шпоры по селекции 2012 год. Селекция как наука и отрасль с х. производства

• Название: Селекция как наука и отрасль с х. производства
• Анкор: шпоры по селекции 2012 год.docx
• Дата: 05.05.2017
• Размер: 229.79 Kb.
• Имя файла: шпоры по селекции 2012 год.docx
• Тип: Документы; #7099
• страница: 7 из 11

43. Схемы создания двойных гетерозисных гибридов на основе использования ЦМС. Типы ЦМС и самоопылённых линий. Примеры трёхлинейных гибридов кукурузы.Не каждое скрещивание двух линий приводит к получению гетерозисных гибридов. Чтобы найти наиболее пригодные для этого линии, необходимо проводить диаллельные скрещивания. Для сокращения объёма работы разбивают все линии на небольшие группы (8–10 линий) и диаллельные скрещивания проводят в пределах каждой из этих групп в отдельности. Полученные гибриды испытывают в полевом опыте по урожайности и другим признакам. Оценка на комбинационную способность линий на основе испытания из гибридов F₁ может быть проведена по двум критериям:1. По ОКС, с помощью которой выявляют линии, в среднем давшие наиболее урожайные гибриды. ОКС относится к одной конкретной линии.2. По СКС, которая показывает, какие комбинации двух линий дают гибриды F₁c наивысшей урожайностью, достоверно превышающей тот уровень урожайности, который следовало ожидать на основе ОКС двух данных родительских форм (линий). Следовательно, СКС относится к паре линий, а не к отдельно взятым линиям. На первых этапах получения линий их оценку проводят только на ОКС, так как СКС определяют с помощью трудоёмкого диаллельного скрещивания.

ОКС определяют с помощью топкроссных испытаний. Топкроссом называют скрещивание некоторого числа линий с определённым сортом-тестером. В качестве сорта-тестера используют свободноопыляемую (у перекрёстников) популяцию с широкой генетической основой. Сорт-тестер по возможности должен обладать средней ОКС. Для повышения надёжности определения ОКС топкроссные испытания проводят с несколькими сортами-тестерами.

ОКС экологически более стабильна, чем СКС. Для определения ОКС высевают по одному рядку каждой испытываемой линии. Каждые 2–3 рядка линий чередуют с рядом сорта-тестера. Как правило, тестером служит отцовская родительская форма. Кастрированные материнские растения опыляют пыльцой тестера. При использовании тестера в качестве материнской формы все гибриды имеют одинаковые по размеру семена.

После создания генотипически стабильных самоопылённых линий в поколении I₅ или I₆ необходимо провести испытание лучших линий на СКС методом диаллельного анализа. В этом испытании участвуют наиболее урожайные комбинации линий. При определении СКС гибриды F₁ испытывают в разных местах и в разные годы или сезоны, поскольку СКС больше, чем ОКС подвержена влиянию взаимодействий генотипа со средой.

После выявления пар линий с высокой СКС на основе хорошей ОКС селекционный процесс заканчивается, если цель селекции – создание простых гибридов.Подбор комбинаций двойных гибридов. По экономическим причинам во многих странах в производстве ещё преобладают двойные гибриды, поэтому выявляют простые гибриды, наиболее пригодные для создания двойных межлинейных гибридов. Для получения высокоурожайного и экологически пластичного двойного гибрида необходимо подвергнуть простые гибриды диаллельному скрещиванию и испытать их на комбинационную способность. В полном объёме выполнить это нельзя, поэтому общее число возможных комбинаций для двойных гибридов определяют по формуле (8.7)

где n – число линий.

Для определения лучших двойных комбинаций можно использовать математический путь на основе данных диаллельного анализа (испытание на СКС). Эмпирически М. Дженкинс нашёл, что урожайность двойного гибрида имеет высокую корреляцию со средней урожайностью четырёх простых гибридов, не используемых в завершающем скрещивании.В частности из четырёх линий двойного межлинейного гибрида (А х В) х (С х Д) можно создать всего шесть простых гибридов: А х В, А х С, А х Д, В х С, В х Д, С х Д. Первый и последний из них родительские, все остальные – неродительские гибриды. Урожайность двойного гибрида можно приблизительно рассчитать по формуле (8.8)

