Processo di allevamento delle piante: meriti e demeriti della selezione vegetale

Processo di allevamento di piante: meriti e demeriti di allevamento di piante!

L'allevamento di piante è una scienza basata su principi di genetica e citogenetica. Mira a migliorare la composizione genetica delle piante coltivate. Le varietà migliorate vengono sviluppate attraverso l'allevamento delle piante. Il suo obiettivo è migliorare la resa, la qualità, la resistenza alle malattie, la siccità e la tolleranza al gelo e altre caratteristiche delle colture.

L'allevamento di piante è stato fondamentale per aumentare la produzione agricola. Alcuni risultati ben noti sono lo sviluppo del grano seminato e delle varietà di riso, la nobilitazione delle canne indiane e la produzione di varietà ibride e composte di mais, jowar e bajra. I miglioramenti apportati alle piante coltivate finora rappresentano solo una piccola parte dei possibili miglioramenti.

Vi è un considerevole margine per modificare ulteriormente le specie di colture odierne. Si ritiene che la composizione genetica delle piante possa essere modificata in misura molto maggiore di quanto normalmente apprezziamo. Inoltre, l'allevamento di diverse piante coltivate, come legumi e semi oleosi, non è stato così intenso come quello di grano e riso. Molti miglioramenti nelle rese e altre caratteristiche possono essere fatti in queste colture. L'allevamento di piante, insieme a pratiche di gestione delle colture migliorate, è l'unica risposta alla crescente domanda di cereali alimentari.

Selezione:

Nelle colture auto-impollinate, la selezione consente la riproduzione solo in quelle piante che hanno le caratteristiche desiderabili. Ciò si ottiene aumentando la prossima generazione dai semi prodotti solo dalle piante selezionate; i semi delle rimanenti piante vengono rifiutati. La selezione è essenzialmente basata sul fenotipo delle piante. Di conseguenza, l'efficacia della selezione dipende principalmente dal grado in cui i fenotipi delle piante riflettono i loro genotipi.

La selezione ha due caratteristiche o limitazioni di base. Innanzitutto, la selezione è efficace solo per differenze ereditabili; la sua efficacia è fortemente influenzata dall'ereditabilità del personaggio sotto selezione. Secondo, la selezione non crea nuove variazioni; utilizza solo la variazione già presente in una popolazione.

La selezione in specie impollinate incrociate è in grado di modificare le frequenze del gene e del genotipo, produrre nuovi genotipi a causa delle mutate frequenze geniche, causare uno spostamento nella media nella direzione della selezione e modificare la varianza della popolazione in una certa misura. L'entità di questi effetti è influenzata dal numero di geni che controllano il carattere, dal grado di dominanza, dalla natura dell'azione genetica e, in larga misura, dall'ereditabilità.

Colture auto-impollinate:

Nella selezione di massa, viene selezionato un grande numero di piante con fenotipo simile e i loro semi vengono mescolati insieme per costituire la nuova varietà. Le piante sono selezionate in base al loro aspetto o fenotipo. Pertanto, la selezione viene effettuata per caratteri facilmente osservabili come altezza della pianta, tipo di orecchio, colore della grana, dimensione della grana, resistenza alle malattie, capacità di accestimento ecc. Talvolta la resa della pianta può essere utilizzata come criterio di selezione.

Se la popolazione ha una variazione per le caratteristiche del grano come il colore del seme e la dimensione del seme, la selezione può essere fatta per loro prima che i semi delle piante selezionate vengano mescolati insieme. In generale, le piante selezionate nella selezione di massa non sono sottoposte a test di progenie. Ma Allard (1960) sostiene che il test della progenie dovrebbe essere fatto. La nuova varietà viene testata in prove di resa prima di essere rilasciata.

Quando viene selezionato un numero elevato, generalmente non sono necessari test prolungati. La selezione di massa è semplice, facile e meno impegnativa. Il rilascio della nuova varietà richiede meno tempo e costi rispetto al caso delle linee guida. Il progresso nella selezione di massa è generalmente piccolo, la varietà sviluppata non è uniforme come un pureline, e quando il test della progenie non viene fatto il valore di riproduzione delle piante selezionate non è noto.

Applicazioni di selezione di massa:

In caso di colture auto-impollinate, la selezione di massa ha due applicazioni principali.

1. Miglioramento delle varietà locali:

La selezione di massa è utile per il miglioramento delle varietà locali di terre, desi o varietà locali di colture auto-impollinate. Le varietà locali sono miscele di diversi genotipi che differiscono nel tempo di fioritura o maturità, resistenza alle malattie, altezza della pianta, ecc. Molti di questi tipi di piante sarebbero inferiori e a basso rendimento. Di conseguenza, abbasserebbero le prestazioni della varietà locale. Quindi l'eliminazione di tipi di vegetali poveri attraverso la selezione di massa migliorerebbe le prestazioni e l'uniformità della varietà.

