Proces hodowania roślin: zalety i obawy dotyczące hodowli roślin

Proces Hodowli Roślin: zalety i zagrożenia hodowli roślin!

Hodowla roślin jest nauką opartą na zasadach genetyki i cytogenetyki. Ma na celu poprawę genetycznego składu roślin uprawnych. Ulepszone odmiany są opracowywane przez hodowlę roślin. Jego celem jest poprawa wydajności, jakości, odporności na choroby, suszy i tolerancji na mróz oraz innych cech roślin.

Hodowla roślin miała kluczowe znaczenie dla zwiększenia produkcji rolnej. Do znanych osiągnięć należą rozwój odmian półtłustego pszenicy i ryżu, noblisacja indyjskich pędów oraz produkcja hybrydowych i kompozytowych odmian kukurydzy, jowara i bajra. Dotychczasowe ulepszenia w roślinach uprawnych stanowią jedynie niewielką część możliwych ulepszeń.

Istnieją znaczne możliwości dalszej modyfikacji dzisiejszych gatunków roślin uprawnych. Uważa się, że skład genetyczny roślin może być modyfikowany w znacznie większym stopniu, niż zwykle doceniamy. Ponadto, hodowla kilku roślin uprawnych, takich jak rośliny strączkowe i nasiona roślin oleistych, nie była tak intensywna jak w przypadku pszenicy i ryżu. W tych uprawach można osiągnąć znaczną poprawę wydajności i innych cech. Hodowla roślin, wraz z ulepszonymi praktykami w zakresie zarządzania uprawami, jest jedyną odpowiedzią na stale rosnące zapotrzebowanie na ziarno żywności.

Wybór:

W uprawach samozapylonych selekcja pozwala na rozmnażanie tylko w tych roślinach, które mają pożądane cechy. Osiąga się to poprzez podniesienie następnej generacji z nasion wyprodukowanych tylko przez wybrane rośliny; nasiona z pozostałych roślin są odrzucane. Wybór jest zasadniczo oparty na fenotypie roślin. W konsekwencji skuteczność selekcji zależy przede wszystkim od stopnia, w jakim fenotypy roślin odzwierciedlają ich genotypy.

Wybór ma dwie podstawowe cechy lub ograniczenia. Po pierwsze, wybór jest skuteczny tylko w przypadku dziedzicznych różnic; na jego skuteczność duży wpływ ma odziedziczalność postaci, która została wybrana. Po drugie, selekcja nie tworzy nowej odmiany; wykorzystuje tylko odmianę już obecną w populacji.

Selekcja w krzyżowo zapylonych gatunkach jest w stanie zmienić częstotliwość genów i genotypów, wytworzyć nowe genotypy ze względu na zmienione częstotliwości genów, spowodować przesunięcie średniej w kierunku selekcji i w pewnym stopniu zmienić wariancję populacji. Na wielkość tych efektów ma wpływ liczba genów kontrolujących postać, stopień dominacji, natura działania genów oraz w dużym stopniu dziedziczność.

Samozapylone rośliny uprawne:

W doborze masy wybiera się dużą liczbę roślin o podobnym fenotypie, a ich nasiona miesza się ze sobą, tworząc nową odmianę. Rośliny wybiera się na podstawie ich wyglądu lub fenotypu. Dlatego selekcję przeprowadza się dla łatwych do zaobserwowania postaci, takich jak wysokość rośliny, typ ucha, kolor ziarna, wielkość ziarna, odporność na choroby, zdolność krzewienia itd. Czasami wydajność rośliny może być stosowana jako kryterium selekcji.

Jeśli populacja ma zmienność cech charakterystycznych ziarna, takich jak kolor nasion i wielkość nasion, można dokonać dla nich selekcji, zanim nasiona wybranych roślin zostaną zmieszane razem. Ogólnie rzecz biorąc, rośliny wybrane w selekcji masy nie są poddawane testowi na potomstwo. Ale Allard (1960) utrzymuje, że test potomny powinien zostać wykonany. Nowa odmiana jest testowana w próbach wydajnościowych przed uwolnieniem.

