Kuinka lajikkeita vakautetaan?

Kuinka lajikkeita vakautetaan?

Kannabiksen jalostaminen on noussut alan harrastajapiireissä keskeiseksi puheenaiheeksi viime vuosina. Tiedon lisääntyessä ihmisiä on alkanut kiinnostaa tarkemmin lajikkeiden taustat ja kehitystyö. Jotkut alan ammattilaiset järjestävät jalostukseen liittyviä kursseja ja työpajoja. Kiinnostus lajikkeiden kehitykseen lienee tullut jäädäkseen. Yksi tärkeä osa lajikkeiden jalostustyötä on vakauttaminen. Lajikkeiden ominaisuuksien vakauttaminen saattaa vaatia useiden sukupolvien mittaista, tarkkaa valikointityötä. Tässä kirjoituksessa tutustumme yleisimmin käytettyihin työkaluihin ja malleihin, joita jalostajat käyttävät.

Fenotyyppivaihtelu aiheuttaa kasvien yksilölliset erot

Sana fenotyyppi tarkoittaa yksilön ilmiasua ja sillä viitataan yleisesti sekä kasvin anatomisiin ominaisuuksiin, fysiologisiin seikkoihin kuten kukinta-aikojen pituuteen sekä kemialliseen koostumukseen – eli myös muun muassa kasvin ilmentämiin terpeihin ja kannabinoideihin, jotka tuottavat kasvien psykoaktiiviset vaikutukset. Fenotyypin ilmenemistä säätelee geneettisten tekijöiden lisäksi myös kasvuympäristö. Nämä tekijät yhdessä tekevät jokaisesta kannabiskasvista uniikin.

Useimmat kannabiksen jalostajat pyrkivät luomaan lajikkeita, joiden voidaan luvata esimeriksi tuottavan tietynlaista tuoksua tai suuren määrän satoa, ja jotka eivät aiheuta ylimääräistä päänvaivaa esimerkiksi liian laajalla fenotyyppivaihtelulla. Tämän vuoksi jalostajan on tärkeää oppia tuntemaan risteytysyksilöiden perimä ja sama- tai eriperintäisyyden asteet.

Sama- ja eriperintäisyys vakauttamisen avaimina

Hamppu on diploidinen laji, joka perii puolet kromosomeistaan siemenet tuottaneelta naaraskasvilta ja puolet pölyttäjänä toimineelta kasvilta. Kummaltakin vanhemmalta lähtöisin olevat kromosomistot täydentävät toisiaan ja geenit löytävät vastingeenit eli alleelit. Samasta geenistä voi olla useita alleeleja sekä näiden dominantteja ja resessiivisiä muotoja. Näiden muodostama kokonaisuus määrittää kasvin genotyypin eli geneettisen pohjan fenotyypilliselle ilmentymälle.

Resessiivisten alleelien muodostama fenotyyppi ilmenee vain, jos kummaltakin vanhemmalta peritään resessiivinen geenimuoto. Hyvä esimerkki tästä ilmiöstä on autoflower-ominaisuuden periytyminen: Fotoperiodisen kasvin (esim. OG Kushin) risteyttäminen autoflower-lajikkeen (kuten Lowryderin kanssa) kanssa ei tuota autoflower-jälkeläisiä vielä ensimmäisessä sukupolvessa, vaan linjaa on risteytettävä edelleen.

Mikäli geenin alleelit ovat eriäviä, kutsutaan tätä eriperintäisyydeksi eli heterotsygoosiksi, samaperintäisyyttä homotsygoosiksi. Kun genotyyppi on eriperintäinen, vain dominoivat alleelit määrittävät yksilön ilmiasua.

Punnett-neliöllä ilmaistaan geneettisten ominaisuuksien periytymistä ja ilmenemistä. Resessiivinen geeni ilmenee vain, mikäli kasvilla on siitä kaksi kopiota.
Punnett-neliöillä voidaan havainnollistaa alleelien periytyvyyttä.

 

Hybridien voimistunut kasvukyky syntyy eriperintäisyydestä

Kahden toisistaan geneettisesti eroavan ja sisäisesti samaperintäisen kannan välillä tehtyä risteytystä kutsutaan hybridiksi. Hybrideihin viitataan F1-risteytyksinä – tämä lukema kertoo risteytyslinjan sukupolven.

Tavallisesti vain puhtaiden kantojen välisiä risteytyksiä nimitetään F1-risteytyksiksi, mutta kannabiksen jalostajien keskuudessa tätä nimitystä käytetään usein myös polyhybridien (useamman hybridilajikkeen välisen risteytyksen) kohdalla.

Hybridisaatiosta syntyneen F1-sukupolven jälkeläisillä tavataan voimistunutta kasvukykyä. Tätä ilmiötä nimitetään risteytyselinvoimaksi (heteroosi).

