Embed Size (px)
Citation preview
การปรบปรงพนธพชลกผสม
ผศ.ดร.ชเนษฎ มาล าพอง
วชา หลกการปรบปรงพนธพช (003471)
ท าไมตองพนธลกผสม? ความตองการอาหารทมคณภาพด ความสม าเสมอของผลผลตสง
และพชตองสามารถใหผลผลตตอพนทสง เพอใหคมคาทางเศรษฐกจ ความตองการอาหารทพอเพยงตอปรมาณประชากรทเพมขน ลกษณะทตองการเหลานสามารถไดรบจากการใชพนธลกผสมปลก
เพอผลตเชงการคา โดยเฉพาะพนธลกผสมเดยว นยมผลตเพอใชเปนพนธปลกกนมาก
ทงพชไรเศรษฐกจและพชผก ไมดอก ไมประดบ
ความหมายของลกผสม
HYBRID VARIETY : ลกผสมรนแรก (F1) จากการผสมระหวางประชากรทมพนธกรรมแตกตางกน
1. Inbred line (สายพนธแท) 2. Pure line (สายพนธบรสทธ) 3. Open variety (พนธผสมเปด) 4. Synthetic variety (พนธสงเคราะห) 5. อน ๆ
ลกษณะของพนธลกผสม
Uniformity in F1
Hybrid vigor : ผลผลต , ความแขงแรงของตน, ความสมบรณพนธ
ลกษณะของพนธลกผสมSegregration in F2 : ความสง , วนดอกบาน , ขนาดฝก เปนตน
F1 plant
F2 plantF2 seed
ชนดของลกผสม (ใช inbred line ผลตเปนการคา)1. ลกผสมเดยว : Single cross
ลกผสมชวท 1 (F1) ทเกดจากสายพนธแท 2 สายพนธ
female male
Single cross
malefemale
ชนดของลกผสม (ใช inbred line ผลตเปนการคา)2. ลกผสมสามทาง : Three-way cross
ลกผสมชวท 1 (F1) ทเกดจากสายพนธแท 3 สายพนธ
Inbred A
Single cross AB Inbred C
Inbred B
Three-way cross
ชนดของลกผสม (ใช inbred line ผลตเปนการคา)3. ลกผสมค : Double cross
ลกผสมชวท 1 (F1) ทเกดจากสายพนธแท 4 สายพนธ
Single cross CD
Double cross
Inbred A Inbred C
Single cross AB
Inbred B Inbred D
ประวตของการใชพนธลกผสม
ระยะแรก สายพนธแทผลผลตต า ไมเหมาะในการผลตเปนลกผสมเดยว จงมการใชพนธลกผสมค เนองจากพอแมเปนลกผสมเดยว ใหผลผลตเมลดพนธสง คมคาในเชงธรกจ (1981)
ระยะตอมา (1960) สายพนธแทมผลผลตดขน ท าใหมการผลตลกผสมเดยว ขอดของลกผสมเดยว คอ
1. มความสม าเสมอของพนธสง 2. ผลผลตสงกวาพนธผสมค
ทฤษฎทางพนธศาสตรทเกยวของ
Inbreeding : กระบวนการผสมพนธใด ๆ กตาม ทน าไปสการเพมคของยนท เหมอนกน (homozygosity)
เชน การผสมตวเอง , การผสมเลอดชด
การผสมตวเองในขาวโพด
S0 S3 S4 S5 S6 Inbred lineS1 S2
ผลของ inbreeding
1. ลกษณะทางคณภาพทไมดตาง ๆ แสดงออกเปนจ านวนมาก
detassel seed ขาดคลอโรฟลด แตกกง
2. ไดสายพนธทมลกษณะทางเกษตรตาง ๆ สม าเสมอขน เชน ความสง วนดอกบาน ลกษณะฝก ทรงตน3. ความแขงแรงของพชลดลง : ความสง และ ผลผลตลดลง เกดความถดถอยทางพนธกรรม (inbreeding depression)
ผลของ inbreeding
Inbreeding depression
พชผสมตวเอง เกด inbreeding depression นอยกวา พชผสมขาม พชผสมตวเอง ขบวนการทางววฒนาการ ยนแฝง (ดอย) ถกก าจดโดยธรรมชาต คงเหลอไวเฉพาะลกษณะทางพนธกรรมทสามารถปรบตวได เกดสมดลใหม พชอยในสภาพ homozygote พชผสมขาม อยในสภาพ heterozygote ดงนนยนแฝงทไมตองการ สามารถอยในรป heterozygous ได และแสดง inbreeding depression เมอเกดการผสม ตวเอง
Heterosis หรอ hybrid vigor : ความดเดนของรนลก ทแสดงลกษณะทางเกษตรตาง ๆ เหนอพอและแม
ทฤษฎทางพนธศาสตรทเกยวของ
