Přednáška 8 Tvorba hybridních odrůd Tvorba Sc, Tc a Dc hybridů polních plodin a zeleniny

Objev efektů z křížení Joseph Gottlob Kölreuter ( ) – potvrdil experimentálně existenci pohlavnosti – křížení pro vědecké účely nikoliv komerčně – objev heteroze (Nicotianasp. L.)

Heteroze x heterózní efekt Heteroze –Vyšší výnos heterozygotů oproti srovnatelnému homozygotu –U cizosprašných větší než u samosprašných –Proměnlivá mezi znaky (čím komplexnější znak, tím vyšší heteroze) Heterózní efekt –Procenticky vyjádřený rozdíl fenotypového projevu hybrida oproti průměru rodičovských komponent

Heteroze a její vznik –Superdominance –Dominance –Genové interakce (komplementarita, kumulativní faktory) –Mnohotný alelismus –Obnovení balance polygenních systémů

Hybridní odrůdy v sortimentu Kukuřice odrůd Sc ( 35 GMO), Tc (86), (100%) Žito - 11 odrůd (18%) Řepka – 90 odrůd (30%) Slunečnice - 54 odrůd (100% Sc) Cukrovka 69 odrůd (100% H a m) 8,7% P Cibule – 55 odrůd (49%) Čekanka – 5 odrůd (40%) Mrkev – 62 odrůd (44%) Okurka – 86 odrůd (97,7%) Rajče – 72 odrůd (37,5%)

Hybridní odrůdy Meziodrůdové –10% heteroze, malé uplatnění Modifikované liniové –Modifikace pro zvýšení vitality, nižší vyrovnanost Odrůdoliniové hybridy a polyhybridy –křížení odrůd, linií, volné opylení Směsné hybridy –Osiva komponovaná z více hybridních generací (řepka, travní směsi aj.) Meziliniové –Hybridy z křížení inbreedních linií

Tvorba hybridních odrůd Tvorby segregující populace Tvorba inbreedních linií vybraných rostlin Hodnocení uniformit a stability linií a šlechtitelských vlastností Hodnocení GCA a SCA Tvorba experimentálních hybridů dle kombinační schopnosti Výroba základního osiva inbreedních linií a produkce certifikovaného osiva komerčních hybridů

Inbreední linie Linie vznikající opakovaným samoopylení (izolace, opylení v poupěti) Výkonnost výrazně ovlivněna uspořádáním genů (není důležitá z hlediska budoucí odrůdy) Linie ve fázi inbreedního minima (I4 – I5) nutno množit v izolaci – udržovací šlechtění

Inbreední linie

Šlechtitelské cíle pro inbreední linie Mateřské linie –Pylově sterilní (S-rfrf) –Uspokojivá produktivita rozmnožovacího materiálu –Vysoká semenářská hodnota (HTS, klíčivost) –Vysoká jakost Otcovské linie –Udržovatelé nebo obnovitelé fertility pylu –Vynikající opylovači (odlišné S alely inkop.) –Vysoká produkce pylu –Zlepšující z hlediska jakosti –Vynikající kombinační schopnost s mateřskými liniemi

Mateřské linie - tvorba Stabilní linie ze samoopylení –Nutné testování na obovu pylové fertility N(??) x tester (Srfrf) –F1 pylově sterilní – OK –F1 pylově fertilní – nelze použít jako mateřskou linii OK? –Převedení na sterilní cytoplazmu donora pomocí opakovaného backcrossu

Kombinační schopnost Testy topcrossem s několika testery různého charakteru –Vznikají různé Sc (m * n) –projevem heteroze –Statistické porovnání se standardem –Určení GCA Křížení jedinců s nejlepší GCA –Dialelní křížení [n*(n-1)] Odhad úrovně složitých hybridů

Meziliniové hybridy Jednoduché (Sc) –Vysoká výkonnost –Vyžadují intenzitu –Dražší osivo –Vysoká vyrovnanost

Meziliniové hybridy Složité (Tc, Dc) –3-4 komponenty –Plastičtější –Méně vyrovnané Tc – three-way cross (A x B) x C Dc – double cross (A x B) x (C x D)

Speciální šlechtění

Hybridní odrůdy žita Zvýšení výkonnosti až o 17%, snížení ztrát Výhodou je vyrovnanost délky stébla Zvýšení výnosu, pekařské jakosti

Tvorba hybridů žita Vychází se z několika typů pylové sterility –Hlavně cytoplazmaticko jaderná Tvorba inbredních linií Tvorby sterilního analoga Testy kombinační schopnosti Tvorba hybridní odrůdy

Tvorba hybridů žita Výsledný hybrid je komponovaného typu P: ♀ A` (S) rfrf x ♂ B (N)rfrf F 1 :Sc AB (S) rfrf – sterilní K osivu se přidává 10% opylovače (kvalitní uznaná fenotypově kompatibilní odrůda)

