36
AMELIORAREA PLANTELOR - partea generala - Autor: Drd. Ing. DANIELA TRIFAN

GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Aceasta prezentare este o sinteza a partii generale de Ameliorarea plantelor, descriind cele mai importante metode folosite in mod curent de amelioratori.

Citation preview

Page 1: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

AMELIORAREA PLANTELOR- partea generala -

Autor: Drd. Ing. DANIELA TRIFAN

Page 2: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Ameliorarea plantelor este ştiinţa agrobiologică aplicativă care studiază soiurile şi hibrizii de plante agricole, elaborează metode de îmbunătăţire a acestora şi de obţinere a unor genotipuri noi cu valoare agronomică superioară.

DEFINITIE:

ETIMOLOGIE:Termenul de ,,ameliorare” provine din latinescul ad = la şi melior = mai bine, având înţelesul de îmbunătăţire.

1. NOTIUNI INTRODUCTIVE1. NOTIUNI INTRODUCTIVE

Relaţiile Relaţiile Ameliorarii plantelor Ameliorarii plantelor cu alte cu alte disciplinediscipline

discipline centrale:

genetica,

fitotehnia

discipline de bază: fitopatologia, entomologia, agrochimia

discipline fundamentale: botanica; fiziologia; tehnica experimentală, fizica şi chimia etc.

Page 3: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

TERMENI DE SPECIALITATE:

Individul este unitatea biologicǎ elementarǎ a unei populaţii, al cǎrui genotip are o manifestare fenotipicǎ distinctǎ, condiţionatǎ de relaţiile dintre gene şi condiţiile de mediu.

Elita (planta elitǎ) este individul cu caracteristici deosebite sau superioare celorlalţi indivizi din populaţie.

Populaţia este reprezentatǎ de un grup de indivizi înrudiţi între ei, care se reproduc strict în acelaşi mod şi ocupǎ un anumit areal, fiind supuşi transformǎrilor sub acţiunea aceloraşi factori de evoluţie.

Linia reprezintǎ o populaţie formatǎ din descendenţii rezultaţi pe cale sexuatǎ de la o singurǎ plantǎ autogamǎ, prin autofecundare. Când planta este homozigotǎ, descendenţii formeazǎ o linie purǎ (constituita din indivizi identici genotipic). Plantele alogame formeazǎ prin autofecundare o linie consangvinǎ.

Page 4: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Clonul (clona) este populaţia care se formeazǎ prin înmulţirea asexuatǎ (apomicticǎ) a unui singur individ, fiind formatǎ din indivizi identici din punct de vedere genetic.

Familia este populaţia care se formeazǎ prin înmulţirea sexuatǎ a unei singure plante alogame, în urma polenizǎrii libere.

Reproducerea este fenomenul prin care într-o populaţie apar noi indivizi (generaţia filialǎ) dintr-o primǎ generaţie (parentalǎ).

Înmulţirea este fenomenul prin care are loc sporirea numǎrului de indivizi dintr-o populaţie, pe cale sexuatǎ (amfimicticǎ) sau pe cale asexuatǎ (apomicticǎ sau apomixie) - prin agamospermie (seminţele se formeazǎ în afara procesului de fecundare), înmulţire vegetativǎ (prin diferite organe vegetative: tuberculi, bulbi, lǎstari, drajoni sau prin microclonare de celule, ţesuturi sau organe) sau prin transplantare (altoire).

Page 5: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Hibridul este rezultatul oricărei încrucişări între două plante :

-         din aceeaşi specie (hibridare intraspecifică);

-         din specii diferite ale aceluiaşi gen (hibridare intragenerică) ;

-         din specii diferite (hibridare interspecifică);

-         din genuri diferite (hibridare intergenerică).

Soiul (cultivarul) este un grup de plante sau populaţie de indivizi dinstinctǎ, omogenǎ şi stabilǎ, care se cultivǎ cu scopul de a realiza o anumitǎ recoltǎ, superioarǎ din punct de vedere cantitativ şi calitativ.

Materialul iniţial de ameliorare este materialul biologic care cuprinde toate bioformele vegetale ce aparţin unei anumite specii, chiar unui gen, şi sunt folosite pentru crearea cultivarelor. Termenul de material iniţial de ameliorare este sinonim cu termenii: germoplasmă, genobancă, sursă de gene.

