Tvorba odrůd rostlin samosprašných

Prezentace na téma: "Tvorba odrůd rostlin samosprašných"— Transkript prezentace:

1 Tvorba odrůd rostlin samosprašných

2 Autogamie Obecné důsledky: Nezávislost na opylovačích
Homozygotizace genotypu Definovatelná variabilita potomstev Důsledky pro šlechtění a semenářství Relativně rychlé ustálení vlastností potomstev selektovaných rostlin na požadované úrovni Relativně snadné semenářství

3 Důsledky autogamie P: Aa x Aa (1.0) F1: 1AA : 2Aa : 1aa (0.5)

4 Důsledky autogamie S každou generací samoopylení
Vzrůstá homozygotnost v potomstvech Vzrůstá hodnota F (koeficient inzuchtu) Snižuje se rozsah fenotypové variability v rámci formujících se linií Rychlost stabilizace závislá na Počáteční stupeň heterozygotnosti Počet generací samoopylení

5 Samosprašné druhy Pšenice obecná (Triticum aestivum)
Ječmen obecný (Hordeum vulgare) Oves setý (Avena sativa) Rýže (Oryza sativa) Mák setý (Papaver somniferum) Rajče (Lycopersicon esculentum) Fazol (Phaseolus sativus) Hrách setý (Pisum sativum) …

6 Kleistogamie Extrémní případ samosprašnosti
K oplození dochází již před otevřením květů

7 Systém šlechtění samosprašných
Obecné schéma Tvorba genetické variability Ustálení vlastností na požadované úrovni prostřednictvím homozygotizace Průběžné zkoušení v poloprovozních a provozních podmínkách Výsledek Uniformní a stálé liniové odrůdy

8 Liniové odrůdy Výsledek opakovaného samoopylení, případně dihaploidizace Čistá linie Homozygotní Geneticky homogenní Čistá – multiliniová - odrůda geneticky heterogenní

9 Využití linií Tradiční typ odrůdy u samosprašných
Výchozí genetický materiál pro tvorbu hybridních odrůd

10 Linie v minulosti Johannsen – teorie čistých linií (1903)
selekce ve směsi mění charakter potomstva rozdíly ve velikosti semen ve štěpících generacích se přenáší na potomstvo výběr v rámci linií nemá význam pro zlepšení úrovně potomstva variabilita uvnitř linie je způsobena vlivy vnějšího prostředí Nielsson-Ehle Linie nelze snadno odlišit na základě vlastností kvantitativního charakteru

11 Johannsenovy čisté linie fazolu
Linie A Linie B Upraveno podle - Briggs a Walters (2001)

12 Způsoby navození variability
Hybridizace vybraných rodičů P: 2n x 2n …. F1: 2n F2: 2n … štěpící Dihaploidizace haploidních rostlin F2: n + kolchicin … 2n… homozygotní

13 Postupy získání dihaploidů
P: aaBB x AAbb F1: AaBb AB Ab aB ab kolchicin F2: AABB AAbb aaBB aabb ¼ ¼ ¼ ¼

14 Výběrové systémy Hromadný výběr Individuální výběr
Odstraňování nežádoucích rostlin Osivo vybraných jedinců se vysévá v další generaci ve směsi Účinná v podmínkách pěstování Význam v udržovacím šlechtění Individuální výběr Potomstva vybraných jedinců se hodnotí odděleně Je základem rodokmenové metody - pedigree

15 Hromadný výběr Předpoklad Nedostatky
Užitná hodnota vybraných rostlin dána fenotypovým projevem Nedostatky Potomstvo vybraných jedinců neustále štěpí neboť nedochází k odstraňování heterozygotů Nelze se vracet k předchozím generacím

16 Individuální výběr de Vilmorin (1858) Izolační přístupu ke šlechtění:
užitnou hodnotu (úroveň genotypu) jedince je možno hodnotit na základě jeho potomstva vzniklého samoopylením

17 Individuální výběr Základní principy selekce
Jedinec je posuzován na základě svého potomstva Pro založení následné generace se vybírají pouze jedinci z potomstev s odpovídající užitnou hodnotou

18 Individuální výběr Jedinec je posuzován na základě svého potomstva

19 Metody šlechtění samosprašných
Rodokmenová metoda Směšovací metoda Kombinace rodokmenové a směšovací Zpětné křížení Dihaploidní šlechtění

