 1 odrůda
 pícnina, zelené hnojení, okrasná rostlina,
spíše Blízký východ
 Jetel egyptský (T. alexandrinum) – 1 odrůda
 pícnina v subtropických oblastech, medonosná
rostlina
 Uvedené odrůdy jsou zapsané ve Státní odrůdové knize
JETEL LUČNÍ
 Podrod Trifolium, sekce Trifolium
 Ve formě monokultury nebo jetelotravách
 Jedna z hlavních pícnin v ČR
 kvalitní objemná píce s vysokým obsahem bílkovin
 kvalitnější než vojtěška – vyšší množství dusíkatých látek, lépe stravitelná
 Vysoká předplodinová hodnota
 součást Norfolského čtyřhonného osevního postupu
 hlavní jetelovina v bramborářské a obilnářské oblasti a na stanovištích s vyšší hladinou
podzemní vody
 Medonosná rostlina
 Léčivá bylina
 Desinfekční účinky – léčba průjmů, zvracení, ekzémů a drobných poranění
 Léčba kašle, rýmy, nachlazení, bronchitidy
 Vysoký obsah fytoestrogenů – léčba potíží spojených s menopauzou
NEDOSTATKY
 Kvůli horizontálnímu uložení pupenů často mechanicky poškozena
 Náchylnost na holomrazy kvůli nadzemnímu umístění kořenového krčku
 Choroby
 houby způsobující krčkové a kořenové hniloby
(Macrophonina phasealina, Fusarium sp.)
 rakovina jetele (Sclerotinia trifoliorum)
 padlí (Erysiphe trifolii)
 anthraknóza (Kabatiella caulivora)
 listová skvrnitost (Stemphlium sarcinaeforme)
 rez jetelová (Uromyces trifolii)
KVĚTNÍ BIOLOGIE A ROZMNOŽOVÁNÍ
 Květy oboupohlavné, osově souměrné
 Stavba květu typická pro čeleď Fabaceae
 Květy dlouze trubkovité s klapkovým
systémem opylení
 Hmyzosnubné – převážně čmeláci,
ale také včely a motýli
 Cizosprašnost - blizna výše než tyčinky
-> přednostní opylení cizím pylem
 Plodem lusk – většinou jedno semeno,
velikost 1,5 – 2,5 mm
v závislosti na ploidii
GENOM JETELE LUČNÍHO
 Velikost haploidního genomu 418 Mbp
 Základní chromozomové číslo x = 7
 Diploidní (2n = 14) nebo autotetraploidní (2n = 28)
 Velmi variabilní genom a vysoká míra heterozygotnosti kvůli cizosprašnosti
a silné gametofytické inkompatibilitě
ŠLECHTĚNÍ JETELE V ČR - HISTORIE
 Počátky už v 18. století, zlomové založení první šlechtitelské stanice r. 1893
v Měšicích u Tábora
 Kolem r. 1925 první specializovaný pícninář prof. Dr. Karel Holý
 Vyšlechtěny první výkonné české diploidní odrůdy
 Od r. 1962 polyploidizace – šlechtitelská stanice v Hladkých Životicích –
Ing. Antonín Fojtík, CSc.
