Praktyki hodowli roślin sięgają początków rolnictwa osiadłego, czyli 9000-11000 lat wstecz. Odkąd uprawiamy rośliny, staramy się także poprawiać ich jakość. Dzięki postępowi technologicznemu proces ten stał się o wiele bardziej złożony - obecnie jesteśmy w stanie zmieniać geny roślin.
Hodowla roślin i selekcja nasion
Hodowlę roślin definiuje się jako zmianę cech roślin w celu uzyskania konkretnych, pożądanych właściwości, które mają poprawić jakość odżywczą produktów. Kluczowym punktem wyjścia w każdym projekcie hodowli roślin jest proces selekcji. Konwencjonalna hodowla rozpoczęła się od stosowania wyłącznie selekcji fenotypowej. Uprawy wykorzystywane do hodowli były wybierane przez hodowców na podstawie ich doświadczenia i zaobserwowanych przez nich korzystnych fenotypów roślin. Mogły to być rośliny, które rosły większe, lepiej znosiły trudne warunki pogodowe lub szybciej rosły. Choć hodowcy nie zdawali sobie z tego sprawy, był to pierwszy krok w kierunku genetycznego ulepszania docelowych cech roślin. Pojawienie się komputerów jeszcze bardziej udoskonaliło ten proces selekcji, wykorzystując skomplikowane algorytmy do przeglądania dużej ilości danych i wstępnych czynników selekcji nasion. Obecnie selekcja nasion wykorzystywanych w hodowli polega na uprawie roślin w warunkach laboratoryjnych w celu obserwacji ich zachowania w różnych warunkach środowiskowych, przy czym rejestruje się plon, masę, dojrzałość i wysokość roślin, a następnie porównuje się je z istniejącymi odmianami komercyjnymi.
Jednak w hodowli roślin wykorzystuje się również techniki hybrydyzacji w celu dalszego ulepszania upraw. Polega ona na łączeniu pożądanych cech występujących w różnych liniach roślin w jedną roślinę poprzez zapylenie krzyżowe. Pierwszym krokiem jest wytworzenie linii wsobnych, które są następnie krzyżowane. W ten sposób niezmiennie pojawiają się pewne niepożądane cechy, które trzeba usunąć poprzez czasochłonne krzyżowanie wsteczne przez kilka pokoleń. Krzyżowanie linii o wysokim stopniu inbredu może prowadzić do heterozji, czyli wytworzenia roślin o dużych rozmiarach i dużych owocach. Jednak efekt ten może zostać utracony nawet po jednym pokoleniu, co zmusza rolników do corocznego zakupu nowych nasion.
Banki nasion
Selekcja nasion wymusiła również tworzenie banków nasion, które chronią te cenne nasiona przed różnymi niebezpieczeństwami, takimi jak ekstremalne warunki pogodowe, choroby czy wojny. Stale rosnące zagrożenie związane ze zmianami klimatu może prowadzić do wielu ekstremalnych zjawisk pogodowych, w tym klęsk żywiołowych, które mogą zniszczyć całe uprawy, zagrażając światowemu zaopatrzeniu w żywność. Banki nasion mogą dostarczać świeże nasiona na tereny dotknięte klęską, aby umożliwić odbudowę upraw. Banki nasion pełnią także rolę głównych strażników różnorodności upraw, przechowując nasiona różnych odmian tych samych roślin (np. pszenicy amerykańskiej i azjatyckiej). Ponadto banki nasion dostarczają próbki nasion do różnych instytutów badawczych w celu przeprowadzenia badań, ponieważ niektóre rośliny okazały się przydatne w leczeniu chorób i wymagają dalszych eksperymentów.
Obecnie na całym świecie istnieje ponad 1700 banków genów, które przechowują kolekcje nasion. Największym z nich jest globalny skarbiec nasion Svalbald, położony głęboko za kołem podbiegunowym, mogący pomieścić maksymalnie 4,5 miliona odmian roślin uprawnych i 2,5 miliarda nasion. Ten bank nasion służy do przechowywania w stanie głębokiego zamrożenia najcenniejszych nasion na świecie i stanowi najobszerniejszą na świecie kolekcję różnorodności roślin uprawnych. W skarbcu przechowywane są próbki nasion z duplikatów światowych kolekcji roślin uprawnych, które służą jako zapasowe magazyny próbek. Położenie w warunkach arktycznych gwarantuje, że próbki pozostaną zamrożone nawet bez dostępu do prądu, co stanowi polisę ubezpieczeniową chroniącą światowe zasoby żywności przed zmianami klimatu i wzrostem liczby ludności.