Mosaiikkimaisesti muodostuneessa uudessa perimässä kahden kannan ominaisuudet täydentävät toisiaan eivätkä resessiiviset alleelit vaikuta kasvuominaisuuksia heikentävästi.

Sukusiitokset auttavat vahvistamaan haluttuja ominaisuuksia

Jotkin halutut ominaisuudet (kuten autoflower-taipumus) eivät vielä ilmene ensimmäisessä sukupolvessa ja esimerkiksi terpeeniprofiileissa saattaa olla suurta vaihtelua, joten monissa tapauksissa on olennaista luoda risteytyksistä sisäsiittoisia linjoja (inbred line, IBL) valittua ominaisuutta silmällä pitäen.

Sukusiitosaste on matemaattinen arvo, joka kertoo todennäköisyyden sille, että yksilö perii tietyt ominaisuudet vanhemmiltaan. Kahdeksanteen sukupolveen (F8) päästäessä voidaan puhua puhtaasta perimästä (true breeding). Puhtaalla perimällä viitataan kantoihin, jotka ovat yli 90-prosenttisesti samaperintäisiä, jolloin niiden fenotyypillinen vaihtelu on hyvin vähäistä. Yleisesti ajatellaan, että tällöin kanta on vakautettu.

Myös F1-sukupolven yksilöt muistuttavat usein hyvin homogeenisesti toisiaan, sillä vain dominantit geenit ilmenevät yksilöissä. Seuraavan sukupolven kohdalla resessiiviset ilmentymät alkavat kuitenkin nousta esiin ja fenotyyppivaihtelu on runsaampaa. Jo F2-sukupolven kohdalla voidaan havaita risteytyselinvoiman katoavan. Risteytyselinvoiman heikkeneminen on F3-sukupolveen siirryttäessä myös kaikkein jyrkintä, joten kasvinjalostajien on tehtävä tässä vaiheessa tapahtuva jalostusyksilöiden valikointi hyvin huolellisesti. Myös F3-sukupolven yksilöiden fenotyypillinen samankaltaisuus riippuu täysin F2-valikoinneista.

Kun lajiketta pyritään vakauttamaan sisäsiittoisesti, on olennaista työskennellä systemaattisesti ja pitää silmällä haluttuja ominaisuuksia. Jalostajan tärkein työkalu on hänen valikointikriteerinsä. Suuret populaatiot ovat olennainen voimavara, sillä ne mahdollistavat fenotyypillisten ominaisuuksien vaihteluvälin kartoittamisen ja tarjoavat suurempia valikointimahdollisuuksia.

Useimmat jalostajat myös säilyttävät valioyksilöitään pistokkaina hyvin pitkiä aikoja, joka mahdollistaa monimutkaisten eliittilinjojen työstämisen ja ominaisuuksien vahvistamisen takaisinristeytyksillä.

Skunk #1 on tunnetuin esimerkki modernista kannabislajikkeesta, jonka ominaisuudet ovat täysin vakauttettuja ja jonka perimä on puhdas. Myös nimellä “Skunkman Sam” tunnettu David Watson kasvatti valikointityön aikana yli kymmenen sukupolvea ja kymmeniä tuhansia kasviyksilöitä hybridikantaa, joka sisälsi meksikolaista, kolumbialaista ja afganistanilaista perimää. Watsonin valitsemat pistokkaat ovat yhä monien eurooppalaisten siemenpankkien jalostustallin luottoyksilöitä. Skunkin puhdas perimä näyttäytyy hyvin ennalta-arvattavalla tavalla sitä sisällyttäneissä risteytyksissä ja sen kasvuominaisuuksia voidaan pitää stardardinomaisina.

Blueberry Muffin on hieman modernimpi esimerkki. Humboldt Seed Company on hionut usean vuoden ajan tätä lajiketta, joka on tunnettu nopeasta kukinnastaan ja erinomaisen herkullisesta mustikkaisesta aromistaan. Valikoimastamme löytyvät siemenet ovat kahden erillisen F8-kannan risteytystä. Kantojen ollessa geneettisesti eroavaisia, mutta samoista perintötekijöistä koostettuja ja samoille ominaisuuksille vakiinnutettuja, kyetään tällaisella linjaristeytyksellä palauttamaan jälleen risteytyselinvoimaa kantaan, joka on sisäsiittoinen. Tällaisella edistyneellä keinolla pyritään kumoamaan sukusiitosdepressiota, joka tavanomaisesti heikentää kasvukykyä sisäsiittoisilla linjoilla.

Feminisointi ja takaisinristeyttäminen vakauttamisen keinoina

Toisinaan kannabiksen kasvattajat löytävät poikkeuksellisen yksilön, jonka parhaimmat ominaisuudet halutaan saada taltioiduksi siemeninä. Tällaisessa tapauksessa vaihtoehdoiksi jää feminisointi ja perinteinen (uroslinjainen) takaisinristeytys: Näistä ensimmäinen on nykyään todella suosittua, mutta takaisinristeytystä käytetään erityisesti, kun halutaan luoda myös urosyksilöitä sisältävä ja täysin lisääntymiskelpoinen taltiointi kannasta.

