Šlechtění - Olejniny

Uplatnění řepky spatřujeme v těchto základních okruzích:

• je potravinářskou surovinou pro lidskou výživu
• extrahované šroty, případně pokrutiny či semena jsou významnou součástí krmných směsí
• biomasa se užívá jako zelené krmení či hnojení
• řepková bílkovina je využitelným zdrojem pro lidskou výživu
• řepkový olej je významnou surovinou pro chemický průmysl (oleochemie) a jako zdroj obnovitelné energie místo fosilních zdrojů – tzv. bionafta, případně ekomazadla.

Původní výskyt řepky je vázán na středomořské gencentrum, kde jsou také lokalizovány brukev zelná a řepice.

Řepka se pěstuje ve dvou poddruzích: – brukev řepka olejka a brukev řepka tuřín. Zasahuje do celé oblasti mírného pásma země. Řepka se stále více rozšiřuje a řadí se mezi 10 nejvýznamnějších plodin světa.

Stručná botanická chrakteristika

Brukev řepka olejka Brassica napus L. var. napus z rodu brukev (Brassica) patří do čeledi brukvovitých (Brassicaceae), kam náleží dalších 170 rodů s asi 2000 druhy. Ozimá řepka má v našich podmínkách vegetační dobu 300 až 340 dnů. Řepka vytváří mohutný kůlový kořen. U ozimé řepky se v podzimním období vytvoří listová růžice (fáze vegetativní) a na jaře se stonek prodlužuje a zakládá se květenství (fáze generativní). Kvetení porostu zpravidla trvá 20–25 dnů a většinou celé probíhá v květnu. Obvykle žlutý květ je stavěn podle čísla 4. Dvouřadá šešule zpravidla obsahuje 15–20 semen s hmotností tisíce semen 4,5 až 5,5 g. Semena jsou zpravidla tmavě fialovohnědá až šedočerná a lesklá. Řepka ozimá je typickou dlouhodenní rostlinou, pro jejíž jarovizaci je vhodnější krátký den. Řepka je rostlinou včelomilnou. Řepka je převážně samosprašná, ale s vysokým podílem cizosprášení (30–40 %) v závislosti na ročníku a odrůdě, i na aktivitě včel, na větru v době kvetení i na genetické dispozici. Sprášení větrem je menší než 10 %, hmyzem (hlavně včely, ale i čmeláci a mouchy) nad 90 %. U Brassica napus (2n = 38) je obecně přijata hypotéza vzniku jako přirozeného amfidiploidu druhů B. rapa (2n =  20) a B. oleracea (2n =  18). S určitostí lze však říci, že druh řepka setá – B. napus se spontánně nikde nevyskytuje.

Řepka se pěstuje ve dvou formách: jarní a ozimá řepka. V ČR podíl ozimé řepky z řepky celkem kolísá od 90 do 100% podle let, na Slovensku podíl ozimé řepky neklesá pod 97%.

Glukosinoláty (GSL)

Glukosinoláty představují významnou skupinu sirných sekundárních metabolitů s toxickými nebo odpudivými účinky. Pro druhy hmyzu potravně vázaných na brukvovité představují GSL látky, stimulující vyhledávání hostitelské rostliny. GSL a jejich hydrolytické produkty představují hlavní překážku při použití řepkových šrotů a výlisků ve výživě hospodářských zvířat popř. i lidí.

Obsah GSL v osivu současných „00“ odrůd je ve stupni množení a 20 µmol.g-1 semene při 12% vlhkosti (Vyhláška Ministerstva zemědělství č.  191/96 Sb.). Zpracovatelský průmysl požaduje podle normy (ČSN 462300-2) obsah ve sklizeném semeni do 25 µmol.g^-1 semene při 8% vlhkosti.

Agroekolgie

Je vynikající předplodinou pro obiloviny a je žádaným přerušovačem obilních sledů. Zvyšuje úrodnost půdy, odpleveluje. Je alternativním zdrojem za organická hnojiva a je významným krajinotvorným prvkem, brání erozi půdy, splavování dusíkatých látek do spodních vod, snižuje znečištění půdy a vodních zdrojů.

