Geenipank kui bioloogilise mitmekesisuse varaait

Katrin Kotkas

Mida mitmekesisem on elukeskkond, seda rikkam see on. Uute sortide ja loomatõugude aretamise kõrval on kogu maailmas hakatud muret tundma nii kaduvate liikide kui ka vanade aretiste pärast. Bioloogilise mitmekesisuse huvides koondame kadumisohus liike, vorme ja aretisi geenivarudena vastavatesse pankadesse.

Meie Riigikogu ratifitseeris bioloogilise mitmekesisuse konventsiooni 1994. aastal. Kõik konventsiooniga ühinenud riigid kohustuvad kaitsma oma maa geneetilist pärandit - nii taimi kui loomi. Üks eesmärke on varustada taimekasvatust konkurentsivõimeliste, vastava piirkonna looduslikele tingimustele kohaste kõrgesaagiliste sortide ja aretistega.

Enamik maailma rahvastikust tarbib rohkem taimset kui loomset toitu. Toidust kõneldes peetakse silmas eelkõige põllumajanduses kasvatatavaid taimi, ent kui räägime geneetilistest ressurssidest, siis hõlmab see mõiste kõiki taimi.

Me ei suuda ennustada inimkonna vajadusi ja keskkonna olukorda tulevikus, seepärast on äärmiselt oluline säilitada võimalikult palju liike, sorte ja variatsioone. Mida rohkem eripära, seda suurem lootus on aretajail leida neile mingil hetkel vajalikke tunnuseid. Niisiis peamegi säilitama geneetilisi varusid, tagamaks nende kättesaadavust praegustele ja tulevastele põlvkondadele.

Taimede geneetilisi varusid

säilitatakse seemnetena kuivas ja jahedas. Ent mõned taimeliigid ei anna seemneid või ei kannata need kuivatamist või säilitavad idanemisvõime väga lühikeseks ajaks jpm. Ka ebasoodsad ilmastikuolud võivad idanemisvõimet nii alandada kui kaotada. Vegetatiivselt paljunevaid kultuure ohustavad aastatega kuhjuvad haigusetekitajad, näiteks viirused.

Selliseid probleemseid liike säilitatakse tavaliselt taimedena põldkollektsioonides, mis ei ole kaitstud loodusõnnetuste, haiguste, kahjurite jm. ohtude eest. Ka eeldavad põldkollektsioonid suuri kulutusi tööjõule ja seadmetele; materjali levitamist ja vahetamist raskendab haiguste edasikandumise risk.

Siin tuleb appi biotehnoloogia, mis on loonud võimaluse säilitada taimede geneetilisi ressursse in vitro geenipankades. Viimase 20 aasta jooksul on in vitro paljundatud juba rohkem kui 1000 taimeliiki. Meetod võimaldab toota korraga väga palju geneetiliselt stabiilset ja üksiti steriilset (seen-, bakter- ja viirushaigusteta ning kahjurivaba) materjali, mis on teadlastele kättesaadav aasta ringi. Lihtsustuvad taimekarantiini protseduurid geneetiliste ressursside vahetamisel ning säilitades liike või aretisi väga väikeste taimeosadena, säästame ruumi ja tööjõudu.

Loomulikult on biotehnoloogiliste meetodite rakendamine kulukas ning sageli mitte nii lihtne, kui loodetakse.

Taimmaterjali säilitatakse in vitro

kolmel põhilisel viisil:

* tingimustes, kus kasvuprotsess jätkub;
* tingimustes, kus kasv on minimaalne;
* sügavkülmutuses (kasvuprotsess on peatatud).

Esimesel juhul hoitakse materjali pidevalt optimaalsetes kasvutingimustes, kandes seda aeg-ajalt (olenevalt kultuurist nädalate või kuude möödudes) uuele toitesegule. See on kõige töömahukam ja ka riskantsem säilitusviis: materjali ohustavad saastumine, mehhaanilistest vigastustest põhjustatud kaod ja mingil määral ka geneetilised muutused.

Teisel juhul on areng aeglustunud. See saavutatakse toitesegu koostise, kasvu pidurdavate ainete, madalama temperatuuriga jms. (iga liik ja isegi sort vajab eritingimusi). Minimaalse kasvu tingimustes pikeneb uuele toitesegule ülekandmise intervall, seega väheneb töömahukus.

Kolmandal juhul säilitatakse taimmaterjali väga madalatel temperatuuridel, enamasti vedelas lämmastikus (-196 °C), mil taime kudede ja organite kasv on täielikult peatunud. Nõnda on põhimõtteliselt võimalik hoida igasugust taimmaterjali: taimi, seemneid, võrsetippe, meristeeme, kallust, embrüoid, rakususpensioone, tolmukaid jne. Sügavkülmutus sobib eelkõige põhikollektsioonide pikaaegseks säilitamiseks.

FAO andmetel hoiti 1994. aastal maailmas in vitro kokku 37 600 säilikut.

Teaduskeskuses EVIKA

kogutakse ja säilitatakse in vitro taimede geneetilisi varusid ning tehakse ka uurimistööd. Kahe aastakümne eest alustati peamiselt kartuli ja aiakultuuridega, hiljem lisandusid ilupuud ja -põõsad ning metsamarjad. 1999. aastal alustati tööd ohustatud taimeliikidega.

Lähtudes bioloogilise mitmekesisuse konventsioonist, koostati keskkonnaministeeriumi algatusel Eesti bioloogilise mitmekesisuse kaitse strateegia ja tegevuskava aastateks 2000-2005. See paneb EVIKA-le kohustuse viia koekultuuri ning säilitada in vitro Eesti päritolu kultuurtaimede sordid ja vormid.