วธวดคา Heterosis or Hybrid vigor
1. ใชความแตกตางของลกผสมกบพอหรอแมทดทสด % heterosis = 100 (F1 - P) / P
F1 = คาเฉลยของลกษณะทางเกษตรทวดในลกผสม P = คาเฉลยของลกษณะทางเกษตรของพอหรอแม ทดทสด คา heterosis ทวดได เรยกวา “heterobeltiosis”
2. ใชความแตกตางระหวางลกผสมกบคาเฉลยของพอแม
% heterosis = 100(F1- mp) /mpF1 = คาเฉลยของลกษณะทางเกษตรทวดในลกผสม
midparent = คาเฉลยของลกษณะทางเกษตรของพอและแม (P1 + P2) / 2
วธวดคา Heterosis or Hybrid vigor
พนฐานทางพนธกรรมทใชอธบาย heterosis
1. Overdominance หรอ Heterozygosity (Shull และ East, 1908)
: การทยนอยในสภาพ heterozygous แลวแสดงลกษณะ เหนอพอแม เนองจากยนในสภาพดงกลาวสนบสนนซงกนและกน ท าใหเพม ประสทธภาพของขบวนการทางสรระวทยา (เจาะจงยน 1 ต าแหนง)
aa AA Aa
Overdominance หรอ Heterozygosity
Stadler (1942) การแสดงออกของยน R ในขาวโพด R = ควบคมสของ aleurone layer และ สของ anther
aleurone layer anther
RR
rr
Rr
พนฐานทางพนธกรรมทใชอธบาย heterosis
2. Dominance :
พชผสมขามมยนแฝง แตถกขมไวดวยยนขม เมอพชผสมขามม
การผสมตวเอง เพอสราง inbred ยนแฝงจะแสดงออกมา แตเมอน า inbred มาผสมขามกน ลกษณะแฝงจะถกขมไว อกครงหนง % heterosis ของลกผสม จงขนกบ จ านวน ยนขม ทขมยนแฝงไว
aa Aa = AA
Dominance
ยนควบคมสเมลดขาวสาล เมอมยนขมมากขน สของเมลดกจะเขมขน
R1R1R2R2
R1R1R2r2 or R1r1R2R2
R1r1R2r2 or r1r1R2R2 or R1R1r2r2
R1r1r2r2 or r1r1r2R2
r1r1r2r2
Dominance
Inbred AAABBccddEE
Inbred BaabbCCDDEE
F1 HybridAaBbCcDdEE
ยนขม ขมยนแฝงทกต าแหนง ท าใหเกด heterosisมจ านวนยนขมมากกวาใน พอ และ แม
ขนตอนการปรบปรงพนธลกผสม 1. การพฒนาสายพนธแท (inbred line development) 2. การประเมนคณคาของสายพนธแท 2.1 การทดสอบสมรรถนะการผสม 2.2 การทดสอบ heterotic group 3. การทดสอบคผสม
การพฒนาสายพนธแท ความส าเรจของการผลตลกผสม :
สายพนธแททมพนฐานทางพนธกรรมแตกตางกน
Inbred from pop. A Inbred from pop. A Inbred from pop. A Inbred from pop. B
การพฒนาสายพนธแท
1. หาประชากรพนฐานทจะน ามาสกดเปนสายพนธแท
# พนธผสมเปด
# พนธสงเคราะห
# พนธลกผสม
# สายพนธแท ซงอาจจะยงขาดลกษณะทจ าเปน เชน
การใหผลผลตทสม าเสมอ (stability) ,
ตานทานการหกลม, ตานทานโรค แมลง ,
สมรรถนะการผสมทด
การพฒนาสายพนธแท
2. การสกดสายพนธ และ คดเลอกสายพนธ
วตถประสงค : ใหพชมลกษณะพนธกรรมคงท และเขายนเขาส
homozygosity
ผสมตวเองตดตอกน 5-7 ครง และตองมการคดเลอกไปดวย
คดเลอก สายพนธทแขงแรง ใหผลผลตสง กวาสายพนธอน ๆ
ในประชากร และตองมความสมบรณพนธ
การพฒนาสายพนธแท
กรณมสายพนธแทอยแลว ตองการเพมลกษณะบางอยาง
1. น าสายพนธแททมผสมพนธกนใหม เพอรวมลกษณะทด
เขาดวยกน และใชการคดเลอกแบบ pedigree
2. ถาลกษณะทตองการเพม เปนลกษณะทางคณภาพ ควบคม
ดวยยนนอยตว ใชวธการผสมกลบ (back cross)
กอนการสกดสายพนธ แลวคดเลอกแบบ pedigree
การประเมนสายพนธแท
การประเมนสายพนธแท ถาในโครงการปรบปรงพนธ สามารถสกดสายพนธแทได 100 สายพนธ ตองการน า 100 สายพนธ มาผสมเปนลกผสมเดยว จะไดลกผสมเดยว :