 Vznikl mezinárodní šlechtitelský tým –
Československo, Polsko a NDR
-> odtud většina dnešních tetraploidních
odrůd
 V tomto období započato první
rezistentní šlechtění vůči rakovině
jetelové a houbovým onemocněním
ŠLECHTĚNÍ JETELE V ČR - SOUČASNOST
 Ve Státní odrůdové knize zapsáno 49 odrůd
 26 diploidních odrůd
 23 tetraploidních odrůd
 Tetraploidní odrůdy
 větší květy i listy
 vyšší výnos zelené i suché píce
 vyšší obsah vodorozpustných cukrů
a dusíkatých látek
 vyšší vytrvalost
 menší množství semen
 České odrůdy se používají v Rakousku, Slovensku, Švýcarsku, Německu,
Francii, Itálii, Švédsku, Litvě, Lotyšsku, Ukrajině, ale také v Kanadě
a na severu USA
CÍLE ŠLECHTĚNÍ
 Šlechtěny na výnos a kvalitu píce, vyšší výnos semene, vyšší vytrvalost,
vyšší fixaci vzdušného dusíku, různé stupně ranosti a pozdnosti, odolnost
k virovým i houbovým chorobám, odolnost k různým klimatickým
podmínkám, odolnost proti poléhání, rychlost obrůstání po sečích
 Vyšlechtěné odrůdy
 odolnost k viru žluté mozaiky fazolu (BYMV) – Rezista
 vyšší schopnost fixovat vzdušný dusík – Nodula
 pozdnost nebo ranost – Radegast a Vesna
 odolnost vůči listovým i kořenovým chorobám, větší výnos - Amos
 větší vytrvalost, větší odolnost k padlí – Dolina
 odolnost k fuzáriím – Fresko
 odolnost k mykózám odumírání kořenů, listové skvrnitosti a spále,
velmi vysoký výnos a rychlost obrůstání – Zefyr (2014)
KLASICKÉ METODY ŠLECHTĚNÍ
 Cizosprašnost, autoinkompatibilita – není nutná kastrace, ale překážka
konvenčních metod šlechtění
 V praktickém šlechtění se většinou kombinuje několik metod
 Metody šlechtění
 Hromadná selekce
 Rekurentní selekce
 Polycross
 Strain building
 Zpětné křížení
 Jednoduché a dvojité hybridy
METODY ŠLECHTĚNÍ
 Hromadná selekce
 z volného opylení, směs semen, pozitivní nebo negativní selekce, snadné
 Rekurentní selekce
 kvantitativní znaky, vybraní rodiče - počet > 100, cykly selekce, nemíchá se osivo
 Polycross
 klony s nejlepší kombinační schopností, komplexní znaky, časově a finančně náročné
 Strain building
 rodiče ve formě osiva, kombinační schopnost, časově velmi náročné, aditivní znaky
 Zpětné křížení
 zlepšení chybějících znaků, bez nutnosti zkoušek výkonu, moc se nepoužívá
 Jednoduché a dvojité hybridy
 ovlivnění autoinkompatibility, pouze jedna generace, v praxi se zatím nepoužívají
MEZIDRUHOVÁ HYBRIDIZACE
 Zvýšení vytrvalosti (introdukce znaku pro kořenové výběžky) a odolnosti k
patogenům
 Problematické – nekompatibilní základní chromozomové číslo blízce
příbuzných druhů
 Překonání bariér křižitelnosti – metody in vitro
 Odrůda Pramedi: T. pratense x T. medium - světově unikátní
NOVÉ GENOMICKÉ PŘÍSTUPY
 Vzniklo několik genetických map (Isobe et al., 2003; Sato et al., 2005;
Herrmann et al., 2006) včetně konsenzuální (Isobe et al., 2009)
 1 cM ≈ 526 kbp
 7262 SSR a 228 RFLP markerů
 GenBank 38 353 EST sekvencí
 Využito pro genetické mapování – QTL spojené s vytrvalostí, rezistencí vůči
patogenům, odolností vůči nízkým teplotám, výnosem semen atd.
 Cizosprašnost a vysoká variabilita genomu způsobují problémy s
přenositelností vytvořených markerů mezi populacemi
NOVÉ GENOMICKÉ PŘÍSTUPY
 Sekvenace genomu 2013 – metoda Illumina
 314,6 Mbp draft sekvence
 charakterizace repetitivních sekvencí (> 45 % genomu)
 predikováno 86 434 SSR markerů
 predikováno 64 761 genů, 47 398 genů plně anotováno
 srovnávací analýza genových rodin s
M. truncatula, L. japonicus a C. arietinum
 predikováno 687 genů rezistence
 vyvinuty také SNP markery
 Markery SNP – tvorba čipu – využití
na mnohonásobnou selekci
šlechtitelského materiálu
Děkuji za pozornost