(8.8) Математическое определение урожайности гипотетических двойных гибридов может служить только для исключения из дальнейшей селекционной работы тех комбинаций, которые с высокой вероятностью не относятся к высокоурожайным. Лучшие комбинации испытывают на комбинационную способность, чтобы найти действительно лучшую двойную комбинацию.Современное производство гибридных семян основано на особенностях биологии цветения. Если необходимо получать гибридные семена для производства, то ручная кастрация не применима. Мужская стерильность – явление, связанное с продуцированием растениями пыльцы, не способной к оплодотворению. Она возникает вследствие полного недоразвития мужских репродуктивных органов (пыльников) или же в случае, когда в нормально развитых пыльниках из-за нарушений мейоза не образуются нормальные микроспоры и пыльца становится нефункциональной, или стерильной.Существует три типа генетически обусловленной мужской стерильности: 1) генетическая, или ядерная, – мужская стерильность, обусловленная действием одного и более генов в хромосомах; 2) цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС), обусловленная экстрахромосомными факторами, или плазмогенами; 3) цитоплазматически-ядерная мужская стерильность, обусловленная действием обоих факторов.Из всех типов стерильности наиболее пригодной для селекции растений оказалась цитоплазматическая мужская стерильность.Цитоплазматическая мужская стерильность основана на взаимодействии между генами ядра (хромосомами) и генами, находящимися в цитоплазме. Причина ЦМС заключается в цитоплазме. Цитоплазму, содержащую гены мужской стерильности, обозначают символом S, а цитоплазму, не обусловливающую мужскую стерильность, – символом N. Действие «стерильной» цитоплазмы зависит от присутствия в ядре клетки аллелей генов-восстановителей фертильности, обозначаемых символами Rf – rf. Стерильная цитоплазма S вызывает стерильность мужских генеративных органов цветка, если в ядре клетки присутствует рецессивный аллель rfгена-восстановителя фертильности. Доминантный аллель ингибирует (подавляет) действие цитоплазматических генов мужской стерильности. Таким образом, в зависимости от генов, контролирующих мужскую фертильность, возможны следующие типы идиотипической конституции самоопылённых линий:

1. Мужская фертильность, обусловленная фертильной цитоплазмой – NRfRf, Nrfrf.2. Мужская фертильность, вызванная подавлением доминантного аллеля гена Rf стерильной цитоплазмы – SRfRf.3. Мужская стерильность – Srfrf.Ядерно-плазменные взаимоотношения, влияющие на фертильность мужских органов цветка, были найдены у кукурузы, сорго, проса, хлопчатника, табака и др.У кукурузы известны четыре формы ЦМС:

1. Техасский тип (Т) – экологически более стабильный, но связан с чувствительностью кукурузы к гельминтоспориозу.2. Молдавский тип (М), или S, или USAD-тип.3. С-тип. Источником данного типа ЦМС является образец из Бразилии, полученный в 1975 г. из США.4. Боливийский тип (В) пригоден только для производства простых гибридов, так как экологическая стабильность мужской стерильности у него слабая.Большинство гибридов получены на основе ЦМС техасского и молдавского типов. Из них большинство трёхлинейных, двойных и простых межлинейных.
44. Агробактериальная и биобаллистическая трансформация растений, примеры создания трансгенных сортов растений. Главные культуры, поставляющие более 60% пищи для человека и сельскохозяйственных животных - это злаки. За исключением риса трансформация злаков при помощи агробактерии в большинстве случаев не эффективна.Эффективная генетическая трансформация злаков возможна только при применении прямого способа ввода генов в клетки растений, опубликованного в 1988 году и названного авторами Джоном Стэнфордом и Теодором Клейном биобаллистическим (biolistic - биологическая баллистика). Суть его заключается в следующем. На микроскопические (размером с десятые доли микрон) вольфрамовые или золотые частицы наносится молекула ДНК, содержащая нужные гены. В специальной вакуумной камере металлические частицы, покрытые ДНК, разгоняются до скоростей, достаточных для проникновения в клетки-мишени, компетентные к регенерации растений in vitro. Здесь уместно пояснить несколько терминов, широко используемых в генной инженерии. Генетическая трансформация - процесс введения чужеродного гена в растение, или получения растения с работающим и передающимся по наследству чужеродным геном; экспрессия - работа гена, завершающаяся синтезом белка, который данный ген кодирует; вектор - молекула ДНК, содержащая ген, который необходимо встроить в геном растения, и последовательности ДНК, ответственные за процесс встраивания и экспрессию данного гена; in vitro - означает "в стекле", то есть в пробирке; каллус - неорганизованно растущая масса клеток в пробирке; регенерация растений in vitro - получение целого растения из каллуса или отдельных клеток в пробирке.Клетки растения помещаются в вакуумной камере под источником частиц, и в ходе "обстрела" гены доставляются в клетки и встраиваются в геном растения. Затем следует этап селекции трансформированных клеток и регенерации трансгенных растений in vitro.