Page 6: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Programul de ameliorare

Programul de ameliorare defineşte cadrul ştiinţific de desfǎşurare a lucrǎrilor, stabileşte natura acestor lucrǎri, eşalonarea lor în timp şi spaţiu, metodologia de adoptat şi estimeazǎ mijloacele materiale (utilaje, aparaturǎ, suprafeţe de teren, fonduri bǎneşti etc.) şi forţele umane necesare realizǎrii acţiunilor respective.

Programele de ameliorare se realizează pentru fiecare specie în parte, urmărindu-se studierea şi sporirea variabilităţii într-o populaţie, urmate de alegerea şi înmulţirea acelor plante care satisfac cerinţele programului.

Page 7: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Proiectarea unui program de ameliorare trebuie să cuprindă următoarele elemente:

•-  necesitatea programului;

•-  definirea scopului şi a obiectivelor urmărite;

•-  evaluarea cunoştinţelor teoretice şi practice referitoare la tema proiectului;

•- evaluarea resurselor naturale, tehnico-materiale şi de personal care vor fi folosite în executarea programului de ameliorare;

•-  prezentarea protocolului experimental (etapele de lucru);

•-  obţinerea rezultatelor parţiale şi analiza lor;

•- obţinerea rezultatelor finale şi modul de valorificare a acestora

Page 8: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Principalele etape sau faze de desfăşurare ale unui program de ameliorare sunt (după Demarly, 1977; Gologan şi Dorneanu, 1981):

-    colecţionarea materialului biologic şi studierea variabilităţii acestuia;

-     crearea de material biologic nou prin hibridare, mutageneză sau alte metode şi evaluarea acestuia;

-   aplicarea selecţiei în populaţiile cu variabilitate existentă sau creată utilă şi obţinerea de populaţii noi, uniforme genetic; această fază se poate finaliza cu obţinerea de populaţii ce îndeplinesc condiţiile de cultivar sau vor fi folosite în alte lucrări de ameliorare (prin hibridare, mutageneză etc.);

-     obţinerea şi finalizarea populaţiilor ce îndeplinesc condiţiile de cultivar;

-     verificarea condiţiilor de distinctibilitate, omogenitate şi stabilitate (DOS) şi a performanţelor productive şi biologice în diferite zone de cultură;

-    testarea şi înregistrarea noului cultivar de către un organism guvernamental specializat (în România, Institutul de Stat pentru Testarea şi Înregistrarea Soiurilor – ISTIS);

-   selecţia conservativă, obţinerea seminţei de bază a cultivarului şi înmulţirea acesteia.

Page 9: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

2. OBIECTIVELE URMĂRITE ÎN PROCESUL DE AMELIORARE A PLANTELOR

Obiectivele Ameliorării plantelor sunt:

a) Productivitatea

b) Stabilitatea producţiei

c) Precocitatea

d) Calitatea

e) Rezistenţa la boli şi dăunători

f) Adaptabilitatea la diferite condiţii agroecologice : rezistenţa la ger, rezistenţa la secetă, arşiţă şi şistăvire, rezistenţa la cădere.

g) Pretabilitatea la recoltarea mecanizată: uniformitatea, rezistenţa la scuturare

h) Conjunctura de piaţa

Page 10: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

a) Factorii care influenţează productivitatea

Page 11: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

3. Organizarea procesului de ameliorare presupune:

I-a. Variante, modalitǎţi de organizare:

- pe specii: grâu, secarǎ, orz, orzoaicǎ, fl. soarelui;

- pe grupe de specii: - autogame - grâu; orz;

- alogame - porumb; sorg;

- oleaginoase;

- leguminoase ;

- pe obiective precise: - produse de export; de schimb;

- materii prime;

- produse unice etc.

Page 12: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

I-b. Organizatori ai procesului de ameliorare:

Institute de cercetare - dezvoltare;

Staţiuni de cercetare - dezvoltare;

Universitǎţi cu profil agricol;

Ferme, firme, societǎţi, asociaţii private.

II-a. Criterii de organizare:

a) Ştiinţific, tehnic: - cercetǎri ştiinţific aplicative:

- obiective proprii;

- obiective în cooperare.

