Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Idegen termékenyülő növények nemesítése

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Idegen termékenyülő növények nemesítése"— Előadás másolata:

1 Idegen termékenyülő növények nemesítése
1. Botanikai sajátságok: - A növényfaj vegetációs ciklusa (egyéves, kétéves évelő, lágyszárú, fás-szárú) - A virágok elhelyezkedése (virág, virágzat, egylaki, egyivarú, kétivarú, kétlaki) - Megporzás módja (szélporozta. rovarporozta) - Fertilitási viszonyok (önfertil, önsteril)

2 A növényfaj hasznosítási iránya (gazdasági, esztétikai)
Termés: szemtermés módosult ivarszerv vegetatív növényi rész Beltartalom: olaj fehérje keményítő rost drogok illóolajok alkaloidák feldolgozóipari minőség virág, virágzat

3 Alapfogalmak populáció: migráció: imigráció: önbeporzás:
szaporodási közösségben élő egyedek összessége migráció: elvándorlás (szegényedés) imigráció: bevándorlás (gazdagodás) önbeporzás: szoros rokontenyésztés beltenyésztés: több genráción keresztül érvényesülő rokontenyésztés heterózis forrás: kivételes és alapvető forrás, a hibrid vigort alapozza meg D = differencia : különbözés U = uniformity : egyöntetűség S = stability : stabilitás DUS vizsgálat:

4 A kukoricanemesítés célkitűzései
- Termőképesség növelése - Alkalmazkodóképesség javítása stressztolerancia szárazságtűrés hidegtűrés herbicidtolerancia - Betegségellenállóság golyvásüszög rostosüszög fuzárium - Alacsony szemnedvesség betakarításkor gyors szárazanyag felhalmozás gyors vízleadás szilárd szár - Profitabilis vetőmagelőállítás anyai szülő termőképessége apai szülő pollenszolgáltatása magas biológiai értékű vetőmag

5 Kukoricanemesítés a felhasználás ágazatai szerint
Takarmány kukorica (szemes) Silókukorica Csemege kukorica Fehér kukorica Waxy kukorica (amilopectin) Amilóz kukorica Olajos kukorica Gríz kukorica Lizin kukorica Pattogatni való kukorica Baby kukorica

6 Populáció javítás Hibridizáció szabadlevirágzású fajta előállítás
fajtafenntartás, javító fajtafenntartás Hibridizáció heterózis források beltenyésztett vonalak előállítása keresztezés, próbahibridek, test szülőpartnerek fenntartása és felszaporítása üzemi vetőmag előállítás steril úton vagy az anyapartner lecímerezésével

7 A nemesítési tevékenység megszervezése
tenyészkert eszközök alapanyag beszerzés nemesítés fajtabejelentés, fajtaelismerés szaporítóanyag fenntartása vetőmag szaporítás marketing, logisztika

8 A kukorica rendszertana
Magvas növények csoportja Zárvatermők alcsoportja Egyszikűek osztálya Pelyvások sorozata Pázsitfűfélék családja Zea félék raja Fontosabb rokon fajok Egyéves teozinte (Euclena mexicana) Évelő teozinte (Euclena perennis) Tripsacum félék (Tripsacum dactyloides) Shorgum félék (Shorgum vulgare) Jób könnye (Coix lacryma-jóbi(L))

9 A kukorica klasszifikációja, Sturtevant (1899)
Zea mays indurata Zea mays amylacea Zea mays indentata Zea mays everta Zea mays saccarata Zea mays amylea saccarata Zea may sceratina Zea mays tunicata flint fluory dent pattogatni való csemege keményítős-csemege waxy csuhés Anderson – Cutler (1944) Rassz: A rokon egyedeknek egy olyan csoportja, melyeknek elegendő tulajdonságuk közös ahhoz, hogy felismerjük az összetartozásukat, elegendő számú olyan tulajdonsággal rendelkeznek, melyek az összes többi rassztól megkülönbözteti őket.

