Metody selekcji w hodowli roślin ze względu na sposób rozmnażania - Selection methods in plant breeding based on mode of reproduction

Hodowcy roślin stosują różne metody w zależności od sposobu rozmnażania upraw , które obejmują:

Sposób rozmnażania rośliny uprawnej determinuje jej skład genetyczny, co z kolei jest decydującym czynnikiem przy opracowywaniu odpowiednich metod hodowli i selekcji . Znajomość sposobu rozmnażania jest również niezbędna do sztucznej manipulacji w celu wyhodowania ulepszonych typów. Tylko takie metody hodowli i selekcji nadają się do uprawy, która nie zakłóca jej naturalnego stanu i nie zapewnia utrzymania takiego stanu. Z tych powodów narzucanie samozapylenia uprawom zapylanym krzyżowo prowadzi do drastycznego zmniejszenia ich wydajności.

W celach dydaktycznych hodowlę roślin przedstawiono w czterech kategoriach: hodowla liniowa (rośliny autogamiczne), hodowla populacyjna ( rośliny alogamiczne ), hodowla mieszańców (głównie rośliny allogamiczne, niektóre rośliny autogamiczne ), hodowla klonów (uprawy rozmnażane wegetatywnie).

Uprawy samozapalne (rośliny autogamiczne)

Pewne ograniczenia spowodowały, że mechanizmy samozapłodnienia (częściowego i pełnego samozapłodnienia) rozwinęły się u wielu gatunków roślin. Niektóre z powodów, dla których samozapłodnienie jest tak skuteczne, to skuteczność rozmnażania, a także zmniejszająca się zmienność genetyczna, a tym samym utrwalanie wysoce przystosowanych genotypów . U roślin samozapylających się prawie nie występuje depresja wsobna, ponieważ sposób rozmnażania pozwala na dokonanie doboru naturalnego w dzikich populacjach takich roślin.

Krytycznymi krokami w doskonaleniu upraw samozapylających jest wybór rodziców i identyfikacja najlepszych roślin w segregujących pokoleniach. Hodowca powinien również mieć określone cele przy wyborze rodziców. Samozapłodnienie jest łatwiejsze w utrzymaniu, ale może to prowadzić do niewłaściwego wykorzystania nasion.

Niektóre z ważnych dla agronomii upraw samozapylających obejmują pszenicę, ryż, jęczmień, suszoną fasolę, soję, orzeszki ziemne, pomidory itp.

Wybór masowy

Ta metoda selekcji zależy głównie od selekcji roślin pod kątem ich fenotypu i wydajności. Nasiona wybranych roślin są sprzedawane luzem dla następnego pokolenia. Ta metoda służy do poprawy ogólnej populacji poprzez pozytywną lub negatywną selekcję mas. Selekcja masowa jest stosowana tylko w ograniczonym stopniu w przypadku roślin samozapylających i jest skuteczną metodą doskonalenia ras lądowych. Ta metoda selekcji będzie skuteczna tylko w przypadku cech wysoce dziedzicznych. Jednym z niedoborów selekcji masowej jest duży wpływ środowiska na rozwój, fenotyp i wydajność pojedynczych roślin. Może to być również zaletą, ponieważ można wybierać odmiany pod kątem lokalnej wydajności.

Stratyfikowana selekcja masy pod kątem wielkości kłosa w 22 cyklach drastycznie zmieniła fenotyp roślin w populacji kukurydzy Zacatecas 58. Rośliny w cyklu C22 były o 50 cm wyższe, miały dwukrotnie większy wskaźnik powierzchni liści, osiągnęły kwitnienie 7 dni później i miały o 30% wyższy wskaźnik zbioru niż C0 (Tabela 1) Różnice we wzroście wykryto na początku ontogenezy . Wzrost korzeni C22 przewyższał wzrost C0, a stosunek suchej masy pędów do suchej masy korzeni zmniejszył się o prawie 12%, z 8,0 ± 0,2 do 7,1 ± 0,1 (tab. 2). Analiza składników plonu wykazała, że ​​C22 przewyższał C0 pod względem masy ziarna, liczby rzędów w kłosie, liczby ziaren w rzędzie i całkowitego plonu z jednostki powierzchni (tabela 3). Ponieważ te dwa genotypy były fenologicznie różne, optymalne gęstości sadzenia są prawdopodobnie różne dla każdej populacji.

