Metody tvorby genetické variability Hybridizace, mutageneze, polyploidie, haploidie, somaklonální variabilita, transgenoze,

Tvorba genetické variability Cíl: získat variabilní potomstvo, ze kterého lze vybrat genotypy s fenotypovým projevem odpovídajícím šlechtitelskému záměru Prostředky: Hybridizace (křížení) Mutageneze a polyploidizace Techniky in vitro Techniky genového inženýrství - transgenoze

Výběr rodičů: Účast dvou rodičů Nejlepší genotypy, donory rezistence apod. Synchronizované kvetení Kastrace: Odstranění samčích pohlavních orgánů (tyčinky, …) Izolace: Zabránění nežádoucímu opylení Izolátory (papír, síťovina, pytlovina, slámka…) Křížení

Rodiče a kvetení Růst v extrémních podmínkách nutí rostliny kvést Synchronizace postupnou výsadbou rostlin dle ranosti

Kastrace Stádium balónku Květ bramboru po kastraci připravený na opylení Květ bramboru nevhodný pro křížení (kastraci)

Izolace

Získání pylu: otrhání květů opatrné sušení (uvolnění pylu) vytřepání a uschování pylu Opylení: přenos pylu na bliznu (fixírkou, štětcem, apod.) Izolace: Lze využít také CMS (Cytoplasmatic Male Sterility) řepka, kukuřice, mrkev, cibule a cukrovky nahrazuje obtížnou kastraci využití zejména ve šlechtění na heterozi Křížení

Křížení a křižitelnost Blízké: vnitrodruhové křížení Nemění stupeň ploidie potomstva Křižitelnost snadná Potomstvo fertilní Vzdálené:mezidruhové a mezirodové Výsledkem jsou obvykle amfiploidy (allopolyploidy) Křižitelnost obtížná (poruchy ve vývoji zárodku) Problémy s fertilitou nebo životaschopností potomstva Metody usnadňující opylení (směsi pylu, opylení v raném stádiu zralosti blizny, transplantace agaru místo blizny)

Typy křížení Jednoduché kombinační křížení Přímé (AxB) Zpětné (BxA) Dialelní – několik linií, každá s každou –Úplné (reciproké) n.(n-1) AxB, AxC, BxC, BxA, CxA, CxB –Neúplné 0,5.n.(n-1) AxB, AxC, BxC, Cyklické – topcross –AxB, AxC, AxD, AxE….A=tester Složité kombinační křížení Tvorba multiliniových hybridů - (A x B) x (C x D) … Různý podíl genomu jednotlivých komponent {[(A x B) x C)] X D}

zpětné nasycovací křížení –Recipient R, Donor D P:R x D RD hybrid – 50% genotypu od obou rodičů Bc1:RD x R Bc2:RRD x R Bc3:RRRD x R Bc4:RRRRD x R Typy křížení Bc X = 0.5 (x+1) Bc X – podíl genotypu donora po x-té generaci zpětného křížení

Opakovaný backcross X X X D-50% D-25% D-12,5% RD

Vzdálená hybridizace Pšenice Triticum aestivum AABBDD Žito Secale cereale RR X 6n = 42 2n = 14 Sterilní hybrid ABDR 4n = 28 kolchicin 8n = 56 Tritikale (oktaploidní) AABBDDRR

Somatická hybridizace Fúze protoplastů Překonání nekřižitelnosti Získání vlastností cytoplazmy

Somatická hybridizace Chemická: PEG (Polyetylenglycol) a vysoká koncentrace Ca 2+ Elektrickým polem: –Střídání pulsů DC a AC pole –AC (spojování protoplastů do řetízků) –DC (propojení cytoplazem protoplastů)

Mutageneze Záměrné působení mutageny fyzikální nebo chemické povahy za účelem zvýšení frekvence mutací na úrovni genů jádra i cytoplazmy. –Odrůda ječmene - Diamant ( 1965–1976) X paprsky Doc. Ing. Josef Bouma, CSc. –Odrůda chmele - Bor (gama pole)

GAMA POLE – Japonský institut radiačního šlechtění Poloměr – 100 m Výkon – 88,8 TBq Zářič – 60 Co

Mutageneze Vrstvy: –I = dermatogen –II = periblem –III = plerom Vrstvy: –I a II - tunika –III - korpus

Mutageneze (Poinsettia) Barva listenů Poinsettie se liší podle toho, která vrstva meristému byla mutací zasažena. Rudá = normální (nemutovaná)

Polyploidizace překonání sterility po vzdálené hybridizaci zvýšení heterozygotnosti – vyšší variabilita a vitalita aplikace u objemových plodin dihaploidizace Tvorba polyploidů Chemicky Křížením

Polyploidizace 2n 4n Polyploidní odrůdy jetele mají vyšší výnos Umožnila rekonstrukci evoluce řepky olejky

Anortopolyploidie 2n x 4n 3n

Typy polyploidních genotypů V případě existence dvou alel lokusu A –AAAAquadruplex –AAAatriplex –AAaaduplex –Aaaasimplex –aaaanuliplex

Indukce haploidů Haploidní rostlina je sterilní Výchozí materiál pro rychlou homozygotizaci Diploidizace kolchicinem Cílem je rychlá tvorba linií

Tvorba haploidů Metody: –In vitro Androgeneze Gynogeneze –Eliminační křížení Po křížení dojde k eliminaci genomu jednoho z rodičů (pšenice x kukuřice)

Somaklonální variabilita Variabilita získaná na principu totipotence buňky Šlechtění a selekce in vitro Šlechtění bramboru a řepky

Genové techniky Cíl: Tvorba geneticky modifikované rostliny Přímá transgenoze (biolistika, elektroporace) Nepřímá transgenoze (Agrobacterium spp.) Účel: Získání rezistence Pylová sterilita (barstar a barnase) Změna jakostních nebo technologických vlastností Produkce látek nerostlinného původu (alternativní suroviny)