Prozess der Pflanzenzüchtung: Verdienste und Nachteile der Pflanzenzüchtung

Prozess der Pflanzenzüchtung: Verdienste und Nachteile der Pflanzenzüchtung!

Pflanzenzüchtung ist eine Wissenschaft, die auf Prinzipien der Genetik und Zytogenetik basiert. Ziel ist es, die genetische Ausstattung der Kulturpflanzen zu verbessern. Verbesserte Sorten werden durch Pflanzenzüchtung entwickelt. Ziel ist es, Ertrag, Qualität, Krankheitsresistenz, Dürre- und Frosttoleranz sowie andere Merkmale der Kulturen zu verbessern.

Die Pflanzenzüchtung war entscheidend für die Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion. Zu den bekannten Errungenschaften zählen die Entwicklung von Weizen- und Reissorten von Zwergzwergen, die Veredelung indischer Stöcke sowie die Herstellung von Hybrid- und Mischsorten von Mais, Jowar und Bajra. Die Verbesserungen bei den Kulturpflanzen machen bisher nur einen kleinen Teil der möglichen Verbesserungen aus.

Es besteht erheblicher Spielraum für die weitere Modifizierung der heutigen Kulturarten. Es wird angenommen, dass die genetische Ausstattung der Pflanzen in viel stärkerem Maße verändert werden kann, als wir es normalerweise zu schätzen wissen. Außerdem ist die Züchtung mehrerer Kulturpflanzen, wie Hülsenfrüchte und Ölsaaten, nicht so intensiv wie die von Weizen und Reis. In diesen Kulturen können viele Ertragsverbesserungen und andere Eigenschaften erzielt werden. Die Pflanzenzüchtung ist zusammen mit einer verbesserten Bestandsbewirtschaftung die einzige Antwort auf die ständig wachsende Nachfrage nach Getreide.

Auswahl:

Bei selbstbefruchtenden Kulturen erlaubt die Selektion die Reproduktion nur in den Pflanzen, die die gewünschten Eigenschaften haben. Dies wird erreicht, indem die nächste Generation aus Samen gewonnen wird, der nur von den ausgewählten Pflanzen produziert wird; Samen von den restlichen Pflanzen werden abgelehnt. Die Auswahl basiert im Wesentlichen auf dem Phänotyp der Pflanzen. Folglich hängt die Wirksamkeit der Selektion hauptsächlich davon ab, inwieweit die Phänotypen von Pflanzen ihre Genotypen widerspiegeln.

Die Auswahl hat zwei grundlegende Merkmale oder Einschränkungen. Erstens ist die Auswahl nur für vererbbare Unterschiede wirksam; Seine Wirksamkeit wird stark durch die Erblichkeit des ausgewählten Charakters beeinflusst. Zweitens erzeugt die Auswahl keine neuen Variationen. es nutzt nur die bereits in einer Population vorhandenen Unterschiede.

Die Selektion bei fremdbefruchteten Arten kann die Gen- und Genotypfrequenzen ändern, aufgrund der veränderten Genfrequenzen neue Genotypen erzeugen, eine Verschiebung des Mittelwerts in Selektionsrichtung verursachen und die Populationsvarianz in gewissem Maße verändern. Das Ausmaß dieser Effekte wird durch die Anzahl der Gene beeinflusst, die den Charakter, den Dominanzgrad, die Natur der Genaktion und zu einem großen Teil die Erblichkeit bestimmen.

Selbstbestäubende Kulturen:

Bei der Massenselektion wird eine große Anzahl von Pflanzen mit einem ähnlichen Phänotyp ausgewählt und ihre Samen werden gemischt, um die neue Sorte zu bilden. Die Pflanzen werden nach Aussehen oder Phänotyp ausgewählt. Daher erfolgt die Auswahl nach leicht beobachtbaren Merkmalen wie Pflanzengröße, Ohrentyp, Kornfarbe, Korngröße, Krankheitsresistenz, Bestockungsfähigkeit usw. Manchmal kann der Ertrag der Pflanze als Auswahlkriterium verwendet werden.

Wenn die Population hinsichtlich der Kornmerkmale wie Samenfarbe und Samengröße variiert, kann eine Auswahl für sie erfolgen, bevor die Samen ausgewählter Pflanzen miteinander vermischt werden. Im Allgemeinen werden Pflanzen, die in der Massenselektion ausgewählt wurden, keinem Nachkommenstest unterzogen. Allard (1960) behauptet jedoch, der Nachwuchstest sollte durchgeführt werden. Die neue Sorte wird vor der Freigabe in Ertragsversuchen getestet.

