Auswahlmethoden in der Pflanzenzüchtung nach Fortpflanzungsart - Selection methods in plant breeding based on mode of reproduction

Pflanzenzüchter wenden je nach Fortpflanzungsart der Pflanzen unterschiedliche Methoden an , darunter:

Die Art der Fortpflanzung einer Kultur bestimmt ihre genetische Zusammensetzung, was wiederum der entscheidende Faktor für die Entwicklung geeigneter Züchtungs- und Selektionsmethoden ist . Die Kenntnis der Fortpflanzungsart ist auch für die künstliche Manipulation zur Züchtung verbesserter Typen von wesentlicher Bedeutung. Nur solche Züchtungs- und Selektionsmethoden sind für eine Kultur geeignet, die ihren natürlichen Zustand nicht beeinträchtigt oder die Aufrechterhaltung eines solchen Zustands gewährleistet. Aus solchen Gründen führt die Auferlegung einer Selbstbefruchtung bei fremdbefruchtenden Pflanzen zu einer drastischen Leistungsminderung.

Zu Unterrichtszwecken wird die Pflanzenzüchtung in vier Kategorien unterteilt: Linienzüchtung (autogame Pflanzen), Populationszüchtung ( allogame Pflanzen), Hybridzüchtung (meist allogame Pflanzen, einige autogame Pflanzen), Klonzucht (vegetativ vermehrte Pflanzen).

Selbstbefruchtende Pflanzen (autogame Pflanzen)

Bestimmte Einschränkungen führten dazu, dass sich die Mechanismen der Selbstbefruchtung (teilweise und vollständige Selbstbefruchtung) bei einer Reihe von Pflanzenarten entwickelten. Einige der Gründe, warum eine selbstbefruchtende Fortpflanzungsmethode so effektiv ist, sind die Wirksamkeit der Fortpflanzung sowie die Verringerung der genetischen Variation und damit die Fixierung hochangepasster Genotypen . Bei selbstbefruchtenden Pflanzen tritt fast keine Inzuchtdepression auf, da die Fortpflanzungsart eine natürliche Selektion in Wildpopulationen solcher Pflanzen ermöglicht.

Kritische Schritte zur Verbesserung selbstbefruchtender Pflanzen sind die Wahl der Eltern und die Identifizierung der besten Pflanzen bei der Trennung von Generationen. Der Züchter sollte auch bestimmte Ziele bei der Wahl der Eltern haben. Selbstbefruchtung ist leichter zu pflegen, dies kann jedoch zum Missbrauch von Saatgut führen.

Einige der agronomisch wichtigen, selbstbefruchtenden Pflanzen umfassen Weizen, Reis, Gerste, trockene Bohnen, Sojabohnen, Erdnüsse, Tomaten usw.

Massenauswahl

Diese Auswahlmethode hängt hauptsächlich von der Auswahl der Pflanzen nach ihrem Phänotyp und ihrer Leistung ab. Das Saatgut ausgewählter Pflanzen wird für die nächste Generation gesammelt. Diese Methode wird verwendet, um die Gesamtpopulation durch positive oder negative Massenselektion zu verbessern. Die Massenselektion wird in selbstbefruchtenden Pflanzen nur in begrenztem Umfang angewendet und ist eine wirksame Methode zur Verbesserung von Landrassen. Diese Auswahlmethode ist nur bei hoch vererbbaren Merkmalen wirksam. Ein Mangel an Massenselektion ist der große Einfluss der Umwelt auf die Entwicklung, den Phänotyp und die Leistung einzelner Pflanzen. Dies kann auch insofern von Vorteil sein, als Sorten für die lokale Leistung ausgewählt werden können.

Die geschichtete Massenselektion für die Ohrgröße über 22 Zyklen hat den Pflanzenphänotyp in der Maispopulation Zacatecas 58 drastisch verändert . Pflanzen im C22-Zyklus waren 50 cm größer, hatten den doppelten Blattflächenindex, erreichten 7 Tage später die Anthese und hatten einen 30% höheren Ernteindex als C0 (Tabelle 1) Wachstumsunterschiede wurden früh in der Ontogenese festgestellt . Das Wurzelwachstum von C22 überstieg das von C0 und das Verhältnis von Sproßtrockenmasse zu Wurzeltrockenmasse wurde um fast 12% von 8,0 ± 0,2 auf 7,1 ± 0,1 verringert (Tabelle 2). Die Analyse der Ertragskomponenten ergab, dass C22 C0 in Bezug auf Korngewicht, Anzahl der Reihen pro Ohr, Anzahl der Körner pro Reihe und Gesamtausbeute pro Flächeneinheit überlegen war (Tabelle 3). Da die beiden Genotypen phänologisch unterschiedlich waren, sind die Optima der Pflanzdichte wahrscheinlich für jede Population unterschiedlich.