Šlechtění řepky v ČR

Počátky šlechtění v Československu se datují do období první republiky. Význam řepky v té době byl jen malý. Výběrem z těchto domácích krajových odrůd vznikly ozimé řepky Třebíčská krajová (šlechtitelská stanice ve Stránecké Zhoři okr. Žďár nad Sázavou, povolena v roce 1941), Slapská (šlechtitelská stanice Slapy u Tábora, povolena 1946) a jarní řepka Česká krajová (šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou, povolena v roce 1949). Všechny tyto odrůdy se udržely v sortimentu až do nástupu „bezerukových“ odrůd v 80.  letech.

Od roku 1960 se prováděly práce v oblasti šlechtění řepky na zlepšení zimovzdornosti rostlin a nepukavosti šešulí, možném snížení obsahu kyseliny erukové. Na přelomu 60. a 70. let byly prováděny úvodní studie ve směru využití heteroze u řepky. Počínaje rokem 1985 byl zahájen výzkum autoinkompatibility u ozimé řepky. Na přelomu 80. a 90. let byly rozpracovány tyto směry šlechtění řepky: 00 typy, E0 typy, typy se změněnou skladbou mastných kyselin, žlutosemenné typy, linie s nízkým obsahem sinapinu a progoitrinu.

V roce 1983 byla povolena první československá odrůda ozimé řepky Silesia s minimálním obsahem kyseliny erukové. V roce 1990 byla povolena první československá odrůda 00 typu Sonáta (restringována v roce 1995), v roce 1993 Aglona a v roce 1997 Odila. Šlechtění typu E0 (vysoký obsah kyseliny erukové a nízký obsah glukosinolátů) vyústilo do povolení nové české odrůdy Oáza, určené pro průmyslové účely.

Ve Slapech u Tábora začali pracovat s materiály ozimé řepky z táborského okolí. Slapským šlechtitelům se podařilo získat ozimou řepku Slapská (povolena v roce 1946), výnosná, olejnatá, zimovzdorná, s dobrým zdravotním stavem i kratší vegetační dobou. V roce 1978 byla povolena odrůda ještě tradičního typu Mira. V roce 1986 byla povolena zatím ještě odrůda jednonulová Solida, a v roce 1996 již první dvounulová odrůda Slapská Stela (obsah kyseliny erukové 2%, obsah glukosinolátů 25 mMol/g semene). To umožnilo podstatně širší užití řepkových extrahovaných šrotů jako hodnotného bílkovinného krmiva.

Šlechtitelské záměry ve firmě Agritec

O roku 1997 bylo ve firmě započata spolupráce v oblasti šlechtění ozimé řepky. V roce 2000 se Agritec s.r.o. zapojil do spoluřešení dvou projektů MZE QC 0056 a QC 0052 (nositelem je Výzkumný ústav rostlinné výroby v Praze, VÚRV). Cílem projektu 0056 je vypracování spolehlivého systému pro detekci transgenů v geneticky modifikovaných rostlinách (GMO) a odhad možných rizik přenosu transgenů z GMO do plevelných druhů vyskytujících se v ekosystémech ČR. Geneticky modifikované odrů ejí rozšířené možnosti ve využití řepky pro širší a zdravější sortiment potravin a tvorbu obnovitelných zdrojů olejů a mazadel. Z agronomického hlediska jsou pak nejdůležitější rezistence proti herbicidům inkorporované do řepky pomocí genů izolovaných z mikroorganismů, rezistence proti chorobám a škůdcům, tolerance vůči abiotickým stresům. V rámci druhého projektu 0052 je tvorba nových liniových a hybridních odrůd s využitím biotechnologických metod. U dihaploidních AI linií, vytvořených z kříženců donorů S alel a linií s 00 kvalitou, jde o zlepšení vlastností, zejména snížení obsahu glukosinolátů, který je v těsné vazbě s genem obnovy fertility u CMS a Rf linií Ogu-INRA (viz dále). Pro zefektivnění a zkrácení procesu tvorby linií je využívána již optimalizovaná metoda produkce dihaploidních linií. Získané perspektivní DH linie pro tvorbu hybridních odrůd jsou testovány v mezistaničních předzkouškách (MZP) výkonnosti a kvality v polních podmínkách v Agritecu s.r.o. (Obrázek 1. – zralost semen z velkých izolátorů) na dalších pracovištích: Šlechtitelská stanice Chlumec nad Cidlinou (ŠS) a VÚRV Praha. Další pracoviště, účastnící se na projektu OSEVA s.r.o. - Výzkumný ústav olejnin Opava (VÚOL), SEMPRA s.r.o. - ŠS Slapy u Tábora.

