Nasiona F1 - formuła jeden wśród nasion czy biologiczna bomba?

Wybierając nasiona do naszego ogrodu co roku musimy zdecydować które wybrać. Do dyspozycji mamy tysiące odmian, dziesiątki producentów oraz sposobów zabezpieczania i pakowania nasion. Od jakiegoś czasu popularne są także nasiona oznaczone symbolem F1 - zdaniem producentów znacznie plenniejsze i wydajniejsze, zdaniem niektórych ogrodników - tykająca bomba, która prędzej czy później doprowadzi do śmierci przyrody. Czy warto płacić wyższą cenę jaką zazwyczaj trzeba dać za nasiona F1, czy raczej należy unikać tego typu eksperymentów? Postaram się dziś wyjaśnić czym jest tajemnicze F1 i odpowiedzieć na najczęściej pojawiające się pytania dotyczące tego typu nasion, aby każdy sam mógł podjąć decyzję, które nasiona są dla niego najlepsze.

Czym są nasiona F1?

Nasiona F1 to heterozyjne (zaraz będę wyjaśniał;) nasiona uzyskiwane w wyniku krzyżówek innych odmian. Tajemnicze F to botaniczny skrót oznaczający pokolenie. Jeśli więc mamy nasiona F1 - będzie to pierwsze pokolenie po krzyżówce, F2 - drugie i tak dalej. Krzyżowanie różnych odmian często daje rośliny łączące cechy odmian z których powstały - czasem te dobre, a czasem te złe... Oczywiście jeśli mówimy o nasionach sprzedawanych jako F1 będą to krzyżówki, które powielają najlepsze cechy swoich różnych przodków - np. wyjątkowo duże owoce po jednej odmianie i ich wyjątkową słodycz po drugiej. Zanim zostaną wypuszczone do sprzedaży, w firmach nasiennych dokonuje się wielu kombinacji między różnymi znanymi odmianami i obserwuje się ich skutki. Jeśli tak uzyskane rośliny odziedziczą najgorsze cechy, to oczywiście nikt takich nasion nie będzie sprzedawał. Jedynie nieliczne krzyżówki dadzą rośliny wyjątkowe i to te po oznaczeniu jako F1 trafią na sklepowe półki.

Zanim się jednak ucieszymy, że to prosta droga do lepszych roślin, to musimy pamiętać o tym, że niestety w przyrodzie jest tak, że tymi wyjątkowymi walorami obdarzone są często tylko rośliny w pierwszym pokoleniu po krzyżówce, czyli właśnie F1. Pokolenie drugie będzie powielało te cechy jedynie w niewielkim stopniu. Dlatego właśnie występujące w sprzedaży nasiona oznaczane są symbolem F1 - abyśmy wiedzieli, że to te najlepsze pokolenie i otrzymane rośliny będą cechowały się wyjątkowymi właściwościami, ale niestety jeśli sami zbierzemy z wyhodowanych roślin nasiona, będzie to już następne pokolenie F2 - tym samym rośliny nie będą w większości przypadków tak bujne, czy tak smaczne jak te, z których zbierzemy nasiona. Ba, część z nich może być nawet gorsza niż rośliny, które były krzyżowane! Tak się dzieje z powodu mechanizmów genetycznych, które za chwilę postaram się wyjaśnić.

