Typy selekcji:

1.Pozytywna- wytypowanie jakiś roślin najlepiej pod względem danej cechy. Ma znaczenie w hodowli twórczej niektórych gatunków roślin.

2.Negatywna- odrzucenie z populacji roślin odbiegających od pozostałych na niekorzyść pod względem wydajności danej cechy. Ma znaczenie w hodowli zachowanej oraz nasiennictwie.

Selekcja pozytywna:

1.Selekcja masowa (SM)- opiera się na założeniu, że wybór rośliny na podstawie fenotypów odzwierciedla ich genotyp. Jest to wybór pewnej grupy osobników o określonych cechach, z których zebrany materiał siewny zostaje ze sobą połączony i łącznie oceniany w kolejnym roku.

2.Selekcja indywidualna (SI)- rodowodowa, indywidualna z oceną potomstwa, polega na wyborze podrzędnych fenotypowo roślin, ich indywidualnym rozmnażaniu i ocenie potomstwa w polowych doświadczeniach porównawczych. Ocena ta pozwala na uwzględnieniu udziału czynnika zmienności genetycznej w całkowitej zmienności genotypowej roślin matecznych.

Efektywność selekcji zależy od:

1.Oddziedziczalności cech- zależy od genotypu i modyfikacji wpływu warunków środowiska.

2.Termin ujawnienia się danej cechy- pozwala odnaleźć zarażenie chorobą lub atakiem mszyc.

3.Mechanizmu genetycznego dziedziczenia cech- postęp szybszy w przypadku cech recesywnych.

Rodzaje selekcji indywidualnej:

a)SI roślin samopylnych- wybieramy pojedyncze rośliny, których nasiona wysiewamy na kolbach porównawczych. Krzyżujemy komponenty rodzicielskie. Nasiona zbiera się z najlepszych pojedynków.

b)SI roślin owocopylnych- metoda rezerw. Jest to modyfikacja która zapobiega przed niepotrzebnym krzyżowaniem. W selekcji indywidualnej roślin obcopylnych należy zapewnić warunki umożliwiając kontrolowane zapłodnienie. Metoda ta polega na tym, ze tylko część nasion wybranych wysiewa się w doświadczeniach porównawczych podczas gdy reszta stanowi rezerwę. W następnym roku wykorzystuje się rezerwę nasion, zostają rozmnożone i przekrzyżowane tylko wybrane rody.

c)SI roślin rozmnażanych wegetatywnie- selekcja klonów. Klony to odmiany homogenowi jednorodne, dlatego ważną rolę w ich selekcji odgrywa rozmnażanie materiału genetycznego w pierwszym roku hodowli. Wykorzystuje się populacje roślin naturalnie rozmnażających się wegetatywnie, w których możliwe jest ich rozmnażanie płciowe, za pomocą nasion. Materiał wyjściowy do selekcji klonów stanowi więc pokolenie F₂ otrzymane na drodze rozmnażanie generatywnego. Z tego pokolenia wyodrębnia się pojedyncze rośliny o podrzędnych właściwościach i w ten sposób klon o różnych genotypach.

Rodzaje populacji:

1.Wyjściowa- stanowi materiał wyjściowy w selekcji.

2.Wyselekcjonowana- frakcja wybrana z populacji wyjściowej.

3.Potomna- rozmnażanie populacji wyselekcjonowanej.

Selekcje uznajemy za skuteczną wtedy, gdy populacja potomna otrzymana w jej wyniku jest istotnie lepsza pod względem cech lub cechy od populacji wyjściowej.

Postęp hodowlany (R)- określa o ile teoretycznie zmieni się średnia wartość selekcjonowanej cechy w następnym pokoleniu.

R=H*S*I

H- współczynnik dziedziczności

S- odchylenie standardowe

I- intensywność selekcji wyrażona współczynnikiem z tabeli

Odziedziczalność (H)- udział zmienności genetycznej w całkowitej zmienności genotypowej- określa w jakiej części zmienności fenotypowa jest warunkowana czynnikiem genetycznym.

H= V_G/V_F = V_G/V_G+V_E

V_G- zmienność (wariancja) genetyczna

V_F- zmienność fenotypowa

V_E- zmienność środowiskowa

Parametry zmienność opisujące oddziedziczalność to z punktu widzenia matematycznego to wariancja.

