Quy trình nhân giống cây trồng: Ưu điểm và nhược điểm của nhân giống cây trồng

Quy trình nhân giống cây trồng: Ưu điểm và nhược điểm của nhân giống cây trồng!

Nhân giống cây trồng là một khoa học dựa trên các nguyên tắc di truyền và tế bào học. Nó nhằm mục đích cải thiện cấu trúc di truyền của cây trồng. Giống cải tiến được phát triển thông qua nhân giống cây trồng. Mục tiêu của nó là cải thiện năng suất, chất lượng, khả năng kháng bệnh, hạn hán và sương giá và các đặc tính khác của cây trồng.

Nhân giống cây trồng là rất quan trọng trong việc tăng sản xuất nông nghiệp. Một số thành tựu nổi tiếng là phát triển các giống lúa mỳ và lúa nửa lùn, quý tộc Ấn Độ, và sản xuất các giống ngô và hỗn hợp lai, ngô và bajra. Các cải tiến được thực hiện trong các nhà máy trồng trọt cho đến nay chỉ chiếm một phần nhỏ trong số các cải tiến có thể.

Có phạm vi đáng kể để sửa đổi thêm các loài cây trồng ngày nay. Người ta tin rằng cấu trúc di truyền của thực vật có thể được sửa đổi ở mức độ lớn hơn nhiều so với chúng ta thường đánh giá cao. Hơn nữa, việc nhân giống một số cây trồng, như xung và hạt có dầu, không quá nặng nề như lúa mì và lúa gạo. Nhiều cải tiến về năng suất và các đặc tính khác có thể được thực hiện trong các loại cây trồng này. Nhân giống cây trồng, cùng với các biện pháp quản lý cây trồng được cải thiện, là câu trả lời duy nhất cho nhu cầu ngày càng tăng đối với các loại ngũ cốc.

Lựa chọn:

Trong các cây trồng tự thụ phấn, chọn lọc chỉ cho phép sinh sản ở những cây có các đặc tính mong muốn. Điều này đạt được bằng cách nuôi thế hệ tiếp theo từ hạt giống chỉ được sản xuất bởi các nhà máy được chọn; hạt giống từ các cây còn lại bị từ chối. Chọn lọc về cơ bản dựa trên kiểu hình của thực vật. Do đó, hiệu quả của chọn lọc chủ yếu phụ thuộc vào mức độ mà kiểu hình của thực vật phản ánh kiểu gen của chúng.

Lựa chọn có hai đặc điểm cơ bản hoặc hạn chế. Đầu tiên, lựa chọn chỉ có hiệu quả đối với sự khác biệt có thể có được; hiệu quả của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi khả năng di truyền của nhân vật được lựa chọn. Thứ hai, lựa chọn không tạo ra biến thể mới; nó chỉ sử dụng các biến thể đã có trong dân số.

Chọn lọc ở các loài thụ phấn chéo có thể thay đổi tần số gen và kiểu gen, tạo ra các kiểu gen mới do tần số gen thay đổi, gây ra sự thay đổi trung bình theo hướng chọn lọc và thay đổi phương sai của quần thể ở một mức độ nào đó. Tầm quan trọng của những hiệu ứng này bị ảnh hưởng bởi số lượng gen kiểm soát nhân vật, mức độ thống trị, bản chất của hành động gen và ở một mức độ lớn, khả năng di truyền.

Cây trồng tự thụ phấn:

Trong chọn lọc hàng loạt, một số lượng lớn thực vật có kiểu hình tương tự được chọn và hạt của chúng được trộn với nhau để tạo thành giống mới. Các cây được lựa chọn trên cơ sở xuất hiện hoặc kiểu hình của chúng. Do đó, lựa chọn được thực hiện cho các ký tự dễ quan sát như chiều cao cây, loại tai, màu hạt, kích thước hạt, khả năng kháng bệnh, khả năng đẻ nhánh v.v ... Đôi khi năng suất của cây có thể được sử dụng làm tiêu chí lựa chọn.

Nếu quần thể có biến thể cho các đặc tính hạt như màu hạt và kích thước hạt, việc chọn lọc có thể được thực hiện cho chúng trước khi hạt của các cây được chọn được trộn lẫn với nhau. Nói chung, các nhà máy được lựa chọn trong lựa chọn hàng loạt không phải chịu thử nghiệm con cháu. Nhưng Allard (1960) vẫn duy trì thử nghiệm con cháu nên được thực hiện. Giống mới được thử nghiệm trong các thử nghiệm năng suất trước khi được phát hành.