- cercetare fundamentalǎ:

- obiective proprii;

- obiective în cooperare.

b) Economic: - finanţarea procesului de ameliorare:

- autofinanţare integralǎ;

- autofinanţare parţialǎ + finanţare buget;

- autofinanţare parţialǎ + cofinanţare beneficiari;

- proiecte interne cu finanţare mixtǎ ;

- proiecte internaţionale cu finanţare mixtǎ.

Page 13: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Organizarea propriu-zisǎ a procesului de ameliorare

Compartimentele procesului de ameliorare cuprinde următoarele câmpuri :

A. Câmpul de colecţie - Organizarea şi studiul colecţiilor de populaţii, soiuri şi hibrizi

B. Câmpul de genitori - Menţinerea, înmulţirea seminţei şi studiul genitorilor

C. Câmpuri de selecţie pe obiective

D. Câmpul de autofecundare, consangvinizare

E. Câmpul de încrucişare, retroîncrucişare

F. Câmpuri de menţinere a materialului biologic creat (androsterilitate, ploidie, sisteme de reproducere - autoincompatibilitate)

G. Câmpul de testare a soiurilor şi hibrizilor - Culturi comparative de orientare şi de concurs în centrul de ameliorare, la staţiuni, în reţeaua ISTIS, în reţeaua internaţionalǎ.

H. Câmpul de lucrǎri speciale - infecţii şi inoculǎri artificiale, testarea rezistenţei la secetǎ, temperaturi scazute, la boli, dăunători, mutageneza, ploidizare cu colchicină, haploidizare, etc.

I. Câmpul pentru studiul materialului iniţial (care provin de la A.B.C.D.E.G.H)

J. Câmpul pentru realizarea unei generaţii suplimentare - serǎ.

K. Compartiment pentru testarea unor însuşiri (rezistenţa la secetǎ, rezistenţa la stresul chimic, termic, biotic).

Page 14: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

4. Metodele de ameliorare a plantelor

 Definiţie: Metodele de ameliorare reprezintǎ activitǎţi fundamentate ştiinţific, prin care se urmǎreşte îmbunǎtǎţirea genotipului, astfel ca acesta sǎ se manifeste prin apariţia de caractere fenotipice valoroase la nivelul unei noi populaţii stabile, denumite soi sau cultivar.

Clasificare:   dupǎ importanţǎ: - metode clasice sau convenţionale: - selecţia,

- hibridarea,- consangvinizarea,

- mutageneza.- metode noi sau neconvenţionale:

- heterozisul,-variaţia numǎrului de cromozomi;-tehnologia ADN-ului recombinat.

    dupǎ efect: - metode care nu induc diversitatea geneticǎ (doar ordoneazǎ zestrea geneticǎ)

- selecţia,- consangvinizarea,- autofecundarea,- apomixia obligatorie.

-metode care induc diversitatea geneticǎ (modificǎ esenţial zestrea geneticǎ prin introducerea însuşirilor de la alte specii):

- hibridarea,- androsterilitatea,- mutaţiile,- poliploidia,- electroporaţia,- puşca de gene,- apomixia facultativǎ.

Page 15: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Alegerea metodei Alegerea metodei de ameliorarede ameliorare

se face in functie de:

materialul biologic folosit :

-modul de înmulţire - amfimicticǎ sau apomicticǎ,

-biologia floralǎ - plante autogame sau alogame,

-variabilitate genotipicǎ şi fenotipicǎ,

- durata de viaţǎ - plante anuale, bienale, perene)

scopul urmǎrit (tipul de cultivar)

tehnica de lucru folositǎ

abilitatea amelioratorului

fondurile baneşti alocate

Page 16: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Selecţia constǎ în studierea atentǎ a a unui cultivar şi reţinerea pentru înmulţire a plantelor cu caractere fenotipice valoroase, numite elite sau plante elite. Elitele se înmulţesc apoi, dupǎ care selecţia continuǎ pânǎ la obţinerea unei noi populaţii, distinctǎ, uniformǎ şi stabilǎ, care în funcţie de performanţe, este atestatǎ ca un noi soi sau cultivar.

Page 17: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Clasificarea metodelor de selecţie:

- dupǎ modul de apreciere a materialului de selecţie: - selecţie fenotipicǎ ;

- selecţie genotipicǎ.