Wybór roślin zapylanych krzyżowo

Gatunki roślin, w których normalnym sposobem wysiewu nasion jest wysoki stopień zapylenia krzyżowego, mają charakterystyczne cechy reprodukcyjne i strukturę populacji. Istnienie samosterylności, samozgodności, niedoskonałych kwiatów i mechanicznych przeszkód sprawia, że ​​roślina jest zależna od obcego pyłku dla normalnego zbioru nasion. Każda roślina otrzymuje mieszankę pyłków od dużej liczby osobników, z których każdy ma inny genotyp. Takie populacje charakteryzują się wysokim stopniem heterozygotyczności z ogromną wolną i potencjalną zmiennością genetyczną, która jest utrzymywana w stanie ustalonym dzięki swobodnemu przepływowi genów pomiędzy osobnikami w obrębie populacji.

W rozwoju odmian mieszańcowych celem jest zidentyfikowanie najbardziej produktywnej heterozygoty z populacji, która następnie jest produkowana z wyłączeniem innych członków populacji.

Wybór masowy

Jest to najprostsza, najłatwiejsza i najstarsza metoda selekcji, w której poszczególne rośliny są selekcjonowane na podstawie ich fenotypowych właściwości, a selekcja nasion luzem okazała się dość skuteczna w ulepszaniu kukurydzy na początkowych etapach, ale jej skuteczność, szczególnie w zakresie poprawy plonów, wkrótce uległa ostra krytyka, której kulminacją było udoskonalenie metody masowej selekcji. Selekcja po zapyleniu nie zapewnia żadnej kontroli nad rodzicem pyłku, w wyniku czego skuteczna selekcja ogranicza się tylko do rodziców płci żeńskiej. W dziedziczność szacunki są zmniejszone o połowę, ponieważ rodzice są wykorzystywane jedynie do zbioru nasion natomiast źródłem pyłku nie jest znany po krzyż zapylanie miało miejsce.

Powtarzający się wybór

Ten typ selekcji jest udoskonaloną wersją procedury selekcji masowej i różni się następująco:

  • Wizualnie wyselekcjonowane osobniki z populacji podstawowej przechodzą testy potomstwa
  • Osobniki wyselekcjonowane na podstawie danych z badań potomstwa krzyżuje się ze sobą w każdy możliwy sposób, aby wyprodukować nasiona w celu utworzenia nowej populacji bazowej.

Selekcja pół-rodzeństwa z badaniem potomstwa

Selekcji dokonuje się na podstawie wyników testów potomstwa, a nie fenotypowego wyglądu roślin rodzicielskich. Nasiona wyselekcjonowanych pół-rodzeństwa, które zostały zapylone przypadkowym pyłkiem z populacji (co oznacza, że ​​znany i wyselekcjonowany jest tylko rodzic żeński, stąd określenie „pół-rodzeństwo”) hoduje się w niereplikowanych rzędach potomstwa w celu selekcji. Część nasion jest sadzona w celu określenia zdolności plonowania lub wartości hodowlanej dla dowolnego charakteru każdej rośliny. Nasiona z najbardziej produktywnych rzędów lub resztki nasion z wybitnych pół-rodzeństwa są gromadzone, aby zakończyć jeden cykl selekcji.

Pełna selekcja rodzeństwa z badaniem potomstwa

Szereg rodzin rodzeństwa, z których każda została wytworzona przez skrzyżowanie dwóch roślin z populacji podstawowej, jest ocenianych w próbach replikowanych. Część każdej pełnej rodziny jest zachowywana do rekombinacji. Na podstawie oceny pozostałości nasion wybranych rodzin pełnoprawnych są wykorzystywane do rekombinacji najlepszych rodzin.

Hodowla roślin rozmnażanych bezpłciowo

Rozmnażanie bezpłciowe obejmuje wszystkie sposoby rozmnażania roślin, w których nie zachodzi normalne tworzenie gamet i zapłodnienie, co wyraźnie różni się od normalnych upraw służących do produkcji nasion. Przy braku rozmnażania płciowego skład genetyczny rozmnażanego materiału roślinnego pozostaje zasadniczo taki sam, jak rośliny źródłowej.

Klony roślin matecznych można wytwarzać z dokładnym składem genetycznym rośliny matecznej. Lepsze rośliny są selekcjonowane i rozmnażane wegetatywnie; potomstwo rozmnażane wegetatywnie jest wykorzystywane do wyhodowania stabilnych odmian bez jakiegokolwiek pogorszenia z powodu segregacji kombinacji genów. Ta wyjątkowa cecha rozmnażania bezpłciowego przyczyniła się do powstania wielu odmian owoców i warzyw, w tym winogron , jabłek , gruszek i brzoskwiń .

