دانلود تحقیق هیبرید ها

هیبریدها

هیدریدها یا نسل اول گیاهان تولید مثل بعد از یک تلاقی اغلب بنیه  هیبریدی یا هتروزیس را برای عملکرد نشان می دهند و در این رابطه کیفیت بذر مقاومت به خشکی بنیه یا دیگر صفات مطلوب بهبود می یابد . موفقیت گیاهان زراعی هیبرید مانند ذرت و سورگوم نشان می دهد که در آینده تمام گیاهان زراعی هیبرید خواهند بود این خصوصیات مربوط به چگونگی تکثیر گیاهان می شود . به عنوان مثال غلات به صورت جنسی به وسیله بذر تکثیر می شوند و به دو گروه تقسیم می شوند . تشکیل بذر معمولا به صورت خود گرده افشانی و دگر گرده افشانی می باشد . گروه دیگری از گیاهان زراعی شامل گونه هایی می شود که به صورت غیر جنسی از طریق کاشت اندامهای رویشی یا پیوند زدن تکثیر می شوند .

اساس برنامه های اصلاح نباتات شامل ایجاد آگاهانه تنوع ژنتیکی و انتخاب گیاهان برتر از آن می باشد . اقتضای روش اصلاح نباتات عمدتا به وسیله طبیعت جنسی گیاه زراعی یعنی اینریدینگ ( خود گرده افشانی ) یا اوت بریدینگ ( دو گرده افشانی ) ساختمان ژنیتیکی ساختمان فیزیکی آن و اهداف اصلاح مشخص می شود . توسعه ذرت هیبرید

ذرت یک گیاه دگرگشن است که بعد از قرنها تلاقی طبیعی شدیدا هتروزایگوس است گیاه ذرت دارای گل های نر و ماده به صورت جداگانه روی یک گیاه است و از این نظر در بین غلات عمده  بی نظیر است . اصلاح نباتات به دلیل طبیعت شدیدا هتروزایگوس گیاه ذرت زیاد موفقیت آمیز نبوده است ، تولید ذرت هیبرید وسیله ای برای افزایش عملکرد است ولی مهمتر اینکه بر جفت گیری ها کنترل دارد به طوری که می توان نتایج قابل تکراری به دست آورد . این سیستم همچنین روشی را برای انتخاب اینبردهای برتر فراهم می کند که برای عمل تلاقی استفاده می شود .

روش شامل اینبریدینگ یا خودگشن کردن گیاهان ذرت برای شش تا ده نسل است تا لاین های خالص تولید شود اگر چه اینبریدینگ با کاهش محسوس در بنیه گیاه همراه است ولی اینبریدینگ فرقی را برای شناسایی و حذف خصوصیات نامطلوب به ارث رسیده فراهم می کند که به وسیله ژنهای مغلوب کنترل می شوند و در حالت متروزایگوس پوشیده هستند .

زمانی که دو اینبرد غیر خویشاوند  یا دو لاین خالص غیر خویشاوند تلاقی داده شود نتایج f1 معمولا قوی بوده و عملکرد بالایی دارند . ترکیب دو اینبرید یک سینگل کراس تولید می کند ، هیبریدهای برتر f1 برای تولید تجارتی می توان با ترکیب بعضی از هیبریدها تولید کرد .

سورگوم هیبرید :

سورگوم معمولا یک گیاه زراعی خود بارور است ولی همیشه مقدار کمی در گرده افشانی رخ می دهد . برای دو گرده افشانی وجود ندارد ، خود گرده افشانی کنترل شده برای اجتناب از آلودگی با گرده خارجی با قراردادن کیسه های کاغذی ضد آب روی پانیکول ها به آسانی انجام می شود . برای انجام دو گرده افشانی باید از خود گرده افشانی جلوگیری کرد این عمل با استفاده از نر عقیمی سیتوپلاسمی ( از طریق سیتوپلاسم نه هسته به ارث می رسد ) که مانع از تولید گرده زنده می شود انجام می گیرد به خاطر اینکه هیچ گرده ای تولید نمی شود . گیاهان را نر عقیم گویند .

کشف و توسعه نر عقیمی سیتوپلاسمی و مکانیسم تجدید باروری باعث شده ارقام سورگوم هیبرید به صورت تجارتی تولید شوند .

