Φυσικοί πληθυσμοί: Επιλογή καθαρών σειρών Μαζική επιλογή

Transcript

1 Μέθοδοι βελτίωσης Πηγές Μέθοδοι Φυσικοί πληθυσμοί: Επιλογή καθαρών σειρών Μαζική επιλογή Διασπώμενοι: Μαζική βελτίωση πληθυσμοί (F 2 ) Γενεαλογική βελτίωση Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους Διασταυρώσεις F 1 : Υβρίδιο για εμπορία Αναδιαστάυρωση

2 Επιλογή καθαρών σειρών Στόχοι Στάδια - ο προσδιορισμός των καλύτερων γονοτύπων που βρίσκονται στον πληθυσμό - παραγόμενοι απόγονοι: ένας γονότυπος - αρχική επιλογή φυτών - συγκομιδή σπόρου κατά φυτό - αξιολόγηση των απογόνων κάθε φυτού και αυστηρή διαλογή με βάση οπτικές παρατηρήσεις - διατοπική και διαχρονική πειραματική αξιολόγηση για παραγωγική συμπεριφορά - αύξηση σπόρου της καλύτερης σειράς (νέα ποικιλία)

3 Επιλογή καθαρών σειρών Επιλογή μεμονωμένων φυτών και συγκομιδή σπόρου κατά φυτό Μ 1 Μ 2 Μ 3 Μ 4 Μ 5 Μ Αξιολόγηση σε σειρές και απόρριψη των μειονεκτικών με βάση οπτικές παρατηρήσεις. Δυνατότητα επανάληψης στο χρόνο. 1 3 Μ 3 Μ 1 Συγκριτικά πειράματα με επαναλήψεις τουλάχιστον για τρία χρόνια και σε αρκετές τοποθεσίες 1 Αύξηση σπόρου της καλύτερης σειράς η οποία θα αποτελέσει την καινούρια ποικιλία

4 Επιλογή καθαρών σειρών Πλεονεκτήματα μέγιστη γενετική πρόοδος υψηλότερος βαθμός ομοιομορφία χρήσιμη για εισαγόμενο υλικό αξιοποιώντας την αφανή παραλλακτικότητα Mειονεκτήματα απαιτητική σε μέσα για έλεγχο απογόνων γενετική ευπάθεια & μικρότερη προσαρμοστικότητα γρήγορα γενετική διάβρωση

5 Μαζική επιλογή Στόχοι Στάδια - η αύξηση της συχνότητας των υπέρτερων γονοτύπων ενός πληθυσμού - ο καθαρισμός ενός πληθυσμού από μη επιθυμητούς φαινοτύπους (διατήρηση ποικιλιακής ταυτότητας) - η δημιουργία μιας νέας ποικιλίας αυξάνοντας τη μέση απόδοση του πληθυσμού - επιλογή φυτών (θετική ή αρνητική) με ή χωρίς ανταγωνισμό - ανάμιξη σπόρου από τα επιλεγμένα φυτά - επανάληψη 1 & 2 σε διάφορα περιβάλλοντα - διατοπική ή διαχρονική πειραματική αξιολόγηση παραγωγικής συμπεριφοράς - αύξηση σπόρου πληθυσμού (νέα ποικιλία)

6 Μαζική επιλογή Επιλογή των καλύτερων φυτών. Ανάμιξη σπόρου από των καλύτερων φυτών. Δυνατότητα επανάληψης σε άλλα περιβάλλοντα Ρ Μ Ρ Μ Ρ Ο πληθυσμός σπόρου από τα καλύτερα φυτά αξιολογείται σε σύγκριση με μάρτυρα. Περαιτέρω διαχρονική και διατοπική πειραματική αξιολόγηση Ρ Αύξηση του σπόρου (νέα ποικιλία)

7 Μαζική επιλογή Πλεονεκτήματα ο ευκολότερος και ταχύτερος τρόπος παραγωγής νέων ποικιλιών από τοπικές ποικιλίες μεγαλύτερη προσαρμοστικότητα & σταθερότερη απόδοση των ποικιλιών ικανοποιητική φαινοτυπική ομοιομορφία παρά των γενετική ετερογένεια των πληθυσμών Μειονεκτήματα αναποτελεσματική για χαρακτηριστικά με μικρό h 2 ο πληθυσμός δεν αξιοποιεί το μέγιστο δυναμικό της καλύτερης καθαρής σειράς μικρότερη ομοιομορφία σε σχέση με τις καθαρές σειρές

8 Γενεαλογική επιλογή Στόχος: ο συνδυασμός επιθυμητών χαρακτηριστικών δύο ή περισσότερων γονοτύπων σε μία νέα ποικιλία Βασικές προϋποθέσεις επιτυχίας λεπτομερής καταγραφή στοιχείων επιλογή γονέων - συνήθως ο ένας γονέας είναι ήδη βελτιωμένος και προσαρμοσμένος (τοπική ποικιλία) - ο άλλος γονέας φέρει το ή τα επιθυμητά χαρακτηριστικά συνήθως εκφρασμένα σε μεγάλο βαθμό

