Rodzaje krzyżowań i ich

zastosowanie w hodowli

Krzyżowanie

Metoda krzyżowania powstała przed

odkryciem praw genetycznych przez

Mendla.

Krzyżowanie roślin jest

podstawową metodą hodowlaną i

genetyczną

. Dzięki zastosowaniu tej

metody do hodowli roślin,

wprowadzono wiele bardzo cennych

odmian roślin samopylnych i

obcopylnych. Krzyżowanie jest

metodą znacznie młodszą niż selekcja.

Krzyżowanie – „ Proces

prowadzący do połączenia się

dwóch gamet pochodzących

od różnych osobników”

W jakim celu przeprowadza się

krzyżowania?

Celem krzyżowań jest rozszerzenie

zakresu zmienności materiału
hodowlanego.

Stworzenie osobników (mieszańców)

wykazujących nowe pożądane w
hodowli cechy

Udoskonalanie istniejących już

gatunków

Etapy zabiegu krzyżowania

1. Wybór odpowiednich roślin i ich

przygotowanie do zabiegu krzyżowania

2. Kastracja i izolacja wybranych kwiatów

(kwiatostanów)

3. Kontrolowane zapylenie
4. Izolacja zapylonych kwiatów (kwiatostanów)
5. Dokumentacja przeprowadzonych

krzyżówek

6. Zbiór nasion mieszańcowych

Klasyfikacja typów

krzyżówek

• Proste A x B – krzyżuje się dwie różne genotypowo

formy

• Zwrotne [A x B] i [B x A]

• Wsteczne [A x B] x A (B) – mieszańca krzyżuje się

z jedną z form wyjściowych

• Wsteczne wielokrotne (wypierające)
[A x C] x C,
B

1

x C,

B

2

x C,

B

3

x C,

zwykle 6-7

krzyżowań.

• Złożone:
a) Dopełniające (wielokrotne) {[A x B] x C}

x D –połączenie cech kilku form,

b) Zbieżne [A x B] x [C x D] – połączenie

cech kilku form

• Wielokierunkowe A x B, A x C, A x D… ta

sama forma mateczna, ale różne formy
ojcowskie, lub odwrotnie.

Krzyżowanie proste

A x B

Służy do połączenia cech dwóch

odmian. Przy użyciu form
homozygotycznych F

1

jest zazwyczaj

jednolite a rozszczepienie następuje
w pokoleniu drugim. Opiera się na
prawach Mendla

Krzyżowanie zwrotne

(A x B) i (B x A)
Pozwala sprawdzić czy, w odniesieniu

do cech ważnych z użytkowego
punktu widzenia występuje
dziedziczenie cytoplazmatyczne

Przykład Mirabilis jalapa (dziwaczek)

Krzyżowanie wsteczne

(pojedyncze)

Krzyżowanie wsteczne pozwala na ograniczenia liczby

genotypów w rozszczepiających się pokoleniach.

Zasada tej metody polega na tym, że

heterozygotyczny mieszaniec pokolenia F1 jest

krzyżowany z jednym z rodziców (AA x aa = Aa; Aa

x AA lub aa)

Krzyżowanie wsteczne powoduje zatem ograniczenie

liczby nowych genotypów i tym samym ułatwia

wyselekcjonowanie pożądanych rekombinantów,

szczególnie w stosunku do cech wieloczynnikowych

o niejasnych stosunkach rozszczepień.

z zamieszczonej tabeli wynika, że liczba

genotypów w pokoleniu F2 równa się
3^n a przy krzyżowaniu wstecznym
2^n (gdzie n to liczba genów)

Skuteczność krzyżowania wstecznego

ujawnia się zatem szczególnie gdy
liczba genów jest wysoka.

Krzyżowanie wsteczne może okazać się

pomocne również wówczas, kiedy
celem hodowli są formy powstałe w
wyniku rekombinacji cech sprzężonych.
Krzyżowanie wsteczne z recesywnym
rodzicem ujawnia już w pierwszym
pokoleniu B

1

pożądane recesywne

rekombinacje, podczas gdy w F

2

na

skutek częstszego występowania
rekombinowanych gamet przeważają
heterozygoty fenotypowo dominujące.

Krzyżowanie wsteczne stosuje się

zasadniczo w celu zwiększenia

udziału genów odpowiedzialnych za

porządane właściwości jednego z

partnerów rodzicielskich

Krzyżowanie wsteczne

(wypierające)

• Zasada krzyżowania polega na tym, że mieszańce

F1 i dalszych pokoleń są wstecznie krzyżowane z

jednym z rodziców; tym samym genetyczny udział

drugiego komponenta rodzicielskiego maleje o

połowę w każdym kolejnym pokoleniu i wreszcie

staje się znikomo mały. Jeżeli jednak te komponent

rodzicielski jest dawcą ważnej cechy będącej

przedmiotem selekcji, może ona zostać zachowana

mimo krzyżowania wstecznego. W rezultacie

uzyskuje się materiał pod względem genetycznym

bardzo zbliżony do partnera wypierającego ale

zawierający jeden lub kilka pożądanych genów,

będących przedmiotem selekcji, pochodzących od

dawcy oraz (co jest nieuniknione) sąsiadujące z

nimi odcinki chromosomu.

