Βελτίωση Φυτών. Ανάμεικτες ποικιλίες

Transcript

1 Στόχος: Η παράκαμψη των δυσμενών επιπτώσεων της απόλυτης ομοιομορφίας μιας μονογονοτυπικής ποικιλίας ως προς την: - ανθεκτικότητα σε διάφορες φυλές ενός παθογόνου - προσαρμοστικότητα σε διάφορα περιβάλλοντα Είδη: - μείγματα ισοσειρών ή ισογονιδιακών σειρών - μείγματα συγγενικών σειρών (φαινοτυπικά ομοιόμορφων) - μείγματα διαφορετικών σειρών (φαινοτυπικά ομοιόμορφων)

2 Μείγμα ισοσειρών ή ισογονιδιακών σειρών Χρησιμοποιούνται αποκλειστικά σαν στρατηγική απόκτησης σταθερής ανθεκτικότητας Κάθε ισοσειρά παράγεται σε ξεχωριστό πρόγραμμα αναδιασταύρωσης με κοινό επαναλαμβανόμενο γονέα και διαφορετικό επαναλαμβανόμενο γονίδιο Δότης Λήπτης Ισοσειρά Δ 1 (R 1 R 1 ) 5 A (rr) A, (R 1 R 1 ) Δ 2 (R 2 R 2 ) 5 A (rr) A, (R 2 R 2 ) Δ 3 (R 3 R 3 ) 5 A (rr) A, (R 3 R 3 ) Δ 4 (R 4 R 4 ) 5 A (rr) A, (R 4 R 4 ) Δ 5 (R 5 R 5 ) 5 A (rr) A, (R 5 R 5 ) Σύνθεση ισοσειρών για παραγωγή ανάμεικτης ποικιλίας

3 Μείγμα ισοσειρών ή ισογονιδιακών σειρών Πλεονεκτήματα Ομοιομορφία αγρονομικών χαρακτηριστικών Μία η λίγες από τις ισοσειρές του μείγματος μπορούν να προσβληθούν σε μία καλλιεργητική περίοδο-μικρή ζημία για τον παραγωγό Μειονεκτήματα Αναγκαία αλλαγή του μείγματος κάθε λίγα χρόνια λόγω της αλλαγής των φυλών του παθογόνου Πιθανότητα ανάπτυξης νέας φυλής του παθογόνου που θα προσβάλλει όλες τις ισοσειρές Απαξίωση του επαναλαμβανόμενου γονέα στην αγορά

4 Μείγματα συγγενικών σειρών Οι συγγενικές σειρές παράγονται: Α. Από πληθυσμούς διπλής διασταυρώσεως με ένα κοινό γονέα (Α Β) (Α C) Β. Με περιορισμένη αναδιασταύρωση (1-2 γενεές) σε κοινό γονέα Η διαδικασία είναι ταχύτερη και παράγει χρήσιμη γενετική παραλλακτικότητα για αγρονομικά χαρακτηριστικά (εκτός απο την ανθεκτικότητα) μεταξύ των συστατικών της ανάμεικτης ποικιλίας

5 Μείγματα διαφορετικών σειρών Παράγονται από μηχανική ανάμειξη σπόρου διαφορετικών γονοτύπωνποικιλιών (blends) Βασίζονται στην προσδοκία καλύτερης προσαρμοστικότητας και μπορούν να αξιοποιηθούν εκεί όπου δεν απαιτείται φαινοτυπική ομοιομορφία (εκτός του χρόνου ωρίμανσης και της ποιότητας) στοχεύοντας σε υψηλότερη απόδοση του μείγματος σε σχέση με την μέση απόδοση των συστατικών του

6 Αξιολόγηση των μειγμάτων (1) Παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη για τη σύσταση του μείγματος: Ο αριθμός των συστατικών (2-10) - μικρότερος για την υποβάθμιση ελαττώματος μιας καλής ποικιλίας - μεγαλύτερος για σταθερότερη ανθεκτικότητα Ποσοστό συμμετοχής κάθε συστατικού εξαρτάται από την παραγωγικότητά τους γιατί συνήθως η απόδοση του μείγματος προβλέπεται με ικανοποιητική ακρίβεια σταθμίζοντας ανάλογα τις ατομικές τους αποδόσεις σε συνθήκες μονοκαλλιέργειας

