Bessega2015 标记

Bessega C, Pometti C, Ewens M, et al (2015) Improving initial trials in tree breeding using kinship and breeding values estimated in the wild: the case of Prosopis alba in Argentina. New For 46:427–448. doi:

摘要

大多数阿根廷森林由于农业地区的过度开发和扩张而丧失。本地种Prosopis alba的国家育种计划仍处于初始阶段，只有少数后代试验从野外收集的材料安装，第一批遗传研究正在进行中。首先将基于后代试验的谱系数据的育种价值（BV）估计与使用微卫星的亲属关系估计值进行比较，以确定缺乏系谱信息时g-最佳线性无偏估计（G-BLUP）的潜在准确性。之后，评估了从野生种群收集改良种子的替代选择策略的遗传效应。为了实现这一目标，在由具有相似年龄的树组成的野生种群中称重平均遗传增益（由G-BLUP预测）与收集的材料的近亲繁殖和抽样大小之间的关系。获得的结果表明，基于用于在野生种群中选择精英树的分子数据和育种价值预测BV的亲属关系估计可能有助于改善创始人群体的遗传特性。控制亲属关系允许每个来源减少20至10个人的抽样大小，而不会显着增加遗传增益的近亲繁殖或丧失。对于每个原产地只有10个顶级个人的选定组，两个替代组合以极小的增益损失大大降低了平均组合。通过选择指数同时选择两个性状可能会产生高达6％的增益和2％的增益。使用分子标记信息可能有助于减少疟原虫改良计划所需的时间。
关键词BLUP？育种程序？育种价值？Coancestry？微卫星

