Селекционеры используют различные методы в зависимости от способа размножения сельскохозяйственных культур , к которым относятся:
Способ воспроизводства сельскохозяйственной культуры определяет ее генетический состав, который, в свою очередь, является решающим фактором для разработки подходящих методов селекции и отбора . Знание способа воспроизводства также необходимо для его искусственного манипулирования с целью выведения улучшенных типов. Для сельскохозяйственной культуры подходят только те методы селекции и отбора, которые не нарушают ее естественного состояния или обеспечивают поддержание такого состояния. Именно по этим причинам навязывание самоопыления перекрестноопыляющимся культурам приводит к резкому снижению их производительности.
В учебных целях селекция растений представлена четырьмя категориями: линейная селекция (самоопыляющиеся культуры), популяционная селекция ( аллогенные культуры), гибридная селекция (в основном аллогенные культуры, некоторые самоопыляющиеся культуры), клоновая селекция (вегетативно размножающиеся культуры).
Определенные ограничения привели к развитию механизмов самооплодотворения (частичного и полного самооплодотворения) у ряда видов растений. Некоторые из причин, по которым самооплодотворяющий метод размножения настолько эффективен, — это эффективность размножения, а также снижение генетической изменчивости и, таким образом, фиксация высокоадаптированных генотипов . У самооплодотворяющихся растений инбридинговая депрессия практически не встречается, поскольку способ размножения позволяет естественному отбору происходить в диких популяциях таких растений.
Критические шаги в улучшении самоопыляющихся культур — это выбор родителей и выявление лучших растений в сегрегирующих поколениях. Селекционер также должен иметь определенные цели при выборе родителей. Самоопыляющиеся легче поддерживать, но это может привести к неправильному использованию семян.
К числу важных с точки зрения агрономии самоопыляющихся культур относятся пшеница, рис, ячмень, фасоль, соевые бобы, арахис, томаты и т. д.
Этот метод отбора в основном зависит от отбора растений по их фенотипу и производительности. Семена от отобранных растений собираются для следующего поколения. Этот метод используется для улучшения общей популяции путем положительного или отрицательного массового отбора. Массовый отбор применяется только в ограниченной степени к самоопыляющимся растениям и является эффективным методом улучшения местных сортов. Этот метод отбора будет эффективен только для высоконаследуемых признаков. Одним из недостатков массового отбора является большое влияние окружающей среды на развитие, фенотип и производительность отдельных растений. Это также может быть преимуществом, поскольку сорта могут быть отобраны для локальной производительности.
Стратифицированный массовый отбор по размеру початка в течение 22 циклов [ необходимо уточнение ] радикально изменил фенотип растений в популяции кукурузы Zacatecas 58. Растения в цикле C22 были на 50 см выше, имели в два раза больший индекс площади листьев, достигли цветения на 7 дней позже и имели на 30% более высокий индекс урожая, чем C0 (таблица 1) [ необходимо уточнение ] Различия в росте были обнаружены на ранней стадии онтогенеза . Рост корней C22 превышал рост C0, а отношение сухой массы побегов к сухой массе корней было снижено почти на 12% с 8,0 ± 0,2 до 7,1 ± 0,1 (таблица 2). Анализ компонентов урожайности показал, что C22 превосходил C0 по весу зерна, количеству рядов в початке, количеству зерен в ряду и общей урожайности на единицу площади (таблица 3). Поскольку два генотипа фенологически различались, оптимумы плотности посадки , вероятно, различны для каждой популяции.
Виды растений, где нормальный способ завязывания семян происходит через высокую степень перекрестного опыления, имеют характерные репродуктивные особенности и структуру популяции. Наличие самостерильности, [1] самонесовместимости, несовершенных цветов и механических препятствий делает растение зависимым от чужой пыльцы для нормального завязывания семян. Каждое растение получает смесь пыльцы от большого количества особей, каждая из которых имеет разные генотипы. Такие популяции характеризуются высокой степенью гетерозиготности с огромной свободной и потенциальной генетической изменчивостью, которая поддерживается в устойчивом состоянии свободным потоком генов между особями внутри популяций.
При создании гибридных сортов целью является выявление наиболее продуктивной гетерозиготы из популяции, которая затем производится с исключением других членов популяции.
