Národní systém rostlinných zárodků - National Plant Germplasm System

Spojené státy. Národní rostlinný germplasmový systém (NPGS) je síť institucí a agentur (federálních, státních a soukromých) vedená Služba zemědělského výzkumu (ARS) z Americké ministerstvo zemědělství ve snaze zachovat a usnadnit využívání genetické rozmanitosti zemědělsky významných rostlin a jejich divokých příbuzných.

Úvod

Přehled amerického národního systému rostlinných bakterií, produkovaného USDA

V místních odrůdách existuje obrovská genetická variabilita (krajové zábradlí ) plodin a jejich úzce příbuzných planě rostoucích rostlin (příbuzní plodin). NPGS pomáhá šlechtitelům rostlin a dalším výzkumným vědcům získáváním, uchováváním, hodnocením, dokumentací a distribucí zárodečná plazma (semena a další rozmnožovací materiál) těchto rostlin a vylepšených kultivarů a šlechtitelských linií. Tato různorodá germplasma poskytuje genetickou surovinu potřebnou šlechtiteli rostlin k vývoji nových odrůd plodin, které mají žádoucí vlastnosti a vydrží neustále se měnící biologické a environmentální zátěže.[1] Zachování a využívání této genetické rozmanitosti je zásadní pro splnění současných i budoucích výzev globální bezpečnosti potravin.

Dějiny

Po tisíciletí předtím, než Evropané kolonizovali Ameriku, domorodí obyvatelé domestikovali domorodé rostliny včetně kukuřice, tykve a fazolí a šířili je do nového zemědělského prostředí. Evropští kolonisté přijali některé plodiny od domorodých Američanů a představili další. Poptávka po expanzi a diverzifikaci zemědělství v USA nakonec vedla federální vládu k přijetí role při zavádění a průzkumu rostlinného materiálu, který byl dříve v čele jednotlivců a zemědělských společností.[2] Historie zavádění a průzkumu federálních rostlin v USA byla popsána v mnoha publikacích.[2][3][4][5] V roce 1819 vydal ministr financí oběžník, v němž požadoval, aby konzulové umístění v jiných zemích získali semeno užitečných rostlin a poslali je do USA[4]. V letech 1836 až 1862 americký patentový úřad, nejprve pod ministerstvem zahraničí a poté pod ministerstvem vnitra, spravoval program průzkumu a zavádění rostlin financovaný z ročních prostředků. Americké ministerstvo zemědělství (USDA) bylo založeno v roce 1862, kdy Prezident Abraham Lincoln podepsal zákon o ekologickém zemědělství. Jednou ze sedmi hlavních odpovědností ministerstva byl sběr, testování a distribuce semen a rostlin. Oddělení vedl komisař až do roku 1889, kdy byl povýšen na kabinet a byl jmenován první ministr zemědělství.

Němý film vytvořený USDA s Davidem Fairchildem na rostlinné expedici na Cejlon, Sumatru a Javu v letech 1925-1926

V roce 1898 byl zahájen formální program zavádění rostlin založením sekce osiva a zavádění rostlin v USDA pod vedením významného průzkumníka rostlin David Fairchild. Podle výroční zprávy ministra zemědělství za rok 1900[6] úkolem sekce bylo „přivést do této země pro experimentální účely všechna cizí semena a rostliny, které by mohly slibovat zvýšení hodnoty a rozmanitosti našich zemědělských zdrojů.“ Materiál byl získán z několika zdrojů, včetně účastníků amerických námořních výprav, diplomatických činitelů rozmístěných v zahraničí, jiných vlád a soukromých osob. Sekce rovněž zahájila intenzivní program průzkumu rostlin zaměstnáním zemědělských průzkumníků, kteří většinu času trávili cestováním do jiných zemí, aby odebírali vzorky rostlin.[7] Spolu s Fairchildem byli zahrnuti brzy významní průzkumníci rostlin USDA Frank N. Meyer, Niels E. Hansen, a Palemon Howard (P.H.) Dorsett. Mnoho představení, které do USA přinesli průzkumníci rostlin USDA, vedlo k zavedení nových nebo vylepšených plodin v zemi. Speciální agent O.F. Cook v sekci zahájil systém přiřazování sekvenčních čísel Plant Plant (PI) vzorkům získaným sekcí a vydávání tištěných USDA Plant Inventories, které je dokumentovaly.[8] Tato čísla PI jsou i nadále přiřazována materiálu, který vstupuje do dlouhodobé kurace NPGS.