= n(n-1)/2
= 100 (100-1) / 2= 4,950 คผสม
การทดสอบสมรรถนะการรวมตวทวไป
General Combining Ability (GCA) :
พนธหรอสายพนธใดกตาม เมอผสมกบพนธอน ๆ แลวใหลกทด
ใชวธผสมทดสอบ (top cross) กบตวทดสอบ (tester)
สายพนธแททใหผลผลตต ากบ tester มกใหผลผลตต าในลกผสม
สายพนธแททใหผลผลตสงกบ tester มกใหผลผลตสงในลกผสม
tester ทใช : พนธผสมเปด , ลกผสมเดยว , สายพนธแท
วธผสมทดสอบ (top cross test)
Inbred line : femaletester tester
detassel in female
tester
inbred
1 2 3 „ ปลกทดสอบใน crossing block„ จ านวนลก top cross เทากบ จ านวนสายพนธแทททดสอบ
การทดสอบ heterotic group
การจดสายพนธทมพนฐานทางพนธกรรมเหมอนกน หรอ ใกลกน ไวในกลมเดยวกน
สายพนธทมพนฐานทางพนธกรรมแตกตางกน จะแสดง heterosis สงสด ดงนน สายพนธแททจะผลตลกผสม จงควรอยกนคนละ heterotic group หรอ มพนฐานทางพนธกรรมแตกตางกน
วธทดสอบ heterotic group
ผสมสายพนธแทแตละสายพนธ กบ ลกผสมเดยวทง 2 พนธ ทประกอบกนเปนลกผสมคทผลตเปนการคา
(A x B) x (C x D) (A x B) = female tester (FT)
(C x D) = male tester (MT)
inbred line 1, 2, 3, 4, 5
inbred line 1 inbred 1 x (A x B) , inbred 1 x (C x D)
inbred line 2 inbred 2 x (A x B) , inbred 2 x (C x D)
inbred line 5 inbred 5 x (A x B) , inbred 5 x (C x D)
วธทดสอบ heterotic group
Inbred Yield Difference Group
I x MT I x FT (IxMT)-(IxFT)
1 69.3 81.2 -11.9 M
2 69.9 96.1 -26.2 M
3 90.9 56.7 34.2 F
4 76.9 67.7 9.2 F
5 77.7 81.8 -4.1 M or F
การทดสอบคผสม
การทดสอบคผสมเดยว :ทดสอบสมรรถนะการรวมตวเฉพาะ (Specific Combining
Ability) : ความสามารถของพนธ หรอ สายพนธใด ใหลกทด เมอผสม กบอกสายพนธหนง แตเมอไปผสมกบพนธอน ๆ จะใหลกท ไมด ใชวธผสมแบบพบกนหมด (diallel cross)
วธผสมแบบพบกนหมด (diallel cross)
male A B C D E mean
female
A - 10 5 8 9 8
B - 8 9 7 8.5
C - 4 6 5.75
D - 9 7.50
E - 7.75
การคาดคะเนลกผสมค
สมมต ในโครงการปรบปรงพนธ คดเลอกสายพนธแทได 20 สายพนธ ถาน ามาผลตลกผสมค จะไดลกผสมคเทาไหร ?
20 inbred line ได single cross = 190 คผสม
double cross = [n(n-1)(n-2)(n-3)] / 8
n = จ านวนสายพนธแท
ดงนน 20 inbred line ได double cross = 14,535 คผสม
การคาดคะเนลกษณะของลกผสมชนดตาง ๆ การสรางลกผสมสามทางหรอลกผสมค ไมสามารถทดสอบผลผลตของลกผสม
ดงกลาวไดโดยตรงเหมอนกบลกผสมเดยว เนองจากมจ านวนคผสมมาก
Inbred Topcross Single cross 3-way cross Double cross
5 5 10 12 15
10 10 45 360 630
20 20 190 3,420 14,535
100 100 4,950 485,100 11,763,625
n n n(n-1)/2 n(n-1)(n-2)/2 n(n-1)(n-2)(n-3)/2
เมอจ านวนสายพนธแทเพมขน จ านวนคผสมสามทางและลกผสมคเพมขนอยางรวดเรว
วธคาดคะเนผลผลตของลกผสมค
Double cross ไดมาจาก inbred line 4 สายพนธ เชน A , B , C , D
(A x B) x (C x D)
1. ผลผลตเฉลยของลกผสมเดยว 6 คทเปนไปได
{(A X B) + (A x C) + (A x D) + (B x C) + (B x D) + (C x D)} / 6
2. ผลผลตเฉลยของลกผสมเดยว 4 ค ทไมใชลกผสมทผลต DC.