- dupǎ modul cum se repetǎ alegerea: - selecţie simplǎ;

- selecţie repetatǎ ;

- selecţie recurentǎ (alternarea alegerii elitelor cu autopolenizarea)

- dupǎ modul de studiere a elitelor şi descendenţelor acestora:

- selecţia în masǎ ;

- selecţia individualǎ;

- selecţia liniarǎ;

- selecţia pe familii;

- selecţia pe grupe;

- selecţia mixtǎ.

Page 18: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Selecţia în masǎ se practicǎ începând cu alegerea elitelor dupǎ valoarea fenotipicǎ şi continuând cu înmulţirea lor în amestec în generaţiile urmǎtoare. Scopul acestei metode este de a reduce variabilitatea populaţiei respective şi mai rar de a obţine soiuri noi. În mod curent, metoda se aplicǎ în cadrul schemelor de selecţie conservativǎ şi de obţinere a seminţelor de bazǎ la unele cultivare cu polenizare liberǎ.

Selecţia în masǎ poate fi pozitivǎ (se aleg şi se înmulţesc plantele valoroase) sau negativǎ (se eliminǎ plantele nevaloroase sau netipice soiului = purificare biologicǎ).

Selecţia în masǎ poate fi simplǎ (când se face o singurǎ alegere) sau repetatǎ (când alegerea elitelor se face în mai multe generaţii).

Page 19: GHID AMELIORAREA PLANTELOR
Page 20: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Selecţia individualǎ

Alegerea individualǎ a plantelor elitǎ urmatǎ de înmulţirea separatǎ a descendenţilor şi studierea acestora se numeşte selecţie individualǎ. Aceast tip de selecţie este genotipic deoarece apreciazǎ valoarea genotipicǎ a elitelor alese prin valoarea descendenţilor.

Scopul metodei este diferit, în funcţie de materialul biologic folosit şi de procedurile adoptate. Selecţia individualǎ se poate realiza pentru:

-conservarea unor soiuri existente;

-obţinerea unor cultivare noi;

-obţinerea unor linii consangvine homozigote.

Page 21: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Selecţia individualǎ simplǎ (pe linii)- se aplicǎ numai la plantele autogame şi constǎ în alegerea individualǎ de elite, o singurǎ datǎ, în câmpul de alegere şi urmǎrirea descendenţilor (liniilor), separat, 2 – 3 generaţii.

Page 22: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Selecţia individualǎ repetatǎ (Selecţia genealogicǎ sau metoda pedigree-ului) constǎ în alegerea repetatǎ în mod individual a elitelor în fiecare generaţie de selecţie, în funcţie de valoarea descendenţelor. Se aplicǎ în populaţiile hibride, atât la plantele autogame cât şi la plantele alogame.

Scopul acestei metode este de a extrage linii sau familii cu o bazǎ ereditarǎ cât mai îngustǎ, care sǎ confere în descendenţǎ o variabilitate mai mare.

În mod special, metoda se foloseşte la extragerea liniilor homozigote la plantele alogame, în procesul de consangvinizare.

Page 23: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

a b

Schema selecţiei individuale repetate la plantele autogame (a) si la plantele alogame (b)

Page 24: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Hibridarea este metoda de ameliorare prin care se dirijează procesul de încrucişare sexuată între partenerii aleşi, cu scopul realizării de genotipuri noi, în vederea realizării a cel puţin unuia dintre următoarele obiective (după N. Munteanu, 2000) :

-          sporirea variabilităţii genetice ;

-          analiza valorii de ameliorare a genitorilor;

-   crearea directă de cultivare hibride (samânţă hibridă comercială).

Comparativ cu selecţia care restrânge variabilitatea, hibridarea are o acţiune inversă, de sporire a variabilităţii.

Din acest motiv, întotdeauna hibridarea trebuie urmată de selecţie pentru a uniformiza şi stabiliza populaţia hibridă până la obţinerea unui nou cultivar.

Page 25: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Baza teoretică a hibridării o constituie legile ereditare amintite în partea introductivă a îndrumarului şi anume: legile mendeliene (legea uniformităţii în F1, legea segregării în F2, legea liberei combinări a genelor); legile morganiste (plasarea liniară a genelor; linkage-ul şi crossing-over-ul); legile sau regulile transmiterii şi segregării caracterelor în funcţie de relaţiile dintre gene .