10 Klasszifikált kukorica rasszok
Mexico 32 Welhausen et. al. (1952) Kuba 7 Hathaway (1957) Kolumbia 23 Roberts et. al. (1957) Közép-Amerika 13 Welhausen et. al. (1957) Brazília 52 Briger et. al. (1958) Paterniani és Goodman (1977) Bolívia 32 Ramírez et. al. (1960) Nyugat-Indiák 7 Brown (1960) Chile 19 Timothy et. al. (1961) Peru 49 Grobman et. al. (1961) Ecuador 23 Timothy et. al. (1963) Venezuela 19 Grant et. al. (1963) Egyesült Államok 9 Brown és Goodman (1977) Európa 11 (33) Leng et. al. (1962) Pavlicic (1971) Brandolini (1969) Európa + Amerika 296 db

11 A hibridkukorica bevezetése előtt Magyarországon megtalált rasszok és fajtacsoportok
Rassz Fajtacsoportok Közép-Európai Dent komplex Prarie Királynője, F lófogú, Iowa Aranybánya Funk Y.D, Szegedi sárga lófogú, Mindszentpusztai sárga lófogú, Magyar Kincs Fehér lófogú komplex, Reid King Vörös lófogú komplex Pignolettó Bélyei, Alcsúti, Zalaszentgróti, Bánkúti keményszemű, Udvaros soksorú Páduai Mindszentpusztai fehér, Kárász Pál féle Lapusnyaki Óriás Arany, Iregi Fillér komplex Tájfajták Rózsa-Basa komplex Putyi Magyar 8 soros simaszemű komplex Mesterházi, Zsombolyai, Csényei, Bodzai, Székely Korai Simaszemű 6 hetes, 12 hetes Pattogatni való Egérfogú, Rizsszemű Cinquantino Tájfajták Mazsola Lila, sárga, fehér

12 A csemegekukorica genom származása
Huelsen (1954), Galinat (1971) és Hadi (1993) szerint

13 A kukorica átlagtermések Magyarországon, 1871-2000
Első nemesített fajták: Legkorábbi székely Béllyei pignoletto Bánkuti lófogú  Rózsa – Basa  Zsombolyai  Mesterházi Lapusnyaki Magyar fehér lófogú Régi fajták:  Magyar 8 soros simaszemű Cinquantino Pignoletto Magyar nemesí- tett fajták:  F korai  Mps. Mpf.  Szegedi s. lófogú Beltenyésztéses hibridek:  Mv DC 5  Mv DC 1 Mv DC 602 Mv DC 59 Mv SC 530 Mv SC 570 Mv SC 580 Beltenyésztéses hibridek  Stira  Norma Furio Occitan  P.3732 P.3901 Volga Mt/ha Külföldi fajták: Préri királynője Iowai Aranybánya  Legnépszerűbb fajták

14 Populáción belüli és populációk közötti rekurrens szelekciós módszerek
(Hallauer, 1980) Intrapopulációs módszerek Fenotípusos vagy tömegszelekció (Gardner, 1961) Módosított ear-to-row szelekció (Lonnquist, 1964) Half-sib szelekció (Jenkins, 1940) Half-sib szelekció (Hull, 1945) Full-sib szelekció Beltenyésztett nemzedék szelekció (S1, S2 stb.) Interpopulációs módszerek Reciprok rekurrens szelekció (Comstock et al., 1949) Reciprok rekurrens szelekció beltenyésztett teszterrel (Russell és Eberhart, 1975) Módosított reciprok rekurrens szelekció I. (Paterniani és Vencovsky, 1977) Módosított reciprok rekurrens szelekció II. (Paterniani és Vencovsky, 1977) Reciprok full-sib szelekció (Hallauer és Eberhart, 1970)

15 legjobban kombinálódó vonal
A populációjavítás természete gyakorisági eloszlás % gyakorisági eloszlás % középérték középérték javított populáció eredeti populáció eredeti populáció javított populáció 65 85 100 110 135 155 65 85 100 110 135 termés relatív % termés relatív % legjobban kombinálódó vonal

16 Tömegszelekció Módszer:
-komplett állományban egészséges növények kiválasztása; -a kiválasztott növények termésének elkülönített betakarítása; -szelekció a kiválasztott tulajdonságokra; -a kiválasztott egyedek terméséből azonos magmennyiség keverékének előállítása. Alkalmazás: -könnyen elbírálható; -magas h2 értékkel rendelkező. tulajdonságokra. Előnyei: -1 év, 1 ciklus; -a genetikai változékonyság megőrzése; -olcsó, kevés munkaráfordítással végezhető. Hátrányai: -nincs parentális kontroll; -nincs utódbírálat; -környezet által erősen befolyásolt tulajdonságokra nem hatékony. Változatai: -egyszerű; -szülői kontrollal végzett szelekció; -grid szelekció.

17 Ear-to-row szelekció Módszer: -anyatövek, családok kiválasztása;
-minden csőről származó magot megjelölt sorba vetünk; -2-3 hely (1 izolált) és 2-3 ismétlés/hely; -az izolált helyen a családokat anyaként vetjük, apa az összes család tartalék magjának a keveréke; -az izolált területen ismétlésenként 4-5 növényt elitezünk; -ezek termését külön takarítjuk be; -megállapítjuk a családonkénti átlagtermést; -szelekció a családok között, szelekció a családon belül. Előnyei: -1 év, 1 ciklus; -a genetikai változékonyság megőrzése; -olcsó. Hátrányai: -izolált területet igényel; -nincs apai kontroll. Változatai: -egyszerű; -módosított; -apai kontrollal módosított.

