在通往马铃薯近亲繁殖的漫长而曲折的道路上不太可能的英雄
前言:通过植物种子,从四倍体杂合、有营养繁殖的作物转化为二倍体的杂交作物,将是全球农业的一大进步,但面临多重挑战,这方面的一个挑战是马铃薯近亲繁殖的困难,这涉及清除其基因组中的有害等位基因。
本评论讨论了这一困难的可能原因,并强调了最近根据顺序对马铃薯种质中变异进行分类的努力,根据其有害的潜力,连接到这个数据库的工具和策略可能会促进杂交体的发展。
大约150年前,达尔文研究了伊波梅的近亲繁殖,这是一种与马铃薯相关的物种,表现出强烈的近亲繁殖抑郁,经过大量的努力,他在第六代近亲繁殖中发现了一种罕见的旺盛植物。
面对类似的近亲繁殖挑战,正在进行的努力旨在将马铃薯从一个四倍体,杂合,有营养繁殖的作物转变为一个二倍体,通过植物种子繁殖,这是值得的努力,但事实证明是相当困难的。
但首先是一些背景资料,从基因上讲,有两种作物:纯合或杂合,以大豆和传统大米为例,它们是高度纯合子的油松树,通过植物种子繁殖,自交的主要优点是自交的后代与亲本相似,为农民提供了统一和可预测的农作物。
另一方面,包括土豆在内的许多经济物种是杂合的,这种状态可以提高产量和抗胁迫能力,这种优势被称为杂种优势,杂合性也有一个显著的缺点,杂合亲本的后代是可变的,因此不适合大规模业。
产生真正的植物种子所必需的成熟体,将形成一个适应品种的等位基因理想地结合在一起,个可行的解决办法是植物繁殖,这在大多数的树木作物、葡萄、薄荷糖、木薯、甘薯和马铃薯中都有用。
通过插枝或块茎繁殖,"冻结"显示独特和有价值的稀有个体的基因组,令人惊讶的是,克隆并不是一个完全的死胡同,克隆进化,或者说运动,可以是提高品种的有效性。
例如,各种甜橙品种是单一的、古老的个体的克隆衍生物,克隆是有缺点的,每年增加种子马铃薯是一个昂贵的过程,因为块茎很大,容易腐烂,因此收集、运输和储存负担沉重。
植物繁殖也导致产量下降的病原体的逐步积累,在树种中,这些问题被植物的长寿所抵消,对马铃薯等年度农作物来说,克隆是很麻烦的。
现有的马铃薯育种方法已经很好地确立繁殖者通过克隆繁殖选择和杂交有趣的亲本,筛选出许多后代,最终选择一种稀有的、最佳的植物,使之成为一个新的品种,一个品种应该有多少后代?幸运是有路德伯班克的帮助下认真的的选择品种,伯班克,从一个自发的单一浆果发现的少数种子形成的品种早期玫瑰。
几年后,一个不知名的农场主发现了一种有价值的伯班克运动,现在被称为"鲁塞特伯班克",是一百多年后仍在美国占主导地位的主要品种。
近亲繁殖的策略必须加以完善,马铃薯原种可能需要承担大量的遗传负担,繁殖者将不得不在杂种结合能力和他们的能力生产足够的植物种子为杂交营销,近亲繁殖方程的一个重要变量是获得合适的自交繁殖所需的种群规模。
涉及大量人口的几代人,无论是在田间种植还是在温室里种植,都按其规模成比例地增加了成本,而且可能迅速变得令人望而却步,一个解决方案可以是一个高效的单倍体诱导系统,它可以在一两代人的时间内产生回族。
马铃薯单倍体诱导剂的转化率为4×到2×,每授粉效率从1到0.001不等 ,如果一个育种计划能够从2×亲本中产生几千个1×单倍体,那么活力的选择就可以从它们的发芽开始,这就需要很少的空间和精力。
结论:马铃薯培育者应该关注工程无融合生殖系统的最新进展,无性系种子,即使是4倍的品种,也会给马铃薯育种带来革命性的变化。
总之,大规模的基因组分析和基因组编辑的使用为马铃薯的近亲繁殖战争带来了重武器。仔细的计划和后勤,也许还有新的工具将是必要的,以充分利用这些方法来寻找最终的土豆英雄达尔文。