Selekční postupy ve šlechtění rostlin I

Selekce = výběr Charles Darwin ( ) Darwinova evoluční teorie počítá s výběrem a rozmnožováním lépe přizpůsobených jedinců

Přírodní výběr Vývoj v populacích –Úroveň selekce vychází z vlivu některých genů a jejich kombinací na vitalitu jedince určitého genotypu v určitých konkrétních podmínkách vnějšího prostředí Selekce úplná – dána letalitou genů Selekce neúplná – poměrné zúžení vitality

Genetické důsledky selekce v populacích

Umělá selekce Hlavní předpoklady úspěchu selekce ve šlechtění –V populaci se vyskytuje fenotypová variabilita –Fenotypová variabilita je vysvětlována alespoň částečně geneticky

Na co selektovat? Formulace šlechtitelských cílů –Obchodní potenciál plodiny –Vhodnost regionu k pěstování a množení –Existující nedostatky stávajících odrůd –Ekonomický význam nedostatků v odolnosti k chorobám a škůdcům –Potřeby pěstitele – (ranost, výnosový potenciál, odolnost k poléhání) –Potřeby zpracovatele – (skladovatelnost, vhodnost ke zpracování)

Kdy a jak selektovat? Priority a fáze šlechtění –Genetická povaha znaku –Možnost objektivního posouzení znaku –Plodina a její rozmnožovací poměry

Genetická povaha znaku Kvalitativní znaky –Jednoznačný projev genů –Minimální variabilita a vliv vnějších podmínek na projev znaku –Snadno a rychle se stabilizují –Možno je hodnotit při malé četnosti

Genetická povaha znaku Kvantitativní znaky –Vliv vnějšího prostředí na projev znaku –Obtížná genetická interpretace –Hodnocení na základě objektivního polního pokusnictví

Typy selekce a ohlas na selekci Pozitivní selekce –Z populace je vybíráno méně než 50% jedinců s cílem založení nové generace na jejich základě –Uplatnění v novošlechtění –Základem metod individuální i hromadné selekce

Typy selekce a ohlas na selekci Pozitivní individuální - kmenová - selekce na dominantní znak

Typy selekce a ohlas na selekci Negativní selekce –Z populace je odstraňováno méně jak 50% jedinců –Uplatnění v novošlechtění, selekce v klonech –Základem metod hromadné selekce

Typy selekce a ohlas na selekci Negativní hromadná selekce na dominantní znak

Ohlas na selekci R = i.h 2.s

Důsledky opakované selekce

Intenzita selekce i – intenzita selekce –Intenzita selekce je tabelována podle procenta selektovaných jedinců (k). –Jeli četnost v populaci větší než 50 jedinců a k < 20% platí: i = 0,77 + 0,96 x log (1/k)

Heritabilita - dědivost – h 2 Stanovení –Hodnocení fenotypové variability klonů, linií a uniformních a následných štěpících generací –Regresí znaků rodičů a potomků –Dle odezvy potomstev na selekci –Koeficientů korelací

Heritabilita - dědivost – h 2 Omezení –Zjištěný h 2 lze vztáhnout k určitému znaku, k určité populaci a určitým podmínkám vnějšího prostředí. –Dochází k posunu dědivosti při opakované selekci v důsledku změn v aditivní genetické variabilitě

Korelace vlastností a selekce Pozitivní nebo negativní korelace vlastností ovlivňuje úspěch selekce Eliminace negativních korelačních vztahů umožňuje selekce s využitím selekčních indexů.

Selekční indexy Aditivní indexy –I i = (w 1 x x i1 ) + (w 2 x x i2 ) Multiplikativní indexy –I i = (w 1 x x i1 ) x (w 2 x x i2 ) w i – váha znaku (obtížně stanovitelná) x i – skutečně naměřená hodnota znaku

Váhy v selekčních indexech Ekonomické –Vychází z ekonomického přínosu kvantifikovaného cenou (cena za jednotku, cena úspory fungicidu na plochu) –Lze modelovat na základě cen předchozích let (v důsledku kolísání obchodu jsou nestabilní) Statistické –Váhy odvozeny na základě statistických procedur vícenásobnou transformací proměnných –Tvorba matematických modelů, které zdůrazňují genetické rozdíly a očišťují je od korelací

Chyby v selekci Chyby nastávají v důsledku špatného hodnocení nebo nedostatečné selektivity vnějšího prostředí –Chyba I. typu – odstranění genotypu v prvním roce, ve druhém je vybírán –Chyba II. typu – výběr genotypu v prvním roce, odstranění ve druhém

Členění selekce Selekce v časných generacích –Selekce v základní výběrové školce Zpracovává běžně až desetitisíce rostlin Málo materiálu k množení a hodnocení Není možno hodnotit v opakováních Nejednoznačnost projevu znaků (heterozygotnost)

Členění selekce Selekce ve středních generacích –Stovky hodnocených linií (klonů) –Vzrůstá množství materiálu k množení –Hodnocení v jedné až dvou lokalitách

Členění selekce Pozdní selekce –Multifaktoriální polní pokusnictví –Hodnocení výkonnosti –Hodnocení vlivu lokality a ročníku –Poloprovozní a provozní zkoušení

MAS – Marker assisted selection Markery asistovaná selekce Sledovaný genMarkerující gen < 50 cM

Úrovně genetických markerů Sledovaný genMarkerující gen Protein AProtein B Fenotyp AFenotyp B Morfologie Fyziologie Proteiny DNA Biochemie

Možnosti využití genetických markerů Kontrola odrůdové pravosti a DUS –Morfologické i molekulární markery na úrovni DNA a zásobních proteinů Markery asistovaná selekce (MAS) –Výběr a charakterizace rodičů –Selekce v časných generacích –Kontrola uniformity v pozdních generacích Mapování genomu