Odziedziczalność w wąskim zakresie (H_W)- stosunek zmienności addytywnej (warunkowej komulatywnym działanie piligenów) do zmienności genotypowej.

H_W=V_A/V_F= V_A/V_A+V_D+V_E

V_A- zmienność addytywna (poligenowa)

V_D- zmienność efektów dominacji (oligeny)

Odziedziczalność w szeroki zakresie (H_SZ)- stosunek całkowitej zmienności genetycznej do zmienności fenotypowwej.

H_SZ= V_A/V_F= V_A/V_A+V_P+V_F

Odziedziczalność przyjmuje wartość średnio od 0 do 1 (srednio od 0,25 do 0,5)

H=0 V_G= 0 klon, linia czysta (homozygoty) obserwowana zmienność fenotypowa wynika z modyfikacji wpływu środowiska i nie podlega dziedziczeniu.

H=1 V_E= 0 w warunkach kultury in vitro w fitofromie- zmienność środowiskowa nie występuje.

Im wyższy jest udział zmienności genetycznej w zmienności genotypowej tym szybszym można oczekiwać pozytywnych efektów hodowlanych

Im wyższa jest zmienność materiału wyjściowego tym wyższa skuteczność selekcji.

W miarę postępowanie selekcji w każdym kolejnym pokoleniu zmienność genetyczna ulega zwężeniu, a tym samym skuteczność selekcji maleje.

Wariancja (S²)- jest to średni kwadrat odchyleń (d) do średniej arytmetycznej.

Intensywność selekcji (I)- procent osobników wybranych z populacji. Im bardziej wybrana frakcja odbiega na plus od wartości średniej materiału wyjściowego tym skuteczność selekcji jest większa. Ty samym im mniejszy procent udziału wybranej frakcji tym intensywność selekcji jest większa.

Erozja genetyczna- uszczuplenie puli genetycznej materiału wyjściowego na skutek intensywnej selekcji w kierunku, np. wysokie plony, często połączone z utratą cennych genów, np. warunkujących odporność na choroby lub niesprzyjające warunki środowiska.

Ważna jest duża liczebność materiału wyjściowego, która umożliwia wybranie stosunkowo licznej , choć stosunkowo niewielkiej posiadanej farkcji.

Program hodowli roślin obejmuje:

-określony kierunek hodowli

-dobór materiału wyjściowego

-wybór metody hodowlanej

-ocena rodu i zarejestrowanie odmian

-hodowla zachowawcza i reprodukcyjna materiału siewnego

Program hodowlany zależy od:

-gatunku

-sposobu rozmnażania

-długości cyklu życiowego

-sposobu użytkowania

Kierunek hodowli roślin- określa cel procesu hodowlanego (plenność, jakość, odporność na choroby)

Metoda hodowlana- sposób realizacji kierunku. Najczęściej stosowana do selekcji, krzyżowania, hodowli heterozyjnej, indywidualnej mutacji i poliploidalności.

Kierunek hodowli roślin:

1.Wysoka plenność:

a) warunkowana skupieniem jak największej liczby genów addytywnych o działaniu sumującym się, modyfikowana warunkiem środowiska.

b) hodowla na plon obejmuje:

-opis biometryczny w pierwszych latach

-doświadczenia porównawcze dla większości grup roślin (klon, ród linie) w dalszych latach

2.Hodowla jakościowa:

a)jakość uzależniona jest od kierunku uporządkowania, podobań konsumenta, możliwości technicznej wyceny.

b)ocena obejmuje:

-cechy zewnętrzne (barwa, kształt, wielkość, konsystencja)

-cechy wewnętrzne (zawartość białka, tłuszczu, węglowodanów, włókna)

-wartość biologiczna (wartość wypiekowa pieczywa, wartość przemiałowa zbóż).