Pokolenie F1 uzyskane ze skrzyżowania wrażliwej

lecz, wydajnej odmiany, z odmianą odporną, lecz

prymitywną (lub formą dziką) krzyżuje się wstecznie

z odmianą wydajną uzyskując pokolenie F2`. Wyrosłe

z uzyskanych nasion rośliny F2`ponownie krzyżuje

się z wydajną formą rodzicielską uzyskując nasiona

F3`. Proces ten można powtarzać kilkakrotnie. W ten

sposób geny warunkujące wydajność odmiany

hodowlanej są jakby „wpomopowywane” w

potomstwo uzyskane ze krzyżowań wstecznych, przy

jednoczesnym usuwaniu niekorzystnych właściwości

odmiany prymitywnej.

Korzyści dzięki zastosowaniu tej metody:
>można szybko osiągnąć cenny wynik

hodowlany (zwłaszcza gdy w ciągu jednego
roku da się uzyskać kilka pokoleń uprawiając
rośliny w szklarni)

>konieczna ilość materiałów hodowlanych nie

jest tak duża jak w wypadku normalnej
hodowli krzyżówkowej

>krzyżowanie to stosuje się w hodowli

odpornościowej aby przenieść z odmiany
niewielkiej wartości jakąś jedną cenną cechę
np. odporność do innej istniejącej odmiany

Wady tej metody:
Stosując tą metodę nie można

zwiększyć podstawowej potencjalnej
wydajności danej odmiany
hodowlanej z jednoczesnym
wprowadzeniem do niej genów
odporności lub warunkujących jakąś
inną cechę.

Krzyżowanie dopełniające

(wielokrotne)

We wszystkich krzyżówkach z użyciem

większej liczby partnerów jest ważna
kolejność ich włączania do krzyżowań.

Zgodnie z podstawowymi zasadami

dziedziczenia, każdy z dwóch partnerów
wprowadza do mieszańca połowę własnej
informacji genetycznej. Stąd pozycja
odmiany w krzyżówce dopełniającej,
włączonej do krzyżowania jako np. trzecia
w kolejności jest uprzywilejowana w
stosunku do wprowadzonych wcześniej.

Krzyżowanie to służy wyborowi

najlepszych komponentów
matecznych lub ojcowskich

Krzyżowanie to znalazło powszechne

zastosowanie w hodowli pszenicy.

(krzyżuje się odmiany różnego

pochodzenia)

Krzyżowanie zbieżne

(A x B) x (C x D)
Stosuje się wówczas, gdy w jednym

mieszańcu chcemy zapewnić
zrównoważony udział genów
poszczególnych partnerów.
Kojarzenie zbieżne miało udział przy
tworzeniu mieszańców heterozyjnych
4-liniowych

Krzyżowanie wielokierunkowe

A x B, A x C, A x D...
Ta sama forma mateczna, ale różne

formy ojcowskie, lub na odwrót.

Tego rodzaju krzyżowanie umożliwia

wybranie najlepszej kombinacji.

Krzyżowanie oddalone

(międzygatunkowe bądź też

międzyrodzajowe)

W krzyżowaniu oddalonym na ogół formami

rodzicielskimi są z jednej strony dobrze

przystosowane odmiany miejscowe, a z drugiej –

odmiany obcego pochodzenia, a więc

nieprzystosowane, lub formy dzikie.

Mieszańce oddalone otrzymane w wyniku takich

krzyżowań mogą być wykorzystywane do syntezy

allopoliploidów ale także do przenoszenia genów z

gatunków dziko rosnących do gatunków uprawnych,

np. genów odporności na choroby i genów

zwiększających tolerancję na niekorzystne

warunki środowiska (np. obniżona lub zbyt wysoka

temperatura, zakwaszenie lub zasolenie gleby).

Mieszańce międzyrodzajowe Lolium ´ Festuca

łączą w sobie komplementarne cechy obu
gatunków rodzicielskich. Połączenie cech
pochodzących z obu rodzajów w jednym
genotypie można osiągnąć poprzez:

• amfiploidyzację - połączenie

kompletnych genomów dwóch gatunków ,

• introgresję - przeniesienie genów z

jednego gatunku do drugiego.

Krzyżowanie oddalone w głównej mierze

opiera się na krzyżowaniu wstecznym

bibliografia

• „Hodowla roślin”- prof. Dr Hellmut

Shmalz, 1969

• „Hodowla roślin. Materiały

pomocnicze do ćwiczeń” – A.

Kuraczyk, D Packa, M. Wiwart,

• „Ogólna hodowla roślin” – W.

Hofmann, A. Mudra, W. Plarre

• „Podstawy hodowli roślin” – N.W.

Simmonds, 1987