Ale zanim przejdę do tego, dlaczego tak się dzieje, to warto zwrócić uwagę na słowa "mechanizmy genetyczne". Nasiona F1 przez wielu uważane są za modyfikowane genetycznie i osławione GMO, które ma swoich zagorzałych przeciwników. W przypadku nasion F1 nie ma jednak mowy o żadnych genetycznych manipulacjach i nikt nie wszczepia genów obcych gatunków do nasion. Cały proces jest zupełnie naturalny, do zapyleń między odmianami, czy nawet gatunkami w przyrodzie dochodzi dość często. Pyłek niesiony przez wiatr nie ma kompasu, który kieruje go tylko na rośliny tej samej odmiany. Zresztą jeśli sami hodujemy na działce różne dynie i cukinie (te bardzo łatwo się zapylają między odmianami), to z pewnością już dawno zaobserwowaliśmy, że z pozyskanych nasion raz na jakiś czas wyrośnie jakiś dziwoląg- ni to jedno ni to drugie. To właśnie wynik takiej samoistnej krzyżówki. Są też rośliny samopylne, gdzie do zapylenia zazwyczaj dochodzi wewnątrz jednego kwiatu, wewnątrz którego pyłek opada na słupek. W takim przypadku do krzyżówek dochodzi trudniej, ale zdarzają się, np. w wyniku przypadkowego przeniesienia pyłku przez owady. Niektóre rośliny wymagają takiego przeniesienia, gdyż np. wytwarzają osobne kwiaty męskie i żeńskie, lub pyłek dojrzewa w innym terminie niż słupek, inne zaś są samowystarczalne w tym zakresie, ale czasami dochodzi do takiego sztucznego przeniesienia pyłku i krzyżówki.

W przyrodzie czy na działce oczywiście trudno zapanować nad takimi krzyżówkami i będą one przypadkowe. W przypadku roślin wiatropylnych będzie to częste, choć oczywiście nie masowe zjawisko, u innych rzadsze, ale nie mamy nad nim kontroli. Jeśli kupujemy nasiona F1 - to tutaj mamy pewność, że wszystkie nasiona pochodzą z konkretnej krzyżówki. Cały proces jest przeprowadzany często w zamkniętych uprawach, np. w szklarniach, do których nie dostaje się pyłek z zewnątrz. Zaś aby nie dochodziło do zapyleń między roślinami z tych samych odmian często ręcznie usuwa się wszystkie pręciki z kwiatów u jednej odmiany przed ich dojrzałością do wywarzania pyłku i zapyla się je pyłkiem pozyskanym z roślin innej odmiany. To bardzo żmudny i pracochłonny proces, stąd też cena nasion F1 jest znacznie wyższa niż nasion tradycyjnych, gdzie całą pracę nad zapylaniem wykonuje wiatr lub owady. W zamian za to mamy pewność, że wszystkie nasiona będą krzyżówką dwóch wybranych przez nas odmian i będą wyjątkowe.

Gregor Mendel

Wszystko przez genetykę

Na pytanie dlaczego tylko pierwsze pokolenie będzie wyjątkowe odpowie nam genetyka. Aby w pełni zrozumieć te procesy potrzebna jest specjalistyczna wiedza, ale już podstawowe informacje opisane w kolejnych akapitach powinny nam wystarczyć, aby zrozumieć czemu tak się dzieje. Spróbujmy i cofnijmy się w czasie do roku 1866, w którym to mnich zakonu Augustianów w Brnie opublikował swoją pracę dotyczącą dziedziczenia niektórych cech grochu, w której zawarł kilka praw dotyczących dziedziczenia stanowiących po dziś dzień fundament całej genetyki. Gregor Mendel, bo o nim mowa, wśród wielu doświadczeń wykonywał obserwację dotyczącą kwiatów i nasion grochu. Obserwacja kwiatów pomoże nam zrozumieć mechanizmy dziedziczenia, a obserwacja nasion wyjątkowość pierwszego pokolenia.