Geenipangas säilitatavaid varusid saab kasutada sordiaretuse lähtematerjalina, teadustöös, seemnekartuli ja istikute lähtematerjali kasvatamisel, põldkollektsioonide loomisel kooliaedades. Sorte, mida praegu aktiivselt ei kasutata, võib tulevikus mõne toote, kasutus- või viljelusviisi puhul vaja minna. Geenipangast on võimalik need igal ajal kätte saada ning vajadusel kiiresti paljundada.

Taimesordid on kultuuriväärtus nagu skulptuurid, maalid, raamatud ja muusikateosedki. Geenipangad moodustavad osa meie rahvuslikust pärandist ja kogu inimkonna kultuurivaramust.

Praegu hoitakse EPMÜ Teaduskeskuse EVIKA in vitro geenipangas 1295 säilikut 34 liigist.

Kõige rohkem säilikuid on kartulist (417 sorti, aretusmaterjali ja vormi, 574 meristeemklooni), millele lisanduvad teised kultuurtaimed: ploomi, õuna-, pirni- ja kirsipuud ning nende pookealused, vaarikas, maasikas, ebaküdoonia, aprikoos, mustsõstar; lilledest krüsanteem, nelk ning mitmed toataimed. Eesti looduslikest taimedest on EVIKA geenipaigas hoiul pohl, mustikas, aru- ja sookase erinevad vormid ning haruldustest balti sõrmkäpp.

Kartuli geneetilisi varusid hoitakse teaduskeskuses EVIKA in vitro meristeemtaimedena. Vanimad meristeemtaimed pärinevad aastast 1977. Eesmärk on selgitada, kui kaua saab säilitada kartulisorte meristeemtaimedena in vitro ilma, et tekiks negatiivseid kõrvalekaldeid. Samuti tahetakse leida tegurid, mis võivad muutusi esile kutsuda, ning õppida neid vältima. Seniste katsete põhjal võime öelda, et rohkem kui 15 aastat meristeemtaimedena in vitro ei ole kartulisortide morfoloogilisi ja majanduslikke omadusi märgatavalt mõjutanud.

Selleks, et pääseda Euroopa Liidu ühtsesse andmebaasi, tuleb geenipanga säilikuid väga üksikasjalikult kirjeldada (andmed sisaldavad kokku 170 näitajat). See on väga suur töö, kuid tasub end ära, sest ühinemine keskse andmebaasiga tagab Eesti päritolu materjali kättesaadavuse teistele ja laiendab kohaliku sordiaretuse geneetilist alust.

EVIKA algatusel toimub ka Eesti päritolu materjali otsing teistest geenipankadest. Nii saadi 1998. aastal Saksamaalt Groß Lüsewitzi geenipangast Eestis aretatud sordid ´Brigadir´, ´Jõgeva valge´, ´Linda´, ´Suvik´, ´Sangar´ ja aretusliin ´Jõgeva 1968-32´ katseklaasitaimedena ning sort ´Kalev´ mugulatena. Vastu saadeti 17 säilikut vanadest sortidest ja rahvaselektsiooni2 materjalidest.

Aiakultuuridest kogutakse ja säilitatakse in vitro peamiselt viljapuude sorte, vorme ja isendeid, ka vanadest talu- ja mõisaaedadest (mõnel juhul on selline säilitusviis ainus võimalus unikaalse viljapuu "päästmiseks"). Nõnda talletame inimkonna kultuuriväärtusi ning haigusvaba lähtematerjali sordiaretusele ja istikute tootmiseks.

Eesti oludes võiks kasvatada senisest rohkem marju ja puuvilju. Kohalik toodang jõuab tarbijani tunduvalt väärtuslikumana kui teistest maadest transporditud ja kemikaalidega töödeldud kaup. Lisaks sellele annab marja- ja puuviljakultuuride kasvatamine tööd ning sissetulekut maapiirkondades, kus tööhõive on madal. Raskused talude majandamisel sunnivad otsima lisavõimalusi ja seetõttu on suurenenud huvi alternatiivsete tootmisvaldkondade järele: hoogustub marjakasvatus, s.h. metsamarjade (mustika ja jõhvika) viljelemine.

Marja- ja puuviljakultuuridel on palju kahjustajaid (viirused, nematoodid, lestad jne.), mida saab kõige hõlpsamini tõrjuda, kasutades tervet istutusmaterjali.

Meristeemmeetod võimaldab kiiresti paljundada uusi sorte ning varustada aiapidajaid omajuursete istikutega. Omajuurse istiku hävimisel kas külmakahjustuse tõttu või mõnel muul põhjusel taastub sordiehtne puu juurevõsust ning aiaomanikul ei tule teha lisakulutusi uute istikute muretsemiseks.

Ajakirja järgmises numbris räägime uuest suunast - haruldaste liikide hoidistamisest geenipangas.

1 in vitro tähendab steriilse kultuuri kasvatamist, paljundamist ja säilitamist kunstlikul söötmel ehk toitesegul kontrollitava valguse ja temperatuuriga tingimustes. Olenevalt kultuurist ja eesmärgist säilitatakse kultuure in vitro taimedena, mugulatena, embrüotena, meristeemidena, rakkudena, kudedena, tolmukatena jne.

2 Terminiga rahvaselektsioon (inglise keeles landrace) tähistatakse materjale, mida on mõne erilise omaduse tõttu väga pikka aega kasvatatud, valitud ja mille päritolu ei teata (sageli polegi võimalik seda kindlaks teha). Sama terminit kasutatakse ka puu- ja aiakultuuride puhul.