18 Half-sib (féltestvér) szelekció
Módszer: 1. év: a, Nagy populációban önbeporzással izolálunk növényt, az önbeporzott csöveket és ugyanazon növényről származó maradék pollent azonos számmal nyilvántartjuk. b, A megjelölt növényekről származó maradék pollennel teszterkeresztezést végzünk. 2. év: a, Az önbeporzott csövekről származó S1 családokat ismétléses kísérletbe vetjük. b, Az előállított teszterkeresztezéseket ismétléses c, Az S1 családoknak vagy az S1xT féltestvérek teljesítmé- nyének elbírálása, szelekció. 3. év: A kiválasztott S1 családoknak egymás közötti keresztezése, új rekombinációk előállítása. Alkalmazás: -nehezen, vagy per se nem elbírálható tulajdonságoknál; -alacsony h2 értékkel rendelkező tulajdonságoknál; -környezet által erősen befolyásolt tulajdonságoknál.

19 Half-sib (féltestvér) szelekció
Hátrányai: -1 ciklus 3 év; -sok kézi munkaerőt, hibridkísérletet igényel; -nem lehetséges nagyszámú egyeddel dolgozni- genetikai elszegényedés Előnyei: -parentális kontroll mindkét nemzedékben; -utódbírálat, teljesítmény bírálat; -környezet által erősen befolyásolt, komplex tulajdonságoknál is effektív. Változatai: -S1 per-se; -S2 per-se; -S0 test cross; -S1 test cross; -általános kombinálódó-képességre; -speciális kombinálódó-képességre; -kombinált: -S1 per-se + S0 test cross -önbeporzás és rekombináció virágzás előtt elbírálható tulajdonságoknál.

20 Full-sib (teljes testvér) szelekció
Módszer: -1. év: S0xS0 full-sib párok előállítása; -2. év: utódbírálat teljesítmény-kísérletben; -3. év: a kiválasztott full-sib családok egymás közötti keresztezése (intermating); Előnyök és hátrányok: -mint a half-sib szelekciónál; Változatai: -S0xS0; -S1xS1; -alkalmas kétcsövű populációkra; -rekombináció beiktatása nélkül.

21 A szemtermés ciklusonkénti átlagos növekedése
különböző visszatérő szelekciós módszerekkel (Sprague és Eberhart, 1977)

22 Második előadás

23 A hibridkukorica-nemesítés fontosabb mérföldkövei
Beal, W. J. (1876) (első önbeporzás) Holden, P. G. (1895) (első vonal) East, E. M. (1905, 1908, 1909) (első vonal) Shull, G. H. ( ) (hibridizáció) Jones, D. F. (1917, 1924) (első hibrid) Duddlestone, B. H. (1921) (kereskedelmi vonalak) Jenkins, M. T. (1935) (korai tesztelés) Sprague, G. F. (1933) (szintetikus fajta) Hayes, H. K és Johnson, I. J. (1939) (pedigree módszer) Fleischmann, R. (1908) (F122 heterózis forrás) Pap, E. (1953) (első eu hibrid, MPS heterózisforrás) Russell, W. A. és Teich, A. H. (1967) (módszertan)

24 Beltenyésztett hibridek nemesítése
Shull 1908, 1909 alapvetései: a, minden szabadon elvirágzó fajta növényei természetesen keletkezett komplex hibridek; b, a szoros rokontenyésztés (önporzás) hatására minden tulajdonság stabilizálódik, tovább nem hasad (homozigótává válik), a stabil vonalak korlátlan ideig „változatlan” állapotban fenntarthatók; c, a homozigóta vonalak egymás közötti keresztezésével (genetikai, élettani, ökológiai) luxuria, túlfejlődés, vagy hibridhatás jön létre, a hibridhatás a hibridek újra előállításával korlátlanul ismételhető; a táblán minden növény genetikailag minden másikkal azonos, ezért a termesztés és betakarítás könnyen gépesíthető; d, a nemesítés célja nem a „legszebb”, legtermőképesebb beltenyésztett vonal előállítása, hanem a homozigóta vonalak egymás közötti keresztezésével a legtermőképesebb hibrid előállítása.