-przydatność do przechowalnictwa

3.Hodowla odpornościowa

a)odporna na choroby, grzyby bakterie i wirusy (rdza, mączniak, zaraza ziemniaczana)

b)na szkodniki (owady, nicienie)

c)niesprzyjające warunki środowiska (zimotrwałość, mrozotrwałość, wyleganie roślin i osypywanie się ziarna, porastanie, susza, czynniki glebowe, zakwaszenie. Przewapniowanie, zasolenie)

d)na totalne herbicydy

4.Hodowla na specyficzne właściwości rolnicze

a)odmiany zmniejszające ilość pracy przy pielęgnacji i zbiorze roślin (jednonasienność buraka)

b)odmiany zwiększające uzyskanie wysokiego plonu (równomierne dojrzewanie nasion)

c)hodowla na wczesność

d)odporność na uszkodzenia mechaniczne

Pierwszej oceny pojedynków dokonuje się w czasie wzrostu roślin. Obejmuje ona:

-przebieg form rozwojowy

-długość okresu wegetacji

-pokrój rośliny

-porażenie przez choroby

-uszkodzenie przez szkodniki

-odporność na niesprzyjające warunki środowiska

Krzyżowanie- polega na połączeniu w procesie zapłodnienia dwóch gamet, różnych pod względem genetycznym, co prowadzi do powstania potomstwa mieszańcowego. Pozwala rozszerzyć zakres zmienności genetycznej materiału hodowlanego, w celu uzyskania różnego materiału selekcji.

Czynniki zwiększające zakres zmienności genetycznej:

-nowe kombinacje cech (rekombinacja)

-współdziałanie genów nie allelicznych, np. epistaza, komplementarność genów.

-nowe sprzężenie genów- na skutek crossing- over powstają inne kombinacje genów w chromosomie

-transgresja- dotyczy cech ilościowych kojarzących dwie formy rodzicielskie, otrzymuje się pośrednio mieszańca. Pokolenie F₂ posiada większy zakres zmienności.

Rodzaje krzyżowań:

1.Wewnątrzgatunkowe

a)wewnątrzodmainowe- dotyczy głównie roślin obcopylnych, w śród których występują w większości rośliny różnicujące się między sobą pod względem genetycznym.

b)międzyodmianowe- polega na doborze do krzyżowania roślin z dwóch odmian, zwykle wysiewa się jedną o bardzo wysokiej plewności a druga posiada jedną lub kilka wartości cech jakościowych.

2.Oddalone- krzyżowanie roślin z różnych gatunków.

Utrudniają je bowiem prezygotyczne (ujawniające się od momentu zapłodnienia) oraz postzygotyczne (ujawniające się po zapłodnieniu) powoduje zamieranie zarodników lub uniemożliwiające komplikacje chromosomów mieszańca, więc uzyskane potomstwo jest niepłodne.

Potomstwo można uzyskać metodą biotechnologiczną, np. technika dojrzałych zarodników pozwala na wyizolowanie i rozwój zarodka nie mieszańcowego w warunkach kultury in vitro, niepłodność mieszańców można przełamywać poprzez podwojenie liczby chromosomów.

Metody krzyżowań:

1.Krzyżowanie proste- krzyżowanie jednokrotne- jednorazowe skrzyżowanie dwóch wybranych roślin rodzicielskich

2.Krzyżowanie złożone

a)krzyżowanie zwrotne (odwrotne)- pozwala na zbadanie wpływy cytoplazmy na dziedziczenie określonej cechy.

b)krzyżowanie wsteczne- krzyżowanie mieszańca pokolenia F₁ z jedną formą rodzicielską.

Metody krzyżowania:

1.Krzyżowanie introgesywne (wypierające)- powtórzenie przez kilak pokoleń krzyżowania wstecznego. Stosuje się zwykle w celu przeniesienia cech (np. odporności, jednokiełkowości buraka) z gatunku dzikiego i niskiej wartości użytkowej do wysokiej odmiany uprawnej.

2.Krzyżowanie testowe- krzyżowanie osobnika o nieznanym genotypie z homozygotą recesywną w celu ustalenia, jaki to genotyp; jeżeli testowany genotyp jest homozygotą dominującą, potomstwo w całości będzie fenotypowo dominujące, jeżeli heterozygotą, w pokoleniu F1 otrzymamy osobniki o fenotypie dominującym i recesywnym w stosunku 1:1.

3.Krzyżowanie wielokrotne- ma na celu połączenie w jednej odmieanie cech więcej niż dwóch komponentów wyjściowych.

