Nhân giống cây trồng

Thay đổi cây trồng đã được thực hiện bởi loài người trong hàng ngàn năm, kể từ khi bắt đầu nền văn minh. Thay đổi cây trồng thông qua thực hành chăn nuôi làm thay đổi cấu trúc di truyền của cây để phát triển cây trồng với các đặc tính có lợi hơn cho con người, ví dụ, quả hoặc hạt lớn hơn, chịu hạn, hoặc kháng sâu bệnh. Những tiến bộ đáng kể trong nhân giống cây trồng được đảm bảo sau công trình của nhà di truyền học Gregor Mendel . Nghiên cứu của ông về các alen trội và lặn , mặc dù ban đầu phần lớn bị bỏ qua trong gần 50 năm, đã cho các nhà nhân giống cây trồng hiểu rõ hơn về di truyền và kỹ thuật nhân giống. Nhân giống cây trồng bao gồm các kỹ thuật như chọn cây với các đặc điểm mong muốn, tự thụ phấn và thụ phấn chéovà các kỹ thuật phân tử biến đổi gen của sinh vật.

Việc thuần hóa cây trồng, trong nhiều thế kỷ đã tăng năng suất, cải thiện khả năng kháng bệnh và chịu hạn , giảm thu hoạch và cải thiện hương vị và giá trị dinh dưỡng của cây trồng. Chọn lọc và nhân giống cẩn thận đã có những ảnh hưởng to lớn đến đặc điểm của cây trồng. Chọn lọc và nhân giống cây trồng trong những năm 1920 và 1930 đã cải thiện đồng cỏ (cỏ và cỏ ba lá) ở New Zealand . Những nỗ lực gây đột biến tia X và tia cực tím mở rộng (tức là kỹ thuật di truyền nguyên thủy) trong những năm 1950 đã tạo ra các loại ngũ cốc thương mại hiện đại như lúa mì, ngô (ngô) và lúa mạch.

Cuộc cách mạng xanh đã phổ biến việc sử dụng phương pháp lai thông thườngđể tăng mạnh năng suất bằng cách tạo ra "các giống năng suất cao". Ví dụ, năng suất ngô trung bình (ngô) ở Mỹ đã tăng từ khoảng 2,5 tấn mỗi ha (t / ha) (40 giạ trên một mẫu Anh) vào năm 1900 lên khoảng 9,4 t / ha (150 giạ trên một mẫu Anh) vào năm 2001. Tương tự , năng suất lúa mì trung bình trên toàn thế giới đã tăng từ dưới 1 tấn / ha vào năm 1900 lên hơn 2,5 tấn / ha vào năm 1990. Năng suất lúa mì trung bình của Nam Mỹ là khoảng 2 tấn / ha, châu Phi dưới 1 tấn / ha, và Ai Cập và Ả Rập đến 3,5 đến 4 t / ha có tưới. Ngược lại, năng suất lúa mì trung bình ở các quốc gia như Pháp là hơn 8 tấn / ha. Sự thay đổi về năng suất chủ yếu là do sự thay đổi của khí hậu, di truyền và mức độ kỹ thuật canh tác thâm canh (sử dụng phân bón, kiểm soát dịch hại hóa học, kiểm soát tăng trưởng để tránh chỗ ở).

Kỹ thuật di truyền

Các sinh vật biến đổi gen (GMO) là các sinh vật có vật liệu di truyền đã bị thay đổi bởi các kỹ thuật di truyền thường được gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp . Kỹ thuật di truyền đã mở rộng các gen có sẵn cho các nhà lai tạo để sử dụng trong việc tạo ra các dòng mầm mong muốn cho cây trồng mới. Tăng độ bền, hàm lượng dinh dưỡng, khả năng kháng côn trùng và vi rút và khả năng chịu thuốc diệt cỏ là một vài trong số các thuộc tính được nhân giống vào cây trồng thông qua kỹ thuật di truyền.  Đối với một số người, cây trồng biến đổi gen gây lo ngại về an toàn thực phẩm và dán nhãn thực phẩm . Nhiều quốc gia đã đặt ra các hạn chế đối với việc sản xuất, nhập khẩu hoặc sử dụng thực phẩm và cây trồng biến đổi gen. Hiện tại là một hiệp ước toàn cầu, Nghị định thư an toàn sinh học , điều chỉnh hoạt động buôn bán GMO. Hiện đang có cuộc thảo luận liên quan đến việc dán nhãn thực phẩm được làm từ GMO và trong khi EU hiện yêu cầu tất cả các loại thực phẩm GMO phải được dán nhãn, thì Mỹ lại không.

Hạt giống kháng thuốc diệt cỏ có một gen được cấy vào bộ gen của nó cho phép cây chịu được tiếp xúc với thuốc diệt cỏ, bao gồm glyphosate . Những hạt giống này cho phép người nông dân trồng một loại cây trồng có thể được phun thuốc diệt cỏ để kiểm soát cỏ dại mà không làm hại cây trồng kháng bệnh. Cây trồng chịu thuốc diệt cỏ được sử dụng bởi nông dân trên toàn thế giới.  Với việc sử dụng ngày càng nhiều các loại cây trồng chịu được thuốc diệt cỏ, làm tăng việc sử dụng thuốc xịt thuốc diệt cỏ gốc glyphosate. Ở một số vùng cỏ dại kháng glyphosate đã phát triển, khiến nông dân chuyển sang dùng thuốc diệt cỏ khác. Một số nghiên cứu cũng liên kết việc sử dụng glyphosate rộng rãi với sự thiếu hụt sắt ở một số cây trồng, vừa là sản xuất cây trồng vừa là mối quan tâm về chất lượng dinh dưỡng, với những tác động tiềm tàng về kinh tế và sức khỏe.

Các cây trồng biến đổi gen khác được người trồng sử dụng bao gồm các cây trồng chống côn trùng, có gen từ vi khuẩn đất Bacillus thuringiensis (Bt), tạo ra độc tố đặc trưng cho côn trùng. Những cây trồng này chống lại thiệt hại bởi côn trùng.  Một số người tin rằng các đặc điểm kháng sâu bệnh tương tự hoặc tốt hơn có thể có được thông qua các biện pháp nhân giống truyền thống, và khả năng kháng các loại sâu bệnh khác nhau có thể đạt được thông qua lai tạo hoặc thụ phấn chéo với các loài hoang dã. Trong một số trường hợp, các loài hoang dã là nguồn gốc của các tính trạng kháng thuốc; một số giống cà chua đã tăng sức đề kháng với ít nhất 19 bệnh đã làm như vậy thông qua việc lai với quần thể cà chua hoang dã.