Поэтому для отбора пригодных для селекционного процесса генетически модифицированных форм необходимо иметь, как показывает практика, несколько десятков или даже сотен растений, полученных от независимых трансгенных событий. Столь большую выборку можно получить только при высокой эффективности трансформации. Для трудно регенерируемых in vitro злаков и подсолнечника реальный выход получаемых трансгенных растений составляет менее 1-2%.Создание трансгенных растений в настоящее время развиваются по следующим направлениям:1. Получение сортов с/х культур с более высокой урожайностью 2. Получение с/х культур, дающих несколько урожаев в год (например, в России существуют ремантантные сорта клубники, дающие два урожая за лето) 3. Создание сортов с/х культур, токсичных для некоторых видов вредителей (например, в России ведутся разработки, направленные на получение сортов картофеля, листья которого являются остро токсичными для колорадского жука и его личинок) 4. Создание сортов с/х культур, устойчивых к неблагоприятным

климатическим условиям (например, были получены устойчивые к засухе

трансгенные растения, имеющие в своем геноме ген скорпиона) 5. Создание сортов растений, способных синтезировать некоторые белки животного происхождения (например, в Китае получен сорт табака синтезирующий лактоферрин человека)
45.классификация методов оценки селекц материала, фоны для оценки.

Оценка селекционного материала – это учёт хозяйственных и биологических признаков и свойств, характеризующих хозяйственную ценность создаваемых селекционером линий, семей, сортов и гибридов. Методы оценки подразделяют на три группы:

1. Полевые. Полевая оценка – это главная оценка, проводимая на протяжении всего селекционного процесса. В различных питомниках последовательно изучают и учитывают: особенности роста и развития растений, их устойчивость к болезням и вредителям, к неблагоприятным факторам среды и тд

2. Лабораторные. С помощью лабораторных методов выясняют биологические и физиологические особенности растений, качество продукции.

3. Лабораторно-полевые. Эти методы оценки применяют, когда полевую оценку селекционных номеров по определённым показателям дополняют лабораторными анализами.

Селекция основана на сочетании полевых и лабораторных методов оценки селекционного материала, которые дополняют друг друга.

Значение фона для селекционной оценки и отбора

Выбор фона и его создание имеет принципиально важную роль при селекции на устойчивость к болезням и вредителям, жаростойкость, холодоустойчивость, отзывчивость на применение удобрений и других физиолого-биохимических показателей.

При селекции на адаптивность проблема фона, способного выявлять изменчивость по данному признаку, приобретает еще большее значение.

Испытания проводят на различных фонах.

1. Провокационные фоны. Эти фоны применяют для оценки устойчивости селекционного материала к засухе, пониженным температурам, засолению, полеганию. Перечисленные неблагоприятные условия проявляются не каждый год, поэтому фоны для оценки необходимо создавать искусственно.

2. Инфекционные и инвазионные фоны. Эти фоны создают для оценки устойчивости растений к различным болезням и вредителям.

3. Селективныефоны. В плохих условиях можно выявить устойчивые формы, но трудно обнаружить особи с высоким потенциалом продуктивности. Селективный фон должен быть высоким, оптимально благоприятным, т. е. соответствовать условиям среды и агротехнике, в которых будет выращиваться сорт

Таким образом, провокационные, инфекционные и инвазионные фоны выявляют более устойчивые генотипы, а селективные – более продуктивные формы растений.

Существуют два типа оценки селекционного материала:

1. Прямая оценка. Прямая оценка осуществляется путём непосредственного осмотра селекционного материала, измерения растений или их органов, подсчёта, взвешивания и т. д.

2. Косвенная оценка. В ряде случаев об отдельных свойствах растения можно судить по косвенным показателям. Например, об устойчивости растений подсолнечника к подсолнечниковой моли можно судить по наличию или отсутствию панцирного слоя в оболочке семени.

Оценка на разных этапах селекционного процесса. На первом этапе работы оценку растений проводят только по основным признакам, часто глазомерно. На ранних этапах селекционного процесса применяют экспресс-методы, позволяющие осуществить оценку быстро и достаточно точно. Оценку проводят в основном по косвенным признакам: 1) засухоустойчивость 2) жаростойкость 3) холодостойкость 5) иммунность 6) устойчивостьк полеганию. На завершающем этапе селекции самые лучшие, перспективные селекционные номера подвергают наиболее полной и всесторонней оценке по комплексу хозяйственно-ценных признаков и в первую очередь по урожайности.

46.оценка урож-ти и продуктивности раст.

Продуктивность – это средняя масса зерна одного растения. Урожайность – средняя масса хозяйственно-ценной продукции (зерна, корнеплодов, зеленой массы) с единицы площади посева, например с 1 га.