Principalele tipuri de relaţii dintre gene şi modurile de segregare (după N. Munteanu, 2000)

Grupul de relaţii Tipul de relaţii Raportul de segregare

alelice 1. dominanţă -          monohibridare -        dihibridare 2.      semidominanţă 3.      codominanţă 4.      supradominanţă 5.      letalitate

 3 : 19 : 3 : 3 : 11 : 2 : 11 : 2 : 11 : 2 : 11 : 2 : 03 : 0

nealelice 6.      epistazia dominantă7.      epistazia reciprocă8.      epistazia dominantă reciprocă9.      epistazia recesivă reciprocă10.  epistazia mixtă11.  izomeria dominantă12.  izomeria nedominantă

12 : 3 : 19 : 3 :4 15 : 19 : 713 : 39 : 6 : 11 : 4 : 6 : 4 : 1

Page 26: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Clasificarea hibridării (după N. Munteanu, 2000)

Categorii de hibridare Tipuri de hibridare Metode de hibridare

a) după modul de implicare a omului :

- naturală (fără implicarea omului, la speciile alogame)

- artificială (prin intervenţia conştientă a omului)

b) după modul de participare a gameţilor :

- sexuată (participă gameţi de sex opus)

-vegetativă (prin contopirea a două celule vegetative)

c) după gradul de înrudire dintre parteneri :

- apropiată (între indivizii aceleiaşi specii – intraspecifică)

- îndepărtată (între indivizii din specii diferite – interspecifică sau între indivizii din genuri diferite – intergenerică)

a) după modul în care grăunciorii de polen ajung pe stigmat:

- liberă (prin polenizare liberă)

- semiliberă (cultivarea genitorilor în amestec şi introducerea sub acelaşi izolator, de regulă polenizare entomofilă)

- forţată (castrarea genitorului femel şi polenizarea cu polen de la genitorul mascul, urmată de izolare)

b) după numărul genitorilor participanţi la hibridare:

- simplă (doi parteneri, rezultând un hibrid simplu)

- complexă (mai mult de doi parteneri, rezultând hibrizi complecşi)

a) hibridarea simplă : - directă = A x B;- reciprocă = B x A;- retroîncrucişată repetată

(backcross): = (AxB) x B x B x …x B = Abn- ciclică (cu un tester T):= (AxT)+(BxT)+(CxT)+(DxT)- dialelă:(AxB)+(AxC)+(AxD)+(BxC)+(BxD)

+(CxD) b) hibridarea complexă :- triplă = (AxB)xC sau Cx(AxB) – se

obţin hibrizi tripli;- dublă = (AxB)x(CxD) – se obţin

hibrizi dubli;- sintetică = se încrucişează 6 – 8

parteneri în mod randomizat între ei, obţinându-se un hibrid sintetic;

- în masă = folosită înaintea selecţiei clonale prin încrucişarea liberă a mai multor forme valoroase în condiţii de polenizare liberă

Page 27: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Tehnica de efectuare a hibridăriiObţinerea hibrizilor este condiţionată de executarea corectă a unor etape obligatorii care se desfăşoară în programul de ameliorare şi care, în ordine cronologică a executării lor, sunt:

8. polenizarea se execută la momentul optim (când pe suprafaţa stigmatului apare o secreţie specifică, reprezentând gradul maxim de receptivitate pentru fecundare).

7. izolarea florilor emasculate cu pungi de hârtie, pergament sau tifon (rezistente la factori climatici), pentru a evita fecundarea cu polen străin;

6. castrarea sau emascularea genitorilor femeli (eliminarea elementelor sexuale mascule înainte de maturarea acestora, executată de regulă dimineaţa, după ridicarea picăturilor de rouă sau spre seară, pentru a se evita temperaturile ridicate din timpul zilei, care afectează negativ organele sexuale femele);

5. alegerea florilor din cadrul inflorescenţei alese pentru hibridare (se aleg numai florile normal dezvoltate);

4. alegerea inflorescenţelor pentru hibridare (se aleg cele mai dezvoltate inflorescenţe: spicul principal la cereale, inflorescenţele bazale la leguminoase, inflorescenţele de la baza lăstarilor la viţa-de-vie, inflorescenţele de la baza ramurilor la speciile pomicole) ;