Auswahl von fremdbefruchtenden Pflanzen

Pflanzenarten, bei denen die normale Art der Samenbildung durch einen hohen Grad an Fremdbestäubung erfolgt, weisen charakteristische Fortpflanzungsmerkmale und Populationsstrukturen auf. Das Vorhandensein von Selbststerilität, Selbstunverträglichkeit, unvollkommenen Blüten und mechanischen Hindernissen macht die Pflanze für einen normalen Samenansatz von Fremdpollen abhängig. Jede Pflanze erhält eine Pollenmischung von einer großen Anzahl von Individuen mit jeweils unterschiedlichen Genotypen. Solche Populationen zeichnen sich durch ein hohes Maß an Heterozygotie mit enormer freier und potenzieller genetischer Variation aus, die durch den freien Genfluss zwischen Individuen innerhalb der Populationen in einem stabilen Zustand gehalten wird.

Ziel bei der Entwicklung von Hybridsorten ist es, die produktivste Heterozygote aus der Population zu identifizieren , die dann unter Ausschluss anderer Mitglieder der Population produziert wird.

Massenauswahl

Es ist die einfachste, einfachste und älteste Selektionsmethode, bei der einzelne Pflanzen auf der Grundlage ihrer phänotypischen Leistung ausgewählt werden. Die Auswahl von Massensamen erwies sich in den Anfangsstadien als sehr effektiv bei der Verbesserung von Mais, aber ihre Wirksamkeit, insbesondere zur Verbesserung des Ertrags, wurde bald deutlich heftige Kritik, die in der Verfeinerung der Methode der Massenauswahl gipfelte. Die Auswahl nach der Bestäubung bietet keine Kontrolle über den Pollenelternteil, wodurch eine wirksame Auswahl nur auf weibliche Eltern beschränkt ist. Die Heritabilitätsschätzungen werden um die Hälfte reduziert, da nur Eltern zur Samenernte verwendet werden, während die Pollenquelle nach der Kreuzbestäubung nicht bekannt ist.

Wiederkehrende Auswahl

Diese Art der Auswahl ist eine verfeinerte Version des Massenauswahlverfahrens und unterscheidet sich wie folgt:

  • Visuell ausgewählte Personen aus der Grundpopulation werden Nachkommen- Tests unterzogen
  • Individuen, die auf der Grundlage der Nachkommen-Testdaten ausgewählt wurden, werden auf jede mögliche Weise miteinander gekreuzt, um Samen zu produzieren, um die neue Grundpopulation zu bilden.

Halbgeschwisterauswahl mit Nachkommenschaftstest

Die Auswahl erfolgt auf der Grundlage der Leistung des Nachkommenschaftstests anstelle des phänotypischen Erscheinungsbilds der Elternpflanzen. Samen von ausgewählten Halbgeschwistern, die durch zufällige Pollen aus der Population bestäubt wurden (was bedeutet, dass nur der weibliche Elternteil bekannt und ausgewählt ist, daher der Begriff "Halbgeschwister"), werden zum Zweck der Selektion in nicht replizierten Nachkommenreihen gezüchtet. Ein Teil des Samens wird gepflanzt, um die Ertragsfähigkeit oder den Zuchtwert für jeden Charakter jeder Pflanze zu bestimmen. Das Saatgut aus den produktivsten Reihen oder das Restsaatgut aus den herausragenden Halbgeschwistern wird in großen Mengen gesammelt, um einen Selektionszyklus abzuschließen.

Vollgeschwisterauswahl mit Nachkommenschaftstest

Eine Reihe von Vollgeschwisterfamilien, die jeweils durch Kreuzungen zwischen den beiden Pflanzen aus der Grundpopulation hergestellt wurden, werden in wiederholten Versuchen bewertet. Ein Teil jeder Vollgeschwisterfamilie wird zur Rekombination gespeichert. Basierend auf der Bewertung wird der Restsamen ausgewählter Vollgeschwisterfamilien verwendet, um die besten Familien zu rekombinieren.