Groch należy do roślin samopylnych - stosunkowo więc łatwo kontrolować tutaj krzyżówki między odmianami (o ile ręczne usuwanie pręcików w setkach kwiatów i ich ręczne zapylanie można nazwać łatwym). W każdym jednak razie odpada nam ryzyko swobodnego przenoszenia pyłku przez wiatr z sąsiednich upraw. Mendel do obserwacji wybrał odmianę grochu o kwiatach czerwonych i drugą o kwiatach białych. Zaobserwował, że po ich skrzyżowaniu w pierwszym pokoleniu (F1) wszystkie kwiaty były czerwone. Zaś w drugim pokoleniu (F2) znów pojawiły się kwiaty białe, choć na każdą taką roślinę przypadały trzy rośliny o kwiatach czerwonych. Na tej podstawie wysnuł przypuszczenie, że istnieją jakieś zawiązki cech, które rozdzielają się w trakcie tworzenia komórek rozrodczych. Dziś już wiemy, że te zalążki cech to geny. Każda nasza, czy też roślinna komórka zawiera pełną informację genetyczną o całym organizmie. Co więcej, w każdej komórce mamy zestaw genów od matki i od ojca. Do komórek rozrodczych zaś jesteśmy w stanie "upakować" tylko jeden zestaw stworzony z tych informacji. Po połączeniu dwóch komórek rozrodczych, każda z pojedynczą informacją znów daje zestaw podwójny. W przypadku grochu skupmy się na genie odpowiadającym za kolor, nazwijmy go Genem K. Skoro od zawsze istniały dwie odmiany grochu o różnych kwiatach musiały więc istnieć dwie odmiany tego genu. Dla odróżnienia nazwijmy je K odpowiadający za wytwarzanie czerwonego barwnika i k który tego barwnika nie wytwarza. W przypadku grochu, który od pokoleń był czerwony do każdego nasionka zawsze trafiała informacja, że kwiaty mają być czerwone - zarówno od ojca, jak i od matki, każda więc komórka miała w sobie zestaw genów KK i każda roślina przekazywała po jednym genie K następnym pokoleniom. W przypadku białego grochu każda roślina miała geny kk. Jeżeli jednak weźmiemy komórki rozrodcze jedną z genem K i jedną z genem k to powstała po ich połączeniu każda roślina będzie miała geny Kk. Czyli każda roślina będzie miała jeden gen K odpowiedzialny za wytwarzanie barwnika. Barwnik więc ten będzie powstawał, a rośliny będą wyglądały jak w odmianie czerwonej. Natomiast skoro do komórek rozrodczych może trafić tylko jeden gen, to powstaną komórki rozrodcze z genem k i genem K, w wyniku łączenia się tych komórek może dojść do powstania nasion z genami KK (wrócimy do odmiany czerwonej), kk (odmiana biała) jak również z genami Kk, czyli takich jak w pierwszym pokoleniu po krzyżówce.

W pierwszym pokoleniu(F1) po skrzyżowaniu odmian grochu o barwie czerwonej i białej otrzymamy heterozyjne osobniki zawierające każdy po genie K odpowiadającym za barwę czerwoną i jednym k który nie wytwarza barwnika. W efekcie wszystkie kwiaty będą czerwone. W następnym pokoleniu F2 na każde trzy rośliny czerwone będzie przypadać jedna biała, choć należy pamiętać że tylko jedna czerwona będzie miała taki zestaw genów jak czerwona roślina która była krzyżowana, dwie pozostałe takie jak w pokoleniu F1. Grafika: Sciencia58 CC0 za https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Inheritance_patterns#/media/File:Dominant-recessive_inheritance_-_pea_flowers_F1_-_F2.png

Na tym przykładzie jeszcze nie widać sensu tworzenia nasion F1 - w pierwszym pokoleniu uzyskamy roślinę taką jak w jednej z odmian, a w kolejnych mieszanki... Tak się dzieje w przypadku, gdy mając warianty genów (K i k) jeden jest dominujący i jeśli roślina go posiada to ma takie cechy jakie są w nim zakodowane. Czasami jednak geny mogą być współdominujące. To znaczy, że nie wystarczy nam kopia genu od jednego z rodziców, muszą być dwie, bo każda kopia podejmuje jakieś działania. Tak jest np. u lwiej paszczy. Odmiana czerwona miała geny KK, odmiana biała kk. O ile w przypadku grochu jeden gen wystarczał do wytworzenia barwnika w odpowiedniej ilości, o tyle u innych roślin jedna kopia może wytwarzać barwnik, ale w mniejszych ilościach, lub geny kk nie będą nie wytwarzać barwnika jak u grochu, ale będą wytwarzać swój barwnik. Jeśli więc mamy do czynienia z lwią paszczą gdzie geny są współdominujące to w pierwszym pokoleniu F1 uzyskamy kwiaty różowe (Gen K wytwarza barwnik czerwony a gen k jednocześnie barwnik biały), które nigdy nie występowały w przyrodzie, zaś w drugim rośliny KK - czerwone, kk - białe oraz Kk - różowe. Tutaj już widzimy, że kupując nasiona F1, czyli powstałe z krzyżówki, to jedyna gwarancja na wszystkie kwiaty różowe. Jeśli je wyhodujemy i zbierzemy nasiona, to w kolejnym pokoleniu tylko połowa zachowa tą cechę.