Agritec je také aktivním členem sdružení šlechtitelů řepky v ČR „Česká řepka“.

Kvantitativní a kvalitativní charakteristiky – cíle šlechtění

• výnos nad 4 t/ha semen
• zimovzdornost
• zdravotní stav – odolnost proti chorobám: fomové černání stonku (Phoma lingam): hlízenka obecná (Sclerotinia sclerotiorum)
• šlechtění na kvalitu semen
• nízký obsah progoitrinu (glukosinolát ze skupiny alkenylglukosinolátů)
• průzkum variability obsahu indolylglukosinolátů, které u materiálů s nízkým obsahem celkových glukosinolátů

Zdroj variability

• kombinační křížení s následným výběrem ve štěpících populacích
• mutační šlechtění
• mezidruhové a mezirodové křížení

Biotechnologické metody

• metody explantátových kultur – embryokultury pro překonání bariér nekřížitelnosti
• produkce haploidů androgenetickou embryogenezí v prašníkových a mikrosporových kulturách in vitro
• diploidizaci haploidů vznikají zcela homozygotní dihaploidní linie, které nejčastěji slouží jako rodičovské komponenty pro tvorbu hybridů
• somatická hybridizace pro přenos znaků mezi vzdálenými druhy a rody
• genové transformace pro tvorbu geneticky modifikovaných odrůd
• molekulární markerování
• kultury pro uchování embryí (embryo rescue)

Hybridní šlechtění

Výhodou pro hybridní šlechtění u řepky jsou: vysoký množitelský koeficient, heterozní efekt a existence geneticky podmíněných systémů autosterility, tj. autoinkompatibilita (AI). Pro získání a produkci hybridního osiva je nutné provést řízené oplození využitím genové či cytoplazmaticko-genové (CMS) pylové sterility. Autoinkompatibilita AI je geneticky podmíněný mechanismus zajišťující cizosprášení. V praktické výrobě hybridního osiva je možnost spolehlivě překonat AI reakci nuceným samosprášením v poupěti, blizna v poupěti je již schopna přijímat pyl a AI zábrany ještě nejsou plně rozvinuty. Tím je zajištěno rozmnožování AI linií. Samčí sterilita je defektní jev, jehož výsledkem je nevytváření pylu v prašnících nebo přerušení jeho vývinu. Pylově sterilní rostliny se objevují v populacích jak samosprašných, tak i cizosprašných druhů s četností od 0,01 do 1,00% a jako výsledek spontánních mutací. Samčí sterilita je řízena jadernými geny, cytoplazmatickými faktory nebo spolupůsobením jaderných genů a cytoplazmatických faktorů. Genová samčí sterilita (GMS) je determinována převážně recesivní alelou jednoho genu, označení ms (male sterile), nebo rf. Prakticky využitelné dominantní formy genů Ms a Rf byly introdukovány do řepky ozimé technikou transformace pomocí Agrobacterium v kombinaci s tolerancí vůči herbicidům. Cytoplazmatická samčí sterilita kontrolována výlučně faktory přítomnými v cytoplazmě se vyskytuje velmi vzácně. Cytoplazmaticko-genová samčí sterilita je často označována jako cytoplazmatická samčí sterilita CMS (cytoplazmatic male sterility). Cytoplazmatické faktory samčí sterility (plazmotypy) spolupůsobí s jedním nebo i více párem alel, z nichž jedna je plazmon-senzitivní a s plazmotypem S dává pylově sterilní rostliny. Tato alela je většinou recesivní a označuje se rf nebo ms. Dominantní alela Rf obnovuje s plazmotypem S fertilitu, říká se jí proto obnovitel fertility (restorer).

