21st century plant breeding: the evolution of directed evolution | Augu selekcija 21. gadsimtā: cilvēka virzītās evolūcijas attīstība

English. Plant breeding began, by default, with human cultivation of plants nearly 10,000 years ago and quickly led to crop domestication as a result of natural selection toward adaptation to the new, cultivated environment. Natural selection augmented by human preferential harvesting and planting of specific phenotypes, resulted in the creation of many locally adapted, reasonably productive landraces. These landraces were later exploited through the isolation of homogeneous populations of pure lines as varieties; this was concurrent with increased mechanization in planting, harvesting and processing operations. The discovery of Mendel’s work at the beginning of the 20th century resulted in the application of genetics to plant breeding and the use of hybridization as a plant breeding tool. Thus ‘directed evolution’ came into being. New discoveries in genetics through the past 100 years (quantitative genetics, polyploidy, induced mutations, male sterility, understanding of DNA and molecular biology, haploidy, genetic transformation) were rapidly applied as plant breeding tools to make the development of new varieties more effective, efficient and economical. Breeders have an ever-increasing tool chest of technology at their disposal. The challenge in breeding is to determine which of this multitude of high tech bio-tools are the most appropriate to maximize 1short-term, accelerated evolution for specific objectives in defined populations with limited budgets. As the 21st Century unfolds, plant breeding has evolved into a very effective, directed, evolutionary process which sustains human civilization as we now know it.

Latvian. Augu selekcija sākās, cilvēkam uzsākot augu kultivēšanu gandrīz pirms 10000 gadiem un ātri noveda pie laukaugu domestikācijas dabiskās izlases ceļā, piemērojoties augšanai kultivētos apstākļos. Dabiskās izlases ceļā, to papildinot ar ražas vākšanu izlases veidā un tikai specifisku fenotipu tālāku pavairošanu, radās daudzas vietējiem apstākļiem piemērotas, pietiekoši ražīgas vietējās šķirnes jeb landrases. Tās vēlāk tika izmantotas viendabīgu tīru līniju populāciju izolēšanai, kas kļuva par šķirnēm. Tas notika vienlaicīgi ar sējas, ražas novākšanas un apstrādes mehanizācijas palielināšanos. Mendeļa darbu atklāšanas rezultātā 20. gadsimtā augu selekcijā sāka pielietot ģenētiku un hibridizāciju. Tādējādi sāka darboties ‘virzītā evolūcija’. Jauni atklājumi ģenētikā pēdējo 100 gadu laikā (kvantitatīvā ģenētika, poliploīdija, inducētās mutācijas, vīrišķā sterilitāte, sapratne par DNS un molekulāro bioloģiju, haploīdija, ģenētiskā transformācija) tika strauji izmantoti selekcijas procesā lai padarītu jaunu šķirņu veidošanu efektīvāku un ekonomiskāku. Selekcionāriem ir pieejams aizvien lielāks jaunu tehnoloģiju klāsts. Selekcionāru uzdevums ir noteikt, kuras no šīm daudzveidīgajām augsti attīstītajām tehnoloģiskajām iespējām ir visvairāk piemērotas, lai maksimalizētu īslaicīgu, strauju evolūciju noteiktās populācijās ar specifiskiem mērķiem un limitētiem budžeta līdzekļiem. Iesākoties 21. gadsimtam, augu selekcija ir izveidojusies par ļoti efektīvu, virzītu evolucionāru procesu, kas atbalsta civilizāciju.