25 A beltenyésztés hatása a BSSS populációban
a kiindulási populáció százalékában

26 Beltenyésztett vonalak előállításának
módszerei Standard módszer, vagy direkt izolálási módszer Pedigree módszer Back-cross módszer Single-seed, vagy single hill módszer Gaméta szelekció Monoploidok -Homozigóta diploid: anyai, apai -Indeterminate gametofiton -Pollenkultúra

27 Pedigree módszer alkalmazása beltenyésztett vonalak előállítására
Pedigree a felmenők rokonságában: B164 x LE Idt. 2B Idt. x I 205 Idt. 3A M 49 x Idt. M 49 2A M Idt. 4A Idt. 2C Idt. x I. 205 A886 x B Idt. 3B A556 A 237 A 78 A 509 A 109

28 Hibrid típusok SC = single cross= AxB TC = three way cross= (AxB)xC
DC = double cross= (AxB)x(CxD) SLC = sister line cross= A1xA2 Teljesítmény vizsgálat Standardizálás Kísérletek: előkísérlet, főkísérlet, hivatalos kísérlet, nagyparcellás bemutató kísérlet

29 Amerikai heterózisforrások I.
1. Reid Yellow Dent (Gordon Hopkins * Little Yellow) Robert és James Reid ( ) a) Iowa Stiff Stalk Synthetic Georges F. Sprague ( ) b) Iodent Lyman C. Burnett (1923) Merle T. Jenkins (1935) Raymond F. Baker (1942) Forest A. Troyer (1958) John L. Hoffbeck (1966) William B. Ambrose (1980) Thomas I. Kevern (1984)

30 Amerikai heterózisforrások II.
2. Lancaster Surecrop (Henry High * Golden Queen) Hershey család ( ) Frederick D. Richey (1945) Glenn H. Stringfield (1949) Donald F. Jones (1949) Marcus S. Zuber (1964)

31 Amerikai heterózisforrások III.
3. Minnesota 13 Franklin DeCou (1893) Willet M. Hays ( ) 4. Northwestern Dent (Blody Butcher) Oscar H. Will ( ) 5. Leaming Jacob és Chester Leaming ( )

32 Európai heterózisforrások
1. Európai Korai Flint (Lacaune O. P (Legkorábbi Székely?)) Cauderon Pollmer, W. G. Ordas, A. 2. Rumai (Livingstone féle Early Golden * Közönséges Bánáti) Fleischmann Rudolf (1908- ) Miladin Vukovics Vladimir Trifunovics Relja Savic Branco Palaversic Szüllő Ferenc 3. Mindszentpusztai sárga lófogú (Déli lófogú * Conico) Pap Endre (1917, 1928, ) Csetneki András (1976) Kovács Károly (1983) Dolinka Bertalan (1989) Kiss Károly (1968)

33 A Rumai heterózis forrás
Közönséges Bánáti (Régi magyar 8 soros, valószínűleg Karibi Flint, 1600-as évektől) Livingstone féle Early Golden (Magyarországon 1893-tól) Korai arany (Pejacsevics Péter, Ruma ) Rumai 122 sz. anyatő (Fleischmann Rudolf, 1908) 1. Rumai sárga lófogú 2. Vukovári sárga lófogú 3. Béllyei sárga lófogú 4. „F” Aranysárga lófogú (Fleischmann R., 1923) A) „F” Korai (Fleischmann R., 1934 Magyarország) (Fleischmann R., 1938 Hollandia) B) „F” Mezőhegyesi (Szüllő F., 1942) a) Novisadski Flajsmann

34 Mindszentpusztai sárga lófogú
A Mindszentpusztai sárga lófogú heterózisforrás valószínű származása I. Southern Dent Conico Chester Leaming (Ohio, )* Leaming (Magyarország, ) Mindszentpusztai sárga lófogú (Pap Endre 1917 1928 1947 1951 1960) * Walace és Brown (1956)

35 Az M14*C103 pedigree-ből előállított vonalak hibridjeinek
kombinálódóképessége és szemnedvessége három egymást követőgeneráción tesztelve (El-Lakany és Russell 1971) *VS= visual selection H= high plant density **TC= top cross L= low plant density

36 6 hely, 69000 tő/ha állománysűrűségben vizsgálva
A BS-1 populációból 5 különböző módszerrel előállított vonalak kombinálódóképessége 6 hely, tő/ha állománysűrűségben vizsgálva (Russell és Machadó, 1982) Megállapítás: 1. Az 1., 3., 4., 5., módszer azonos hatékonyságú. 2. A 2. módszer is alkalmas kiváló értékű vonalak előállítására, de nem szűri ki hatékonyan a gyengébb variánsokat.

