Fenotüübiline varieeruvus põhjustab taimede individuaalseid erinevusi
Sõna fenotüüp viitab indiviidi välimusele ja üldiselt nii taime anatoomilistele omadustele, füsioloogilistele aspektidele, nagu õitsemisperioodi pikkus, kui ka keemilisele koostisele - sealhulgas muu hulgas taime poolt väljendatud terpeenidele ja kannabinoididele, mis tekitavad taime psühhoaktiivset mõju. Fenotüübi avaldumist ei reguleeri mitte ainult geneetilised tegurid, vaid ka kasvukeskkond. Need tegurid teevad koos iga kanepitaime ainulaadseks.Enamik kanepi aretajaid püüab luua sorte, millele võib lubada näiteks teatavat lõhna või suurt saagikust ning mis ei tekita täiendavaid peavalu, näiteks liiga suurt fenotüübi varieerumist. Seetõttu on aretaja jaoks oluline tutvuda ristandite geneetilise koostise ja identsuse või erinevuse astmetega.
Sama ja erinev põlvnemine kui stabiliseerimise võti
Kanep on diploidne liik, mis pärib pooled oma kromosoomidest seemneid tootvalt emataimelt ja pooled tolmeldajana tegutsenud taimelt. Kummagi vanema kromosoomid täiendavad teineteist ja geenid leiavad vastegeneid ehk alleele. Ühe ja sama geeni alleleid võib olla mitu, samuti nende allelide domineerivaid ja retsessiivseid vorme. Nende kogum määrab taime genotüübi, fenotüübilise avaldumise geneetilise aluse.Retsessiivsete alleelide poolt moodustatud fenotüüp avaldub ainult siis, kui geeni retsessiivne vorm on päritud mõlemalt vanemalt. Hea näide selle nähtuse kohta on autofloweri tunnuse pärimine: fotoperioodilise taime (nt OG Kush) ristamine autofloweri sordiga (nt Lowryder) ei anna esimeses põlvkonnas autofloweri järglasi, vaid liini tuleb edasi ristata.
Kui geeni alleelid on erinevad, nimetatakse seda heterosügootilisuseks, samas kui homosügootilisust nimetatakse homosügootilisuseks. Kui genotüüp on erinev, määravad ainult dominantsed alleelid indiviidi välimuse.
Punnetti ruut väljendab geneetiliste tunnuste pärilikkust ja avaldumist. Retsessiivne geen väljendub ainult siis, kui taimel on sellest kaks koopiat.
Punnetti ruutu saab kasutada alleelide pärilikkuse illustreerimiseks.
Hübriidide suurem kasvuvõime tuleneb diferentseerumisest
Kahe geneetiliselt erineva ja sisemiselt identse tüve ristamist nimetatakse hübriidiks. Hübriide nimetatakse F1-ristanditeks - see number näitab, millise põlvkonna ristand on.Tavaliselt nimetatakse F1-ristmetena ainult puhaste tüvede vahelisi ristandeid, kuid kanepikasvatajate seas kasutatakse seda terminit sageli ka polühübriidide (mitme hübriidtüve ristamine) puhul.
Hübriidistamise tulemusel saadud F1-põlvkonna järglastel on suurem kasvupotentsiaal. Seda nähtust nimetatakse heteroosiks.
Mosaiigilaadses uues genofaasis täiendavad kaks tüve teineteist ja neid ei mõjuta retsessiivsed alleelid, mis vähendavad kasvuvõimet.
Ristumine aitab tugevdada soovitud omadusi.
Mõned soovitavad omadused (näiteks autoflowering kalduvus) ei ole veel esimeses põlvkonnas ilmsed ja näiteks terpeeniprofiilides võib esineda suurt varieeruvust, mistõttu on paljudel juhtudel oluline luua valitud omaduse jaoks ristanditest inbriidseid liine (IBL).Inbriidingumäär on matemaatiline väärtus, mis väljendab tõenäosust, et indiviid pärandab teatud tunnused oma vanematelt. Kaheksanda põlvkonna (F8) puhul võib rääkida tõelisest aretusest. Puhta pärilikkuse all mõistetakse tüvesid, mis on üle 90% identsed ja mille fenotüübiline varieeruvus on väga väike. Üldiselt arvatakse, et tüvi on stabiilne.
Samuti on F1-põlvkonna isendid sageli üksteisega väga homogeenselt sarnased, kuna isendite puhul avalduvad ainult dominantsed geenid. Järgmises põlvkonnas hakkavad aga tekkima retsessiivsed ekspressioonid ja fenotüübiline varieeruvus on suurem. Juba F2-põlvkonnas võib täheldada ristumisvõime vähenemist. Samuti on ristamisvõime vähenemine kõige järsem üleminekul F3 põlvkonda, mistõttu taimekasvatajad peavad selles etapis olema väga ettevaatlikud aretusindiviidide valimisel. F3-indiviidide fenotüübiline sarnasus sõltub samuti täielikult F2-selektsioonist.
Kui püütakse sordi stabiliseerida sisemise aretamise kaudu, on oluline töötada süstemaatiliselt ja hoida silm peal soovitud tunnustel. Aretaja tähtsaim vahend on tema valikukriteeriumid. Suured populatsioonid on oluline ressurss, sest need võimaldavad kaardistada fenotüüpsete tunnuste valikut ja pakuvad suuremaid valikuvõimalusi.
Enamik aretajaid säilitab oma valitud isendeid ka pistikutena väga pikka aega, mis võimaldab töötada välja keerukaid eliitliine ja kinnitada tunnuseid tagasiristamise teel.