Feminisoituja siemeniä tuotettaessa kasvin normaalia kukinta-ajan hormonaalista toimintaa estetään kemiallisesti, jolloin naaraskasvi ryhtyy kehittämään uroskukintoja. Hermafrodiitiksi heittäytyminen on kasville myös stressireaktio, mutta oikeaoppisesti toteutettuna feminisointikäsittelyn ei tulisi aiheuttaa kasville yhtään stressiä. Tällaisen kasvin tuottamassa siitepölyssä on XX-sukupuolikromosomisto uroskasvin tuottaman XY-kromosomiston sijasta, joten kaikki sillä hedelmöittyneet kukat tuottavat pelkästään naaraskasvien siemeniä.

Naaraskasvin tuottamaa siitepölyä voidaan käyttää joko ristipölytyksiin tai itsepölytykseen. Mikäli kasvi pölyttää itsensä, sukusiitoskerroin nousee nopeammin kuin tavanomaisella ristipölytyksellä. “Selffatut” S1-siemenet ovat yli 70-prosenttisesti samaperintäisiä. Valtaosa feminisoiduista siemenistä on S1-siemeniä.

Takaisinristeyteytyksellä tarkoitetaan hybridijälkeläisen käyttämistä siitepölyä tuottavana kasvina ja sen risteyttämistä omaan vanhempaansa. Tästä syntyneet siemenet sisältävät jälleen hieman enemmän vanhempana toimineen kasvin perimää. Neljännellä takaisinristeytyksellä (BX4) samaperintäisyyden aste on yli 90 prosenttia – eli voidaan katsoa, että lajike vakautuu tuplasti nopeammin kuin silloin, kun tehdään tavanomaisia sisarusten välisiä risteytyksiä.

On myös järkeilty, että käytettäessä urosyksilöitä jalostukseen olisi etuna se, että hamppukasveilla Y-kromosomi on kooltaan X-kromosomia suurempi ja se siirtää jälkeläisille enemmän geneettistä informaatiota.

Muun muassa 2000-luvun alussa legendaariseen maineeseen noussut Cinderella 99 on takaisinristeytys Jack Hererin (ja tuntemattomaksi jääneen pölyttäjän) erityiseen jälkeläiseen. Valikoimastamme löytyy feminisoitu versio Cinderella 99:stä sen alkuperäiseltä tuottajalta (Cinderella XX) sekä liuta mielenkiintoisia Cindy-risteytyksiä.

Kemotyyppieroavaisuudet luovat pitoisuusvaihteluita

Kasvin fenotyypillä viitataan myös kasvin ilmiasuun ja sen ilmentämiin toissijaisiin aineenvaihduntatuotteisiin, kuten terpeeneihin ja kannabinoideihin. Nämä komponentit ovat osa niinsanottua kemotyyppiä. Kaksi ulkoisesti toisiaan muistuttavaa kasvia voivat tuottaa erilaisia aineenvaihduntatuotteita – ja myös erilaisia vaikutuksia.

Kannabinoidipitoisuudet vaihtelevat eri yksilöiden välillä. Tämä johtuu THC:tä tuottavan THCA-syntaasin ja CBD:tä tuottavan CBDA-syntaasin geenien kodominanssista ja vaihtelusta periytyvissä alleeleissa.

Feno- ja kemotyyppiin vaikuttaa ratkaisevasti myös kasvuympäristö ja -olosuhteet. Esimerkiksi vuonna 1991 alkunsa saaneesta OG Kushista on saatavilla useita erilaisia pistokkaita, jotka ovat geneettisesti identtisiä, mutta fenotyypillisesti eroavia. Tämä johtuu pistokkaiden hyvin pitkästä iästä ja muutoksista kasvin sisäisessä rakenteessa, joita syntyy kasvin sopeutuessa uuteen kasvuympäristöön. On mahdollista, että saman kasvin kaksi eri pistokasta myös siirtävät jälkeläisilleen erilaisia epigeneettisiä tekijöitä.

Kasvi tuottaa pääasialliset aromiaineensa terpeenisyntaasien avulla. Näiden ilmeneminen on riippuvaista geneettisistä tekijöistä, mutta myös kasvuympäristön mikrobiomilla on huomattu olevan vähäistä vaikutusta terpeenien esiintyvyyteen. Vakautetussa (eli laajalti samaperintäisessä) kannassa tietyt terpeenit ovat pinnalla kaikissa kasviyksilöissä.

Seuraavassa kirjoituksessamme tutustumme tarkemmin siihen, kuinka nämä aromiaineet saavat alkunsa ja miten niiden läsnäolo liittyy myös kasvista löytyvien kannabinoidien syntymiseen – sekä siihen, miten ne mahdollisesti ovat vastuussa osasta kannabiksen vaikutusta.

Takaisin blogiin