Это самый простой, легкий и старый метод отбора, при котором отдельные растения отбираются на основе их фенотипических характеристик, а массовый отбор семян оказался весьма эффективным в улучшении кукурузы на начальных этапах, но его эффективность, особенно для повышения урожайности, вскоре подверглась жесткой критике, которая привела к усовершенствованию метода массового отбора. Отбор после опыления не обеспечивает никакого контроля над родителем пыльцы, в результате чего эффективный отбор ограничивается только женскими родителями. Оценки наследуемости снижаются вдвое, поскольку для сбора семян используются только родители, тогда как источник пыльцы неизвестен после перекрестного опыления.
Этот тип отбора является усовершенствованной версией процедуры массового отбора и отличается следующим:
Отбор производится на основе результатов теста потомства, а не фенотипического вида родительских растений. Семена от выбранных полусибсов, которые были опылены случайной пыльцой из популяции (что означает, что известна и выбрана только женская родительская особь, отсюда и термин «полусибс»), выращиваются в неповторяющихся рядах потомства с целью отбора. Часть семян высаживается для определения урожайности или селекционной ценности для любого признака каждого растения. Семена из самых продуктивных рядов или остаточные семена от выдающихся полусибсов объединяются для завершения одного цикла отбора.
Ряд полных сибсов, каждый из которых получен путем скрещивания двух растений из базовой популяции, оцениваются в повторных испытаниях. Часть каждой полной сибсовской семьи сохраняется для рекомбинации. На основе оценки остаточные семена выбранных полных сибсовских семей используются для рекомбинации лучших семей.
Бесполое размножение охватывает все те способы размножения растений, при которых не происходит нормального образования гамет и оплодотворения, что делает их заметно отличными от обычных семенных культур. При отсутствии полового размножения генетический состав размножаемого растительного материала остается по существу таким же, как и у исходного растения.
Клоны материнских растений могут быть созданы с точным генетическим составом материнского растения. Лучшие растения отбираются и размножаются вегетативно; вегетативно размноженное потомство используется для разработки стабильных сортов без какого-либо ухудшения из-за сегрегации комбинаций генов. Эта уникальная характеристика бесполого размножения помогла разработать ряд сортов фруктов и овощей, включая виноград , яблоки , груши и персики .
Отбор в этих культурах ограничен материалом, введенным из других источников, таких как полевые плантации. Улучшение бесполо размножаемых растений посредством индуцированных мутаций имеет определенные преимущества и ограничения. Любой вегетативный пропагул может быть обработан мутагенами, и даже один желаемый мутант или часть мутировавшего пропагула (химера) может быть размножена как улучшенный тип исходного сорта.
Отбор, в случае бесполых растений, можно определить как выбор наиболее производительного растения и его вегетативное размножение. Поскольку растения не полностью генетически стабильны, можно ожидать, что отклонения будут происходить на протяжении многих лет. Таким образом, отбор является непрерывным процессом, в котором отклонения отбираются или удаляются из программы отбора. Основная цель отбора — улучшить качество и урожайность будущих плантаций. В процессе отбора бесполых растений можно использовать различные подходы, такие как массовый отбор и отбор клонов из клоновых блоков.
При массовом отборе есть некоторые факторы, которые необходимо учитывать при выборе растений в материнском блоке, например, винограднике. Время отбора является важным фактором, поскольку вам нужно выбирать, когда большинство характеристик растения явно проявляются. Для бесполых многолетников лучшее время — непосредственно перед сбором урожая. Для достижения наилучших результатов выбранное растение необходимо оценить в течение следующего сезона, когда аномалии роста, деформация листьев и симптомы вирусов лучше всего видны. Массовый отбор проводится ежегодно на одном и том же растении в течение как минимум трех лет. Растение, которое не соответствует требованиям в любой данный год цикла отбора, отбрасывается из программы.
Разработка и регистрация новых клонов осуществляется путем местной селекции клонов на старых плантациях, а также импорта высококачественных клонов из-за рубежа для местной оценки.
Клон — это вегетативное потомство одного конкретного материнского растения; он не показывает никаких генетических, морфологических или физиологических отклонений от материнского растения. Оценка происходит с различными отобранными клонами после отбора.