7 Αξιολόγηση των μειγμάτων (2) Είναι δυνατό να παρουσιαστούν αποκλίσεις από τη θεωρητική (μέση σταθμισμένη) απόδοση λόγω διαγονοτυπικού ανταγωνισμού: υπο-αντιστάθμιση συμπληρωματική αντιστάθμιση ουδέτερη αντιστάθμιση υπερ-αντιστάθμιση Η διαφορά θεωρητικής και πραγματικής απόδοσης κυμαίνεται περί το 3%

8 Αξιολόγηση των μειγμάτων (3) Συμπερασματικά: Μια ανάμεικτη ποικιλία είναι αποδοτική όταν το κάθε συστατικό της είναι αποδοτικό σε μονοκαλλιέργεια Το πλέον αποδοτικό συστατικό θα πρέπει να συμμετέχει με το μεγαλύτερο δυνατό ποσοστό Η αναγνώριση ανάμεικτων ποικιλιών με υπερ-αντιστάθμιση απαιτεί εκτετεταμένη διατοπική και διαχρονική αξιολόγηση

9 Μαζική Βελτίωση Στόχος: ο ευχερής χειρισμός διαχωριζόμενων πληθυσμών προς την ομοζυγωτία, για παραγωγή καθαρών σειρών, με κύριο παράγοντα τη φυσική επιλογή εναντίον μειονεκτικών γονοτύπων Διαδικασία: η F 2 και οι επόμενες γενεές (έως F 6-8 ) συγκομίζονται μαζικά οπότε επιλέγονται ατομικά φυτά που αξιολογούνται όπως στη μέθοδο επιλογής καθαρών σειρών

10 Περίοδος 1 2 P P 1 P 2 F 1 Μαζική Βελτίωση Αραιή σπορά F 1. Μαζική συγκομιδή ( φυτά) F 2 F 6 F 7 F 8 F 9 Σπορά σε κανονική πυκνότητα. Μαζική συγκομιδή σπόρου Δράση περιβάλλοντος ασθενειών (30-50,000 φυτά σε κάθε γενεά) Αραιή σπορά Ατομική συγκομιδή καλύτερων φυτών (1,000-5,000) Αξιολόγηση απογόνων (καθαρές σειρές) σε σειρές Επιλογή καλύτερων σειρών ( ) Προκαταρτικά πειράματα πολλών σειρών (απόδοση - ποιότητα) F 10 Λεπτομερής διατοπική αξιολόγηση Αύξηση σπόρου Νέα ποικιλία

11 Μαζική Βελτίωση Παραλλαγές της μεθόδου Τροποποιημένη μαζική βελτίωση: αραιή σπορά πρώτων γενεών για τεχνητή επιλογή εναντίον μειονεκτικών φυτών Μαζική γενεαλογική βελτίωση: η περίοδος μαζικής βελτίωσης διαρκεί μέχρι την εμφάνιση κρίσιμων περιβαλλοντικών συνθηκών (πχ ξηρασία, παγετός, ασθένειες) που επιτρέπουν την επιλογή ορισμένων γνωρισμάτων

12 Μαζική Βελτίωση Επίδραση της φυσικής επιλογής (1) Προσδοκίες Σε μακροπρόθεσμους (>10 έτη) μαζικούς πληθυσμούς - βελτίωση της μέσης απόδοσης του πληθυσμού - διατήρηση αγρονομικά καλύτερων γονοτύπων - αύξηση του ποσοστού τους για ευχερέστερη μετέπειτα διατήρηση Αναμένεται επομένως η προς το καλύτερο αλλαγή των συχνοτήτων επιθυμητών γονιδίων και γονοτύπων του πληθυσμού Σε βραχυπρόθεσμους (<10 έτη) μαζικούς πληθυσμούς - η μη απώλεια επιθυμητών γονοτύπων λόγω φυσικής επιλογής ή τυχαίας απόκλισης Ελπίζεται επομένως ότι ο πληθυσμός θα περιέχει ένα τυχαίο δείγμα όλων των ομοζύγωτων γονοτύπων του αρχικού πληθυσμού

