ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ. 7η ΙΑΛΕΞΗ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΣΤΑΥΡΟΓΟΝΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΩΝ

Transcript

1 ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 7η ΙΑΛΕΞΗ ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΣΤΑΥΡΟΓΟΝΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΩΝ ΦΥΤΩΝ

2 Μαζική Επιλογή Η παλαιότερη µέθοδος Γενετικής Βελτίωσης Κυρίως χρησιµοποιείται για την βελτίωση πληθυσµών σταυρογονιµοποιούµενων φυτών ΑΠΛΗ ΜΟΡΦΗ: επιλέγονται ατοµικά τα φυτά µε τα επιθυµητά φαινοτυπικά χαρακτηριστικά από τον πληθυσµό και ο σπόρος τους ανακατεύεται για να χρησιµοποιηθεί για την επόµενη γενιά 1. Ο σπόρος των επιλεγµένων φυτών προέρχεται απόελεύθερηεπικονίαση(η γύρηάγνωστης προέλευσης) 2. Η επιλογή είναι φαινοτυπική και όχι επιλογή απογόνων

3 Μαζική Επιλογή Έχει µεγάλη παράδοση εφαρµογής στα σταυρογονιµοποιούµενα είδη. Εκτεταµένη χρήση για βελτίωση πληθυσµών στα τεύτλα, στο καλαµπόκι, στα κτηνοτροφικά φυτά και στο βαµβάκι Παρόλο που η επιλογή στηρίζεται στο φαινότυπο, σκοπός της είναι η αύξηση στον πληθυσµό των γονότυπων µε τα ανώτερα χαρακτηριστικά Αποτελεσµατική και σαν αρνητική επιλογή (πολ/σµός σπόρου ποικιλίας ή πληθυσµού σε εµπορική κλίµακα και αρχική εισαγωγή ποικιλίας σε βελτιωτικό πρόγραµµαήεµπορική κλίµακα)

4 Μαζική Επιλογή Η αποτελεσµατικότητά της εξαρτάται από την ακρίβεια µε την οποία ο φαινότυπος του φυτού αντιστοιχεί στο γονότυπό του Προϋπόθεση για την επιτυχία της επιλογής: η ύπαρξη γενετικής παραλλακτικότητας στον πληθυσµό για το χαρακτηριστικό που επιλέγουµε Τότε ο ρυθµός προόδου εξαρτάται από την ευκολία που ο βελτιωτής µπορεί να αναγνωρίσει φαινοτυπικά τα φυτά που διαφέρουν και γονοτυπικά (ρόλος του περιβάλλοντος αναποτελεσµατική για ποσοτικά χαρακτηριστικά)

5 Μαζική Επιλογή Πλεονεκτήµατα Απλότητα και ευκολία εφαρµογής (φαινοτυπική επιλογή και ανάµιξη σπόρων επιλεγµένων φυτών για την επόµενη γενιά απουσία ελέγχου επικονιάσεων) Καλή και γρήγορη αποτελεσµατικότητα για χαρακτηριστικά µε µεγάλο συντελεστή κληρονοµικότητας και χωρίς επίδραση του περιβάλλοντος. Κατάλληλη για ποιοτικά χαρακτηριστικά και ιδιαίτερα όταν κληρονοµείται σε υπολειπόµενη µορφή

6 Μαζική Επιλογή Μειονεκτήµατα Μικρή αποτελεσµατικότητα για χαρακτηριστικά µε µικρό συντελεστή κληρονοµικότητας (µειονεκτεί γιατί η επιλογή στηρίζεται στο φαινότυπο που µπορεί να µην αντιστοιχεί στο γονότυπο λόγω της επίδρασης του περιβάλλοντος) Απουσία ελέγχου της επικονίασης (τα επιλεγµένα φυτά συνεισφέρουν στην επόµενη γενιά τα γονίδιά τους ως µητρικά φυτά του σπόρου ενώ η γύρη που τα γονιµοποιεί προέρχεται είτε από επιθυµητά είτε από µη φυτά η επιλογή γίνεται µόνο για τα γονίδια του θηλυκού γονέα και χάνει το 50 % της αποτελεσµατικότητάς της