Gdy wybierze się dużą liczbę, długotrwałe testowanie zazwyczaj nie jest konieczne. Wybór masy jest prosty, łatwy i mniej wymagający. Wydanie nowej odmiany wymaga mniej czasu i niższych kosztów niż w przypadku czystych linii. Postęp pod selekcją masy jest na ogół niewielki, opracowana odmiana nie jest tak jednorodna jak czysta linia, a gdy test potomny nie jest wykonywany, wartość hodowlana wybranych roślin nie jest znana.

Zastosowania selekcji masowej:

W przypadku upraw samozapylonych wybór masy ma dwa główne zastosowania.

1. Ulepszenie lokalnych odmian:

Selekcja masy jest przydatna do poprawy lokalnych odmian ziemi, desi lub lokalnych odmian samozapylonych roślin uprawnych. Lokalne odmiany są mieszaninami kilku genotypów, które różnią się czasem kwitnienia lub dojrzałości, odpornością na choroby, wysokością roślin itp. Wiele z tych typów roślin byłaby gorsza i mało wydajna. W rezultacie obniżyliby wydajność lokalnej odmiany. W związku z tym eliminacja ubogich typów roślin poprzez selekcje mas poprawiłaby wydajność i jednolitość odmiany.

2. Oczyszczanie istniejących odmian czystych:

Czystki stają się zmienne w czasie dzięki mieszankom mechanicznym, naturalnej hybrydyzacji i mutacjom. Konieczne jest zatem utrzymanie czystości czystych odmian poprzez regularną selekcję masy.

Zasługi masowego wyboru:

1. Ponieważ wybrano dużą liczbę roślin, adaptacja pierwotnej odmiany nie ulega zmianie. Ogólnie przyjmuje się, że mieszanina blisko spokrewnionych czystych linii jest bardziej stabilna w działaniu w różnych środowiskach niż pojedyncza czysta linia. W związku z tym odmiany opracowane w wyniku selekcji masowej mogą być szerzej przystosowane niż czystsze linie.

2. Często rozległe i długotrwałe próby plonowania nie są konieczne, co skraca czas i koszty potrzebne do opracowania nowej odmiany.

3. Selekcja masy zachowuje znaczną zmienność genetyczną. Dlatego kolejna selekcja masy po kilku latach byłaby skuteczna w dalszej poprawie różnorodności.

Wymówki dotyczące wyboru masowego:

1. Odmiany opracowane w wyniku selekcji mas wykazują zróżnicowanie i nie są tak jednolite, jak odmiany czysto zielone. Dlatego takie odmiany są zazwyczaj mniej lubiane niż odmiany czystoine.

2. Poprawa dzięki doborowi masowemu jest ogólnie mniejsza niż w przypadku selekcji czystych linii. Jest tak dlatego, że przynajmniej niektóre z roślin, które stanowią nową odmianę, byłyby gorsze niż najlepsza czysta linia, którą można wybrać spośród nich.

3. W przypadku braku testu potomstwa nie można ustalić, czy wybrane rośliny są homozygotyczne. Nawet u samozapylonych gatunków występuje pewien stopień zapylenia krzyżowego. Istnieje więc pewna szansa, że ​​niektóre rośliny mogą być heterozygotyczne. Nie wiadomo również, czy fenotypowa wyższość wybranych roślin jest spowodowana środowiskiem czy genotypem.

4. Ze względu na popularność odmian czystych, selekcja mas nie jest powszechnie stosowana w doskonaleniu samozapylonych roślin uprawnych. Jest to jednak szybka i wygodna metoda ulepszania starych lokalnych odmian na obszarach lub gatunkach roślin uprawnych, gdzie właśnie rozpoczęto polepszenie upraw.

5. Selekcja masy wykorzystuje zmienność już obecną w odmianie lub populacji. Tak więc wybór masy jest ograniczony przez fakt, że nie może generować zmienności.