Skunk #1 on kõige tuntum näide kaasaegsest kanepisordist, millel on täielikult stabiliseeritud tunnused ja puhas genoom. David Watson, tuntud ka kui "Skunkman Sam", aretas üle kümne põlvkonna ja kümnete tuhandete taimede hübriidtüve, mis sisaldab Mehhiko, Kolumbia ja Afganistani geneetikat. Watsoni valitud pistikud on siiani paljude Euroopa seemnepankade usaldusväärne aretusmaterjal. Skunki puhas genoom ilmneb väga ettearvatavalt seda sisaldavates ristandites ja tema kasvuomadusi võib pidada stardiks.
Blueberry Muffin on veidi moodsam näide. Humboldt Seed Company on seda sorti, mis on tuntud oma kiire õitsemise ja suurepärase mustikaaroomi poolest, mitu aastat täiustanud. Meie sortimendis olevad seemned on kahe erineva F8-tüve ristamine. Kuna tüved on geneetiliselt erinevad, kuid geneetiliselt samad ja samade omaduste poolest loodud, suudavad sellised liiniristamised taastada ristamisel saadud jõulisuse sisemise aretuse tüvedele. Selle täiustatud meetodi eesmärk on pöörata ümber idanemisdepressioon, mis tavaliselt vähendab inbriitliinide kasvupotentsiaali.
Feminiseerimine ja tagasiristumine kui stabiliseerimisvahend
Mõnikord leiavad kanepikasvatajad erakordse isendi, kelle parimaid omadusi nad soovivad seemneks saada. Sellistel juhtudel on valikuvõimalusteks feminiseerimine ja traditsiooniline (isasliini) tagasirassimine: esimene neist on praegu väga populaarne, kuid tagasirassimist kasutatakse eelkõige siis, kui eesmärk on luua täielikult reprodutseeritav sort, mis sisaldab ka isaseid isendeid.Feminiseeritud seemnete tootmisel pärsitakse keemiliselt taime normaalset hormonaalset aktiivsust õitsemise ajal, mille tulemusena emataimest arenevad isasõied. Hermafrodiidiks muutumine on ka stressireaktsioon taime jaoks, kuid kui feminiseerimine on tehtud õigesti, ei tohiks see taimele stressi põhjustada. Sellise taime toodetud õietolm on XX sugukromosoomidega, mitte XY kromosoomidega, mida toodab isane taim, nii et kõik selle poolt viljastatud õied annavad ainult emaseemneid.
Emase taime toodetud õietolmu saab kasutada kas rist- või isetolmlemiseks. Kui taim ise tolmeldab, suureneb reproduktiivsuskoefitsient kiiremini kui tavapärase risttolmlemise korral. S1 seemned, mis on "isetolmlevad", on enam kui 70% ulatuses isetolmlevad. Suurem osa feminiseeritud seemnetest on S1-seemned.
Tagasi ristamine on protsess, mille käigus kasutatakse hübriidi järeltulijat kui õietolmu tootvat taime ja ristatakse seda oma vanemaga. Saadud seemned sisaldavad jälle veidi rohkem vanemtaime genoomi. Neljanda tagasiristamise (BX4) puhul on identsusaste üle 90% - s.t. võib öelda, et sort stabiliseerub kaks korda kiiremini kui tavapäraste vendade ristamiste puhul.
Samuti on põhjendatud, et isaste isendite kasutamisel aretuseks oleks eeliseks see, et kanepitaimede Y-kromosoom on suurem kui X-kromosoom ja annab järglastele rohkem geneetilist teavet edasi.
Näiteks Cinderella 99, mis saavutas legendaarse kuulsuse 2000. aastate alguses, on Jack Hereri (ja tundmatu tolmeldaja) konkreetse järglase tagasiristumine. Meil on olemas Cinderella 99 feminiseeritud versioon selle algsest tootjast (Cinderella XX), samuti mitmed huvitavad Cindy ristandid.
Kemotüübi erinevused loovad kontsentratsioonivariatsioonid
Taime fenotüüp viitab ka taime fenotüübile ja sekundaarsetele ainevahetussaadustele, mida ta väljendab, nagu terpeenid ja kannabinoidid. Need komponendid on osa nn kemotüübist. Kaks teineteisele sarnast taime võivad toota erinevaid metaboliite - ja erinevaid toimeid.Cannabinoidide sisaldus on indiviiditi erinev. Selle põhjuseks on THCA süntaasi, mis toodab THC-d, ja CBDA süntaasi, mis toodab CBD-d, geenide koominantsus ning erinevused pärilike alleelide vahel.
Fenotüüpi ja kemotüüpi mõjutavad oluliselt ka kasvukeskkond ja -tingimused. Näiteks 1991. aastast pärineva OG Kush'i mitmed erinevad pistikud, mis on geneetiliselt identsed, kuid fenotüübilt erinevad. Selle põhjuseks on pistikute väga pikk vanus ja muutused taime sisemises struktuuris, kui ta kohaneb uue kasvukeskkonnaga. Samuti on võimalik, et kaks sama taime erinevat pistikut annavad oma järglastele edasi erinevaid epigeneetilisi tegureid.
Taim toodab oma peamisi aromaatseid ühendeid terpeensüntaaside abil. Nende ekspressioon sõltub geneetilistest teguritest, kuid on leitud, et ka kasvukeskkonna mikrobioomil on terpeenide esinemisele väike mõju. Stabiliseeritud (st üldjoontes samastunud) tüves on teatud terpeenid olemas kõigi taime isendite pinnal.
Järgmises artiklis uurime üksikasjalikumalt, kuidas need aromaatsed ühendid tekivad ja kuidas nende olemasolu on seotud ka taimes leiduvate kannabinoidide moodustumisega - ning kuidas need võivad olla vastutavad mõnede kanepi mõjude eest.