2. Purificazione delle varietà già esistenti:

Le linee guida tendono a diventare variabili nel tempo a causa di miscele meccaniche, ibridazione naturale e mutazione. È quindi necessario che la purezza delle varietà pureline sia mantenuta attraverso una regolare selezione di massa.

Meriti della selezione di massa:

1. Poiché viene selezionato un numero elevato di piante, l'adattamento della varietà originale non viene modificato. È generalmente accettato che una combinazione di linee direttrici strettamente correlate sia più stabile nelle prestazioni rispetto a diversi ambienti rispetto a una sola linea di riferimento. Quindi le varietà sviluppate attraverso la selezione di massa potrebbero essere più ampiamente adattate rispetto alle linee di riferimento.

2. Spesso non sono necessarie prove di resa estese e prolungate, riducendo così i tempi e i costi necessari per lo sviluppo di una nuova varietà.

3. La selezione di massa conserva una notevole variabilità genetica. Quindi un'altra selezione di massa dopo pochi anni sarebbe efficace nel migliorare ulteriormente la varietà.

Demeriti della selezione di massa:

1. Le varietà sviluppate attraverso la selezione di massa mostrano variazioni e non sono uniformi come le varietà pureline. Pertanto, tali varietà sono generalmente meno apprezzate delle varietà Pureline.

2. Il miglioramento attraverso la selezione di massa è generalmente inferiore rispetto alla selezione del pureline. È perché almeno alcune delle progenie vegetali che compongono la nuova varietà sarebbero più povere della migliore linea puramente selezionabile tra di loro.

3. In assenza di test della progenie, non è possibile determinare se le piante selezionate sono omozigote. Anche nelle specie auto-impollinate, si verifica un certo grado di impollinazione incrociata. Quindi c'è qualche possibilità che alcune delle piante possano essere eterozigote. Inoltre non è noto se la superiorità fenotipica delle piante selezionate sia dovuta all'ambiente o al genotipo.

4. A causa della popolarità delle varietà pureline, la selezione di massa non è comunemente utilizzata nel miglioramento delle colture auto-impollinate. Ma è un metodo rapido e conveniente per migliorare le vecchie varietà locali nelle aree o nelle specie coltivate in cui il miglioramento del raccolto è appena iniziato.

5. La selezione di massa utilizza la variabilità già presente in una varietà o popolazione. Quindi la selezione di massa è limitata dal fatto che non può generare variabilità.

Selezione Pureline:

Un pureline è la progenie di una singola pianta omozigote auto-impollinata. Di conseguenza, tutti gli individui all'interno di un pureline hanno genotipo identico, e qualsiasi variazione all'interno di un pureline è dovuta esclusivamente all'ambiente. Nella selezione pureline, un gran numero di piante viene selezionato da una coltura autoimpollinata e viene raccolto individualmente; vengono valutate le singole progenie vegetali da loro e la migliore progenie viene rilasciata come varietà puramente lineare. Pertanto, la selezione del pureline è anche nota come selezione di una singola pianta.

Usi di linee guida:

Una linea puramente superiore può essere utilizzata come varietà. Un pureline che non è adatto per il rilascio come varietà può servire da genitore nello sviluppo di nuove varietà ibride. Negli studi sulle mutazioni spontanee o indotte, in particolare quelle che riguardano caratteri quantitativi, le linee guida devono essere utilizzate. In molte indagini biologiche, come la medicina, l'immunologia, la fisiologia, la biochimica, ecc., L'uso di linee altamente ibride (virtualmente puramente) di topi, porcellini d'India, ecc. È essenziale. Questo viene fatto per evitare variazioni genetiche nel materiale sperimentale in modo che gli effetti dei trattamenti siano facilmente rilevabili.

La selezione del Pureline ha diverse applicazioni nel miglioramento delle colture auto-impollinate. È usato per migliorare varietà locali o desi, vecchie varietà pureline e varietà introdotte. Vantaggi della selezione Pureline

1. La selezione di Pureline raggiunge il massimo miglioramento possibile rispetto alla varietà originale. Questo perché la varietà è la migliore pureline presente nella popolazione.

2. Le varietà Pureline sono estremamente uniformi poiché tutte le piante della varietà hanno lo stesso genotipo. Una varietà così uniforme è facilmente identificabile nei programmi di certificazione delle sementi.

Svantaggi della selezione Pureline:

1. Le varietà sviluppate attraverso la selezione puramente naturale non hanno generalmente un ampio adattamento e stabilità nella produzione posseduta dalle varietà locali o desi da cui sono sviluppate.

2. La procedura di selezione della linea pura richiede più tempo, spazio e prove di resa più costose rispetto alla selezione di massa.

3. Il limite superiore per il miglioramento è stabilito dalla variazione genetica presente nella popolazione originale.

Colture impollinate trasversali:

Le colture con impollinazione incrociata mostrano generalmente depressione da consanguineità da moderata a grave. Di conseguenza, la consanguineità deve essere evitata o mantenuta al minimo in una specie impollinazione incrociata. Le piante individuali provenienti da tali colture sono altamente eterozigoti e la progenie di tali colture sarebbe eterogenea e di solito diversa dalla pianta madre a causa della segregazione e della ricombinazione. Pertanto, i geni desiderabili possono essere raramente fissati attraverso la selezione in popolazioni impollinate incrociate, eccetto per i tratti qualitativi e, forse, per i caratteri quantitativi facilmente osservabili con elevata ereditabilità.