Wenn eine große Anzahl ausgewählt wird, ist ein längerer Test in der Regel nicht erforderlich. Die Massenauswahl ist einfach, leicht und weniger anspruchsvoll. Die Freigabe der neuen Sorte erfordert weniger Zeit und Kosten als bei Purelines. Der Fortschritt bei der Massenselektion ist im Allgemeinen gering, die entwickelte Sorte ist nicht so einheitlich wie eine reine Linie, und wenn kein Nachkommen-Test durchgeführt wird, ist der Zuchtwert der ausgewählten Pflanzen nicht bekannt.

Anwendungen der Massenauswahl:

Bei selbstbefruchtenden Kulturen hat die Massenselektion zwei Hauptanwendungen.

1. Verbesserung der lokalen Sorten:

Die Massenselektion ist nützlich für die Verbesserung lokaler Landsorten, desi oder lokaler Sorten selbstbestäubter Kulturen. Die lokalen Sorten sind Mischungen verschiedener Genotypen, die sich in Blüte- oder Reifezeit, Krankheitsresistenz, Pflanzenhöhe usw. unterscheiden. Viele dieser Pflanzentypen wären minderwertig und ertragsarm. Infolgedessen würden sie die Leistung der lokalen Vielfalt beeinträchtigen. Die Beseitigung armer Pflanzentypen durch Massenselektion würde daher die Leistung und Einheitlichkeit der Sorte verbessern.

2. Reinigung bestehender reiner Sorten:

Purelines neigen dazu, mit der Zeit aufgrund mechanischer Mischungen, natürlicher Hybridisierung und Mutationen variabel zu werden. Es ist daher erforderlich, dass die Reinheit der Pureline-Sorten durch regelmäßige Massenselektion erhalten bleibt.

Verdienste der Massenauswahl:

1. Da eine große Anzahl von Pflanzen ausgewählt wird, wird die Anpassung der ursprünglichen Sorte nicht geändert. Es ist allgemein anerkannt, dass eine Mischung aus eng verwandten Purelines in unterschiedlichen Umgebungen stabiler ist als eine einzelne Pureline. Sorten, die durch Massenselektion entwickelt wurden, dürften daher breiter angepasst sein als Purelines.

2. Oft sind keine ausgedehnten und längeren Ertragsprüfungen erforderlich, wodurch der Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung einer neuen Sorte reduziert wird.

3. Die Massenselektion behält eine beträchtliche genetische Variabilität bei. Daher würde eine weitere Massenselektion nach wenigen Jahren die Sorte weiter verbessern.

Nachteile der Massenauswahl:

1. Die durch die Massenselektion entwickelten Sorten zeigen Variationen und sind nicht so einheitlich wie die Sorten von Pureline. Daher sind solche Sorten im Allgemeinen weniger beliebt als reine Sorten.

2. Die Verbesserung durch Massenselektion ist im Allgemeinen geringer als die durch Pureline-Selektion. Dies liegt daran, dass zumindest einige der Pflanzennachkommen, aus denen die neue Sorte besteht, ärmer als die beste Pureline sind, die unter ihnen ausgewählt werden kann.

3. In Abwesenheit eines Nachkommenstests kann nicht festgestellt werden, ob die ausgewählten Pflanzen homozygot sind. Selbst bei selbstbefruchtenden Arten kommt es zu einem gewissen Grad der Kreuzbestäubung. Daher besteht eine gewisse Chance, dass einige Pflanzen heterozygot sind. Es ist auch nicht bekannt, ob die phänotypische Überlegenheit der ausgewählten Pflanzen auf die Umwelt oder den Genotyp zurückzuführen ist.

4. Aufgrund der Beliebtheit von reinen Sorten wird die Massenselektion bei der Verbesserung selbstbefruchtender Kulturen nicht häufig verwendet. Es ist jedoch eine schnelle und bequeme Methode zur Verbesserung alter lokaler Sorten in den Gebieten oder Kulturarten, in denen die Verbesserung der Ernte gerade begonnen hat.

5. Die Massenselektion nutzt die Variabilität, die bereits in einer Sorte oder Population vorhanden ist. Daher ist die Massenselektion dadurch eingeschränkt, dass sie keine Variabilität erzeugen kann.