9 Γενεαλογική επιλογή Μέθοδοι αναγνώρισης καλού γενετικού υλικού 1. Κατά σειρά 2. Ολικής βαθμολογίας 3. Ανεξάρτητης επιλογής Αναγκαία γνώση: - σχετικής οικονομικής σημασίας κάθε χαρακτηριστικού - συντελεστή κληρονομικότητας - γενετικές και φαινοτυπικές συσχετίσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών

10 Γενεαλογική επιλογή Μέθοδοι αναγνώρισης καλού γενετικού υλικού Κατά σειρά επιλογή Φυτικό υλικό Αρχικό υλικό Υλικό με γνώρισμα Α Υλικό με γνωρίσματα Α και Β Υλικό με γνωρίσματα Α, Β και Γ Υλικό με γνωρίσματα Α, Β, Γ και Δ Επιλογή Επιλογή φυτών με γνώρισμα Α Επιλογή φυτών με γνώρισμα Β Επιλογή φυτών με γνώρισμα Γ Επιλογή φυτών με γνώρισμα Δ Τελικό προϊόν Ενδείκνυται για περιοριστικά γνωρίσματα (πχ αντοχή στην ξηρασία) Μειονεκτήματα: χρονοβόρα, συνεχής μείωση γονιδιακού αποθέματος

11 Γενεαλογική επιλογή Μέθοδοι αναγνώρισης καλού γενετικού υλικού Ολική βαθμολογία Μέγιστο Ελάχιστο για επιλογή Φυτό Γνώρισμα προς επιλογή Α Β Γ Δ Άθροισμα X Ικανοποιητική μέθοδος υπό τον όρο ότι ο βαθμός επιλογής για κάθε γνώρισμα είναι υψηλός

12 Γενεαλογική επιλογή Μέθοδοι αναγνώρισης καλού γενετικού υλικού Ανεξάρτητη επιλογή Μέγιστο Ελάχιστο για επιλογή Φυτό Γνώρισμα προς επιλογή Α Β Γ Δ Άθροισμα X X X X Ικανοποιητική μέθοδος υπό τον όρο ότι ο βαθμός επιλογής για κάθε γνώρισμα είναι υψηλός

13 Γενεαλογική επιλογή Οι βάσεις της επιλογής Στόχος του βελτιωτή: η αξιόπιστη επιλογή επιθυμητών φυτών σε πρώιμα στάδια της διαδικασίας αυτογονιμοποίησης. Παράγοντας κλειδί: η κληρονομικότητα του γνωρίσματος Επιλογή μεταξύ των διασταυρώσεων Είναι δυνατή στην F 1 και στην F 2 εφόσον: - υπάρχουν κατάλληλοι μάρτυρες - αξιολόγηση πραγματοποιείται τουλάχιστον διατοπικά - ακολουθούνται κανονικές αποστάσεις σποράς Η πειραματική αξιολόγηση απογόνων της F 3 και F 4 παρέχει πλέον αξιόπιστες πληροφορίες για το δυναμικό των διασταυρώσεων που προκύπτουν από πειράματα

14 Γενεαλογική επιλογή Οι βάσεις της επιλογής (συνέχεια) Επιλογή μέσα στις διασταυρώσεις Η οπτική επιλογή μεμονωμένων φυτών για γνωρίσματα με υψηλό h 2 είναι αποτελεσματική από την F 2 γενεά Αντιθέτως, οπτική επιλογή γνωρισμάτων με χαμηλό h 2 είναι αναποτελεσματική τόσο στην F 2 όσο και στην F 3 Έχει προταθεί αξιολόγηση χωρίς ανταγωνισμό (διαδικασία επίπονη και με αμφισβητούμενη αποτελεσματικότητα) Η πρώτη σχετικά αξιόπιστη βάση επιλογής παρέχεται από την αξιολόγηση των απογόνων της F 3 και F 4

15 Γενεαλογική επιλογή Διαδικασία Διασταύρωση επιλεγμένων γονέων - παραγωγή F 1 & F 2 Επιλογή (~10%) στην F 2 - παραγωγή F 3 οικογενειών Σπορά F 3 (οικογένεια ανά σειρά). Επιλογή των καλύτερων φυτών από τις καλύτερες σειρές Επανάληψη επιλογής μεταξύ και εντός οικογενειών έως F 6 παραγωγή διαλογών (όλα τα φυτά μιας οικογένειας μαζί) F 7 F 10 : διατοπική πειραματική αξιολόγηση για επιλογή καλύτερων διαλογών F 11 F 12 : αύξηση σπόρου των καλύτερων διαλογών νέες ποικιλίες