Wybór linii czystej:

Pureline to potomstwo pojedynczej, homozygotycznej, samozapylonej rośliny. W rezultacie wszystkie osoby w obrębie czystej linii mają identyczny genotyp, a wszelkie różnice w obrębie czystej linii wynikają wyłącznie ze środowiska. W selekcji czystej linii duża liczba roślin jest wybierana spośród samozapylonych roślin i jest zbierana indywidualnie; poszczególne rośliny z nich pochodzące są oceniane, a najlepsze potomstwo jest uwalniane jako odmiany czystolineowe. Dlatego wybór czystej linii jest również znany jako indywidualny wybór roślin.

Zastosowanie czystych linii:

Jako odmianę można stosować najwyższej jakości pureline. Pureline, która nie jest odpowiednia do uwalniania jako odmiany, może służyć jako rodzic w opracowywaniu nowych odmian hybrydowych. W badaniach spontanicznych lub indukowanych mutacji, w szczególności tych mających wpływ na znaki ilościowe, należy stosować czyste linie. W wielu badaniach biologicznych, takich jak medycyna, immunologia, fizjologia, biochemia itp., Niezbędne jest stosowanie wysoce wsobnych linii (praktycznie czystych linii) myszy, świnek morskich itp. Odbywa się to w celu uniknięcia genetycznej zmienności w materiale doświadczalnym, aby łatwo można było wykryć efekty leczenia.

Selektywna selekcja ma wiele zastosowań w doskonaleniu samozapylonych roślin uprawnych. Służy do poprawy lokalnych lub desi odmian, starych odmian czystej linii i wprowadzonych odmian. Zalety wyboru Pureline

1. Wybór czystej linii osiąga maksymalną możliwą poprawę w stosunku do oryginalnej odmiany. Jest tak dlatego, że odmiana jest najlepszą czystą linią obecną w populacji.

2. Odmiany czystej linii są wyjątkowo jednolite, ponieważ wszystkie rośliny w tej odmianie mają ten sam genotyp. Taka jednorodna odmiana jest łatwo identyfikowana w programach certyfikacji nasion.

Wady wyboru linii Pureline:

1. Odmiany opracowane w wyniku selekcji czystej linii na ogół nie mają szerokiej adaptacji i stabilności w produkcji posiadanej przez lokalne lub desi odmian, z których zostały opracowane.

2. Procedura wyboru czystej linii wymaga więcej czasu, miejsca i droższych prób wydajności niż wybór masy.

3. Górny limit poprawy wyznacza zmienność genetyczna obecna w pierwotnej populacji.

Cross Pollinated Crops:

Krzyżowe rośliny zapylane ogólnie wykazują umiarkowaną lub ciężką depresję wsobną. W związku z tym należy unikać krzyżowania wsobnego lub ograniczyć je do minimum u gatunku zapylonego krzyżowo. Poszczególne rośliny z takich upraw są wysoce heterozygotyczne, a potomstwo z takich roślin byłoby heterogeniczne i zazwyczaj różni się od rośliny rodzicielskiej z powodu segregacji i rekombinacji. Dlatego pożądane geny mogą być rzadko ustalane poprzez selekcje w zapylanych krzyżowo populacjach, z wyjątkiem jakościowych cech i, być może, dla łatwych do zaobserwowania ilościowych znaków o wysokiej odziedziczalności.

Hodowca dąży zatem do zwiększenia częstotliwości pożądanych alleli w populacjach. Selekcja może być oparta na fenotypie bez badań potomstwa, np. Selekcji masy lub fenotypu, jak również testowania potomstwa, np. Selekcja potomstwa i rekurencyjna selekcja.

Masowy wybór:

W doborze mas wielu roślin wybiera się na podstawie ich fenotypu, a otwarte nasiona z nich zapakowane są razem w celu podniesienia następnego pokolenia. Wyselekcjonowane rośliny dopuszcza się do zapylania otwartego, tj. Losowania, w tym pewnego stopnia samozapylenia. Tak więc wybór masy opiera się wyłącznie na macierzyńskim matce, a rodzic pyłkowy nie ma kontroli. Wybór roślin opiera się na ich fenotypie i nie przeprowadza się testów potomstwa.