Sekce měla na starosti také distribuci zavedeného rostlinného materiálu pro hodnocení a potenciální začlenění do americké zemědělské produkce. Zpočátku představený materiál šel na testování do Státních zemědělských experimentálních stanic nebo jiných spolehlivých spolupracovníků. Potřeba zařízení pro testování méně známých plodin a později pro karanténu rostlin, aby se zabránilo zavlečení škůdců rostlin, vedla k založení Federálních zahrad pro zavádění rostlin.[9] První taková zahrada byla založena v Miami na Floridě v roce 1898, následovala pozoruhodná zahrada v Chico v Kalifornii v roce 1904, Savannah ve státě Georgia v roce 1919 a Glen Dale v Marylandu v roce 1919.[10]. Ačkoli tyto zahrady propagovaly, testovaly a distribuovaly slibné rostlinné materiály, nebyly určeny k dlouhodobé údržbě. Na začátku své historie sekce také začala plnit zahraniční a domácí požadavky na rostlinné materiály, které byly v USA připraveny a které byly potřebné pro výzkum.[11] Tato distribuční mise dnes zůstává primárním cílem NPGS, kdy se každoročně dodává přibližně 250 000 vzorků globálním šlechtitelům rostlin a dalším vědcům. Výměna zárodků mezi zeměmi vytvořila v průběhu desetiletí základ pro dvoustrannou a mnohostrannou spolupráci zahrnující školení a výzkum ve prospěch všech stran.[12]

Ostatní prvky NPGS byly vytvářeny postupně po mnoho desetiletí Americké národní arboretum zahájil provoz ve Washingtonu v roce 1927. Národní sbírka drobných zrn byla oficiálně organizována v roce 1948 v Beltsville v Marylandu (později se přestěhovala do Aberdeenu v Idaho). Vytvoření dalších komponent systému umožnil zákon o výzkumu a marketingu z roku 1946.[13] Zákon poskytl právní základ pro spolupráci federálních států při správě genetických zdrojů plodin a hospodářských zvířat a provádění výzkumu. Jako výsledek bylo vytvořeno partnerství mezi USDA a systémem Státní zemědělské experimentální stanice (SAES) za účelem založení úvodních stanic rostlin v Amesu v Iowě v roce 1948; Ženeva, New York v roce 1948; Griffin, Gruzie v roce 1949; a Pullman, Washington v roce 1952. Meziregionální úvodní stanice pro brambory (nyní US Potato Genebank) byla zřízena ve Sturgeon Bay ve Wisconsinu v roce 1949. Národní laboratoř pro skladování semen, nyní Národní laboratoř pro uchování genetických zdrojů (NLGRP), v Fort Collins v Coloradu byl dokončen v roce 1958, aby poskytoval záložní ochranu a dlouhodobé skladování semen a nověji klonálního rostlinného materiálu. NLGRP slouží jako klíčová součást amerického Národního programu genetických zdrojů tím, že obsahuje sbírku zvířecích zárodků a poskytuje záložní místo pro sbírky rostlin a mikrobů. Toto umístění ARS také provádí výzkum dlouhodobé kryokonzervace zemědělsky důležitých genetických zdrojů a koordinuje příspěvky USA na Svalbard Global Seed Vault.

Současný NPGS se objevil v roce 1974 jako národní program pro germplasm po restrukturalizaci ARS.[14] V 70. letech byly sbírky bavlníkové a sojové germplasmy sloučeny do genových bank v College Station v Texasu a Peorii ve státě Illinois a v polovině 80. let bylo zahájeno provozování devíti dalších míst genové banky, které se starají o primárně klonálně rozmnožované plodiny[15]Novějšími přírůstky do NPGS jsou Národní jednotka genetických zdrojů suchých rostlin v Parlieru v Kalifornii (1996) a Germplasm Center pro okrasné rostliny v Columbusu ve státě Ohio (2001).

Původní Zahradní úvodní zahrady byly považovány za zbytečné a vyřazeny z provozu poté, co byla vytvořena místa genové banky. Papírové záznamy a soupisy z genových bank USDA byly sloučeny do centralizovaného systému správy informací, Germplasm Resources Information Network (ÚSMĚV ), počátek v 80. letech, který byl veřejně přístupný prostřednictvím internetu od roku 1994. Celkový právní rámec pro NPGS byl vytvořen jako součást amerického Národního programu genetických zdrojů, schváleného Kongresem USA prostřednictvím zákona o farmách z roku 1990.[12]

USDA-ARS National Germplasm Resources Laboratory v Beltsville v Marylandu je nástupcem původní sekce USDA pro úvod do osiva a rostlin a spravuje současný program průzkumu a výměny rostlin a také systém správy informací GRIN.

