Методы селекции растений по способу размножения.

Селекционеры используют разные методы в зависимости от способа размножения сельскохозяйственных культур , к которым относятся:

Самооплодотворение , при котором пыльца растения оплодотворяет репродуктивные клетки или семяпочки того же растения.
Перекрестное опыление , при котором пыльца одного растения может оплодотворить только другое растение.
Бесполое размножение (например, побеги растений клубники ), при котором новое растение генетически идентично своему родителю.
Апомиксис (самоклонирование), при котором семена производятся бесполым путем, и новое растение генетически идентично своему родителю.

Способ воспроизводства сельскохозяйственной культуры определяет ее генетический состав, который, в свою очередь, является решающим фактором для разработки подходящих методов селекции и селекции . Знание способа размножения также важно для искусственного манипулирования им с целью выведения улучшенных типов. Для культуры пригодны только те методы селекции и селекции, которые не нарушают ее естественного состояния и не обеспечивают поддержание такого состояния. Именно по этим причинам введение самоопыления перекрестноопыляющимся культурам приводит к резкому снижению их продуктивности.

В учебных целях селекция растений представлена четырьмя категориями: линейная селекция (автогамные культуры), популяционная селекция ( аллогамные культуры), гибридная селекция (преимущественно аллогамные культуры, некоторые автогамные культуры), клоновая селекция (культуры, размножаемые вегетативно).

Самоопыляющиеся культуры (автогамные культуры)

Определенные ограничения привели к развитию механизмов самоопыления (частичного и полного самоопыления) у ряда видов растений. Некоторые из причин, почему метод самооплодотворения настолько эффективен, - это эффективность воспроизводства, а также уменьшение генетической изменчивости и, следовательно, фиксация высокоадаптированных генотипов . почти не возникает инбридинговой депрессии У самоопыляющихся растений естественный отбор , поскольку способ размножения позволяет осуществлять в диких популяциях таких растений.

Важнейшими шагами в улучшении самоопыляющихся культур являются выбор родителей и выявление лучших растений при выделении поколений. Заводчик также должен иметь определенные цели при выборе родителей. Самооплодотворение легче поддерживать, но это может привести к неправильному использованию семян.

Некоторые из важных для агрономии самооплодотворяющихся культур включают пшеницу, рис, ячмень, фасоль, соевые бобы, арахис, помидоры и т. д.

Массовый отбор

Этот метод отбора зависит главным образом от отбора растений по их фенотипу и продуктивности. Семена отобранных растений собираются для следующего поколения. Этот метод используется для улучшения общей численности населения путем положительного или отрицательного массового отбора. Массовый отбор лишь в ограниченной степени применяется к самоопыляющимся растениям и является эффективным методом улучшения земельных рас. Этот метод отбора будет эффективен только для высоконаследственных признаков. Одним из недостатков массового отбора является большое влияние окружающей среды на развитие, фенотип и продуктивность отдельных растений. Это также может быть преимуществом, поскольку сорта можно выбирать с учетом местных условий.

Стратифицированный массовый отбор по размеру ушей в течение 22 циклов ^{[ нужны разъяснения ]} радикально изменил фенотип растений в популяции кукурузы Zacatecas 58. Растения в цикле C22 были на 50 см выше, имели вдвое больший индекс площади листьев, достигали цветения на 7 дней позже и имели индекс урожая на 30% выше, чем C0 (таблица 1). ^{[ нужны разъяснения ]} Различия в росте были обнаружены в начале онтогенеза . Прирост корней С22 превышал рост С0, а отношение сухой массы побегов к сухой массе корня снижалось почти на 12% - с 8,0±0,2 до 7,1±0,1 (табл. 2). Анализ компонентов урожайности показал, что С22 превосходил С0 по массе зерна, числу рядков в колосе, количеству зерен в ряду и общей урожайности с единицы площади (табл. 3). Поскольку два генотипа фенологически различались, оптимум плотности посадки , вероятно, различен для каждой популяции.