W pierwszym pokoleniu(F1) po skrzyżowaniu odmian lwiej paszczy o barwie czerwonej i białej otrzymamy heterozyjne osobniki zawierające każdy po genie K odpowiadającym za barwę czerwoną i jednym k który wytwarza barwnik biały. W efekcie wszystkie kwiaty będą różowe. W następnym pokoleniu F2 Jeden osobnik będzie czerwony, jeden biały a dwa różowe. Grafika: Sciencia58 CC0 za https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Inheritance_patterns#/media/File:Intermediate_inheritance_-_incomplete_dominance.png

George Mendel obserwował nie tylko kwiaty, ale też nasiona grochu. Tutaj wyróżnił odmianę o nasionach okrągłych i żółtych oraz drugą z nasionami zielonymi i pomarszczonymi. Za kolor niech nam odpowiada znów gen K w wariantach K - żółty i k - zielony, a za powierzchnię gen P w wariantach P - gładkie i p - pomarszczone. W pierwszym ppokoleniu po krzyżówce otrzymamy rośliny z genami KkPp (kolejność K i k nie ma znaczenia, liczy się tylko obecność wariantu genu) - wszystkie będą żółte i gładkie, bo geny K i P są dominujące. Te rośliny wytworzą cztery różne komórki rozrodcze KP, Kp, kP oraz kp, które mogą się połączyć każda z każdą co daje 16 różnych kombinacji, które dadzą dziewięć różnych wariantów roślin - KKPP, KKPp, KkPP, KkPp, KKpp, Kkpp, kkPp, kkPP i kkpp. Cztery pierwsze dadzą nasiona żółte i gładkie, dwa następne żółte i pomarszczone, dwa następne zielone gładkie i ostatnia zielone i pomarszczone. Jeśli zaś policzymy ilościowo stosunek roślin będzie jak 9:3:3:1. Nikomu raczej nie zależy na żółtych i gładkich nasionach, ale jeśli były by to odpowiednio geny odpowiadające za wielkość owoców i jego słodycz, to z odmiany o dużych i niesmacznych owocach skrzyżowanej z odmianą o małych, ale słodkich owocach dostaniemy w pokoleniu F1 tylko duże i słodkie owoce (przy założeniu, że będą to geny dominujące, może być też odwrotnie), a w drugim pokoleniu 9 roślin dużych i słodkich, 3 duże i niesmaczne, 3 małe i smaczne i jedną małą i niesmaczną.

Oczywiście mechanizmy dziedziczenia w większości przypadków są dużo bardziej skomplikowane. Czasami jedna cecha jest wynikiem działania kilku różnych genów, czasami jeden gen może odpowiadać za większą ilość cech, albo konkretny gen może się ujawniać dopiero w określonych warunkach środowiska. Powyższe przykłady to zaledwie wstęp do genetyki, ale już na nim możemy zrozumieć, czemu tylko to pierwsze pokolenie po krzyżówce w wielu przypadkach jest takie wyjątkowe.