Урожайность посева с единицы площади определяется произведением двух величин: продуктивности и среднего числа растений. На ранних этапах селекционного процесса оценивают только продуктивность родоначальных растений. Часто продуктивность растения хорошо характеризует урожайность сорта. Элементы структуры урожая определяются использованием культурного растения. Они показывают, каким путём складывается урожай, а также какие условия внешней среды способствуют его формированию. Основным условием образования оптимального числа колосьев в высокопродуктивном посеве является определённое число растений на единице площади, которое зависит от принятых в зоне норм высева, полевой всхожести семян и выживаемости растений в период вегетации. Наряду с созданием оптимальной густоты продуктивного стеблестоя в селекции на высокую продуктивность особое внимание следует уделять созданию сортов с высокопродуктивным колосом. Совокупность, соотношение и взаимосвязь всех элементов продуктивности образуют структуру урожая данной культуры и её сортов. В ходе создания высокопродуктивных сортов при отборе лучших генотипов из гибридных популяций селекционер основывается на знаниях о генетической обусловленности продуктивности и её элементов. Необходимо учитывать характер изменчивости и наследования признаков продуктивности. Важное значение имеет и наследуемость конкретного признака, которая выражается коэффициентом Н². В исследованиях кафедры селекции ОмГАУ у гибридов яровой пшеницы с озимой наследуемость признаков продуктивности зависела от особенностей генотипов исходных форм и условий произрастания. Для увеличения потенциала продуктивности селекционеры используют разные методы. Главный из них – внутривидовая гибридизация. В селекции широко применяется метод подбора пар, основанный на эколого-географическом принципе.

Оценку урожайности и продуктивности осложняют следующие факторы:

Краевой эффект. Растения следует отбирать в середине делянки.Ауто- и межгенотипическая конкуренция. Аутоконкуренция возникает между особями одного генотипа и вызывается возрастной изменчивостью растений. Рано взошедшие растения являются более сильными и угнетают более слабые. Аутоконкуренция проявляется более сильно в СП-1.Межгенотипическая конкуренция проявляется более сильно, в отдельных вариантах опытов она может снижать продуктивность на 35–40%. Она встречается в гибридных питомниках, частично в СП-1 изменение площади питания и способа посева. Отдельные генотипы и сорта способны давать высокий урожай при пониженных нормах высева, другие – при высоких.На точность и достоверность оценки продуктивности также влияют такие факторы, как пестрота почвенного плодородия, микрорельеф, различия в увлажнении, плотности почвы и др. предложен приём идентификации генотипов по фенотипу, суть которого заключается в том, что рядом с популяцией F₂ конкретной комбинации скрещивания выращивается 30–50 растений F₁ той же комбинации. Визуально отыскиваются количественные признаки, у которых фенотипические дисперсии F₁ и F₂ cущественно не отличаются.В Западной Сибири в селекционном процессе наряду с идентификацией генотипов по фенотипам существует проблема типизации погодных условий каждого года, поскольку хозяйственно-ценные генотипы могут быть отобраны только в типичный для данной зоны год. Оценка типичности данного года для данной зоны селекции может быть проведена на основе: а) математического анализа динамики метеофакторов; б) поведения в данном году некоторой эталонной совокупности сортов, для которой заранее известны ранги размещения генотипов по продуктивности в типичный для данной зоны год; в) многолетнего личного опыта и интуиции селекционера. для правильной оценки селекционного материала по продуктивности в питомниках и сортоиспытаниях для уменьшения влияния модификационной изменчивости необходимо создавать максимально выровненный фон. Возможные неточности и ошибки исправляются путём: 1) многолетних оценок, 2) более частого высева стандарта, 3) парного метода сравнения сортов со стандартами. При определении продуктивности в гибридных комбинациях отбор производят глазомерно по величине колоса, количеству зёрен в верхних колосках у яровой пшеницы и в нижних колосках у озимой. Урожайность на более поздних этапах селекционного процесса ориентировочно можно определить ещё до уборки и лабораторного анализа растений. С урожайностью и продуктивностью тесно связана биологическая устойчивость, которая зависит от действия на растения в течение вегетационного периода различных факторов: болезни, повреждение вредителями, недостаток влаги в почве или её избыток, низкие или чрезмерно высокие температуры и т. д. При оценке продуктивности и урожайности большое значение играют показатели фотосинтетической деятельности растений. Продуктивность фотосинтеза зависит от площади фотосинтезирующих органов (листьев), а также от продолжительности их функционирования. Большое значение приобретает отбор растений с большим удельным весом зерна в общем биологическом урожае, т.е. имеющих высокие значения коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза (К_хоз).