Выбор перекрестноопыляемых культур

Виды растений, у которых нормальный способ завязывания семян происходит за счет высокой степени перекрестного опыления, имеют характерные репродуктивные особенности и структуру популяции. Наличие самостерильности, ^[1] самонесовместимость, несовершенные цветки и механические препятствия делают растение зависимым от чужеродной пыльцы для нормального завязывания семян. Каждое растение получает смесь пыльцы от большого количества особей, имеющих разные генотипы. Такие популяции характеризуются высокой степенью гетерозиготности с огромной свободной и потенциальной генетической изменчивостью, которая поддерживается в устойчивом состоянии за счет свободного потока генов между особями внутри популяций.

При разработке гибридных сортов целью является выявление наиболее продуктивной гетерозиготы из популяции, которая затем производится при исключении других членов популяции.

Массовый отбор

Это самый простой, легкий и старый метод селекции, при котором отдельные растения отбираются на основе их фенотипических показателей, а массовый отбор семян оказался весьма эффективным для улучшения кукурузы на начальных стадиях, но его эффективность, особенно в отношении повышения урожайности, вскоре оказалась под угрозой. резкая критика, завершившаяся усовершенствованием метода массового отбора. Отбор после опыления не обеспечивает никакого контроля над родителем пыльцы, в результате чего эффективный отбор ограничивается только родителями женского пола. Оценки наследуемости уменьшаются вдвое, поскольку для сбора семян используются только родители, тогда как источник пыльцы неизвестен после того, как произошло перекрестное опыление.

Повторяющийся выбор

Этот тип отбора является усовершенствованной версией процедуры массового отбора и отличается следующим:

Визуально отобранные особи из базовой популяции проходят потомства . тестирование
Особей, отобранных на основе данных тестирования потомства, всевозможными способами скрещивают друг с другом для получения семян для формирования новой базовой популяции.

Отбор полусибсов с тестированием потомства

Отбор осуществляется на основе результатов испытаний потомства, а не фенотипического внешнего вида родительских растений. Семена отобранных полусибсов, которые были опылены случайной пыльцой из популяции (это означает, что известен и выбран только родитель женского пола, отсюда и термин «полусибс») выращивают в нереплицированных рядах потомства с целью отбора. Часть семян высевают для определения урожайности или селекционной ценности по любому признаку каждого растения. Семена из наиболее продуктивных рядов или остатки семян от выдающихся полусибсов группируются для завершения одного цикла отбора.

Полный отбор сибсов с тестированием потомства

Ряд семейств полных сибсов, каждое из которых получено путем скрещивания двух растений из базовой популяции, оценивается в повторных испытаниях. Часть каждой полнородной семьи сохраняется для рекомбинации. На основании оценки остаточные семена выбранных полнородных семей используются для рекомбинации лучших семей.

Разведение культур, размножаемых бесполым путем.

Бесполое размножение охватывает все те способы размножения растений, при которых не происходит нормального образования гамет и оплодотворения, что резко отличает их от обычных семенных культур. При отсутствии полового размножения генетический состав размножаемого растительного материала остается практически таким же, как и у исходного растения.

Клоны материнских растений могут быть созданы с точным генетическим составом материнского растения. Лучшие растения отбираются и размножаются вегетативно; потомство, размножаемое вегетативно, используется для создания стабильных сортов без каких-либо ухудшений из-за разделения комбинаций генов. Эта уникальная особенность бесполого размножения помогла вывести ряд сортов фруктов и овощей, включая виноград , яблоки , груши и персики .

Улучшение бесполого растительного материала путем селекции

Отбор этих культур ограничивается материалом, привнесенным из других источников, например с полевых плантаций. Улучшение растений, размножаемых бесполым путем, посредством индуцированных мутаций имеет явные преимущества и ограничения. Любой вегетативный побег можно обработать мутагенами, и даже один желаемый мутант или часть мутировавшего побега (химера) можно размножить как улучшенный тип исходного сорта.

