Od pojedynczego kłosa do milionów ton płodów rolnych. Postęp hodowlany dostarcza coraz więcej nowych odmian odpowiadających na wyzwania współczesnej produkcji polowej. Za ich powstaniem i sukcesami stoi wieloletnia, żmudna i konsekwentna praca hodowców. Zanim jednak nowa odmiana trafi na pola w postaci nasion, musi przejść długą drogę – od pierwszych krzyżowań i selekcji po rejestrację, rozmnażanie i wprowadzenie na rynek jako materiał siewny.
Dynamiczny i ciągły postęp
Postęp hodowlany to nic innego jak ciągłe przesuwanie granic potencjału roślin. To trwała zmiana ich cech, dzięki której z tego samego hektara można uzyskać większy plon czy lepszej jakości mąkę lub olej. Same rośliny mogą natomiast lepiej radzić sobie z suszą i chorobami niż odmiany uprawiane jeszcze dwie dekady temu.
Rewolucja w tej dziedzinie ruszyła na początku XX wieku wraz z odkryciem praw Mendla, które zmieniły intuicyjną selekcję w naukę opartą na genetyce. Kolejnymi kamieniami milowymi była Zielona Rewolucja lat 60., łącząca geny karłowatości z intensyfikacją agrotechniki, a następnie wykorzystanie heterozji, czyli bujności mieszańców, oraz wdrożenie markerów molekularnych. Na przestrzeni lat ewoluowały też same priorytety: Od bezwzględnej masy plonu, przez jakość technologiczną, po dzisiejszą stabilność plonowania w warunkach stresu, odporność na coraz nowsze i groźniejsze patogeny oraz efektywność wykorzystania nawożenia.
Dynamiczny i ciągły postęp w hodowli roślin jest koniecznością ze względu na rosnącą populację ludzi i zmniejszający się areał gruntów rolnych. Tradycyjna i wykorzystywana przez lata selekcja okazała się zbyt wolna wobec dynamicznie postępujących zmian klimatycznych, rosnącej presji agrofagów i unijnych obostrzeń środowiskowych. Bez stałej, intensywnej pracy hodowców potencjał plonowania zacząłby się stopniowo zmniejszać.
Jak powstaje nowa odmiana? Maraton w polu i laboratorium
Wyhodowanie nowej odmiany to jeden z najbardziej wymagających i rozłożonych w czasie procesów w całym rolnictwie. To wieloletni maraton naukowy, w którym ogromne nakłady pracy i środków finansowych spotykają się z wysokim ryzykiem środowiskowym. Tradycyjny cykl wyhodowania odmiany zbóż trwa średnio od 10 do 12 lat.
W pierwszym etapie wykonuje się kilkaset celowych krzyżowań, dobierając komponenty rodzicielskie pod kątem konkretnych cech, takich jak odporność na choroby, zimotrwałość czy parametry jakościowe. W wyniku krzyżowań uzyskuje się dziesiątki tysięcy unikalnych genotypów.
Kolejne lata to rygorystyczna selekcja. Z początkowych setek tysięcy roślin, poprzez szkółki selekcyjne, poletka obserwacyjne i doświadczenia polowe, do dalszych etapów trafia zaledwie ułamek materiału. Na każdym etapie odrzucane są linie podatne na wyleganie, patogeny czy stresy termiczne.
Po 6–7 latach z masowej liczby genotypów pozostaje zaledwie kilkanaście linii hodowlanych o oczekiwanej stabilności i przewadze nad odmianami wzorcowymi. Najcenniejsze z nich trafiają do 2–3-letnich urzędowych badań WGO (wartości gospodarczej odmian) oraz OWT, czyli odrębności, wyrównania i trwałości, w stacjach COBORU. Stanowi to ostateczną weryfikację przed oficjalnym wpisaniem odmiany do Krajowego rejestru.
Chcąc skrócić ten czas, współczesna hodowla sięga po zaawansowane narzędzia biotechnologiczne. Ważnym osiągnięciem jest zastosowanie kultur in vitro. Technologia podwojonych haploidów (DH) pozwala na otrzymanie w pełni wyrównanych genetycznie linii w zaledwie jeden sezon, eliminując konieczność prowadzenia 5–6 pokoleń tradycyjnych namnożeń. Rozwój markerów molekularnych (MAS) umożliwia natomiast precyzyjną selekcję genotypów na poziomie laboratoryjnym.