13 Μαζική Βελτίωση Επίδραση της φυσικής επιλογής (2) Μελέτες σε μείγματα ποικιλιών σιταριού, κριθαριού, σόγιας, ρυζιού κτλ έδειξαν ότι: - το ποσοστό συμμετοχής των διαφόρων ποικιλιών μεταβλήθηκε σημαντικά στις πρώτες γενεές, με λίγες από αυτές να επικρατούν - διαφορετικές ποικιλίες επικρατούν σε διάφορα περιβάλλοντα - η ικανότητα επιβίωσης ενός γονοτύπου σε μείγμα δεν έχει μονοσήμαντη συσχέτιση με την παραγωγικότητά τους (θετική, αρνητική, η μηδενική)

14 Μαζική Βελτίωση Επίδραση της φυσικής επιλογής (3) Μακροπρόθεσμοι μαζικοί πληθυσμοί Μελέτες σε ανάμεικτες διασταυρώσεις (κριθάρι, σόργο)έδειξαν ότι: - η μέση απόδοση του πληθυσμού αυξάνεται με το χρόνο, ένδειξη ότι η φυσική επιλογή ευνοεί γονιδιακούς συνδυασμούς (γονοτύπους) με καλύτερη προσαρμοστικότητα και απόδοση - η βελτίωση αυτής της προσαρμοστικότητας-απόδοσης επιτυγχάνεται με διαφορετικό τρόπο για τα συστατικά της γνωρίσματα (αύξηση ή μείωση της συχνότητας των σχετικών γονιδίων) - η επιλογή καλύτερων γονοτύπων θα πρέπει να αρχίζει το αργότερο μέχρι την F 6 οπότε θα έχει επέλθει ομοζυγωτία, θα εξοικονομηθεί χρόνος και θα μειωθεί η πιθανότητα απώλειας επιθυμητών γονιδίων που παρουσιάζουν μειονεκτήματα τα οποία δεν ευνοεί η φυσική επιλογή (επιλεκτικό μειονέκτημα)

15 Μαζική Βελτίωση Επίδραση της φυσικής επιλογής (3) Βραχυπρόθεσμοι μαζικοί πληθυσμοί Μελέτες σε σιτάρι (ύψος-απόδοση) έδειξαν ότι: - ακόμη και βραχυπρόθεσμα συμβαίνουν μεταβολές στη συχνότητα γονιδίων και γονοτύπων και ότι συνήθως η απόδοση των πληθυσμών βελτιώνεται με το χρόνο - η φυσική επιλογή όμως συνήθως ευνοεί μη επιθυμητά γνωρίσματα (μεγάλο ύψος, μικρό μέγεθος σπόρου, οψίμιση) - στις παραπάνω περιπτώσεις η μαζική επιλογή (αποτελεσματική για χαρακτηριστικά με υψηλό h 2 ) μπορεί να απομακρύνει τους ανεπιθύμητους τύπους από τον πληθυσμό

16 Μαζική Βελτίωση Πλεονεκτήματα: Απλή μέθοδος, δεν απαιτούνται δαπανηρά μέσα Ευκολότερη απομόνωση επιθυμητών τύπων από συνδυασμένη φυσική (βασικά για ικανότητα ανταγωνισμού) και τεχνητή επιλογή Αποτελεσματικότερη από τη γενεαλογική επιλογή για γνωρίσματα με χαμηλό h 2 Κατάλληλη για βελτίωση μικρών σιτηρών Μειονεκτήματα Χρονοβόρα διαδικασία Έλλειψη πληροφόρησης γενεαλογικών σχέσεων Λιγότερο αποτελεσματική από τη γενεαλογική επιλογή για γνωρίσματα με υψηλό h 2 Η φυσική επιλογή δεν δρα πάντοτε υπέρ αγρονομικά επιθυμητών γνωρισμάτων