Tvorba hybridů cukrovky Požadavky –Objemová plodina (není nutná produkce semen) –Z hlediska technologie setí – jednoklíčkové osivo Hybridy –Diploidní (2n=18) –Triploidní (3n=27) Linie –Pylově sterilní linie –Obnovitel fertility –Opylovač (2n nebo 4n)

Tvorba hybridů cukrovky Cytoplazmaticko jaderná pylová sterilita –Plazmotypy S a N –Rf geny X a Z Genetická jednoklíčkovost –mm – jednoklíčkovost (monogermie) –Nositelem mateřské linie

Pylová sterilita cukrovky Mateřské linie –S (xxzz) Opylovači -pylově fertilní –S (xxZz) – částečně fertilní –S (Xxzz) – plně pylově fertilní Udržovatelé pylové sterility –N (xxzz)

Tvorba triploidních hybridů Mateřské linie –Diploidní, pylově sterilní a geneticky jednoklíčkové –2n S(xxzzmm) x 2n N(xxzzmm) Opylovač –Tetraploidní (2n=4x=36) Komponenty se udržují klonováním

Tvorba triploidních hybridů xxzzmm 2n X 4n 3n P: F1: Výsledný triploidní hybrid je perspektivní z hlediska řešení zaplevelení plevelnou řepou

Tvorba hybridních odrůd řepky Typy hybridních odrůd –Komponované (sdružené) hybridy –Restaurované hybridy Šlechtitelské systémy hybridů řepky –INRA/Ogura (CMS) –SeedLink (transgenní pylová sterilita) –Sporofytická autoinkompatibilita (okrajově)

Komponované hybridy řepky Odrůda Synergy (reg. SOK 1998) - první „00“ hybrid –Pylově sterilní hybrid ISH 93-2 –Opylovač - odrůda Falcon –Směs osiva: 80% ISH + 20% Falcon

SeedLink  systém samčí sterility Plodina:Řepka olejka (Brassica napus) Zdroj:Bacillus amyloliquefaciens Geny: barnase (cytotoxická RNáza) barstar (blokuje barnázu) bar – rezistence ke gluphosinate- NH 4 Promotor: T29 (exprese v tapetu prašníků) S35 (odpovídá za silnou expresi)

Genové konstrukty T29barnaseS35bar Barnase je exprimován pouze v tapetu prašníků a blokuje proteosyntézu (inhibice tvorby pylu) Bar je silně exprimován v celé rostlině a navozuje odolnost k herbicidům na bázi gluphosinate-NH 4 (selekční gen) T29barstar Barstar je exprimován v tapetu prašníků a blokuje činnost barnázy (obnovuje tvorbu pylu)

Seedlink v praxi Sterilní analog (barnase) X Fertilní analog 1: 1 fertilnísterilní Herbicid Sterilní (barnase) x Fertilní hybridní osivo Fertilní (barstar)

Tvorba hybridních okurek Není založena na pylové sterilitě Vychází z genetické determinace pohlavnosti rostlin, květů a parthenokarpie –Gen F projev pohlaví rostliny (NÚD) FF - pouze samičí květy (plně gynaecijní) Ff - převažují samičí květy (částečně gynaecijní) ff - pouze samčí květy

Determinace pohlavnosti okurek –Gen G projev pohlavnosti květů G- - jednopohlavnost květů gg - hermafroditismus –Gen P parthenokarpie

Tvorba hybridního osiva okurky Požadavky na odrůdu okurky –Výhradně samičí květy –Hermafroditismus květů (opylení) –Parthenokarpie (nezávislá na opylovači) Typy F1 hybridů okurky –Komponované (10% příměs ff rostlin) –Parthenokarpické (nevyžadují opylovače)

Tvorba komponovaného hybrida Linie A Linie B FFGG X Linie A i B: plně gynaecijní, jednopohlavnost Hybrid: plně gynaecijní kvetení jednopohlavnost Aplikace giberelinu nebo AgNO 3 ffGG + 10% samčích rostlin F1:

Tvorba hybridního osiva okurky Linie A Linie B FFGGffGG X FfGG Linie A: plně gynaecijní jednopohlavnost Linie B: plně samčí typ květu, jednopohlavnost Hybrid: převaha gynaecijních květů, jednopohlavnost

Parthenokarpické hybridy Linie A Linie B FFGGPPFFggpp X FFGgPp Linie A: plně gynaecijní parthenokarpie Linie B: plně gynaecijní hermafrodit (oplození) Hybrid: plně gynaecijní parthenokarpický

Číslo ranosti hybridních odrůd Charakterizuje vhodnost hybridní odrůdy do konkrétních podmínek U jednorázově sklizených rostlin udává počet dnů od zasetí do sklizně U plodin postupně sklízených vychází ze vztahu dílčí sklizeň v daném čase – celková sklizeň

Číslo ranosti plodin s postupnou sklizní ČR =  (t i * e i )  e i t i - dny od výsevu (výsadby) k dílčí sklizni e i - velikost dílčí sklizně