Z praktického hlediska jsou rozdílné výsledné fenotypové projevy, dané pleiotropním účinkem genů nebo těsné vazby s geny, kontrolujícími genotypové změny důležité pro včasnou identifikaci pylově sterilních rostlin. Obrázky č. 2,3 rozdíl mezi fertilní a sterilní rostlinou.

Hybridní systémy Kompozitní hybridy: směs 80% sterilní samičí linie (se zakrnělými prašníky) a 20% fertilní opylovače. Restaurované hybridy využívají pylovou sterilitu těchto systémů: Systém MSL („Männliche Steriliät Lembke“ – samčí sterilita Lembke), který je založen na spontánní mutaci a selekci ve šlechtitelských školkách. Je využíván v mnoha odrůdách hybridní řepky, které se vyznačují velmi dobrou restaurací a nízkou hladinou GSL. V současné době nejrozšířenější. Základním principem systému LibertyLink® je odolnost k herbicidu glufosinate-NH4. Tento je jinak znám jakožto aktivní složka neselektivního herbicidu a desikantu Liberty (dříve Basta). Tento systém u řepky v současné době je využíván především v Kanadě a USA a poskytuje rovnoměrnější dozrávání. Systém výroby hybridního osiva – SeedLink, využívá pro produkci F1 generace geneticky řízenou samčí sterilitu. Skládá se ze tří vnesených genů pro inhibici tvorby a obnovu tvorby prašníků a selektivní „značkovačem“ odolnosti vůči herbicidu Liberty. V ČR probíhají intenzivní registrační zkoušky hybridních ozimých řepek tohoto systému. Tento stabilní systém poskytuje záruky vysoké kvality a vysoké čistoty velmi výkonného osiva, záruky zvýšení výnosů o 15 – 20% a samozřejmě navíc i možnost použít při hubení plevelů LibertyLink®-systém.

Systém INRA/Ogura, který je patentován pod označením OGU-INRA a patří k aloplazmatickému typu CMS. Systém OGU indukovaná přenosem z japonské ředkve do genomu Brassica oleracea a Brassica napus. Byl získán gen obnovy fertility Rf z původní rodičovské formy Raphanus. Tento systém je vhodný pro šlechtění brukvovitých olejnin i zelenin. Přímému využití u řepky ozimé však dosud brání těsná vazba Rf genu s vysokým obsahem glukosinolátů a snížená samičí fertilita obnovitelů. Pro fertilitu však stačí i jen samotná F cytoplazma, nebo alespoň jeden Rf jaderný gen. Pylově sterilní řepku se sterilní cytoplazmou (S) a sterilním jádrem (rfrf), zatímco běžná řepka má záznam F, RfRf, tj. fertilní cytoplazma a fertilní geny jádra.

Pomocí systému OGU-INRA lze vyrobit jak sdružené odrůdy, tak restaurované hybridy. U sdružených odrůd se jedná o pylově sterilní hybridy, k nimž je přimíchán určitý podíl fertilních rostlin sloužících pro opylení sterilní složky. Z důvodů převládajícího cizosprášení je výnosová jistota těchto odrůd značně závislá na počasí během kvetení.

Obchodování a postavení na trhu

ČR je 4. nejvýznamnějším světovým exportérem řepkového extrahovaného šrotu a nad to vyváží kolem 20–30 tis.t řepkového oleje, řepka se po roce 1989 stala nejvýznamnější transformační plodinou českého zemědělství, neboť nahradila úbytek ploch krmných plodin.

Na využití OGU-INRA CMS v ČR byla v roce 1997 uzavřena licenční smlouva. Jako perspektivní pro překonání uvedených potíží je doporučována i u nás rozpracovaná metoda dihaploidního šlechtění. Od roku 2000 se řepka stala nejvýznamnější exportní komoditou rostlinné výroby ČR. To vše vedlo k tomu, že za období 1989/2000 se plochy řepky zvětšily asi o 350% a mají tendenci dále narůstat. K tomu přispívá i velmi dobrá prodejnost řepky v porovnání s obilninami a luskovinami, případně cukrem či škrobem. Její výměra zřejmě dále poroste a zvýší se výnosy. Dojde i k navýšení cen a to pro dobrou prodejnost řepky.