V současné době

NPGS se v současné době skládá z genových bank a podpůrných jednotek v 20 míst po USA. Každá genová banka je zodpovědná za sbírku jedinečné sady plodin. Několik dalších sbírek, které nejsou formálně součástí NPGS, také zpřístupňuje materiál pro distribuci prostřednictvím GRIN. Počet živých, aktivních přistoupení v NPGS se obvykle zvyšuje o několik tisíc ročně a v současné době se blíží 600,000. NPGS zahrnuje více než 15 000 druhů rostlin, pohlavně i nepohlavně rozmnožovaných, a představuje jednu z největších a nejrozmanitějších živých sbírek rostlin, které pěstuje jediná organizace.[16] Nový rostlinný materiál se stále přidává z probíhajícího programu USDA Plant Exploration and Exchange Program,[17] a také od dárců z veřejného a soukromého sektoru v USA a na celém světě. Šíří se šlechtitelům rostlin a dalším výzkumným pracovníkům po celém světě. Výbory pro rostlinnou germplasmu složené z odborníků na genetické zdroje konkrétních plodin poskytují vstup do NPGS v otázkách akvizice a genové banky.[18] NPGS je mimořádně důležitá žijící vědecká sbírka v USA a základním kamenem globálního úsilí o zajištění bezpečnosti potravin tváří v tvář významným výzvám, které představují hrozby pro rostlinnou výrobu.

Viz také

externí odkazy

Reference

  1. ^ Byrne, P. F., G. M. Volk, C. Gardner, M.A. Gore, P.W. Simon a S. Smith. 2018. Udržení budoucnosti šlechtění rostlin: kritická role systému USDA-ARS National Plant Germplasm System. Crop Science 58: 1-18.
  2. ^ A b Klose, N. 1950. Americké rostlinné dědictví: Historie zahraničních rostlin Úvod federální vládou. Ames: Iowa State College Press.
  3. ^ White, G.A, H.L. Shands a G.R. Lovell. 1989. Historie a fungování systému národní rostlinné germplasmy. V Janick, Jules (ed.). Recenze šlechtění rostlin, svazek 7. The National Plant Germplasm System of the United States. Timber Press, Portland, Oregon, USA.
  4. ^ A b Ryerson, Knowles A. 1966. Historie průzkumu a zavádění rostlin na ministerstvu zemědělství USA. In Proceedings of the International Symposium on Plant Introduction. Escuela Agricola Panamericana, Tegucigalpa, Honduras. P. 1 - 19.
  5. ^ Hyland, H. 1984. Historie zavádění rostlin ve Spojených státech. Str. 5–14 in Plant Genetic Resources: A Conservation Imperative, C. W. Yeatman, D. Kafton a G. Wilkes, eds. Boulder, Colo .: Westview Press.
  6. ^ USDA. 1900. Výroční zprávy ministerstva zemědělství za fiskální rok skončil 30. června 1900. Vládní tiskárna, Washington DC. Dostupný na https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=uc1.b3043015&view=1up&seq=7
  7. ^ Fairchild, David. 1939. Svět byl má zahrada: Cesty průzkumníka rostlin. Charles Scribner’s Sons, New York.
  8. ^ Skrdla, W.H. 1975. Systém zavedení závodu v USA. HortSci. 10: 570-574.
  9. ^ Hyland, H. 1984. Historie zavádění rostlin ve Spojených státech. Str. 5–14 in Plant Genetic Resources: A Conservation Imperative, C. W. Yeatman, D. Kafton a G. Wilkes, eds. Boulder, Colo .: Westview Press.
  10. ^ Hodge, W.H. H.F. Loomis, L.E. Jolley a J.L. Creech. 1956. Federální zahrady Úvod zahrady. The National Horticultural Magazine 35 (2): 86-106.
  11. ^ Hodge, W. H. a C. O. Erlanson. 1955. Zavedení závodu jako federální služby. Advances in Agronomy 7: 189–211.
  12. ^ A b Shands, Henry L. 1995. Americký národní rostlinný germplasmový systém. Umět. J. Plant Sci. 75: 9 - 15.
  13. ^ Burgess, Sam (ed.). 1971. Národní program na ochranu plazmy rostlinných zárodků (Zpráva o pokroku při spolkové / státní spolupráci). University Printing Department, University of Georgia, Athens, Georgia.
  14. ^ Národní rada pro výzkum. 1991. Správa globálních genetických zdrojů: Americký národní rostlinný germplasmový systém. National Academy Press, Washington, DC, USA. [1]
  15. ^ Postman, J., K. Hummer, E. Stover, R. Krueger, P. Forsline, L. J. Grauke, F. Zee, T. Ayala-Silva a B. Irish. 2006. Ovocné a ořechové genové banky v americkém národním systému rostlinných zárodků. HortSci. 41 (5): 1188-1194.
  16. ^ Bretting, P.K. 2007. Americký národní systém rostlinných germplasmů v éře posunu mezinárodních norem pro výměnu germplasmů. Acta Hort. 760: 55-60.
  17. ^ Williams, K.A. 2005. Přehled průzkumného programu amerického Národního rostlinného germplasmu. HortSci. 40 (2): 297-301.
  18. ^ Jones, Q. a S. Gillette. 1982. NPGS: Přehled 1982. Fort Collins, Colorado, USA. DIVERSITY, Laboratory for Information Science in Agriculture, Colorado State University.