{(A x C) + (A x D) + (B x C) + (B x D)} /4
3. ผลผลตเฉลยเมอผสมกบตวทดสอบ (top cross test)
4. ผลผลตเฉลย 4 สายพนธแททใช + ลกผสมเดยวอก 6 ค
วธคาดคะเนผลผลตของลกผสมค
ผลการทดลองของ Anderson (1938)crosses yield crosses yield
23x24 41.7 24x27 72.1
23x26 62.6 24x28 69.3
23x27 70.8 26x27 64.2
23x28 64.4 26x28 60.4
24x26 65.6 27x28 59.6
วธคาดคะเนผลผลตของลกผสมค
ผลการทดลองของ Anderson (1938) คาดคะเนผลผลตของลกผสมค (23x24) x (26x27)
= {(23x26) + (23x27) + (24x26) + (24x27)} /4= 62.6 +70.8 + 65.6 +72.1= 67.8 กก.
เมอทดสอบการผสมในแปลง พบวา ใหผลผลต 68.8 กก.
การคาดคะเนลกผสมสามทาง
ลกผสมสามทางทจะไดเมอม inbred line เทากบ n สายพนธ = {n(n-1)(n-2)} / 2 Ex. เมอม inbred line 20 สายพนธ จะไดลกผสมสามทาง = 3,420 คผสม การคาดคะเนลกผสมสามทาง (AxB) x C = {(AxC)+(BxC)}/2
การผลตเมลดพนธลกผสมเปนการคา
สามารถท าได 2 วธ คอ1. Hand emusculation ในตนแม2. Male sterile ในตนแม
ยกตวอยาง ในขาวโพด และขาว
การผลตเมลดพนธลกผสมเปนการคา
หลกการผลตเมลดพนธลกผสมในขาวโพด1. ใชสายพนธทใหผลผลตสง มเปอรเซนตการผสมตดสง เปนแม2. ใชสายพนธทมขนาด tassel ใหญ หรอ มละอองเกสรมากเปน
พอ3. สายพนธทใชเปนพอและแม ตองมวนดอกบานทตรงกน4. อตราสวนแถวตนพอ : ตนแม เทากบ 1:2 หรอ 1:3
5. กอนดอกตวผของตนแมบาน ให detassel
6. แปลงผลตเมลดพนธตองเปนแปลงอสระ (isolation)
หลกการผลตเมลดพนธลกผสมในขาวโพด
อตราสวนตนพอ:ตนแม =1:2 (ตนพอ 2 แถว : ตนแม 4 แถว)
ตนแม ตนพอ ตนพอ
detassel
หลกการผลตเมลดพนธลกผสมในขาวโพด
Guard row
Guard row
Isolation 500 m.
Isolation ในขาวลกผสม
การผลตลกผสมโดยใชระบบเพศผเปนหมน
Cytoplasmic-Genetic Male Sterile
ความ หมนทเกด ลาสซม
S or F
MsMs
S or F
Msms
F
msmsหมน
S
msms
S
การผลตลกผสมโดยใชระบบเพศผเปนหมน
A line = สายพนธเปนหมน
B line = สายพนธรกษาความเปนหมน isogenic line ของ A line
R line = สายพนธแกความเปนหมนS or F
MsMs
S or F
Msms
F
msms
msms
S
การผลตสายพนธ A line
ใชวธการผสมกลบ backcross method
การขยายเมลดพนธ A line
เราสามารถขยายเมลด A line โดยใหผสมกนเองไดหรอไมA line x A line ?
msms
S
msms
Sfemale male
???????????
การขยายเมลดพนธ A line
msms
S F
msms
msms
S
A line B line
A line
การผลตเมลดพนธลกผสมเดยว (single cross)
S
msms
F
Msms
S
Msms
F
MsMs
S
MsMs
S
Msms
S
msms
S
Msms
Fertile
1/2 Fertile, 1/2 Sterile
Xor
or
A line R line
การผลตเมลดพนธลกผสมเดยว (single cross)
การผลตลกผสมคโดยใชระบบเพศผเปนหมน
msms
S F
msms
F,S
MsMs
S
Msms
S
Msmssterile 50% fertile 50%Double cross
msms
S
msms
S
msms
S
การผลตลกผสมคโดยใชระบบเพศผเปนหมน
msms
S F
msms
F,S
MsMs
F,S
MsMs
F,S
MsMs
S
Msms fertile 100%Double cross
msms
S