16 Γενεαλογική μέθοδος Αραιή σπορά 30 σπόροι συγκομίζονται μαζί Επιλέγεται το 10% των καλύτερων φυτών (από 2,000-10,000) Αραιή σπορά (οικογένεια/σειρά) Επιλογή των καλύτερων(4-5) φυτών από τις καλύτερες σειρές Επανάληψη στην F 4, αλλά με έμφαση στις καλύτερες σειρές Κανονική σπορά οικογενειών Παραγωγή διαλογών Διατοπική αξιολόγηση Επιλογή καλύτερων διαλογών Αύξηση σπόρου Νέα ποικιλία

17 Γενεαλογική επιλογή Πλεονεκτήματα απόρριψη ανεπιθύμητου υλικού σε πρώιμο στάδιο η διαχρονική και πιθανώς διατοπική επιλογή επιτρέπει την έκφραση όλης της παραλλακτικότητας που υπάρχει τα λεπτομερή γενεαλογικά στοιχεία παρέχουν χρήσιμη πληροφόρηση για την κληρονομικότητα και επιτρέπουν τη μεγιστοποίηση της αξιοποιήσιμης γενετικής παραλλακτικότητας Μειονεκτήματα ιδιαίτερα απαιτητική σε εργασία, χρόνο και μέσα βασίζεται υπερβολικά στην ικανότητα του βελτιωτή να διακρίνει το υποσχόμενο υλικό το γονιδιακό απόθεμα είναι περιορισμένο η ομομειξία περιορίζει πολύ σύντομα τις δυνατότητες ανασυνδυασμού. Έτσι μπορούν να χαθούν αξιόλογοι γονότυποι, λόγω της αναποτελεσματικότητας επιλογής στην F 3 και F 4

18 Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους (SSD) Η μέθοδος αναπτύχθηκε σαν εναλλακτική λύση με δεδομένο το πρόβλημα αδυναμίας επιλογής ποσοτικών γνωρισμάτων (χαμηλό h 2 ) στις πρώτες γενεές αυτογονιμοποίησης μιας διασταύρωσης Γενετική Βάση Γενεά Αθροιστική γενετική διασπορά Γονέας Απόγονοι Ανάμεσα Μέσα F 2 F 3 1 1/2 F 3 F 4 3/2 1/4 F 4 F 5 7/4 1/8 F 5 F 6 15/8 1/

19 Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους (SSD) Διαδικασία Διασταύρωση επιλεγμένων γονέων παραγωγή F 1 και F 2 σπόρου Ξεκινώντας από την F 2, συγκομιδή ενός σπόρου από κάθε φυτό για παραγωγή F 3. Χρήση περιβάλλοντος για γρήγορη ωρίμανση. Δε λαμβάνονται παρατηρήσεις Επανάληψη μέχρι την F 5 γενεά που σπέρνεται αραιά για παραγωγή F 6 σπόρου που θα αξιολογηθεί σε σειρές. Απόρριψη εμφανώς μειονεκτικών φυτών Πειράματα αξιολόγησης και συνέχιση όπως στη γενεαλογική επιλογή

20 Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους ( SSD) Μαζική συγκομιδή Πυκνή σπορά (1,000-2,000 φυτά) Συγκομιδή ενός σπόρου από κάθε φυτό και ανάμιξη Αραιή σπορά - Ατομική συγκομιδή καλύτερων φυτών ( ) Σπορά F 7 οικογενειών σε σειρές Επιλογή καλύτερων οικογενειών (διαλογές) Προκαταρκτική αξιολόγηση Διατοπική αξιολόγηση Αύξηση σπόρου Νέα ποικιλία

21 Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους (SSD) Τροποποιήσεις Συνδυασμός με γενεαλογική επιλογή Γενεαλογική επιλογή μέχρι την F 4 για γνωρίσματα με υψηλό h 2 και συνέχιση με SSD Μέθοδος ενός όρχου (single hill) Οι απόγονοι κάθε φυτού σε όρχο συγκομιδή μερικών σπόρων αυτογονιμοποιήσης. Στην F 6 συγκομίζουμε ένα μόνο και συνεχίζουμε με κανονική SSD Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται ότι όλα τα φυτά της F 2 θα αντιπροσωπεύονται σε κάθε γενεά ομομειξίας

22 Καταγωγή από μεμονωμένους σπόρους (SSD) Πλεονεκτήματα Γρήγορη εναλλαγή γενεών: 2 έως 4 ανά έτος Μειωμένες απαιτήσεις σε χώρο, χρόνο και μέσα Ελάχιστη επίδραση φυσικής επιλογής στη συχνότητα των γονιδίων Μεγάλη παραλλακτικότητα στον πληθυσμό των σειρών (κάθε μία από διαφορετικό F 2 φυτό) Μειονεκτήματα Δεν επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή γενετική πρόοδος Μη αποτελεσματική για γνωρίσματα χαμηλού h 2 Πιθανότητα απώλειας συμμετοχής υπέρτερων F 2 στον τελικό πληθυσμό (από αποτυχία φυτρώματος) Απουσία αξιολόγησης σειρών σε ποικίλα περιβάλλοντα έλλειψη ενδείξεων προσαρμοστικότητας