Pureline-Auswahl:

Eine Pureline ist die Nachkommenschaft einer einzelnen, selbst bestäubten homozygoten Pflanze. Folglich haben alle Individuen innerhalb einer Pureline einen identischen Genotyp, und jede Variation innerhalb einer Pureline hängt ausschließlich von der Umgebung ab. Bei der Reinlinienauswahl wird eine große Anzahl von Pflanzen aus einer selbst bestäubten Kulturpflanze ausgewählt und einzeln geerntet; Einzelne Pflanzennachkommen von ihnen werden bewertet und die besten Nachkommen werden als reine Sortenart freigesetzt. Daher wird die Purelinselektion auch als Einzelpflanzenauswahl bezeichnet.

Verwendung von Purelines:

Als Sorte kann eine überlegene Pureline verwendet werden. Eine Pureline, die nicht zur Freisetzung als Sorte geeignet ist, kann als Elternteil bei der Entwicklung neuer Hybridsorten dienen. In Studien zu spontanen oder induzierten Mutationen, insbesondere zu solchen, die quantitative Eigenschaften beeinflussen, müssen Purelines verwendet werden. In vielen biologischen Untersuchungen, wie z. B. Medizin, Immunologie, Physiologie, Biochemie usw., ist die Verwendung von hochinzierten Linien (praktisch Purelines) von Mäusen, Meerschweinchen usw. unerlässlich. Dies geschieht, um genetische Variationen im experimentellen Material zu vermeiden, so dass die Auswirkungen von Behandlungen leicht erkannt werden können.

Die Pureline-Auswahl hat mehrere Anwendungen zur Verbesserung selbstbefruchtender Kulturen. Es wird verwendet, um lokale oder Desi-Sorten, alte Pureline-Sorten und eingeführte Sorten zu verbessern. Vorteile der Pureline-Auswahl

1. Die Pureline-Auswahl erreicht die maximal mögliche Verbesserung gegenüber der ursprünglichen Sorte. Dies liegt daran, dass die Sorte die beste in der Bevölkerung vorhandene Reinlinie ist.

2. Pureline-Sorten sind äußerst einheitlich, da alle Pflanzen der Sorte den gleichen Genotyp aufweisen. Eine solche einheitliche Sorte lässt sich leicht in Saatgut-Zertifizierungsprogrammen erkennen.

Nachteile der Pureline-Auswahl:

1. Die durch reine Sortenauswahl entwickelten Sorten weisen im Allgemeinen keine breite Anpassung und Produktionsstabilität auf, die die lokalen oder Desi-Sorten besitzen, aus denen sie entwickelt werden.

2. Das Verfahren der Reinlinienauswahl erfordert mehr Zeit, Raum und kostspieligere Ertragsprüfungen als die Massenselektion.

3. Die obere Grenze der Verbesserung wird durch die genetische Variation der ursprünglichen Population festgelegt.

Kreuzbestäubte Kulturen:

Kreuzbestäubte Kulturen zeigen im Allgemeinen eine moderate bis schwere Inzuchtdepression. Folglich muss Inzucht bei einer fremdbefruchteten Art vermieden oder auf ein Minimum beschränkt werden. Einzelne Pflanzen aus solchen Feldfrüchten sind stark heterozygot und die Nachkommenschaft aus solchen Feldfrüchten wäre heterogen und aufgrund von Segregation und Rekombination gewöhnlich von der Mutterpflanze verschieden. Daher können wünschenswerte Gene selten durch Selektion in fremdbefruchteten Populationen fixiert werden, mit Ausnahme von qualitativen Merkmalen und möglicherweise leicht beobachtbaren quantitativen Merkmalen mit hoher Heritabilität.

Der Züchter möchte daher die Häufigkeit der wünschenswerten Allele in den Populationen erhöhen. Die Auswahl kann auf einem Phänotyp ohne Nachkommenstest, z. B. Massenselektion oder auf Phänotyp, sowie auf Nachkommenstest, z. B. Nachwuchsselektion und wiederkehrende Selektion basieren.

Massenauswahl:

Bei der Massenselektion wird eine Reihe von Pflanzen nach ihrem Phänotyp ausgewählt, und das von ihnen frei bestäubte Saatgut wird zusammengepumpt, um die nächste Generation zu bilden. Die ausgewählten Pflanzen dürfen sich offen bestäuben, dh sich beliebig paaren, einschließlich eines gewissen Grads an Selbstbefall. Daher basiert die Massenselektion nur auf dem mütterlichen Elternteil, und auf den Polleneltern gibt es keine Kontrolle. Die Auswahl der Pflanzen basiert auf ihrem Phänotyp und es wird kein Nachkommen-Test durchgeführt.