7 Μαζική Επιλογή Τροποποιήσεις Το κιγκλιδωτό τεµάχιο Κάθε σπάδικας και αυλακιά (για το καλαµπόκι) Το κιγκλιδωτό τεµάχιο (griding). Η σύγκριση και αξιολόγηση γίνεται µεταξύ των φυτών στο ίδιο υποτεµάχιο και επιλέγονται τα καλύτερα από όλα τα υποτεµάχια

8 Μαζική Επιλογή Τροποποιήσεις Κάθε σπάδικας και αυλακιά (Ear to row selection, για το καλαµπόκι) 1. Σπόροι από σπάδικες φυλάσσονται χωριστά και κάποιοι σπόροι από κάθε σπάδικα σπέρνονται σε µία γραµµή 2. Κάθε γραµµή αξιολογείται και επιλέγονται οι καλύτερες γραµµές 3. Με βάση την επιλογή των γραµµών αναµιγνύεται ίση ποσότητα σπόρου από το υπόλοιπο από τους σπάδικες που προέρχονται οι επιλεγµένες γραµµές και χρησιµοποιείται για τον επόµενο κύκλο επιλογής

9 Παραγωγή Υβριδίων Οι βελτιωτές του καλαµποκιού ήταν οι πρώτοι που κατανόησαν τη δυναµική της ζωηρότητας των υβριδίων και θεµελίωσαν τις µεθόδους εµπορικής παραγωγής υβριδιόσπορου Εµπορικό υβρίδιο: οι F 1 πληθυσµοί που χρησιµοποιούνται για εµπορική καλλιέργεια και που προέρχονται από σπόρο από διασταύρωση των γενετικά ανόµοιων γονέων του (καθαρές σειρές, κλώνοι, ποικιλίες ή και ελεύθερα επικονιαζόµενοι πληθυσµοί) ιαδεδοµένη η χρήση τους σε καλλιέργειες που ο υβριδιόσπορος παράγεται εύκολα και οικονοµικά

10 Πλεονεκτήµατα Υβριδίων 1. Η ετέρωση (η αυξηµένη ευρωστία που συντελεί στην αύξηση της παραγωγής) 2. Ηοµοιοµορφία των φυτών σε όλα τα χαρακτηριστικά τους 3. Ησυµπληρωµατική δράση γονιδίων (συνδυασµός των επιθυµητών χαρακτηριστικών των δύο γονέων για επικρατή χαρακτηριστικά) Απλό υβρίδιο: το F 1 υβρίδιο ιπλό υβρίδιο: διασταύρωση δύο απλών υβριδίων Σήµερα χρησιµοποιούνται τα απλά (εξίσου αποδοτικά λόγω των καθαρών σειρών ανώτερης ποιότητας, χαµηλότερο κόστος και µεγαλύτερη οµοιοµορφία)

11 ιαδικασία Παραγωγής Υβριδίων 1. Επιλογή επιθυµητών φυτών από ετεροζύγωτο πληθυσµό 2. Αυτογονιµοποίηση αυτών των φυτών και επιλογή επί σειρά γενεών για τη δηµιουργία των καθαρών (οµόµεικτων) σειρών που θα χρησιµοποιηθούν σαν γονείς 3. ιασταύρωση των καθαρών σειρών και αξιολόγηση των παραγόµενων υβριδίων

12 Επιλογή επιθυµητών φυτών από ετεροζύγωτο πληθυσµό Ο αρχικός πληθυσµός που θα χρησιµοποιηθεί για τηνπαραγωγήτωνκαθαρώνσειρώνέχεικρίσιµη σηµασία για την επιτυχία του προγράµµατος (πρέπει να περιέχει τα γονίδια που θέλουµε να υπάρχουν στις καθαρές σειρές και στο υβρίδιο) ηλαδή οι δυνατότητες του προγράµµατος καθορίζονται από την ποιότητα του αρχικού γενετικού υλικού Επιλέγονται πληθυσµοί µε δοκιµασµένη προσαρµοστικότητα στην περιοχή που θα καλλιεργηθούν και µε όλαταεπιθυµητά χαρακτηριστικά (F 2 πληθυσµός ή ποικιλίες συνθ.)