Szersze spojrzenie

Do oczywistych zalet nasion F1 z pewnością możemy zaliczyć to, iż dadzą rośliny o lepszych cechach niż odmiany, z których powstały. Do wad, ich wysoka cena oraz to, że to jednorazowa korzyść. Kolejne pokolenia będą się wyradzać. Oczywiście niektóre krzyżówki mogą dawać trwałe zmiany przekazywane z pokolenia na pokolenia, zazwyczaj uzyskiwane w drodze wielopokoleniowych selekcji i wybieraniu za każdym razem nasion o określonym genotypie, aż w puli zostaną nam rośliny jedynie z tym pożądanym, dającym wybrane efekty. Jest to jednak proces bardzo żmudny, wielopokoleniowy i w warunkach domowych na pograniczu niemożliwości. Niestety w wielu przypadkach wyradzanie nie będzie oznaczać jedynie powrotu do wcześniejszych odmian sprzed krzyżówki, ale także powstawania osobników zupełnie nieużytecznych. Często te nieużyteczne osobniki, choć będące w drugim pokoleniu (jak w przykładzie z grochem ledwie 1/16 całości) często zaczynają dominować - jeśli wyobrazimy sobie je np. jako rośliny o mniej ozdobnych kwiatach, to mogą one włożyć więcej energii w produkcję nasion. Te z cechami pokolenia F1 mogą nie mieć już siły na wytworzenie nasion po wyjątkowo obfitym kwitnieniu, a tym samym zanikać.

Czy zawsze rośliny sprzedawane jako F1 dadzą nam lepszy wynik? Nie. Czasami nasiona F1 np. dziedziczą odporność na jakąś chorobę, która na naszym terenie może nie występować, wtedy cecha ta może być dla nas zupełnie bezużyteczna. Dodatkowo niejako w zestawie może dojść np. budowa większych liści, przez co roślina będzie intensywniej oddawać wilgoć w upały. Jeśli mieszkamy na słonecznym pisakowym stoku może się okazać, że takie rośliny dadzą gorszy plon niż standardowe odmiany - które mogą być bardziej odporne na suszę. Nie jest bowiem tak, że F1 oznacza dziedziczenie wszystkich najlepszych cech, czasami są to cechy szczególnie ważne z jakiegoś powodu, np. zapewniającą większą wytrzymałość na transport, co w warunkach domowych jest zupełnie nieprzydatne, ba, pomidor o grubszej skórce będzie raczej gorszy od tego o delikatnej. Powinniśmy więc wiedzieć, co dana krzyżówka nam zapewnia, może być bowiem tak, że zapłacimy więcej pieniędzy za nasiona, które dadzą gorszy wynik... Wszystko zależy od tego, na czym nam zależy. Niestety, informacje na opakowaniach zazwyczaj są szczątkowe i każdy producent bez względu na to czy sprzedaje swoje nasiona jako F1, czy jako zwykłe nasiona odmian ustalonych pisze, że odmiana jest po prostu najlepsza...

A co z tą tykającą bombą? Łatwo znaleźć komentarze, które mówią, że F1 przyczyni się do zmniejszenia bioróżnorodności. I tak i nie - same krzyżówki raczej prowadzą do jej zwiększenia, w drugim pokoleniu wariantów jest już kilka. Prawda jest jednak taka, że te nowe, bardziej odporne na choroby czy szkodniki rośliny wypierają wiele tradycyjnych odmian, które przestają być opłacalne w uprawie. Na razie ciężko nam sobie wyobrazić monokultury obejmujące cały świat, to jednak już istnieją organizacje, które alarmują, że bioróżnorodność roślin uprawnych zmniejszyła się od roku 1990 o około 75%. Produkcja nasion F1 nie prowadzi bezpośrednio do wyginięcia odmian z których powstały, ale pośrednio prowadzi do zastąpienia wielu innych odmian, które są mnie wydajne czy odporne. Prawdziwy problem pojawia się, gdy okazuje się, że wypadła część tradycyjnych odmian, która była odporna na jakąś rzadką chorobę, która zaczyna się gwałtownie rozwijać mając na swej drodze same odmiany na nią podatne. Z drugiej jednak strony większa wydajność upraw pozwala na zachowanie większej ilości terenów w stanie naturalnym, gdzie przyroda może się bujnie rozwijać.

Innym problemem, choć również bardziej związanym z całym przemysłem nasiennym niż z nasionami F1 to licencjonowanie upraw przez koncerny. To ciągle pieśń przyszłości, ale już dziś wiele osób się obawia, że za jakiś czas prawo do produkcji całej światowej żywności będzie skupione w ręku kilku koncernów. Takie same jednak obawy są w przypadku nasion odmian ustalonych. Stąd wiele inicjatyw i banków nasion - organizacji, które zbierają tradycyjne nasiona i starają się je zachować dla przyszłych pokoleń, tak by możliwe było ich odtworzenie w przyszłości.