3. alegerea plantelor care participă la hibridare (plante bine dezvoltate, sănătoase şi viguroase din cadrul soiurilor alese);

2. asigurarea coincidenţei la înflorire (însămânţarea în epoci diferite, grăbirea sau încetinirea vegetaţiei, etc.);

1. alegerea genitorilor, în funcţiile de obiectivele urmărite în ameliorarea speciei urmărite în programul de ameliorare;

Page 28: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Polenizarea liberǎ autogamǎ şi alogamǎPolenizarea constǎ în transportul grǎunciorilor de polen de la anterele

staminelor pe stigmatul gineceului. Dupǎ provenienţa polenului, polenizarea liberă este de douǎ feluri:

1. polenizare directǎ sau autopolenizare, numitǎ şi autogamie – este caracteristica plantelor la care polenul de la o floare ajunge pe stigmatul aceleiaşi flori: asemenea plante poartǎ denumirea de autogame (ex: orzul, grâul, orezul, ovǎzul, soia, fasolea, mazǎrea, inul, ardeiul, tomatele ş.a.). Descendenţa unui individ sexuat, autogam, constituie o linie.

2. polenizare indirectǎ sau încrucişatǎ, numitǎ şi alogamie – se caracterizeazǎ prin aceea cǎ pe stigmatul unei flori poate ajunge polen provenit de la o floare de pe un alt individ; astfel de plante se numesc alogame (ex: cânepa, porumbul, secara, floarea soarelui, sfecla de zahǎr, ceapa, morcovul, mǎrul, trandafirul etc.). Fecundarea încrucişatǎ determinǎ schimbarea genotipului, favorizând heterozigoţia.

Polenizarea directă (a) şi indirectă (b)

Page 29: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Tipuri de fecundatie la plante:

1. Amfimixia sau fecundaţia dublǎ - reprezintǎ tipul obişnuit întâlnit la Angiosperme, în urma acestui proces din zigotul principal rezultând un embrion.

2. Apomixia -cand embrionul ia naştere din elementele nefecundate ale sacului embrionar, nucelei sau chiar ale integumentelor. În naturǎ, apomixia prezintǎ urmatoarele variante:

- partenogeneza = dezvoltarea embrionului din oosfera nefecundatǎ;

- apogamia = formarea embrionului din sinergide sau antipode;

- aposporia = formarea embrionului dintr-o celulǎ vegetativǎ a nucelei sau din celule ale integumentului;

- poliembrionia = formarea, paralel cu embrionul normal, a mai multor embrioni în acelaşi ovul, atât prin apogamie cât şi prin aposporie.

Page 30: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Consangvinizarea constǎ în unirea în procesul fecundǎrii a unor gameţi femeli şi masculi produşi de acelaşi individ sau de indivizi inrudiţi (la specii alogame). Descendenţa obţinutǎ prin consangvinizare repetatǎ de la un singur individ (hermafrodit sau monoic alogam) sau din pǎrinţi strâns înrudiţi se caracterizeazǎ printr-o ereditate uniformǎ (homozigotǎ) şi se numeşte linie consangvinizatǎ. Consangvinizarea este o metodǎ strâns legatǎ de cea a heterozisului dar poate fi utilizatǎ şi separat, pentru identificarea liniilor valoroase, prin:

- autofecundare strictǎ, sub izolator.- polenizare liberǎ, izolat în spaţiu, a unei populaţii mici, strâns înruditǎ

genetic.Efectele consangvinizǎrii asupra genotipului: Scaderea gradului de heterozigotie cu 50% in fiecare generatie

F2 50% heterozigoţie + 50% homozigoţieF3 25% heterozigoţie + 75% homozigoţieF4 12,5 % heterozigoţie + 87,5% homozigoţieF5 6,25% heterozigoţie + 93,75% homozigoţieF6 3,12% heterozigoţie + 96,87% homozigoţieF7 1,56% heterozigoţie + 98,33% homozigoţieF8 0,78% heterozigoţie + 99,11% homozigoţie

Efectele consangvinizǎrii asupra fenotipuluise manifestǎ prin reducerea însemnatǎ a vitalitǎţii descendenţilor care afecteazǎ:

•capacitatea de creştere, •capacitatea de adaptare, •capacitatea de reproducere etc.•micşorarea însemnatǎ a taliei, volumului şi greutǎţii individului consangvin

Page 31: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Heterozisul (vigoarea hibridǎ) reprezintǎ superioritatea genotipurilor heterozigote din F1 în privinţa uneia sau mai multor caracteristici în comparaţie cu pǎrinţii homozigoţi. Este un fenomen rezultat din hibridarea a doi pǎrinti homozigoţi (cu vigoare micǎ, dar deosebiţi genetic), care se manifestǎ printr-o creştere neobişnuitǎ în prima generaţie hibridǎ, F1, a vitalitǎţii, prin sporirea capacitǎţii de producţie, prin adaptarea mai bunǎ la condiţiile de viaţǎ etc.

Crearea hibrizilor comerciali F1 între liniile homozigote (linii consangvinizate la plantele alogame şi linii pure la plantele autogame) se desfǎşoarǎ în trei etape mai importante (dupǎ T. Crǎciun, 1978):

Crearea de linii homozigote (prin polenizare cu polen propriu a plantelor selecţionate). În mod obişnuit se considerǎ cǎ dupǎ 5 – 6 generaţii de fecundare consangvinǎ controlatǎ, liniile ajung la un înalt grad de homozigoţie, cǎpǎtând o mare uniformitate, mai ales în privinţa caracteristicilor morfologice;

Alegerea celor mai bune linii pe baza caracteristicilor pozitive manifestate în descendenţa hibridǎ F1. Pentru relevarea capacitǎţii combinative, liniile se încrucişeazǎ în prima fazǎ cu un genitor comun numit tester (când se aflǎ capacitatea combinativǎ generalǎ).

Încrucişarea în câmpuri de hibridare comercialǎ a liniilor homozigote (consangvinizate şi pure). Se obţine sǎmânţa hibridǎ simplǎ (A x B, C x D etc.) sau dublǎ [(AxB)x(CxD)], din însǎmânţarea cǎreia în producţie rezultǎ plantele hibride F1, care manifestǎ vigoare hibridǎ.

Page 32: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Poliploidia (ploidizarea) reprezintǎ o mutaţie numeric cromozomalǎ. Ca metodǎ de ameliorare, poliploidia constǎ în :

•-    inducerea sau obţinerea poliploizilor (plante care conţin în celule mai multe seturi cromozomale),•-     selecţia poliploizilor obţinuţi ;•-   obţinerea formelor poliploide uniforme şi stabile, care pot fi folosite ca material iniţial sau promovate ca soiuri ori cultivare.

Efectul poliploidiei se manifesta asupra genotipului şi fenotipului organismului poliploid, dar şi asupra sistemului reproducǎtor al acestuia :

- creşte cantitatea de ADN, numǎrul de cromozomi, numǎrul de gene ;

- se schimbǎ relaţiile dintre gene (apar relaţii noi şi dispar altele);- se schimbǎ structura geneticǎ a gameţilor ;- se modificǎ numǎrul şi tipul de recombinanţi genotipici şi fenotipici;- poate fi afectat sistemul de reproducere (mulţi poliploizi sunt sterili).

Page 33: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Ploidie

Euploidie (±x)

Haploidie(n = x din gameţi)

Monohaploidie (2x →x)

Dihaploidie (4x → 2x)

Trihaploidie (6x → 3x)

Poliploidie(n>x)

Autopoliploidie (hibrizi apropiaţi)

Artioploidie (4x, 6x, 8x)

Perisoploidie (3x, 5x, 7x)

Alopoliploidie (hibrizi îndepărtaţi)

Aneuploidie (±cromozomi)

Hipoploidie -1;-2cromozomi

Monosomie (2x – 1)

Nulisomie (2x – 2)

 Hiperploidie+1;+2 cromozomi

Trisomie (2x +1)

Tetrasomie (2x +2)

Clasificarea formelor ploide ca urmare a mutaţiilor de genom (după C.Leonte, 2005)

Page 34: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Mecanismele de producere a poliploizilor