13 Αυτογονιµοποίηση και Επιλογή Σκοπός η επιλογή φυτών µε τα επιθυµητά χαρακτηριστικά και η σταθεροποίησή τους µε τη δηµιουργία οµοζυγωτίας Η αυτογονιµοποίηση µετατρέπει ετεροζύγωτα άτοµα γρήγορασεοµοζύγωτα. Το 50 % της ετεροζυγωτίας που υπάρχει σε κάθε γενετικό τόπο χάνεται σε κάθε γενιά αυτογονιµοποίησης Το ποσοστό των εντελώς οµοζύγοτων φυτών για ν γονίδια που διασχίζονται µετά από µ γενιές αυτογονιµοποίησης x=[(2 µ -1)/2 µ ] ν

14 διασταύρωση ΑΑ x αα ετεροζυγωτία οµοζυγωτία F 1 Αα 100,0 % 0,0 % F 2 1ΑΑ : 2Αα : 1αα 50,0 % 50,0 % F 3 2ΑΑ / 1ΑΑ : 2Αα : 1αα / 2αα 25,0 % 75,0 % F 4 12,5 % 87,5 % F 5 6,3 % 93,7 % F 6 3,1 % 96,9 % F 7 1,6 % 98,4 %

15 ΑΡΙΘΜΟΣ ΓΟΝΙ ΙΩΝ Ποσοστό φυτών συγχρόνως οµοζύγωτα για Ν γονίδια ΑΡΙΘΜΟΣ ΓΕΝΕΩΝ ΑΥΤΟΓΟΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗΣ 2 (F 3 ) 5 (F 6 ) 8 (F 9 ) 1 75,0 96,9 99,6 5 23,7 85,3 98,1 10 5,6 72,9 96,2 20 0,3 53,0 92,5 40 0,001 28,1 85,5

16 ιασταύρωση των καθαρών σειρών και αξιολόγηση των παραγόµενων υβριδίων Η διασταύρωση 2 οποιωνδήποτε καθαρών σειρών δίνει ένα F 1 υβρίδιο που αναµένεται να είναι έστω και ελάχιστα πιο παραγωγικό και ζωηρό από τους γονείς του. Λίγες καθαρές σειρές όταν διασταυρωθούν παράγουν υβρίδια που παρουσιάζουν αυξηµένη ετέρωση Συνδυαστική Ικανότητα: η ικανότητα µιας καθαρής σειράς να παράγει ανώτερα υβρίδια όταν διασταυρώνεται µε άλλες Όλοι οι δυνατοί συνδυασµοί ν καθαρών σειρών µεταξύ τους είναι ν(ν-1)/2 Από 20 προκύπτουν 190 και από υβρίδια

17 Κορυφαία ιασταύρωση (top cross) Οι καθαρές σειρές που θέλουµε να αξιολογήσουµε διασταυρώνονται µε φυτά ενός πληθυσµού ή µίας ποικιλίας. Οι παραγόµενοι συνδυασµοί αξιολογούνται σε πειράµατα µε επαναλήψεις Γενική Συνδυαστική Ικανότητα: η ικανότητα µιας καθαρής σειράς να δίνει καλά αποτελέσµατα σε όλες γενικά τις διασταυρώσεις Ειδική Συνδυαστική Ικανότητα: η ικανότητα µιας καθαρής σειράς να δίνει καλά αποτελέσµατα σε ορισµένες µόνο διασταυρώσεις Η εκτίµηση των παραπάνω γίνεται µε τη χρήση κατάλληλου πληθυσµού ή ποικιλίας στις διασταυρώσεις (µε έναν ανοµοιογενή ετερωζύγωτο ή µε οµοιογενή πληθυσµό αντίστοιχα