介绍

传统选择育种意味着连续进行育种，测试和选择的重复循环（Namkoong等人，1988）。当每个周期完成时，选择优先个体，然后将其包括在随后的育种周期中，其中最终选择一些精英基因型来构建幼苗种子果园和/或克隆种子果园以产生用于再造林目的的丰富的遗传改良种子作物（白色和Neale 2007）。虽然经济特征的改善是主要焦点，但也需要保持广泛的遗传多样性（El-Kassaby和Lstiburek 2009）。这可以通过在多种群体育种系统（MPBS）方法（Namkoong等人，1988）之后组合在几个平行测定中选择的来自树种的种子来实现。整个过程是昂贵的和时间要求的，特别是在森林物种的情况下。
树种繁殖的一个替代新颖的重点是通过简化的开放授粉的半同胞家族或群体的测试来表明常规育种的旁路（El-Kassaby和Lstiburek 2009; Lstiburek等，2012）。这种方法是基于个体的分子指纹图谱来建立亲子关系或完整血统重建，以及随后的定量分析来检测精英基因型（El-Kassaby和Lstiburek 2009; El-Kassaby等，2012; Lstiburek等，2012）。这种方法特别适用于天然适应于不利于种植传统森林种类的环境的有希望的天然物种的驯化。
“algarrobo blanco”（白色梅花）Prosopis alba Griseb。 （豆科，木霉科）是广泛分布在阿根廷，乌拉圭，巴拉圭和玻利维亚南部的秘鲁森林。其木质量高（Pometti et al。2009），用于木工和地板施工。它的水果被认为是一种很好的觅食资源，而它们也可以被人类使用（Roig 1993），这种物种对于阿根廷的农村经济来说是非常有价值的。由于其在各种环境中的广泛分布，导致了可用于森林树种育种计划的遗传变异（Salto 2011），因此被认为是该经济学中最重要的物种。
不幸的是，在阿根廷Chaco生态区，大部分原始的Prosopis森林已经丧生（FAO 2007）。自然原因如火灾和周期性洪水的影响与人为干扰相比是最小的。最重要的损害是由“algarrobo”木材多种用途（Roig 1993）和农业地区扩大所刺激的天然林的不可持续开发造成的（Adamoli等人2011）。过去三十五年，本地森林种植面积达到63.3万公顷，已经转化为耕地农业系统。大约85％的农业扩张集中在圣地亚哥德尔埃斯特罗，科多巴，萨尔塔和查科省（Adamoli等人2011）。阿根廷家具行业每年从现有的野生植物中消耗10万吨的阿尔巴木，但只有少数种植园的总面积为20〜0公顷（Felker和Guevara 2003）。不可持续开发的后果是广泛地区的森林破碎和荒漠化严重，危及森林树种的资​​源。
在阿根廷的Prosopis育种计划中采用的策略是基于Namkoong等人提出的方法的修改。 （1988）为多个人群（Verga 2005）。阿根廷阿根廷经过多种群体育种系统（MPBS），育种计划仍处于起步阶段。该计划的最重要目标是改善身高，直径，茎形和生长速率，尽管昆虫攻击和对土壤盐分的耐受性也在考虑之中。迄今为止，仅在科多巴，圣地亚哥德尔埃斯特罗，查科，萨尔塔和福摩萨安置了一些试验。每个后代试验涉及从野生生长的选定的加树取样的开放授粉的半同胞家系（Lopez等人2001; Delvalle等人2003; Verga 2009）。此外，为了捕获遗传变异，所有后代试验包括数个（8？0）起源。每个起因的起源和家庭数量在试验中不同。目前，这些试验正在评估中，以确定提供改良种子的最佳树木，或无性繁殖以建立苗木种子果园或克隆种子果园。由于阿尔巴尔试验没有从遗传改良的材料中建立，整个过程预计需要很多年。尽管克隆种子果园的遗传增益预计会比幼苗种子园发生更快（Felker和Guevara 2003），但到目前为止，只有一个具有狭窄遗传基础的克隆果园被评估。导致这种情况的原因是在生根能力的阿尔巴克克隆中存在很高的变异性（Felker和Guevara 2003; Felker等人，2008）。仅使用底部热，植物激素的水溶性盐和发根农杆菌，通过生根切片无性繁殖了21个阿尔巴基因型（Ewens等，2012）。
当安装了第一次后代试验时，半同胞家庭生产的选择的加树数量相对较少（6？0），而野生型加拿大树木的选择则不受遗传标准的影响，在一定程度上，样本量对所选群体近亲繁殖水平的可能副作用。此外，加上树是通过考虑到生长，活力，树干和冠之间的比例，茎无分支比例，长度和茎直线度和健康状况的几个特征，而不使用任何统计标准来进行多个性状选择，其中可能考虑到可能影响被认为是关键育种目标的人群获益的性状之间的可能相关性。
通过应用遗传（而不仅仅是表型）标准来改进选择加树的初始过程的新方法利用了分子标记。 ElKassaby等人（2012）提出使用基因组最佳线性无偏估计（G-BLUP）获得个体育种值。该方法使用动物模型（BLUP），通过基于分子指纹图谱的相关矩阵（G）代替谱系矩阵。通过这种方法，遗传多样性可以最大化，同时优化正在研究的性状的增益。在应用这一策略时，考虑所选群体中近亲繁殖的水平是有价值的，因为几代人的选择可能导致近亲繁殖和遗传基础缩小（Burdon and Shelbourne 1971）。所有人工选择策略都是基于对其相对遗传优势的一些估计来排列可用的候选者。可以通过BLUP育种值（BV）估计预期收益，但通常候选树的选择涉及个体基因型之间的相关性的一些限制。应对收获与近亲之间平衡的一个标准是基于育种和生产种群的最优有效种群规模（Weir and Lindgren 1996; Lindgren and Mullin 1997; Anderson et al。1999; Olsson et al.2001）。布里斯班和吉布森（布里斯班）和吉布森（1995）提出了一种基于群体优势选择（GMS）的给定水平的近亲繁殖的遗传增益最大化的方法，其将育种价值和co ry纳入单一选择标准，惩罚所选择的平均co the组GMS。 Stoehr等人（2008）评估了道格拉斯冷杉中的不同选择情景，并得出结论，在种子果园建设的同时，明确限制收益最大化的方法导致了生产具有可转让时间最高可销售量潜力的幼苗。
大多数森林育种计划是为单一性状选择设计的（Gill 1965; Namkoong等，1988），但也应该重视多种性状选择（Sanchez et al。2008; Yanchuk and Sanchez 2011）。在后一种情况下，初始选择步骤中的约束与可以相关或可以相关的性状的相对增益相关。应通过将不同性状的数据合并为单一指数（选择指数）（Hazel 1943）来定义优点。当选择几个特征时出现的主要困难是确定用于每个特定性状的选择指数的适当重量值（White and Neale 2007）。潜在的标准是（1）相对经济重要性和（2）每个性状的期望增益生产。
在本文中，我们首先使用Bessega等人先前研究的后代试验的数据比较了基于BLUP和G-BLUP的BV预测。 （2009，2010）测试G-BLUP的准确性。然后，我们考虑了将表型和分子信息结合在一起，从野外选择加上树木的潜在优势，为旨在改善本地森林资源的育种计划建立新的初始后代试验。作为一个案例研究，我们通过考虑几个替代选择场景，将这种方法应用于圣地亚哥德尔埃斯特罗的野生种群。我们考虑了样本量与育种群体的平均亲缘关系和平均亲属关系以及选择具有经济意义的单一性状（高度）或两（高度和基底直径）相关性状的策略。下文讨论了这一策略在低产量育种初期应用于其他物种的潜力。