Obţinerea artificialǎ a autopoliploizilor -         Metoda centrifugǎrii – turaţiile mari distrug fusul nuclear şi împiedicǎ migrarea cromozomilor spre cei doi poli ai celulei.-         Metoda şocurilor de temperaturǎ – alternanţa de temperaturi extreme în timpul diviziunii meiotice sau în perioada diviziunii oului fecundat (43 – 45oC timp de 24 de ore) opreşte formarea fusului nuclear.-         Metoda aplicǎrii mutagenilor chimici – colchicina inhibǎ formarea fusului nuclear (descoperitǎ de C. Lits în 1934 şi folositǎ pentru prima oarǎ în vederea obţinerii de poliploizi de A.F. Blakeslee şi A. Avery, în 1937). Folosirea colchicinei se face sub formǎ de soluţii apoase în concentraţii de 0,001 – 1,5% sau în amestec cu agar, în concentraţii de 0,5 – 1,0%. Materialul biologic se imerseazǎ în soluţia mutagenǎ şi se lasǎ o anumitǎ perioadǎ de timp, în funcţie de specie, dupǎ care se planteazǎ.

Obţinerea alopoliploizilor cuprinde douǎ faze distincte :-         hibridarea îndepǎrtatǎ ;-         dublarea numǎrului de cromozomi.

1 Partener 1(AA) x Partener 2(BB)

Amfiploid F1(AB)

colchicinizare

Amfidiploid (alotetraploid) (genom AABB)

2. Partener 1 (AA) x Partener 2 (BB) colchicinizare colchicinizare                    tetraploid 1 (AAAA) x tetraploid 2 (BBBB)

amfiploid (alotetraploid) (AABB)

Page 35: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Mutageneza este metoda de ameliorare genetică în care se valorifică efectul agenţilor mutageni asupra materialului genetic al plantelor şi anume mutaţia. În sens larg, mutaţia poate fi definită ca o modificare a materialului genetic, care nu e provocată de recombinarea genetică sau de segregare.

Termenul de mutaţie provine din latinescul mutatio = schimbare, însemnând o variaţie ereditară permanentă şi transmisibilă celulelor fiice şi generaţiilor următoare. Acest termen a fost introdus în 1901 de Hugo de Vries, care a studiat fenomenul schimbării substanţei ereditare la Lumânărică (Oenothera lamarckiana), însă fenomenul s-a dovedit a nu fi mutaţie ci o greşală de distribuţie a cromozomilor metafizici.

Criteriul de clasificare Tipuri de mutaţii

După modul de apariţie : Mutaţii naturale sau spontaneMutaţii artificiale sau induse

După mărimea efectului exteriorizat : Mutaţii mari (macromutaţii)Mutaţii mici (micromutaţii)

După modul de manifestare : Mutaţii morfologiceMutaţii fiziologiceMutaţii biochimice

După locul afectat : Mutaţii germinaleMutaţii somatice

După cantitatea de material genetic modificat Mutaţii genomice Mutaţii cromozomice Mutaţii genice (dominante sau recesive)

După sensul modificării Mutaţii directe Mutaţii inverse (retromutaţii)

Clasificarea mutatiilor

Page 36: GHID AMELIORAREA PLANTELOR

Tipuri de agenţi mutageni

Agenţi mutageni fizici: Radiaţii: - ionizante (electromagnetice – gamma şi Roentgen; corpusculare – alfa, beta, protonii şi neutronii rapizi şi termici)- neionizante (ultraviolete) Variaţiile de temperatură: şocurile de temperatură utilizate în primele stadii de diviziune a zigotului. Ultracentrifugarea: în timpul diviziunii celulare, forţa centrifugă împiedică migrarea cromozomilor spre cei doi poli.

Agenţi mutageni chimici:

- După mecanismul de acţiune:Compuşi alchilici (peroxizi, aldehide, hidroxilamine, acid azotos, analogii bazelor azotate)Produşi antimetabolici (sărurile metalelor grele, coloranţi cu proprietăţi bazice, substanţe aromatice – erbicide, insectofungicide, substanţe cancerigene etc) - După momentul acţiune asupra acizilor nucleiciagenţi care acţionează în perioada de biosinteză replicativă (substanţe analoage bazelor azotate, inhibitori ai ac. nucleici, acridine) agenţi mutageni care acţionează asupra acizilor nucleici în repaus (agenţi alchilanţi – iperita şi epoxizii; acidul nitros, hidroxilamina, hidrazina)

Clasificarea agentilor mutageni