Στόχος: Η προσθήκη ενός γνωρίσματος, συνήθως μονογονιδιακού, σε μια καλή ποικιλία

Transcript

1 Στόχος: Η προσθήκη ενός γνωρίσματος, συνήθως μονογονιδιακού, σε μια καλή ποικιλία Απαιτούμενα: - επαναλαμβανόμενος γονέας σειρά λήπτης - μη επαναλαμβανόμενος γονέας σειρά δότης ή δωρητής - σαφής έκφραση του γνωρίσματος - επιτυχής διασταύρωση Συνήθεις χρήσεις: - ενσωμάτωση γονιδίων ανθεκτικότητας - μεταφορά γονιδίων σε σειρές elite - μεταφορά ποσοστικών γνωρισμάτων - παραγωγή ισογονιδιακών σειρών - μεταφορά κυτταροπλάσματος

2 Η γενετική της αναδιασταύρωσης (1) Μέση αναλογία γονιδίων (ποσοστό γονιδιώματος) κατά τη διαδικασία της αναδιασταύρωσης* Γενεά Λήπτης Δότης F BC BC BC BC BC BC m 1-(1/2) m+1 (1/2) m+1 Προϋπόθεση: - απουσία επιλογής (πλην του προς μεταφορά γνωρίσματος) και γενετικής σύνδεσης με τα ανεπιθύμητα γονίδια - το κυτταρόπλασμα παραμένει ίδιο - η φυσική επιλογή δεν ευνοεί γονίδια του δότη

3 Η γενετική της αναδιασταύρωσης (2) Ποσοστό (%) φυτών ομοζύγωτων για τα γονίδια του λήπτη: n m 2 1 m 2 Γονίδια που διαφέρουν στους γονείς Γενεά αναδιασταύρωσης % Η επιλογή φυτών παρόμοιων με το λήπτη επιταχύνει την ανάκτηση του γονιδιώματός του

4 F 2 ΑαΒb 1/16 ΑΑBB, 15/16 άλλοι Βελτίωση Φυτών Η γενετική της αναδιασταύρωσης (3) Γονέας λήπτης: ΑAbb Γονέας δότης: ααbb Επιθυμητός γονότυπος: ΑΑBB BC 1 ΑΑbb ΑαΒb 1/4 AABb, 3/4 άλλοι. Με αυτογονιμοποίηση παίρνουμε εύκολα τον ΑΑBB, γιατί απαιτούνται λιγότερα φυτά

5 Η γενετική της αναδιασταύρωσης (3 συνέχεια) Θεωρητικός αριθμός απαραίτητων φυτών για παρουσία όλων των γονοτύπων Γονίδια που διαφέρουν στους γονείς F n 4 n 2 n

6 Η επίδραση της σύνδεσης Η αναδιασταύρωση προάγει την απάλειψη aνεπιθύμητης σύνδεσης: 1 - (1 - p) m+1 Πιθανότητα απάλειψης ανεπιθύμητου γονιδίου συνδεδεμένου με το επιθυμητό γονίδιο στο γονέα δότη Τιμή ανασύνδεσης BC 5 BC 6 BC 7 Αυτογονιμοποίηση (5 γενεές) 0.5 0,9843 0,9922 0,9961 0, ,8823 0,9120 0,9424 0, ,4686 0,5217 0,5695 0, ,0585 0,0679 0,0773 0,01

7 Η επίδραση της σύνδεσης Γενεές κατά τις οποίες παραμένει η σύνδεση: t = 1/p Μέσος απαιτούμενος αριθμός BCs για αποσύνδεση επιθυμητού από ανεπιθύμητο γονίδιο Τιμές ανασύνδεσης Αναδιασταυρώσεις 0,5 2 0,3 4 0,1 10 0,03 34

8 Αριθμός αναγκαίων αναδιασταυρώσεων Καθορίζεται από το επιθυμητό ποσοστό ανάκτησης του γονιδιώματος του λήπτη την ένταση επιλογής για γνωρίσματα του λήπτη την ομοιότητα των δύο γονέων το βαθμό γενετικής σύνδεσης επιθυμητών με μη επιθυμητά γονίδια του δότη Συνήθως απαιτούνται 5-7 γενεές πλήρη επιθυμητή ομοζυγωτία Σημαντική επιτάχυνση με τη χρήση μοριακών δεικτών

9 Μεταφορά κυρίαρχου γονιδίου ανθεκτικότητας Περίοδος Δότης (Β) Λήπτης (Α) 1 RR rr 2 F 1 Rr rr με Α 3 BC 1 Rr rr Επιλέγονται ανθεκτικά φυτά παρόμοια με Α. με Α 4 BC 2 Rr rr : 8 BC 6 Rr 9 BC 6 F 2 10 BC 6 F 3 Όπως στην BC Αξιολόγηση Αύξηση σπόρου Αυτογονιμοποίηση ανθεκτικών φυτών. Συγκομιδή κατά φυτό Σπορά απογόνων ατομικών φυτών. Επιλογή για ανθεκτικότητα και ομοιότητα με Α Όπως BC 6 F 2 μαζική συγκομιδή ομοζύγωτων επιθυμητών απογόνων

10 Μεταφορά υπολειπόμενου γονιδίου ανθεκτικότητας Περίοδος Δοτής (Β) Λήπτης (Α) rr X RR 2 F 1 Rr X RR με Α 3 BC 1 RR, Rr Αυτογονομοποίηση 4 BC 1 F 2 RR, Rr, rr X RR Επιλογή ανθεκτικών φυτών & αναδιασταύρωση με Α 5 BC 2 Rr X RR με Α 6 BC 3 RR, Rr Αυτογονομοποίηση : : 10 BC 5 F 2 RR, Rr, rr X RR Επιλογή και αυτογονομοποίηση ανθεκτικών φυτών 11 BC 5 F 3 Σπορά ατομικών οικογενειών Επιλογή για γνωρίσματα Α Μαζική Συγκομιδή Αξιολόγηση Αύξηση Σπόρων

11 Μεταφορά ποσοτικών γνωρισμάτων Πολυπλοκότερη διαδικασία Μειώνεται η αναλογία επιθυμητών γονοτύπων στους απογόνους των αναδιασταυρώσεων και απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός φυτών Δυσχερέστερη αναγνώριση επιθυμητών γονοτύπων - αυτογονιμοποίηση μετά από κάθε BC ώστε να επιλέξουμε φυτά ομοζυγωτικά με μεγάλη συχνότητα επιθυμητών αλληλομόρφων - δοκιμασία απογόνων

12 Πλεονεκτήματα Βαθμιαία βελτίωση με προβλεπόμενο τελικό αποτέλεσμα Ανεξαρτησία από περιβάλλον (εκτός για την επιλογή του γνωρίσματος προς μεταφορά). Δυνατότητα δραστικής επιτάχυνσης Δεν απαιτείται πολύς χρόνος για την αξιολόγηση των ποικιλιών που προκύπτουν Δεν απαιτείται μεγάλος αριθμός φυτών Είναι ο μόνος τρόπος (κλασσικής μεθοδολογίας) για μεταφορά γονιδίων μεταξύ ειδών και μεταφορά κυτταροπλάσματος Μειονεκτήματα Η νέα ποικιλία δεν υπερτερεί του επαναλαμβανόμενου γονέα πλην του γνωρίσματος Πιθανότητα μεταφοράς στενά συνδεδεμένων ανεπιθύμητων γονιδίων Με την ολοκλήρωση της διαδικασίας η νέα ποικιλία μπορεί να έχει ξεπεραστεί στην αγορά