Выбор бесполых растений

В случае бесполых растений селекцию можно определить как отбор наиболее продуктивного растения и его вегетативное размножение. Поскольку растения не являются полностью генетически стабильными, можно ожидать, что с годами будут происходить отклонения. Таким образом, отбор представляет собой непрерывный процесс, в ходе которого отклонения от нормы отбираются или исключаются из программы отбора. Основная цель селекции – улучшение качества и урожайности будущих насаждений. В процессе отбора бесполых растений можно использовать разные подходы, такие как массовый отбор и отбор клонов из блоков клонов.

При массовом отборе необходимо учитывать некоторые факторы при выборе растений в материнском блоке, например, на винограднике. Время отбора является важным фактором, поскольку выбирать приходится тогда, когда ясно проявляются большинство характеристик растения. Для бесполых многолетников лучшее время — непосредственно перед сбором урожая. Для достижения наилучших результатов выбранное растение необходимо оценить в течение следующего сезона, когда лучше всего визуализируются нарушения роста, деформация листьев и симптомы вируса. Массовый отбор проводится ежегодно на одном и том же растении в течение как минимум трех лет. Растение, не соответствующее требованиям в любой год цикла отбора, исключается из программы.

Разработка нового клона

Разработка и регистрация новых клонов происходит посредством местной селекции клонов на старых плантациях, а также импорта высококачественных клонов из-за границы для местной оценки.

Клон — это вегетативное потомство одного конкретного материнского растения; у него нет никаких генетических, морфологических или физиологических отклонений от материнского растения. Оценка проводится с различными выбранными клонами после отбора.

См. также

Геномика одомашнивания

Ссылки

^ Новицкий, Марцин; и др. (26 октября 2013 г.), Больше, чем кажется на первый взгляд: многолетний анализ экспрессивности стерильности томатов в линиях PS и PS-2 (PDF) , Австралийский журнал Crop Science, 7 (13): 2154-2161; Southern Cross Publishing , получено 29 октября 2013 г.

ЧАХАЛ, Г.С. и ГОСАЛ, С.С., 2002. Принципы и процедуры селекции растений, Alpha Science International, Соединенное Королевство.
Фалконер, Д.С. , 1989. Введение в количественную генетику. 3-е изд. Лонгман. Сгоревшая мельница.
ФРИШ М. и МЕЛЬЧИНГЕР А.Е., 2005. Теория отбора для обратного скрещивания с помощью маркеров. Генетика: опубликованные статьи перед печатью, опубликовано 31 марта 2005 г. под номером 10.1534/genetics.104.035451 [1]
ГУССАР, П.Г. (2004) Улучшение материала виноградной лозы посредством селекции. Отдел виноградарства. Стелленбосский университет. Конспекты лекций.
ХОЛЬСИНГЕР, К.Е., 2000. Репродуктивные системы и эволюция сосудистых растений. ПНАС. 20 июня, вып. 97, нет. 13: 7037-7042.\
КЕННЕДИ, Б.К., 2004. Выявлен генетический барьер для самоопыления. ЭврекАлерт! 19 мая. [2]
КОХЛИ М.М. и ФРЭНСИС М., 2000. Применение биотехнологий в селекции пшеницы. Материалы конференции в Ла-Эстансуэле, Уругвай, 19–20 ноября 1998 г. Монтевидео, Уругвай: CIMMYT. [3]
МАРАИС, Г.Ф. 2005. Методы селекции перекрестноопыляющихся культур. Кафедра генетики. Университет Стелленбоша. Конспекты лекций.
ТАКЕБАЯСИ Н. и МОРЕЛЛ П.Л., 2001. Является ли самооплодотворение эволюционным тупиком? Пересмотр старой гипотезы с помощью генетических теорий и макроэволюционного подхода. Американский журнал ботаники. 88:1143-1150.
ВИВЬЕ, Массачусетс (2004). Улучшение сортов винограда. Отдел виноградарства. Университет Стелленбоша. Конспекты лекций.

[cropj2013-1] Новицкий, Марцин; и др. (26 октября 2013 г.), Больше, чем кажется на первый взгляд: многолетний анализ экспрессивности стерильности томатов в линиях PS и PS-2 (PDF) , Австралийский журнал Crop Science, 7 (13): 2154-2161; Southern Cross Publishing , получено 29 октября 2013 г.

[1]