Khi một số lượng lớn được chọn, kiểm tra kéo dài thường không cần thiết. Lựa chọn hàng loạt là đơn giản, dễ dàng và ít đòi hỏi. Phát hành giống mới đòi hỏi ít thời gian và chi phí hơn trong trường hợp của purelines. Tiến bộ trong lựa chọn đại trà nói chung là nhỏ, giống được phát triển không đồng nhất như một dòng thuần và khi thử nghiệm con cháu không được thực hiện, giá trị nhân giống của các cây được chọn không được biết đến.

Các ứng dụng của Lựa chọn hàng loạt:

Trong trường hợp cây trồng tự thụ phấn, lựa chọn hàng loạt có hai ứng dụng chính.

1. Cải tiến giống địa phương:

Lựa chọn hàng loạt rất hữu ích cho việc cải tiến các giống đất địa phương, desi hoặc các giống cây trồng tự thụ phấn địa phương. Các giống địa phương là hỗn hợp của một số kiểu gen khác nhau về thời gian ra hoa hoặc trưởng thành, khả năng kháng bệnh, chiều cao của cây, v.v ... Nhiều loại cây này sẽ kém hơn và năng suất thấp. Kết quả là, họ sẽ hạ thấp hiệu suất của giống địa phương. Do đó, việc loại bỏ các loại cây nghèo thông qua lựa chọn hàng loạt sẽ cải thiện hiệu suất và tính đồng nhất của giống.

2. Tinh chế các giống thuần chủng hiện có:

Purelines có xu hướng biến đổi theo thời gian do hỗn hợp cơ học, lai tự nhiên và đột biến. Do đó, điều cần thiết là độ tinh khiết của các giống thuần chủng phải được duy trì thông qua lựa chọn hàng loạt thường xuyên.

Ưu điểm của lựa chọn hàng loạt:

1. Vì một số lượng lớn thực vật được chọn, sự thích nghi của giống ban đầu không bị thay đổi. Người ta thường chấp nhận rằng một hỗn hợp các purelines có liên quan chặt chẽ sẽ ổn định hơn trong các môi trường khác nhau so với một dòng thuần. Do đó, các giống được phát triển thông qua lựa chọn hàng loạt có khả năng thích nghi rộng rãi hơn so với purelines.

2. Thường không cần thử nghiệm năng suất rộng và kéo dài do đó giảm thời gian và chi phí cần thiết để phát triển giống mới.

3. Chọn lọc hàng loạt giữ lại sự biến đổi di truyền đáng kể. Do đó, lựa chọn hàng loạt khác sau vài năm sẽ có hiệu quả trong việc cải thiện giống hơn nữa.

Ưu điểm của lựa chọn hàng loạt:

1. Các giống được phát triển thông qua lựa chọn hàng loạt cho thấy sự thay đổi và không đồng nhất như các giống thuần chủng. Do đó, các giống như vậy thường ít được yêu thích hơn các giống thuần chủng.

2. Sự cải thiện thông qua lựa chọn hàng loạt thường ít hơn so với lựa chọn thuần túy. Đó là bởi vì ít nhất một số thế hệ thực vật tạo nên giống mới sẽ nghèo hơn so với dòng thuần tốt nhất có thể được chọn trong số chúng.

3. Trong trường hợp không có thử nghiệm con cháu, không thể xác định xem các cây được chọn có đồng hợp tử hay không. Ngay cả trong các loài tự thụ phấn, một số mức độ thụ phấn chéo cũng xảy ra. Vì vậy, có một số cơ hội rằng một số cây có thể dị hợp tử. Người ta cũng không biết liệu sự vượt trội về kiểu hình của các cây được chọn là do môi trường hay kiểu gen.

4. Do sự phổ biến của các giống thuần, chọn lọc hàng loạt không được sử dụng phổ biến trong việc cải tiến cây trồng tự thụ phấn. Nhưng đó là một phương pháp nhanh chóng và thuận tiện để cải thiện các giống địa phương cũ trong các khu vực hoặc các loài cây trồng nơi việc cải tiến cây trồng mới bắt đầu.

5. Lựa chọn hàng loạt sử dụng sự thay đổi đã có trong nhiều loại hoặc dân số. Do đó, lựa chọn hàng loạt bị hạn chế bởi thực tế là nó không thể tạo ra sự biến đổi.