Der Auswahlzyklus kann ein- oder mehrmals wiederholt werden, um die Häufigkeit der günstigen Allele zu erhöhen; Ein solches Auswahlschema ist allgemein als phänotypische wiederkehrende Selektion bekannt. Die Effizienz der Massenselektion hängt in erster Linie von der Anzahl der Gene ab, die den Charakter, die Genfrequenzen und vor allem die Erblichkeit steuern. Die Massenauswahl ist einfach, nimmt weniger Zeit in Anspruch und ist äußerst effektiv, um Charaktere mit hoher Erblichkeit zu verbessern. Änderungen der Massenselektion, die die Variation aufgrund der Umgebung berücksichtigen, sind auch wirksam bei der Verbesserung von Charakteren mit geringer Heritabilität. Es basiert jedoch nur auf dem weiblichen Elternteil.

Auswahl mit Nachkommen-Test-Nachkommen-Auswahl:

Bei dieser Auswahl werden Pflanzen auf der Grundlage ihres Phänotyps ausgewählt und Nachkommenstests unterzogen. Die Nachkommen für den Nachkommenschaftstest können durch offene Bestäubung, Selbstbestäubung, Kreuzung mit einer offen bestäubten Sorte, einem Hybrid oder Inzucht erhalten werden. Übergeordnete Nachkommen werden identifiziert; phänotypisch überlegene Pflanzen aus diesen Nachkommen werden ausgewählt und Nachkommenstests unterzogen. Der Auswahlzyklus kann mehrmals wiederholt werden.

Es gibt mehrere modifizierte Schemata der Nachkommenauswahl: Wiederholte Selektionsschemata verbessern diese Schemata. Die Auswahl der Nachkommen ist relativ einfach und basiert auf dem Test der Nachkommen, jedoch gibt es keine Kontrolle über den Pollenelternteil, und oft dauern diese Schemata länger als die Massenselektion.

Wiederkehrende Auswahl:

Die Idee der wiederkehrenden Selektion wurde zuerst von Hayes und Garber im Jahr 1919 und unabhängig von East und Jones im Jahr 1920 vorgeschlagen. In den 1940er Jahren wurden jedoch zusammenhängende Zuchtschemata mit wiederkehrender Selektion entwickelt, insbesondere nach 1945, als Hull anzeigte, dass die wiederkehrende Selektion zur Verbesserung der spezifischen Kombination nützlich sein könnte Fähigkeit. Wiederkehrende Auswahlverfahren stützen die Auswahl auf Nachkommenprüfungen und üben eine strikte Kontrolle der Bestäubung aus.

Die Samen für den Nachkommen-Test werden durch Selfing (einfache wiederholte Selektion) oder durch Übergehen zu einem Tester mit einer breiten genetischen Basis (wiederkehrende Selektion für allgemeine Kombinationsfähigkeit, RSGCA) oder zu einem Inzucht (rekurrente Selektion für spezifische Kombinationsfähigkeit, RSSCA) erhalten ); Bei der reziproken rekurrenten Selektion (RRS) werden zwei Quellenpopulationen als Tester für einander verwendet. Die ausgewählten Pflanzen werden sowohl selbst als auch mit dem entsprechenden Tester gekreuzt.

Das Testkreuzsaatgut wird für die Nachkommenprüfung verwendet. Pflanzen, die Nachkommen produzieren, werden durch Nachkommenstests identifiziert, selfed Samen dieser Pflanzen werden in einen Kreuzungsblock gepflanzt. Alle möglichen Kreuzungen werden zwischen diesen Nachkommen gemacht. Gleiche Saatgutmengen aus allen Kreuzungen werden gemischt, um die Population für den ersten wiederkehrenden Selektionszyklus zu erzeugen. Die erste wiederkehrende Auswahl besteht aus einer Wiederholung der oben beschriebenen Operationen.

Eine einfache, wiederkehrende Auswahl ist wirksam, um Charaktere mit hoher Erblichkeit zu verbessern. Die wiederholte Selektion auf GCA ist sehr effektiv bei der Verbesserung der GCA sowie der Ertragsfähigkeit der ausgewählten Populationen, während die für SCA die SCA und die Ertragsfähigkeit verbessert. Die wechselseitige rekurrente Selektion würde die GCA, SCA und die Ertragsfähigkeit der beiden Quellpopulationen im Verhältnis zueinander verbessern.

Es wird erwartet, dass die reziproke rekurrente Selektion den anderen rekurrenten Selektionsschemata unter verschiedenen genetischen Situationen, die von vollständiger Dominanz bis zu Überdominanz reichen, entweder gleich oder überlegen ist. In den meisten praktischen Situationen wäre jedoch die wechselseitige Auswahl den wiederkehrenden Auswahlmöglichkeiten für GCA und SCA überlegen.