Mimo wykorzystania nowoczesnych metod nakład pracy fizycznej i analitycznej pozostaje ogromny: od ręcznych krzyżowań, przez tysiące pomiarów w polu, po skomplikowane analizy statystyczne. Do finałowego etapu dociera promil początkowych kombinacji – nowa odmiana jest rezultatem wyselekcjonowania pojedynczego, wybitnego genotypu z ogromnej próby wyjściowej.
Od metody tradycyjnej po GMO i NGT
Choć cel prac hodowlanych od wieków pozostaje niezmienny (zmiana matrycy genetycznej w celu uzyskania pożądanych cech użytkowych) to narzędzia, jakimi dysponujemy, różnią się mechanizmem działania i statusem prawnym. Hodowla tradycyjna opiera się na krzyżowaniu i wielopokoleniowej selekcji, wykorzystując zmienność występującą naturalnie, gdzie rekombinacja DNA następuje losowo w procesie mejozy. Do tej metody zalicza się również mutagenezę indukowaną, wywołującą losowe mutacje poprzez nieprecyzyjne uszkodzenia DNA.
Z kolei organizmy modyfikowane genetycznie (GMO) powstają w drodze transgenezy, czyli wprowadzenia do genomu obcego fragmentu DNA pochodzącego z nieskrzyżowalnego biologicznie gatunku, np. genów bakterii. Komercyjna uprawa odmian GMO podlega w Unii Europejskiej restrykcyjnym regulacjom.
Przełomem ostatnich lat są Nowe Techniki Genomowe (NGT), w tym edycja genomu metodą CRISPR/Cas9. Umożliwiają one precyzyjną modyfikację, wyciszenie lub aktywację konkretnego genu danej rośliny bez wprowadzania obcego DNA.
Zastosowanie NGT pozwala na szybkie i precyzyjne indukowanie zmian takich jak zwiększenie odporności na suszę, choroby czy stresy klimatyczne bez naruszania cennego tła genetycznego odmiany. Wśród wyzwań i wątpliwości wymienia się jednak ryzyko wystąpienia niezamierzonych mutacji poza docelowym miejscem w genomie oraz potencjalną koncentrację praw do konkretnych rozwiązań i sekwencji.
Znaczące przyspieszenie rynku
Zwiększenie nakładów na prace badawczo-rozwojowe oraz cyfryzacja procesów selekcyjnych znacząco przyspieszyły dynamikę wprowadzania nowych kreacji na rynek. Analiza danych COBORU wskazuje na wzrost liczby rejestrowanych odmian.
W Krajowym rejestrze zbóż i rzepaku widoczny jest trend wzrostowy: o ile na początku wieku corocznie do rejestru trafiało kilkanaście nowych odmian pszenicy ozimej czy rzepaku, o tyle w latach 2020–2026 wartości te wzrosły o około 20–30%. Wpływ na to ma nie tylko postęp biotechnologiczny, ale również krótszy cykl życia odmian na rynku – szczególnie w rzepaku ozimym, gdzie kreacje mieszańcowe wypadają z rynku po kilku latach.
Najważniejsze kierunki hodowli roślin
Współczesna hodowla odpowiada na presję klimatyczną, obostrzenia środowiskowe oraz rosnące wymagania przemysłu. Celem nie jest już wyłącznie maksymalizacja plonu w optymalnych warunkach, ale zapewnienie jego stabilności podczas ekstremów pogodowych.
W hodowli pszenicy ozimej priorytetem stała się tolerancja na suszę, odporność na wymarzanie, głęboki system korzeniowy oraz efektywniejsze wykorzystanie azotu, przy jednoczesnym utrzymaniu cech jakościowych ziarna i odporności na patogeny grzybowe. W rzepaku ozimym selekcja skupia się na odmianach mieszańcowych odpornych na wirusa żółtaczki rzepy (TuYV), suchą zgniliznę kapustnych, kiłę kapusty, owady oraz pękanie łuszczyn.
Dla kukurydzy istotna pozostaje wczesność określana liczbą FAO, potencjał plonowania, cecha stay-green, szybki wzrost początkowy podczas chłodnej wiosny oraz tolerancja na niedobory wody w okresie kwitnienia. Efekty pracy hodowlanej trafiają następnie do gospodarstw poprzez materiał siewny kukurydzy konkretnych odmian mieszańcowych.
Hodowcy zmagają się z bezśnieżnymi zimami, suszami wiosennymi, nawalnymi opadami oraz sukcesywnym wycofywaniem substancji czynnych środków ochrony roślin w Unii Europejskiej, co wymusza poszukiwanie naturalnych mechanizmów odporności genetycznej.