Lựa chọn mục đích:

Một dòng thuần là con cháu của một cây tự thụ phấn đồng hợp tử. Kết quả là, tất cả các cá thể trong một dòng thuần có kiểu gen giống hệt nhau và bất kỳ biến thể nào trong một dòng thuần là do môi trường. Trong chọn lọc thuần, một số lượng lớn thực vật được chọn từ một cây trồng tự thụ phấn và được thu hoạch riêng lẻ; các thế hệ thực vật riêng lẻ từ chúng được đánh giá, và các thế hệ con tốt nhất được phát hành dưới dạng giống thuần. Do đó, lựa chọn pureline còn được gọi là lựa chọn thực vật riêng lẻ.

Công dụng của purelines:

Một pureline cao cấp có thể được sử dụng như một loạt. Một dòng thuần chủng không phù hợp để phát hành vì giống có thể đóng vai trò là cha mẹ trong việc phát triển các giống lai mới. Trong các nghiên cứu về đột biến tự phát hoặc gây ra, đặc biệt là những đột biến ảnh hưởng đến các ký tự định lượng, purelines phải được sử dụng. Trong nhiều nghiên cứu sinh học, chẳng hạn như y học, miễn dịch học, sinh lý học, hóa sinh, v.v., sử dụng các dòng tự nhiên cao (hầu như purelines) của chuột, chuột lang, vv là rất cần thiết. Điều này được thực hiện để tránh sự biến đổi di truyền trong vật liệu thí nghiệm để dễ dàng phát hiện ra các hiệu ứng của phương pháp điều trị.

Lựa chọn mục đích có một số ứng dụng trong việc cải thiện cây trồng tự thụ phấn. Nó được sử dụng để cải thiện các giống địa phương hoặc desi, các giống thuần chủng cũ và các giống được giới thiệu. Ưu điểm của lựa chọn Pureline

1. Lựa chọn Pureline đạt được sự cải thiện tối đa có thể so với giống ban đầu. Điều này là do sự đa dạng là dòng thuần chủng tốt nhất trong dân số.

2. Các giống thuần chủng cực kỳ đồng đều vì tất cả các cây trong giống có cùng kiểu gen. Một loại đồng phục như vậy dễ dàng được xác định trong các chương trình chứng nhận hạt giống.

Nhược điểm của lựa chọn Pureline:

1. Các giống được phát triển thông qua lựa chọn thuần chủng thường không có sự thích nghi rộng rãi và ổn định trong sản xuất được sở hữu bởi các giống địa phương hoặc desi mà chúng được phát triển.

2. Quy trình lựa chọn dòng thuần đòi hỏi nhiều thời gian, không gian và các thử nghiệm năng suất đắt hơn so với lựa chọn hàng loạt.

3. Giới hạn trên của cải thiện được thiết lập bởi biến thể di truyền có trong quần thể ban đầu.

Cây thụ phấn chéo:

Cây trồng thụ phấn chéo thường cho thấy trầm cảm cận huyết trung bình đến nghiêm trọng. Do đó, giao phối cận huyết phải được tránh hoặc giữ ở mức tối thiểu trong một loài thụ phấn chéo. Các cây riêng lẻ từ các loại cây trồng này rất dị hợp tử và thế hệ con của các cây trồng đó sẽ không đồng nhất và thường khác với cây mẹ do sự phân tách và tái tổ hợp. Do đó, các gen mong muốn có thể hiếm khi được cố định thông qua chọn lọc trong các quần thể thụ phấn chéo, ngoại trừ các đặc điểm định tính và, có lẽ, cho các ký tự định lượng dễ quan sát với khả năng di truyền cao.

Do đó, nhà tạo giống nhằm mục đích tăng tần số các alen mong muốn trong quần thể. Việc lựa chọn có thể dựa trên kiểu hình mà không cần kiểm tra con cháu, ví dụ: chọn khối hoặc dựa trên kiểu hình cũng như kiểm tra con cháu, ví dụ: chọn con cháu và chọn lọc lặp lại.

Lựa chọn hàng loạt:

Trong chọn lọc hàng loạt, một số cây được chọn trên cơ sở kiểu hình của chúng và hạt được thụ phấn mở từ chúng được ghép lại với nhau để tạo ra thế hệ tiếp theo. Các cây được chọn được phép thụ phấn mở, tức là giao phối ngẫu nhiên bao gồm một số mức độ tự thân. Do đó, lựa chọn hàng loạt chỉ dựa trên cha mẹ và không có sự kiểm soát nào đối với bố mẹ hạt phấn. Lựa chọn thực vật dựa trên kiểu hình của chúng và không có thử nghiệm con cháu được tiến hành.