4.Krzyżowanie pomostowe- umożliwia połączenie oddalonych nie krzyżujących się form za pośrednictwem trzeciego gatunku, z których krzyżuje się każdy z nich.

Etapy krzyżowania:

1.Wybieranie kwiatów do kastracji- wybieramy te które będą najpierw owocować i związywać nasiona, np. w obrębie kłosa źdźbła głównego pozostawia się te w środkowej i dolnej jego części w obrębie grona pędu głównego (ziemniak)- kwiaty w obrębie i dolnej jego części. Pozostałe kwiaty usuwamy. Ułatwia to przeprowadzenie zapylenia przed niekontrolowanym zapyleniem.

2.Kastracja kwiatów (emeskulacja)- uszkodzenie pylników lub usunięcie pręcików w obrębie kwiatów obupłciowych, usuwanie całych kwiatów u roślin obupłciowych. Kastrować należy rośliny samopylne, obupylne jedynie w przypadku ścisłych badań genetycznych lub wykazuje skłonność do samozapylenia.

Sposoby kastracji:

a)mechaniczna- usuwanie niedojrzałych pylników lub uszkodzenie młodych pylników.

b)kastracja genetyczna- jako formę mateczną wykorzystuje się rośliny męskosterylne (MS) nie wytwarzające żywotnego pyłku (cecha warunkowana przez geny jądrowe)mitochodrialne lub ich współdziedziczenie.

c)chemiczna- za pomocą alkaloidów.

d)wykorzystanie genów -warunkuje pojedyńczą, łatwą do identyfikacji cechę morfologiczną, np. zabarwienie hipokotylu u buraka.

3.Izolacja- zabezpieczenie kwiatów przed nieporządanym zapyleniem i wysypaniem znamienia słupka.

Sposoby izolacji:

a)sztuczna- zakładanie na kwiaty izolatorów.

b)naturalna- przestrzenne zachowanie odległości między ściółkami, przedzielenie komponentów pasmami, np. konopi lub wykorzystanie barier naturalnych.

c)czasowa- wykorzystanie różnych terminów kwitnienia różnorodnych komponentów.

4.Zapylenie- przeniesienie pyłku formy ojcowskiej na formę mateczną. Termin zależy od gatunku, genotypu, warunków środowiska.

Sposoby zapylenia:

a)przeniesienie pyłku za pomocą pędzelka na znamię słupka

b)pyłek wytrząsa się na papierek i osypuje na wykastrowany komponent mateczny.

c)całe dojrzałe pyłki kładzie się na wykastrowane kwiaty, pylniki pękają i wysypują się (zboża)

d)umieszczenie wykastrowanej formy matecznej i zapylenie pod wspólnym izolatorem.

Heterozja- szczególna bujność mieszańców pokolenia F₁ (zwiększona masa wegetacyjna, szybki wzrost, wczesność, odporność na choroby i przymrozki). Jest ona efektem tylko jednego pokolenia, można ją utrwalić wyłącznie u roślin rozmnażanych wegetatywnie.

Efekt heterozji jest tym większy im większe jest oddalenie taksonomiczne komponentów mieszańców F₁ oraz im bardziej są one homozygotyczne.

Etapy hodowli heterozyjnej:

1.Chów wsobny- przymusowe samozapylenie roślin obcopylnych

a)ścisły- zapylenia w obrębie jednej rośliny

b)umiarkowany (siostrzany)- zapylenie w obrębie potomstwa jednej rośliny (rodzeństwa)

2.Krzyżowanie- testowanie wartości kombinacyjnej- ocena przydatności linii wsobnej jako komponentów przyszłej odmiany, prowadzona dwuetapowo.

I badanie ogólnej wartości kombinacji (OWK)

OWK określa wartość kombinacji jednej linii, a jej miarą jest stosunek wysokości plonu danej linii do średniego plonu wszystkich linii uczestniczących w teście.
a)test polny-cross- krzyżowanie między sobą wszystkich testowanych lini.

-stosowany u gatunków, których nie kastrujemy, przy niewielkiej liczbie ocenianych lini.

-poszczególne linie wysiewamy po 10-20 powtórzeń w takim rozłożeniu aby każda linia znajdowała się w sąsiedztwie następnej, co pozwala wypylić kwiaty mieszane ze wszystkich linii.