ارزن مروارید هیبرید :

ارزن مرواریدی گیاهی یک ساله و دگر گشن که دارای اندامهای نر و ماده در هر گل در بخش فوقانی گیاه می باشد . ارزن مرواریدی مکانیسمی به نام پرتوژنها را نشان می دهد که باعث کاهش خود گرده افشانی می شود . این مکانیسم با توسعه و رسیدگی تخمدانها قبل از گرده صورت می گیرد . حدودا 80 درصد گلها به صورت طبیعی دگر گرده افشانند ولی دگر گرده افشانی کامل به ندرت رخ می دهد زیرا کلاله های پنجه های بعدی اغلب گرده گلهای پنجه های زود رسته را دریافت می کنند و بعضی اوقات بساک ها ممکن است کلاله های دیر رس تر را روی همان خوشه گرده افشانی کنند به علاوه تنوع در درجه پرتوژنی می تواند به اندازه دو گرده افشانی طبیعی اثر بگذارد .

برای خود گرده افشانی کنترل شده خوشه های قبل از ظهور  کلاله ها در کیسه قرار می دهند زمانی که بیشتر خوشه در مرحله آبستنی است . اگر پرتوژنی باعث وقفه زمانی طولانی مدتی بین ظهور کلاله ها و آزاد شدن گرده ها شود باعث دانه بندی کمی در اثر خود گرده افشانی می شود .

گندم هیبرید :

تولید بذر گندم هیبرید سه مرحله مشخص و مجزا در تولید بذر دارد افزایش تجدید کننده باروری افزایش نر عقیم و تولید بذر هیبرید .

نسبت کم تکثیر بذر توسعه اقتصادی را در هر یک از این سه مرحله متوقف می کند . در گندم و دیگر غلات دانه ریز معمولا از جمعیت زیاد گیاهی استفاده می شود که باعث می شود بذر معرفی برای کاشت چندین بربرابر ذرت ، سورگوم ، ارزن یا آفتاب گردان باشد .

گندم و دیگر غلات دانه ریز به جز چاودار خود گرده افشان اند و برای توسعه هیبریدها باید در شرایط مزرعه دو گرده افشانی طبیعی رخ دهد . معمای اقتصادی تولید بذر هیبرید تجاری دانه بندی به روش دگر گرده افشانی روی والد نر عقیم است . و محیط و ژنتیک هر دو اثر زیادی بر دگر گرده افشانی دارند . لوکن ( 1981 ) دریافت که بعضی از والدین نر عقیم همیشه دانه بندی بیشتر و عملکرد دانه بالاتر می دهند . بعضی از والدین تجدید کننده ، گرده افشانهای موثر تری نسبت به بقیه هستند . ژنوتیپ می تواند اختلاف عملکردی اندازه دو برابر سه برابر ویا بیشتر ایجاد کند . لازم است تا جفت شدن مناسب گلچه های نر عقیم با والد گرده افشان صورت گیرد .

از زمان کشف ویلسون وراس ( 1972 ) در مورد نر عقیمی حاصل از سیتوپلاسم در Triticum tirnopheevi بیش از 15 سیتوپلاسم مختلف مشخص شده اند که بعضی از آنها نر عقیمی را در گندم ایجاد می کنند و می تواند اساسی برای سیستمهای دیگری تولید گندم هیبرید باشند گو سیستم های دیگر مزیت  مشخصی نسبت به سیستم timopheeviنداشته باشند . زمان قابل توجه و هزینه سرمایه گزاری شده در ترکیب سیتوپلاسم timopheevi  و ژنهای تجدید کننده برای ایجاد گندم مناسب زراعی تغییر به سیستمهای دیگر را محدود خواهد کرد .

نمایش رضایت بخش هیبریدها

برنج هیبرید :

همانند گندم ، توسعه هیبریدها در برنج به این دلیل که گیاهی خودگشن است مشکل است . تحقیق بر روی برنج هیبرید در سال 1970 در IRRI شروع شد و منابع دیگری از نر عقیمی سیتوپلاسمی را با برنج INDICA ترکیب کردند . تقریبا در همان زمان محققین برنج در جمهوری خلق چین جستجوی امکانات برنج هیبرید را شروع کردند .

راتجر و کارناهان (1981 ) علاوه بر نر عقیمی سیتوپلاسمی و نگه دارنده ها و تجدید کننده مورد نیاز برای توسعه هیبرید f1 ، عنصر چهارمی را در تولید بذر برنج هیبرید پیشنهاد کردند که یک ژن مغلوب برای پایبندی بود ، معمولا در غلات ، بلندی بر پاکوتاهی غلبه دارد . این امر باعث می شود که در تلاقی پابلندها و پاکوتاها گیاهان هیبرید پا بلند به دست آید که ارتفاع بلند از مکانهایی که گیاهان پاکوتاه تولید بیشتری دارند صفتی نامطلوب است با استفاده از یک والد نر پابلند حاصل یک ژن مغلوب برای طویل شدن میان گره مزیت مشخصی در پراکنده شدن گرده در بین والدین ماده نیمه پاکوتاه یا پاکوتاه به وجود می آید .