Proces ten generuje wysokie koszty: wyhodowanie i zarejestrowanie jednej odmiany zbóż populacyjnych to wydatek rzędu 1,5–2,5 mln zł, natomiast w hodowli mieszańcowej rzepaku czy kukurydzy nakłady mogą być dwu-, a nawet trzykrotnie wyższe. Budżet pojedynczej zarejestrowanej kreacji musi bowiem pokryć również koszty utrzymania stacji, infrastruktury laboratoryjnej i sprzętu poletkowego dla tysięcy linii odrzuconych na poszczególnych etapach selekcji.
Genetyka odmian w praktyce
Różnica między odmianami populacyjnymi a mieszańcowymi sprowadza się do genetyki i sposobu ich pozyskiwania. Odmiany populacyjne to linie czyste, uzyskiwane poprzez wielopokoleniowe rozmnażanie i selekcję. Są bardziej wyrównane genetycznie w kolejnych pokoleniach, dzięki czemu uzyskujemy jednorodny materiał siewny.
Odmiany mieszańcowe powstają w wyniku kontrolowanego krzyżowania dwóch ściśle dobranych linii rodzicielskich, co pozwala wykorzystać zjawisko heterozji, czyli bujności mieszańców. Przekłada się to na wyższy potencjał plonowania, silniejszą reakcję na stymulację agrotechniczną, lepsze przystosowanie do warunków środowiska oraz wyższą dynamikę rozwoju początkowego.
Cechy te ujawniają się jednak przede wszystkim w pierwszym pokoleniu (F1). Wysiew nasion zebranych z odmiany mieszańcowej w kolejnym roku prowadzi do rozszczepienia cech genetycznych i utraty wyrównania łanu, przez co nie pozwala zachować właściwości charakterystycznych dla materiału F1.
Kwalifikowany materiał siewny – co to jest i czym różni się od ziarna ze zbioru?
Rolnicy poszukujący informacji czym jest kwalifikowany materiał siewny powinni przede wszystkim rozróżnić zwykłe ziarno przeznaczone do siewu od materiału wytworzonego w kontrolowanym systemie nasiennym. Materiał siewny kwalifikowany pochodzi z określonej odmiany i jest produkowany w kolejnych stopniach rozmnożenia przy zachowaniu wymagań dotyczących m.in. tożsamości i czystości odmianowej oraz parametrów jakościowych.
Oznacza to, że rolnik kupujący nasiona kwalifikowane otrzymuje materiał o określonym pochodzeniu i parametrach, a nie przypadkową partię ziarna. Ma to znaczenie już na etapie planowania obsady, ponieważ znana jakość materiału pozwala precyzyjniej ustalić normę wysiewu.
Kwalifikowany materiał siewny jest jednocześnie jednym ze sposobów, w jaki postęp hodowlany dociera z poletek doświadczalnych na pola produkcyjne. Nowa genetyka może pokazać swój potencjał dopiero wtedy, gdy rolnik otrzyma odpowiedni materiał danej odmiany i zapewni mu właściwe warunki agrotechniczne.
Jak powstaje kwalifikowany materiał siewny?
Proces nie kończy się wraz z wyhodowaniem i rejestracją odmiany. Należy zwrócić także uwagę na kolejny etap – reprodukcję nasienną. Materiał danej odmiany jest rozmnażany w kontrolowanych warunkach, aby zwiększyć jego ilość przy jednoczesnym zachowaniu cech odmianowych.
Plantacje nasienne muszą spełniać określone wymagania, a zebrane nasiona są przygotowywane do sprzedaży. Proces obejmuje m.in. czyszczenie i ocenę jakości materiału. Dzięki kolejnym rozmnożeniom niewielka początkowo ilość materiału wyhodowanej odmiany może ostatecznie trafić do tysięcy gospodarstw.
W ten sposób na rynek trafiają zarówno materiał siewny pszenicy, materiał siewny jęczmienia, materiał siewny żyta, materiał siewny pszenżyta czy materiał siewny owsa, jak i materiał siewny kukurydzy. W każdym przypadku wybór konkretnej odmiany powinien uwzględniać nie tylko potencjał plonowania, lecz również stanowisko, termin siewu, lokalne warunki klimatyczne, odporność na choroby oraz kierunek użytkowania.
Konkurencyjność polskich hodowli
Na polskim rynku nasiennym obserwuje się znaczący udział odmian pochodzących z zagranicznych hodowli. Podczas gdy w krajach Europy Zachodniej – na przykład w Niemczech – listy odmian zalecanych oraz rejestry krajowe są silnie zdominowane przez rodzime kreacje, w Polsce rynek jest otwarty na zagraniczny materiał siewny, m.in. poprzez katalog unijny CCA.