Züchtung von asexuell vermehrten Pflanzen

Die asexuelle Fortpflanzung umfasst alle Arten der Vermehrung von Pflanzen, bei denen keine normale Gametenbildung und -befruchtung stattfindet, wodurch sich diese Pflanzen deutlich von normalen Saatgutproduktionskulturen unterscheiden. In Abwesenheit einer sexuellen Fortpflanzung bleibt die genetische Zusammensetzung des zu vermehrenden Pflanzenmaterials im Wesentlichen dieselbe wie die der Quellpflanze.

Klone von Mutterpflanzen können mit der genauen genetischen Zusammensetzung der Mutterpflanze hergestellt werden. Überlegene Pflanzen werden ausgewählt und vegetativ vermehrt; Die vegetativ vermehrten Nachkommen werden verwendet, um stabile Sorten ohne jegliche Verschlechterung aufgrund der Trennung von Genkombinationen zu entwickeln. Dieses einzigartige Merkmal der asexuellen Fortpflanzung trug zur Entwicklung einer Reihe von Obst- und Gemüsesorten bei, darunter Trauben , Äpfel , Birnen und Pfirsiche .

Verbesserung des asexuellen Pflanzenmaterials durch Selektion

Die Auswahl in diesen Kulturen beschränkt sich auf das Material, das aus anderen Quellen wie Feldplantagen eingeführt wird. Die Verbesserung von asexuell vermehrten Pflanzen durch induzierte Mutationen hat deutliche Vor- und Nachteile. Jede vegetative Vermehrung kann mit Mutagenen behandelt werden, und sogar eine einzelne wünschenswerte Mutante oder ein Teil einer mutierten Vermehrung (Chimäre) kann als verbesserter Typ der ursprünglichen Sorte multipliziert werden.

Auswahl asexueller Pflanzen

Die Auswahl im Fall von asexuellen Pflanzen kann als die Auswahl der leistungsstärksten Pflanze und deren vegetative Vermehrung definiert werden. Da Pflanzen nicht vollständig genetisch stabil sind, ist zu erwarten, dass im Laufe der Jahre Abweichungen auftreten werden. Die Auswahl ist somit ein fortlaufender Prozess, bei dem Abweichungen ausgewählt oder aus dem Auswahlprogramm entfernt werden. Der Hauptzweck der Auswahl besteht darin, die Qualität und den Ertrag der bevorstehenden Plantagen zu verbessern. Bei der Auswahl asexueller Pflanzen können verschiedene Ansätze verfolgt werden, beispielsweise die Massenselektion und die Klonselektion aus Klonblöcken.

Bei der Massenauswahl müssen einige Faktoren bei der Auswahl von Pflanzen in einem Mutterblock berücksichtigt werden, z. B. Weinberg. Der Zeitpunkt der Auswahl ist ein wichtiger Faktor, da Sie auswählen müssen, wann die meisten Merkmale der Pflanze deutlich sichtbar sind. Bei asexuellen Stauden ist die beste Zeit kurz vor der Ernte. Für die besten Ergebnisse muss die ausgewählte Pflanze in der nächsten Saison bewertet werden, wenn Wachstumsstörungen, Urlaubsentstellungen und Virussymptome am besten sichtbar gemacht werden. Die Massenauswahl erfolgt jährlich für mindestens drei Jahre in derselben Anlage. Eine Anlage, die in einem bestimmten Jahr des Auswahlzyklus nicht den Anforderungen entspricht, wird aus dem Programm gestrichen.

Neue Klonentwicklung

Die Entwicklung und Registrierung neuer Klone erfolgt durch lokale Klonauswahl in alten Plantagen sowie durch den Import hochwertiger Klone aus dem Ausland zur lokalen Bewertung.

Ein Klon ist der vegetative Nachwuchs einer bestimmten Mutterpflanze; es zeigt keine genetischen, morphologischen oder physiologischen Abweichungen von der Mutterpflanze. Die Auswertung erfolgt mit den verschiedenen ausgewählten Klonen nach der Auswahl.

Siehe auch

Verweise

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