-nasiona z tych samych linii zbieramy i w kolejnym roku zakładamy doświadczenia porównawcze, w celu wytypowania linii wykazującej najsilniejszy efekt heterozji

-zmieszane nasiona wybranych linii stanowią elitę odmiany systematycznej. W skład odmiany syntetycznej wchodzi zwykle kilka linii przy czym przy większej liczbie linie efekt heterozji jest nieco mniejszy, ale plony nie maleją tak szybko w dalszych pokoleniach.

b)test top-cross- przekrzyżowanie wszystkich testowanych linii z jednym zapylaczem (testerem)

-testujemy większa liczbę linii wsobnych

-oceniane linie muszą być kastrowane (np.kukurydza) lub męskosterylne (np.burak cukrowy) gdyż warunkiem uzyskania wiarygodnych wyników jest zapewnienie przekrzyżowania wszystkich testowanych linii z tym samym zapylaczem (testerem) o znanej wartości kombinacji

-nasiona poszczególnych linii wsobnych zbiera się w następnym roku i zakłada doświadczanie porównawcze.

II badanie swoistej wartości kombinacji (SWK)- na podstawie wyników krzyżowania allelicznego, czyli krzyżujące linie wsobne w systemie każdy z każdym.

SWK określa wartość kombinacji dwóch skrzyżowanych ze sobą linii rodzicielskich a jej miarą jest stosunek wysokość plonu danego mieszańca do średniego plonu wszystkich mieszańców otrzymanych linii.

Rodzaje mieszańców heterozyjnych:

1.Pojedyńcze (AxB)- materiał siewny stanowią nasiona uzyskane w wyniku skrzyżowania dwóch linii wsobnych (silny efekt heterozji, ale mało nasion).

2.Potrójne (trójliniowe) (AxB)xC- krzyżuje się ze sobą duże linie wsobne, ale otrzymanego mieszańca F₁ krzyżuje się z trzema liniami wsobnymi (słabszy efekt heterozyjny, ale więcej nasion)

3.Podwójne (czteroliniowe) (AxB)x(CxD)- z czterech linii wsobnych tworzy się dwa mieszańce pojednycze a w następnym roku mieszańce te krzyżuje się ze sobą (najszybszy efekt heterozji, ale najmniej nasion).

Cechy genetyczne roślin warunkujące nie wytworzenie płodnego pyłku:

-męska sterylność (burak, żyto, rzepak, cebula, marchew)

-rośliny żeńskie (ogórek)

-rośliny żeńsko- jednopienne (kukurydza, szpinak)

-samoniezgodność (rośliny kapustne)

Ponadto płodne formy mataczne mieszańców opryskuje się selektywnymi genotypami, które inaktywują tylko pyłek (pszenica).

Biologia kwitnienia i techniki krzyżowania ziemniaka- ziemniak jest rośliną samopylną o kwiatach 5-krotnych, owocem jest jagoda. Bulwy kładziemy na cegły i usypujemy kopczyk, gdy rośliny są większe palikujemy, aby mieć do nich lepszy dostęp w okresie wegetacji. Pora i obfitość kwitnienia jest cechą odmienną i zależy od warunków siedliskowych (np. wilgotność gleby, długość dnia, temperatura). Kwitnienia rozpoczyna się od zakończenia wzrostu łodygi. Rośliny kwitą obficiej i zawiązują nasiona, gdy usuwamy stelony- nie dopuszczamy do zakwitania bulw. Dlatego co dwa tygodnie ostrym strzemieniem usuwamy część podziemną i usuwamy stelony.

Wybieramy kwiaty do kastracji. Kastrujemy w Momocie pojawienia się płatków korony w pączku. Na kwiatach zakładamy izolatory, zapylamy nazajutrz rano lub wieczorem tuż przed zakwitnięciem się kwiatków. Rośliny etykietujemy i w zeszycie zapisujemy dane o roślinach i daty zabiegów. Przed sprzętem bulw dokonujemy zbioru jagód z roślin matecznych, które pozostawiamy do osiągnięcia pełnej dojrzałości a następnie wybieramy nasiona.

---