جو هیبرید

روشهای مربوط به نر عقیمی سیتوپلاسمی در جو وجود دارد ولی در مقایسه با گندم توسعه کمتری پیدا کرده است . ترکیب نر عقیمی از جو وحشی در ارقام مناسب در حال انجام است . نیاز دوم یعنی تجدید باروری هنوز ناقص است .

نر عقیمی کنترل شده به وسیله ژنهای اصلی به عنوان مسیری برای توسعه جو هیبرید f1 دنبال شده است . یک ژن مغلوب برای نر عقیمی در دو روش اصلی استفاده شده است : ( a ) با استفاده از گیاهان تریزومی ثالث متوازن شده و ( b ) با استفاده از واکنش حساسیت / مقاومت .

استفاده از تریزومیکهای ثالث متوازن شده

نر عقیمی در جو را می توان به وسیله یک کروموزوم اضافی از طریق انتقال دو جانبه به دست آورد و این حالت تریزومیک ثالث متوازن شده ( BTT ) نامیده می شود .

کروموزوم اضافیBTT یک الل باروز غالب را از ژن نر عقیم حمل می کند و علل های مغلوب نر عقیم روی یک جفت کروموزم معمولی حمل می شوند .

خود گشن کردن گیاه BTT که در آن کروموزوم اضافی از طریق تخمکها و نه از طریق گرده منتقل شده است . 30 درصد گیاهان BTT نر بارور مشابه والد و 70 درصد گیاهان دیپلوئید هموزایگوس برای نر عقیمی تولید می کنند .

مخلوط بذر را می توان بر اساس اندازه بذر تفکیک کرد . معمولا بذر تریزومی کوچک تر است و گیاهان با بنیه کمتری را نسبت به بذر دیپلوئید معمولی تولید می کند . بذر BTT را می توان یا برای تولید والدین دارای گرده یا برای تولید گیاهان دیپلوئید نر عقیم استفاده کرد یا می توان به صورت ایزوله برای تکثیر افزایش داد .

روش تولید جو هیبرید جدا کردن بذور درشت تر است که به عنوان والد ماده دیپلوئید نر عقیم کاشته می شود . این بذر با تراکم زیادی کاشته می شود به طوری که گیاهان BTT باقیمانده  و با بنیه کمتر در اثر رقابت حذف می شوند . بذر BTT کوچک تر تنگ کاشته می شود تا گیاهان دیپلوئید نر عقیم و از نظر مورفولوژیکی مشخص را بتوان با دست حذف کرد . مشکل این سیستم فقدان هموژنیتی بذر F1   است زیرا تفکیک کردن بذر دیپلوئید از بذر تریزومیک از نظر وزنی کامل نیست . عمل تفکیک کردن رضایت بخش تر را زمانی می توان به دست آورد که کروموزوم اضافی را در یک زمینه ژنیتیکی دو ردیفه کامل سازگار یافته ترکیب کرد نه در ارفام شش ردیفه که دانه های کوچک تری را روی سنبلچه های جانبی در مقایسه با سنبلچه های وسطی خوشه تولید می کنند . مشکل دیگر قطعه قطعه شدن کروموزوم منتقل شده با تغییرات ژنیتیکی مربوط می باشد .

یکی از مزایای روش اصلاح تریزومیک حذف کاهش بذر به دلیل باروری ناقص مربوط به نر عقیمی سیتوپلاسمی می باشد .

اولین جو هیبرید با استفاده از روش BTT در سال 1968 در آریزونا تولید شد و 15 تا 20 درصد عملکرد بیشتری از رقم تجارتی داشت .

مشکلات دگر گرده افشانی ، مکانیک کاشت و برداشت بذر و میزان هتروزیس باعث بررسی های اقتصادی در جو مشابه با گندم شده است .

سیستم حساسیت / مقاومت

تنها طرح برای تولید جو هیبرید F1 با استفاده از گیاهان دیپلوئید به وسیله ویب پیشنهاد شد ( 1960 ) . واکنش حساسیت / مقاومت که به صورت ژنتیکی کنترل می شود می تواند برای حذف گیاهان نر بارور در جمعیت در حال تفکیک برای نر عقیمی استفاده شود . این سیستم نیاز به اتصالهای خیلی زیادی بین ژنهای مغلوب برای مقاومت به عقیمی شیمیایی و نر عقیمی دارد . چنین طرحی تا به حال در عمل اجرا نشده است .