Optymalna temperatura przechowywania nasion wynosi -18°C, a nasiona są przechowywane w specjalnie wykonanych pojemnikach odpornych na wilgoć. Nasiona mogą być również przechowywane w warunkach kriogenicznych, zamrożone w ciekłym azocie (-196°C), co pozwala na bardzo długie przechowywanie, nawet do stuleci. Niska temperatura i wilgotność w skarbcu zapewniają niską aktywność metaboliczną i utrzymują żywotność nasion przez dłuższy czas. Jednak warunki przechowywania wymagane przez różne nasiona mogą być różne, a niektóre rodzaje nasion (nasiona oporne) muszą być przechowywane jako żywa populacja. Nawet po zamrożeniu żywotność nasion pogarsza się z czasem, co wymaga ich okresowego usuwania w celu wytworzenia nowych upraw nasiennych.
Ze względu na dużą liczbę przechowywanych nasion, konieczność długotrwałej kriokonserwacji i różne warunki, w jakich są przechowywane, prawidłowa identyfikacja ma zasadnicze znaczenie dla trwałości banku nasion. Niezbędne są etykiety kriogeniczne, które wytrzymają działanie niskich temperatur, nie ulegną zniszczeniu, nie rozmażą się ani nie złuszczą. Najlepiej jest stosować trwałe etykiety termotransferowe z nadrukiem zawierającym kody kreskowe, które ułatwiają identyfikację. Takie etykiety do przechowywania w warunkach kriogenicznych należy również dobierać w zależności od typu używanego pojemnika. Biorąc pod uwagę konieczność okresowego uzupełniania kolekcji nasion, przydatne byłyby także etykiety dla roślin, które identyfikują konkretną roślinę przez cały okres jej wzrostu, nawet w przypadku ponownego sadzenia.
Rośliny zmodyfikowane genetycznie
Tradycyjne metody hodowli roślin są restrykcyjne i czasochłonne, często wymagają eliminacji wielu niepożądanych cech przez krzyżowanie wsteczne i ograniczają się do stosowania roślin zgodnych z daną linią. Nic więc dziwnego, że odkrycia w dziedzinie genetyki i manipulacji DNA zostały zastosowane w procesie hodowli roślin w celu jego przyspieszenia i udoskonalenia. Wykorzystanie tych metod jako narzędzia analitycznego może znacznie przyspieszyć proces hodowli, a także ułatwić identyfikację nowych genów odporności. Jednak techniki transferu genów mogą pójść o krok dalej, umożliwiając wprowadzenie do rośliny pożądanych cech pochodzących z niespokrewnionych gatunków roślin. W rzeczywistości technika ta może nawet wprowadzać cechy obecne u bakterii, wirusów, a nawet zwierząt.
Genetycznie modyfikowane rośliny mogą wydawać się stosunkowo nowym wynalazkiem. Jednak pierwsze eksperymenty z transferem genów do roślin miały miejsce na początku lat 80. ubiegłego wieku. Obecnie organizmy zmodyfikowane genetycznie (GMO) stanowią znacznie większy odsetek niektórych upraw w Ameryce Północnej, niż można by się spodziewać. GMO stanowią do 94% wszystkich upraw soi i bawełny oraz 92% wszystkich upraw kukurydzy. Uprawy te zostały w większości zmodyfikowane tak, aby były odporne na niektóre owady i tolerowały określone herbicydy.
Upowszechnienie GMO pociągnęło za sobą nowe regulacje prawne dotyczące kontroli ich stosowania. W Ameryce Północnej są one nadal szeroko stosowane, natomiast w Europie 19 krajów zakazało upraw genetycznie modyfikowanych. Obecnie naukowcy są zgodni co do tego, że dostępna obecnie żywność pochodząca z upraw GMO nie stanowi większego zagrożenia dla zdrowia ludzi niż żywność konwencjonalna. Mimo to opinia publiczna pozostaje sceptyczna wobec GMO. W związku z tym w wielu krajach wymagane jest oznakowanie upraw GMO, przy czym wiele osób uważa, że wymagają one dalszych badań w celu zapewnienia ich długoterminowego bezpieczeństwa.
LabTAG firmy GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznych i dostawcą rozwiązań w zakresie identyfikacji stosowanych w rolnictwie.oraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w placówkach służby zdrowia.