L'allevatore mira quindi ad aumentare la frequenza degli alleli desiderabili nelle popolazioni. La selezione può essere basata sul fenotipo senza test della progenie, ad esempio selezione della massa o sul fenotipo e test della progenie, ad esempio selezione della progenie e selezione ricorrente.

Selezione di massa:

Nella selezione di massa, un numero di piante viene selezionato sulla base del loro fenotipo, e le sementi impollinate a cielo aperto vengono raccolte insieme per aumentare la generazione successiva. Le piante selezionate possono aprire-impollinare, cioè accoppiarsi a caso includendo un certo grado di selfing. Quindi la selezione di massa si basa solo sul genitore materno e non c'è controllo sul genitore pollinico. La selezione delle piante si basa sul loro fenotipo e non viene condotto alcun test sulla progenie.

Il ciclo di selezione può essere ripetuto una o più volte per aumentare la frequenza degli alleli favorevoli; tale schema di selezione è generalmente noto come selezione ricorrente fenotipica. L'efficienza della selezione di massa dipende principalmente dal numero di geni che controllano il carattere, le frequenze geniche e, più importante, l'ereditabilità. La selezione di massa è semplice, richiede meno tempo ed è molto efficace nel migliorare i personaggi con elevata ereditabilità. Le modifiche alla selezione di massa che tengono conto della variazione dovuta all'ambiente sono efficaci anche nel migliorare i caratteri con bassa ereditabilità. Tuttavia, si basa solo sul genitore femminile.

Selezione con Progeny Test-Progeny Selection:

In questa selezione, le piante vengono selezionate in base al loro fenotipo e sottoposte a test di progenie. La progenie per il test della progenie può essere ottenuta mediante impollinazione aperta, autoimpollinazione, incrocio con una varietà a impollinazione libera, un ibrido o un inbred. Le progenie superiori sono identificate; le piante fenotipicamente superiori di queste progenie sono selezionate e sottoposte a test di progenie. Il ciclo di selezione può essere ripetuto più volte.

Ci sono diversi schemi modificati di selezione della progenie: schemi di selezione ricorrenti sono miglioramenti su questi schemi. La selezione della progenie è relativamente semplice e si basa sul test della progenie, ma non c'è controllo sul genitore del polline e spesso questi schemi impiegano più tempo della selezione di massa.

Selezione ricorrente:

L'idea della selezione ricorrente fu suggerita per la prima volta da Hayes e Garber nel 1919 e indipendentemente da East e Jones nel 1920. Tuttavia gli schemi di riproduzione coesiva della selezione ricorrente furono sviluppati negli anni '40, in particolare dopo il 1945, quando Hull suggerì che la selezione ricorrente potesse essere utile per migliorare la combinazione specifica capacità. Schemi di selezione ricorrenti basano la selezione sui test di progenie e esercitano un rigido controllo sull'impollinazione.

I semi per il test della progenie sono ottenuti da selfing (semplice selezione ricorrente), o dall'incrocio a un tester con un'ampia base genetica (selezione ricorrente per la capacità di combinazione generale, RSGCA), o ad una inbreppata (selezione ricorrente per abilità di combinazione specifica, RSSCA ); nella selezione reciproca ricorrente (RRS) due popolazioni di sorgenti vengono utilizzate come tester l'una per l'altra. Le piante selezionate vengono autoprodotte e incrociate al tester appropriato.

Il seme incrociato del test viene utilizzato per i test della progenie. Le piante che producono progenie sono identificate da test di progenie, i semi autoprodotti da queste piante sono piantati in un blocco di incrocio. Tutti i possibili incroci sono fatti tra queste progenie. Quantità uguali di semi da tutti gli incroci sono mescolati per produrre la popolazione per il primo ciclo di selezione ricorrente. La prima selezione ricorrente consiste in una ripetizione delle operazioni descritte sopra.

La semplice selezione ricorrente è efficace nel migliorare i personaggi con elevata ereditabilità. La selezione ricorrente per GCA è altamente efficace nel migliorare la GCA e la capacità di rendimento delle popolazioni selezionate, mentre quella per SCA migliora la SCA e la capacità di cedere. La selezione ricorrente reciproca migliorerebbe GCA, SCA e capacità di resa delle due popolazioni di origine in relazione l'una con l'altra.

Ci si aspetta che la selezione ricorrente reciproca sia uguale o superiore agli altri schemi di selezione ricorrenti in diverse situazioni genetiche che vanno dalla dominanza completa alla sovra-dominanza. Ma nella maggior parte delle situazioni pratiche, la selezione reciproca sarebbe superiore alle selezioni ricorrenti per GCA e SCA.