Poprawa bezpłciowego materiału roślinnego poprzez selekcję

Selekcja w tych uprawach jest ograniczona do materiału pochodzącego z innych źródeł, takich jak plantacje polowe. Ulepszanie bezpłciowo rozmnażanych roślin poprzez indukowane mutacje ma wyraźne zalety i ograniczenia. Każda wegetatywna propagula może być traktowana mutagenami, a nawet pojedynczy pożądany mutant lub część zmutowanej propaguli (chimera) może być namnażany jako ulepszony typ oryginalnej odmiany.

Wybór roślin bezpłciowych

Selekcję, w przypadku roślin bezpłciowych, można zdefiniować jako dobór rośliny o najlepszej wydajności i jej rozmnażanie wegetatywne. Ponieważ rośliny nie są całkowicie stabilne genetycznie, można oczekiwać, że przez lata będą się pojawiać odchylenia. Selekcja jest zatem ciągłym procesem, w którym odchylenia są wybierane lub usuwane z programu selekcji. Głównym celem selekcji jest poprawa jakości i plonów przyszłych plantacji. W procesie selekcji roślin bezpłciowych można zastosować różne podejścia, takie jak selekcja masowa i selekcja klonów z bloków klonów.

Przy selekcji masowej należy wziąć pod uwagę kilka czynników przy wyborze roślin w bloku macierzystym, np. Winnicy. Czas selekcji to duży czynnik, ponieważ musisz wybrać, kiedy większość cech rośliny jest wyraźnie widoczna. W przypadku bylin bezpłciowych najlepszy czas jest tuż przed zbiorami. Aby uzyskać najlepsze wyniki, wybrana roślina musi zostać oceniona w następnym sezonie, kiedy to nieprawidłowości wzrostu, zaburzenia pozostawienia i objawy wirusowe są najlepiej widoczne. Selekcja masowa jest wykonywana corocznie na tej samej roślinie przez co najmniej trzy lata. Zakład, który nie spełnia wymagań w którymkolwiek roku cyklu selekcji, jest odrzucany z programu.

Rozwój nowych klonów

Rozwój i rejestracja nowych klonów odbywa się poprzez lokalną selekcję klonów na starych plantacjach, jak również poprzez import wysokiej jakości klonów z zagranicy w celu oceny lokalnej.

Klon to wegetatywne potomstwo jednej konkretnej rośliny matecznej; nie wykazuje żadnych odchyleń genetycznych, morfologicznych ani fizjologicznych od rośliny matecznej. Po selekcji przeprowadza się ocenę z różnymi wybranymi klonami.

Zobacz też

Bibliografia

  • CHAHAL, GS & GOSAL, SS, 2002. Zasady i procedury hodowli roślin, Alpha Science International, Wielka Brytania.
  • Falconer, DS , 1989. Wprowadzenie do genetyki ilościowej. 3rd Ed. Longman. Spalony młyn.
  • FRISCH, M. & MELCHINGER, AE, 2005. Teoria selekcji dla krzyżowania wstecznego wspomaganego markerami. Genetics: Published Articles Ahead of Print, opublikowany 31 marca 2005 jako 10.1534 / genetyka.104.035451 [1]
  • GOUSSARD, PG (2004) Poprawa materiału winorośli poprzez selekcję. Katedra Uprawy Winorośli. Uniwersytet Stellenbosch. Notatki z wykładów.
  • HOLSINGER, KE, 2000. Układy rozrodcze i ewolucja roślin naczyniowych. PNAS. 20 czerwca, t. 97, nie. 13: 7037-7042. \
  • KENNEDY, BK, 2004. Zidentyfikowano genetyczną barierę dla samozapylenia. EurekAlert! 19 maja. [2]
  • KOHLI, MM & FRANCIS, M., 2000. Zastosowanie biotechnologii w hodowli pszenicy. Materiały z konferencji w La Estanzuela, Urugwaj, 19–20 listopada 1998 r. Montevideo, Urugwaj: CIMMYT. [3]
  • KWV, Republika Południowej Afryki. (2005). Wyznaczanie nowych światowych standardów ulepszania winorośli. Vititec ©
  • MARAIS, GF 2005. Seleksiemetodes vir kruisbestuiwende gewasse. Katedra Genetyki. Uniwersytet Stellenbosch. Notatki z wykładów.
  • TAKEBAYASHI, N. & MORELL, PL, 2001. Czy samozapłodnienie jest ewolucyjną ślepą uliczką? Powrót do starej hipotezy z teoriami genetycznymi i podejściem makroewolucyjnym. American Journal of Botany. 88: 1143-1150.
  • VIVIER, MA (2004). Poprawa odmian winorośli. Katedra Uprawy Winorośli. Uniwersytet Stellenbosch. Notatki z wykładów.