Cykl wyboru może być powtarzany jeden lub więcej razy w celu zwiększenia częstotliwości korzystnych alleli; taki schemat selekcji jest ogólnie znany jako fenotypowa rekurencyjna selekcja. Skuteczność selekcji masowej zależy przede wszystkim od liczby genów kontrolujących charakter, częstotliwości genów i, co ważniejsze, od dziedziczności. Selekcja mas jest prosta, zajmuje mniej czasu i jest wysoce skuteczna w ulepszaniu postaci o wysokiej odziedziczalności. Modyfikacje selekcji mas uwzględniające zmienność spowodowaną środowiskiem są również skuteczne w ulepszaniu postaci o niskiej odziedziczalności. Opiera się jednak wyłącznie na matce płci żeńskiej.

Wybór za pomocą progenu Test-Progeny Selection:

W tej selekcji rośliny wybiera się na podstawie ich fenotypu i poddaje się testom na potomstwo. Potomstwo do testu potomnego można uzyskać przez otwarte zapylanie, samozapylenie, krzyżowanie z odmianą z otwartym zapyleniem, hybrydą lub wsobną. Wyróżnia się wyższe potomstwo; fenotypowo lepsze rośliny z tych przodków są selekcjonowane i poddawane testom na potomstwo. Cykl wyboru może zostać powtórzony kilka razy.

Istnieje kilka zmodyfikowanych schematów doboru potomstwa: powtarzające się schematy selekcji stanowią ulepszenie tych schematów. Dobór potomstwa jest stosunkowo prosty i opiera się na teście na potomstwo, ale nie ma kontroli nad rodzicielskim pyłkiem, i często te schematy trwają dłużej niż wybór masy.

Powtarzalny wybór:

Pomysł rekurencyjnej selekcji został po raz pierwszy zasugerowany przez Hayesa i Garbera w 1919 r. I niezależnie przez Wschodniego i Jonesa w 1920 r. Jednak spójne programy hodowlane o powtarzalnej selekcji zostały opracowane w latach 40. XX w., Szczególnie po 1945 r., Kiedy Hull zasugerował, że powtarzająca się selekcja może być przydatna w ulepszaniu konkretnych kombinacji. umiejętność. Powtarzające się schematy selekcji opierają selekcję na testach potomnych i kontrolują sztywną kontrolę zapylenia.

Nasiona do testu potomnego uzyskuje się przez samozapylenie (prosta rekurencyjna selekcja) lub przez skrzyżowanie z testerem o szerokiej podstawie genetycznej (rekurencyjny wybór dla ogólnej zdolności łączenia, RSGCA) lub z wsobną (rekurencyjny wybór dla określonej zdolności łączenia, RSSCA ); we wzajemnej rekurencyjnej selekcji (RRS) dwie populacje źródłowe są używane jako testerzy dla siebie nawzajem. Wybrane rośliny są samozapylane, a także skrzyżowane z odpowiednim testerem.

Testowane nasiona krzyżowe stosuje się do testowania potomstwa. Rośliny produkujące potomstwo identyfikuje się za pomocą testów potomstwa, samozapylone nasiona z tych roślin sadzi się w bloku krzyżującym. Wszystkie możliwe intercrosses są dokonywane wśród tych potomków. Równe ilości materiału siewnego ze wszystkich skrzyżowań są mieszane, aby wytworzyć populację w pierwszym powtarzającym się cyklu selekcji. Pierwsza rekurencyjna selekcja składa się z powtórzenia operacji opisanych powyżej.

Prosta, powtarzalna selekcja jest skuteczna w ulepszaniu postaci o wysokiej odziedziczalności. Powtarzająca się selekcja GCA jest wysoce skuteczna w poprawie GCA, jak również zdolności plonowania wybranych populacji, podczas gdy w przypadku SCA poprawia się SCA i zdolność plonowania. Wzajemna rekurencyjna selekcja poprawiłaby GCA, SCA i zdolność plonowania dwóch populacji źródłowych w stosunku do siebie nawzajem.

Oczekuje się, że wzajemna rekurencyjna selekcja będzie albo równa, albo lepsza od innych powtarzających się schematów selekcji w różnych sytuacjach genetycznych, od całkowitej dominacji do przewagi. Ale w większości praktycznych sytuacji, wzajemna selekcja byłaby lepsza niż rekurencyjne selekcje dla GCA i SCA.