37 A B73*B84 rokonvonal-keresztezésből előállított különböző
populációkból származó vonalak kombinálódóképessége a Mo17 teszteren (Lamkey-Schnicker és Melchinger, 1995)

38 1971-1975 között vetőmag előállításra 0.1%-nál
nagyobb arányban használt elitvonalak az összes tesztelt S2, S3 vonalak százalékában *A 38 vonalból 19 szoros rokonságban van ugyanazon listán szereplő másik vonallal. A tényleges gyakoriság: 0,0053. Optimista kalkuláció: S2, S3 vonalból 1 eredeti elitvonal. Pesszimista kalkuláció: S2, S3 vonalból 53 eredeti vonal.

39 Populáció javítás során előállított
elit vonalak száma

40 Elit beltenyésztett vonalak élettartama vetőmag-
előállításra használt részarányuk százalékában Vonal A közzététel éve C , , , ,3 <0,1 <0,1 OH , , , , ,1 <0,1 B , , , , , ,0 B14A , , , ,2 <0,1 W64A , , , , , ,1 B , , , , ,3 A , , , ,9 <0,1 A , , , ,9 Mo , , , ,5 B , , ,8 <0,1 B , , ,6 <0,1 B , ,1 11,3 B <0, ,0 B ,3 <0,1

41 Következtetések Kereskedelmi értékű vonalak előállítása érdekében
fontossági sorrendben az alábbi szempontok a meghatározóak: A kiindulási pedigree teljesítménye; A kiindulási pedigree komponenseinek egymással adott teljesítménye; A szelekciós módszerek; A szelekciós körülmények

42 Kukoricanemesítési tevékenység
(Martonvásár) nemesítési programok (5) téli tenyészkert (Chile) törzsfenntartás törzsleírás (DUS) top-cross program (kísérleti előállítás) rezisztencia program laboratórium (vetőmagtisztaság) promóció

43 Humán erőforrások -kutatók, intézeti mérnökök 13 fő
-felsőfokú végzettségű nem kutató (adatbázis kezelő, vezető technikus) fő -technikusok fő -állandó fizikai dolgozók fő -alkalmi munkások ? fő 45 fő

44 A kísérletezéshez szükséges nagyértékű eszközök
- 100 LE feletti erőgép + munkagépek db - kistraktor + munkagépek db - parcella vetőgép db - parcella kombájn db - labor berendezések - kisbusz, terepjárók db - kísérleti terület (50-60 ha) A kísérlethez szükséges fontosabb anyagok: - műtrágya - növényvédőszer, laborvegyszerek - izolátor, zacskó Közlekedés: - saját gépkocsi használat

45 Nemesítési programok átlagos finanszírozása
Külföldön USD ~ Ft 2. Parcella igény: a, pc belső tenyészkert pc téli tenyészkert b, pc hibridkísérlet 3. Porzás: db/év 4. Top cross 30-40 db (izolált területen) Magyarországon Ft a, 2000 pc belső tenyészkert 600 pc téli tenyészkert b, 7000 pc hibridkísérlet db/év 12-16 db

46 Hibridelőállítás költsége
fajtabejelentés / év -3 fajtaelismerés / év -4-5 évente 1 népszerű fajta fajtaelismerés teljes költsége: Ft : 3 fajta= Ft 1 népszerű fajta elismerése Ft * 4 év= Ft

47 Államilag minősített hibridkukoricák száma Magyarországon
1997 Napraforgó: magyar: 17 db (36%) külföldi: 30 db Kukorica szemes : 147 db siló : 56 db összesen: 203 db

48 Hibridkukorica vetőmag szaporítása
1. Szülővonalak felszaporítása izolált területen 2. Hibrid-vetőmag előállítás a, 2♀ 1♂ b, 4♀ 2♂ c, 6♀ 2♂ d, 0♂ 3. Betakarítás 4. Vetőmag üzemi feldolgozása 5. Vetőmag kikészítés a, csávázás b, inclustrálás 6. Csomagolás 7. Logisztika

49 A kukorica vetőmagfeldolgozásának szerkezete
tárolás utófosztás válogatás az asztalon/szállító szalagon szárító tárolás morzsolás Standard alatti mag tisztító (Clipper) -aspirátor -fölözés-aljazás -osztályozás EL ES S LR3 LF3 MR3 MF3 Kereklyukú rosta L M S Résrosta L LF MR MF Szemhossz szerinti osztályozás LR1 LR2 LF1 LF2 MR1 MR2 MF1 MF2 Fajsúly szerinti osztályozás vagy aspirátor csávázás csomagolás


Letölteni ppt "Idegen termékenyülő növények nemesítése"

Hasonló előadás


Google Hirdetések