Domestikace pšenice

Eliška Horáková

Bachelor's thesis

Domestication of wheat

Abstract:

Domestikace rostlin byla hlavním faktorem lidské civilizace a byla obrovským evolučním experimentem adaptace, který vytvořil počínající druhy pšenice. Pšenice je jednou z nejdůležitějších obilných plodin na světě a skládá se hlavně ze dvou typů: hexaploidní pšenice seté (Triticum aestivum), která představuje asi 95 % světové produkce pšenice a tetraploidní pšenice tvrdé (Triticum durum), která zaujímá zbývajících 5 %. Domestikace geneticky transformovala stonek, pluchy, usnadnila sklizeň zrna, ale také změnila výnosové složky v pšenici. Dosažené výsledky domestikační genetiky a důkladných výzkumných programů v genomice Triticeae velmi napomáhají při ochraně a využívání pšeničných klíčků a genetickém zlepšování kultivarů pšenice. Domestikace byla výsledkem selekčního procesu, který vedl ke zvýšené adaptaci rostlin na kultivaci a využití člověkem. Bylo to provedeno primárně lidmi během posledních 10 000 let a vedlo k adaptivním syndromům odpovídajícím lidské potřebě. Lidská urbanizace, kultura a bezprecedentní populační exploze do značné míry závisely na domestikaci a souvisejících zemědělských ekonomikách. Díky domestikaci jsou všechny kultivary včetně pšenice závislé na člověku a schopné přežít pouze při kultivaci v lidských zemědělských podmínkách, proto aby vyhovovaly lidským potřebám. Pšenice je vynikajícím modelovým organismem pro evoluční teorii alopolyploidové speciace, adaptace a domestikace v rostlinách. Její domestikace způsobila podstatnou genetickou erozi a tato eroze byla posílena během moderních šlechtitelských procesů, a tak zvýšila náchylnost a zranitelnost vůči environmentálním stresům, škůdcům a chorobám. Proto je její budoucí genetické vylepšení, jakožto vysoce kvalitní potravina rozhodující pro výživu stále rostoucí lidské populace. Nejlepší strategií pro zlepšení pšenice bylo využití adaptivních genetických zdrojů divokých předků. Hospodářský význam pšenice v posledních desetiletích spustil intenzivní cytogenetické a genetické studie, které vedly k množství informací a nástrojů, které byly použity k vývoji kultivarů pšenice se zvýšeným výnosem, zlepšenou kvalitou a zvýšenou tolerancí k biotickému a abiotickému stresu. Naproti tomu genomika v pšenici zaostávala za jinými rostlinnými druhy. V poslední době se však situace dramaticky změnila a spolupráce několika technologických vývojů vedla k vývoji nových a účinnějších zdrojů, které podporují zavedení větších genomických programů v pšenici. Tyto nové schopnosti zajistí lepší pochopení vývoje domestikace pšenice a podpoří zlepšení agronomicky důležitých znaků u těchto základních druhů.

Abstract:

The domestication of plants was a major factor in human civilization and was a huge evolutionary experiment in adaptation that created incipient wheat species. Wheat is one of the most important cereal crops in the world and consists mainly of two types: hexaploid common wheat (Triticum aestivum) which accounts for about 95 % of the world's wheat production and tetraploid durum wheat (Triricum durum) which accounts for the remaining 5 %. Domestication genetically transformed the stem, glume, made it easier to harvest grains, but also turned the yield components into wheat. The achievements of domestic genetics and thorough research programs in Triticeae genomics are greatly instrumental in the protection and exploitation of wheat germs and the genetic improvement of wheat cultivars.The domestication was the result of a selection process that led to increased adaptation of plants to human cultivation and exploitation. It was performed primarily by humans during the last 10,000 years and led to adaptive syndromes consistent with human need. Human urbanization, culture, and unprecedented population explosions largely depended on domestication and related agricultural economies. Thanks to domestication, all cultivars, including wheat, are dependent on humans and able to survive only when cultivated in agricultural conditions, in order to meet human needs. Wheat is an excellent model organism for the evolutionary theory of allopolyploid speciation, adaptation and domestication in plants. Domestication caused substantial genetic erosion and this erosion was reinforced during modern breeding processes and thus increased susceptibility and vulnerability to environmental stresses, pests and diseases. Therefore, her future genetic enhancement, as a high-quality food, is crucial for the nutrition of an ever-growing human population. The best strategy for improving wheat was to harness the adaptive genetic resources of wild ancestors.The economic importance of wheat has triggered intensive cytogenetic and genetic studies in recent decades, leading to a wealth of information and tools that have been used to develop wheat cultivars with increased yield, improved quality and increased tolerance for biotic and abiotic stress. By contrast, the genomics in wheat lagged behind other plant species. Recently, the situation has changed dramatically and the collaboration of several technological developments has led to the development of new and more efficient resources that support the introduction of larger genomic programs in wheat. These new capabilities will ensure a better understanding of the evolution of wheat domestication and promote improvements in agronomically important traits in these basic species.

Keywords

pšenice, neolit, úrodný půlměsíc, domestikace

Keywords

wheat, neolith, fertile crescent, domestication

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Josef Holec, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Rural Development