20 Rodokmenová metoda - pedigree
Základní metoda šlechtění samosprašných Opakovaný individuální výběr Stupně selekce v rámci pedigree KM – kmenové matky (základní výběrová školka – rostliny F2 generace) km – kmeny – potomstva kmenových matek V – výběry – potomstva kmenů a výběrů

21 Potomstva F1 a F2 generace

22 Kmeny – km (km1 – km3) Potomstva kmenových matek a nejlepších rostlin v rámci nejlepších kmenů hodnotí se individuálně, na jednořádkových až dvouřádkových parcelkách Nevyhovující kmeny se odstraňují Z vyhovujících kmenů nejlepší rostliny a jejich potomstva tvoří základ dalších stupňů selekce Testování po 3 generace (do F5)

23 Výběry Potomstva vybraných linií (F5)
Průběh staničních zkoušek + množení Hodnocení výkonnosti a uniformity linií Nevyhovující potomstva se odstraňují

24 Upraveno podle - Brawn and Caligari (2008)
Pedigree Upraveno podle - Brawn and Caligari (2008)

25 Pedigree F1 – uniformní rostliny F2 – kmenové matky
F3 – F5 – potomstva kmenů F6 – staniční zkoušky linií F7 – polní pokus s opakováním + množení linií F8 – F10 – mezistaniční zkoušky F11 – F12 – oficiální odrůdový pokus

26 Výhody a nevýhody pedigree
Vyloučení nevhodných genotypů již v počátku selekce Projevuje se vliv ročníku Přesná posloupnost linií (přesnější selekce) Nevýhody Složitá evidence Nutnost zkušeností Finanční náročnost

27 Směšovací metody Homozygotizace probíhá ve směsných potomstvech
Během směsných generací probíhá přirozená selekce Pěstování v selekčním prostředí Hodnotí se konkurenční schopnost rostlin Po ustálení se kandivary množí a testují individuálně

28 Směšovací metody Preference průměrných genotypů na úkor výnosných a odolných (přirozená selekce - konkurence) Reprodukce všech rostlin z generace Nutno provádět v polních podmínkách Nelze odhadnout strukturu populace

29 Kombinace perigree x ramsch
F1 – uniformita F2 – výběrová školka F3 – kmeny F4 – ramsch F5 – výběr linií F6 – F12 - stejný postup jako pedigree

30 Upraveno podle - Brawn and Caligari (2008)
Pedigree + ramsch Upraveno podle - Brawn and Caligari (2008)

31 Zpětné křížení P: rr x RR Bc1F1 – Bc5F1: Rr x rr
Bc5F2 – Bc5F3: 1RR : 2Rr : rr1 samoopylení samoopylení a selekce

32 Dihaploidní šlechtění
Cíl Urychlení procesu homozygotizace a tím krácení doby šlechtění Prostředky Dihaploidizace haploidních jedinců pomocí kolchicinu Selekce vhodných genotypů, množení a testování

33 Dihaploidní šlechtění
Význam Zkrácení procesu homozygotizace na jednu generaci Heterozní šlechtění (rychlé získání homozygotního materiálu)

34 Haploidní rostliny Vznik Spontánní (v přírodě) Indukovaná (in vitro)
Partenogenetický vývoj haploidní rostliny Eliminace sady chromozomů otcovské rostliny po křížení (vzdálená hybridizace) Indukovaná (in vitro) Androgeneze (přímá a nepřímá) Gynogeneze

35 Androgeneze Přímá androgeneze Nepřímá androgeneze
Embryogeneze přímo z mikrospory nebo mladé pylové buňky Nepřímá androgeneze Indukce haploidního kalusu Embryogeneze z buněk haploidního kalusu

36 Androgeneze in vitro Faktory ovlivňující indukci haploidů
Druhová specifika Vhodnost genotypu Stáří a podmínky kultivace donora Stadium vývoje květů a pylu Předpůsobení poupat, prašníků či pylu Kultivační podmínky

37 Androgeneze in vitro Předpůsobení stimulující embryogenezi
Stres nízkou nebo vysokou teplotou 3 – 10°C (Datura, Nicotiana) 35°C Capsicum Máčení ve vodě (hypoxický stres) Centrifugace prašníků, aplikace vakua nebo kolchicinu (mění orientaci a uspořádání mikrotubulů) Hladovění – změny polohy jádra

38 Eliminace chromozómů otce
nekompatibilita cytoskeletu zygoty a centromerického kinetochoru otcovských chromozómů. Kdy? Hordeum vulgare x H. bulbosum Triticum aestivum x Zea mays, Sorghum sp. Avena sativa x Zea mays