Chu kỳ chọn lọc có thể được lặp lại một hoặc nhiều lần để tăng tần số alen thuận lợi; sơ đồ lựa chọn như vậy thường được gọi là lựa chọn định kỳ kiểu hình. Hiệu quả của việc lựa chọn hàng loạt chủ yếu phụ thuộc vào số lượng gen kiểm soát tính cách, tần số gen và quan trọng hơn là khả năng di truyền. Lựa chọn hàng loạt rất đơn giản, tốn ít thời gian hơn và có hiệu quả cao trong việc cải thiện các nhân vật có khả năng di truyền cao. Sửa đổi lựa chọn hàng loạt có tính đến sự thay đổi do môi trường có hiệu quả trong việc cải thiện các nhân vật có khả năng di truyền thấp. Tuy nhiên, nó chỉ dựa trên cha mẹ nữ.

Lựa chọn với Progeny Test-Progeny Lựa chọn:

Trong lựa chọn này, thực vật được chọn trên cơ sở kiểu hình của chúng và chịu thử nghiệm con cháu. Các thế hệ con cho thử nghiệm con cháu có thể thu được bằng cách thụ phấn mở, tự thụ phấn, lai với một giống thụ phấn mở, lai hoặc lai. Các thế hệ ưu việt được xác định; thực vật vượt trội về kiểu hình từ các thế hệ này được lựa chọn và chịu các thử nghiệm về thế hệ con cháu. Chu trình lựa chọn có thể được lặp lại nhiều lần.

Có một số sơ đồ sửa đổi của lựa chọn con cháu: các lược đồ lựa chọn định kỳ được cải thiện trên các lược đồ này. Lựa chọn con cái tương đối đơn giản, và dựa trên thử nghiệm con cháu, nhưng không có sự kiểm soát nào đối với bố mẹ hạt phấn và thường các kế hoạch này mất nhiều thời gian hơn so với lựa chọn hàng loạt.

Lựa chọn định kỳ:

Ý tưởng về lựa chọn định kỳ được Hayes và Garber đề xuất lần đầu tiên vào năm 1919 và độc lập bởi East và Jones vào năm 1920. Tuy nhiên, kế hoạch nhân giống gắn kết của lựa chọn định kỳ được phát triển trong những năm 1940, đặc biệt là sau năm 1945 khi Hull cho rằng lựa chọn định kỳ có thể hữu ích trong việc cải thiện sự kết hợp cụ thể có khả năng. Đề án lựa chọn định kỳ dựa trên cơ sở lựa chọn các bài kiểm tra con cháu và kiểm soát cứng nhắc về thụ phấn.

Các hạt giống cho thử nghiệm con cháu có được bằng cách tự (chọn lọc lặp lại đơn giản) hoặc bằng cách lai với một người thử nghiệm có cơ sở di truyền rộng (lựa chọn định kỳ cho khả năng kết hợp chung, RSGCA) hoặc chọn lọc (chọn lọc lặp lại cho khả năng kết hợp cụ thể, RSSCA ); trong lựa chọn lặp lại đối ứng (RRS), hai quần thể nguồn được sử dụng làm công cụ kiểm tra lẫn nhau. Các nhà máy được chọn được tự sướng cũng như vượt qua để thử nghiệm thích hợp.

Hạt giống thử nghiệm được sử dụng để thử nghiệm con cháu. Thực vật tạo ra các thế hệ được xác định bằng các thử nghiệm con cháu, hạt giống tự thân từ những cây này được trồng trong một khối chéo. Tất cả các giao thoa có thể được thực hiện trong số các thế hệ này. Lượng hạt giống nhau từ tất cả các hạt xen kẽ được trộn lẫn để tạo ra quần thể cho chu kỳ chọn lọc lặp lại đầu tiên. Lựa chọn định kỳ đầu tiên bao gồm sự lặp lại của các hoạt động được nêu ở trên.

Lựa chọn định kỳ đơn giản có hiệu quả trong việc cải thiện các nhân vật có khả năng di truyền cao. Lựa chọn định kỳ cho GCA có hiệu quả cao trong việc cải thiện GCA cũng như khả năng năng suất của các quần thể được chọn, trong khi đó đối với SCA cải thiện SCA và khả năng cho năng suất. Lựa chọn định kỳ đối ứng sẽ cải thiện GCA, SCA và khả năng mang lại kết quả của hai quần thể nguồn liên quan đến nhau.

Lựa chọn tái phát đối ứng dự kiến ​​sẽ bằng hoặc vượt trội so với các phương án lựa chọn tái phát khác trong các tình huống di truyền khác nhau, từ thống trị hoàn toàn đến thống trị quá mức. Nhưng trong hầu hết các tình huống thực tế, lựa chọn đối ứng sẽ vượt trội hơn so với các lựa chọn định kỳ cho GCA và SCA.