Polskie odmiany mogą konkurować potencjałem plonowania i parametrami jakościowymi z odmianami zagranicznymi, a istotnym elementem ich hodowli jest dostosowanie do lokalnych warunków środowiskowych.
Ważnym elementem polskich programów hodowlanych jest prowadzenie selekcji na zimotrwałość oraz tolerancję na okresowe susze. W wielu państwach Europy Zachodniej, ze względu na łagodniejszy klimat, znaczenie selekcji pod kątem mrozoodporności jest mniejsze. Polskie odmiany zbóż są również selekcjonowane z uwzględnieniem krajowych warunków glebowych.
Odmiana to autorskie dzieło
Odmiana nie jest jedynie produktem rolniczym, lecz efektem wieloletniej pracy twórczej i kapitałowej, stanowiącym własność intelektualną hodowcy. Ochrona prawna wyhodowanych odmian w Polsce i Unii Europejskiej opiera się na systemie „sui generis” (określonym m.in. przez konwencję UPOV oraz ustawę o ochronie prawnej odmian roślin). Daje on hodowcy wyłączne prawo do komercyjnego wykorzystywania materiału siewnego danej odmiany oraz decydowania o jego namnażaniu i sprzedaży.
Kluczowym elementem mechanizmu finansowania postępu biologicznego jest system opłat licencyjnych. W przypadku zakupu kwalifikowanego materiału siewnego opłata ta zawarta jest w cenie nasion. Prawo dopuszcza tak zwane odstępstwo rolne (FSS), czyli możliwość wykorzystania przez rolnika zebranego ziarna jako materiału siewnego we własnym gospodarstwie. Przepis ten nie oznacza jednak całkowitego zwolnienia z opłat. Z wyjątkiem małych gospodarstw wykorzystanie materiału ze zbioru wiąże się z prawnym obowiązkiem uiszczenia opłaty za odstępstwo rolne (FSS), stanowiącej ułamek stawki licencyjnej.
System opłat licencyjnych i FSS nie jest obciążeniem fiskalnym, lecz warunkiem koniecznym do przetrwania hodowli roślin, stanowiąc główne źródło finansowania kolejnych cykli badawczo-rozwojowych. Rezygnacja z opłat lub nielegalny obrót materiałem siewnym odcina spółki hodowlane od kapitału niezbędnego do zakupu nowoczesnej aparatury, stosowania markerów molekularnych czy pokrycia rosnących kosztów badań COBORU. Brak stabilnych przychodów z licencji doprowadzi do stopniowego upadku krajowych programów na rzecz zagranicznych koncernów. W konsekwencji polskie rolnictwo straci dostęp do odmian przystosowanych do lokalnych warunków glebowo-klimatycznych, a rynek zostanie zmonopolizowany przez podmioty zewnętrzne.
Deklaracje o potrzebie budowania suwerenności gospodarczej musimy przekładać na codzienne decyzje przy wyborze materiału siewnego. Legalne korzystanie z odmian, opłacanie licencji oraz zakup kwalifikowanego materiału siewnego to jedyny mechanizm finansujący dalszy polski postęp biologiczny. Rezygnacja z rodzimej genetyki nieuchronnie doprowadzi do ograniczania krajowych stacji hodowlanych. Bez własnej hodowli roślin stracimy niezależność technologiczną i bezpieczeństwo żywnościowe, stając się w pełni zależnymi od zewnętrznych dostawców.
Przełom w polskiej hodowli
20 sierpnia br. w Nagradowicach w woj. wielkopolskim odbyło się wydarzenie poświęcone przyszłości polskiej hodowli roślin oraz możliwościom wykorzystania nowych technik genomowych (NGT). Jednym z najważniejszych punktów spotkania było podpisanie porozumienia o współpracy pomiędzy spółkami hodowlano-nasiennymi wchodzącymi w skład Krajowej Grupy Spożywczej a Uniwersytetem Śląskim w Katowicach.
Połączenie wieloletniego doświadczenia polskich hodowców z potencjałem współczesnej nauki i nowoczesnych narzędzi ma przyczynić się do usprawnienia procesu hodowlanego oraz skuteczniejszego tworzenia nowych odmian odpowiadających na zmieniające się potrzeby rolnictwa.
W realizację wspólnych działań zaangażują się Poznańska Hodowla Roślin, Danko Hodowla Roślin, Małopolska Hodowla Roślin, Kutnowska Hodowla Buraka Cukrowego oraz Centrum Badawcze Nowych Technik Genomowych Uniwersytetu Śląskiego.