Wady i zalety nasion F1

W naszych domowych warunkach, choć oczywiście powinniśmy pamiętać o kwestiach etycznych, czy środowiskowych, ale podsumowanie tych bardziej przyziemnych aspektów też powinno być pomocne, tak więc wymieńmy je w punktach:

• Nasiona F1 nie są modyfikowane genetycznie (choć jak każde inne mogą być), to krzyżówki między odmianami, które równie dobrze mogą pojawić się w przyrodzie same, choć skala zjawiska jest tu zupełnie inna
• Rośliny F1 wytwarzają nasiona (w zdecydowanej większości przypadków, choć są wyjątki), możemy je zbierać i uprawiać, ale nie wszystkie rośliny potomne będą zachowywać cechy roślin, które wyhodujemy z nasion F1. Warto jednak pamiętać, że czasami mogą być to cechy dla nas ważne, np. kolor rośliny ozdobnej, a czasami zupełnie nieistotne, jak odporność na suszę. Niestety rzadko kiedy wiemy o jakie cechy chodzi
• Rośliny F1 zazwyczaj wykazują się większą plennością, lub odpornością, kolorem od tych z tradycyjnych odmian. Warto pamiętać jednak, że jest tam spójnik lub, a nie i, jak często można przeczytać na stronach producentów. Jedna odmiana F1 może wcześniej kwitnąć, ale niekoniecznie ma też od razu większe kwiaty jak inna odmiana F1 powstała z innych krzyżówek
• Nasiona F1 są zazwyczaj dużo droższe od nasion tradycyjnych

Nie podejmuję się odpowiedzi, które rozwiązanie jest lepsze - nasiona tradycyjne, czy F1. Każde z nich mają swoje wady i zalety. Nie powinniśmy bać się nowości, ale pamiętajmy też, że odmiany ustalone sprawdziły się w wielu zmiennych warunkach, na przestrzeni lat. Z drugiej strony, gdyby nie krzyżówki, to do dziś byśmy nie znali mięty pieprzowej, czy jedlibyśmy marchewkę o średnicy 1 cm... Jeśli i tak co roku kupujemy nasiona - literki F1 nie powinny być dla nas problemem (pomijając koszty), a raczej zaletą, mamy szansę na wydajniejsze uprawy. Jeśli jednak chcemy sami zbierać nasiona (do czego zachęcam) i mieć pewność, że nasza ulubiona odmiana da nam takie same owoce każdego roku i jak zniknie ze sklepów będziemy mogli się nią dalej cieszyć, to lepiej zaopatrywać się w nasiona odmian ustalonych, które co roku, bez niespodzianek obdarzą nas takimi samymi kwiatami, czy owocami. Takimi nasionami będziemy mogli też obdarzyć naszych znajomych, w przypadku roślin F1, co najwyżej możemy im powiedzieć, gdzie mogą je kupić, lub próbować z takich "rozchwianych" odmian f1 w ciągu kilkunastu lat życia drogą selekcji i obserwacji potomstwa (pamiętajmy, że mimo zewnętrznych cech dalej rośliny mogą być różne genetycznie i w następnych pokoleniach dać inne potomstwo) próbować ustalić odmianę o najlepszych cechach - ale to już zajęcie dla prawdziwych zapaleńców i nie zawsze w ogóle możliwe do zrealizowania.
Stojąc przed półką z nasionami postarajmy się więc o tym wszystkim pamiętać - pomoże to nam dokonać lepszych wyborów, choć oczywiście zdaję sobie sprawę że stojąc przed setkami kolorowych etykiet, zachowanie zdrowego rozsądku może być wyjątkowo trudne:).

Strefy mrozoodporności pomogą wybrać rośliny, które nie zmarzną w Twoim ogrodzie >>>