Συγκριτική μελέτη αποτελεσματικότητας παραμέτρων επιλογής και επιπέδου μεθυλίωσης σε δύο ομάδες διασταυρώσεων μαλακού σιταριού

Abstract

Early generation selection in wheat breeding (Triticum aestivum), forstable high yielding genotypes, has been attempted using various parameters.The effectiveness of early generation selection depends both on the followedbreeding methodology and on the ability of the evaluation criteria tosuccessfully discriminate the stable and high yielding genotypes from the rest,incorporating high floor quality in the end product. The aim of the presentstudy was the selection of genetic parameters that could be used for theassessment of crosses in the selection procedure. Particularly, theeffectiveness of parameters such as: (i) heterotic patterns, (ii) productivity andstability indexes and (iii) additive/dominant effects were tested, aiming atidentifying a number of crosses from which a sample of certain stability andyield ability will enter the selection procedure, facilitating a constant turnoverof the varieties. Selected genotypes where evaluated for floor quality as wellthrough the breeding procedure. Finally tracking of possible epigeneticchanges was attempted among the selected genotypes. Experimentationinvolved tow sets of crosses consisting of early and advanced generations evaluated in the absence of competition through selection procedure and indense stand.The first group was a set of ten F1’s created through the mating of sixbread wheat cultivars of the Cereals Institute of Thessaloniki. Four out of tencrosses were chosen (i.e. Oropos x Acheloos, Yecora x Acheloos, Yecora xOropos and Orfeas x Oropos), based on a set of evaluation criteria estimatingproductivity and stability. Positive general combining ability of the parents wasa prerequisite for any cross to remain in the selection procedure. The crossOropos x Acheloos was ranked first in F1 and exhibited significantheterobeltiosis from F2 to F4 generation, high yield potential and positivegenetic variance. The ranking of the rest of the crosses in F1 remained thesame in F5 generation showing that phenotyping achieved genotyping owingto isolation environment and high selection pressure. In dense stand Oropos x Acheloos gave three elite F5 lines the best of which yielded 45,05% at thebest check combining floor quality equal to commercial cultivars. Geneticvariance per cross gave a reliable estimation of the stability of the crossesthrough the segregating generations with Oropos x Acheloos being the lessaffected cross by environmental factors.The second group consisted of the crosses of three landraces (i.e.Asprostaro, Mavragani and Ksilokastro) with the commercial cultivar Yecora.At the present study the evaluation was performed from F4 to F6 generationas the segregating generations were evaluated in pre-breeding manipulations.From a set of three crosses Asprostaro x Yecora showed high stabilitythroughout the experimentation significantly outyielding cv. Yecora. It yieldedequally to best parent and significantly outyielded the best cross of the firstgroup (i.e. Oropos x Acheloos) when compared in adverse environmentalconditions. Stability of performance was estimated through genetic variancecomprising the key parameter in identifying Asprostaro x Yecora the bestcross of the second group.The first two groups of criteria evaluated through the heterotic patterns and discriminated through the productivity and stability indexes the crosses.Standard heterosis combined with the components of crop yield potentialalong with the positive general combining ability of the parents in F1 and F2generation effectively detected the promising crosses. Additive/dominanteffects evaluated successfully the stability of the crosses leading to elite lineswhen tested in dense stand. The landraces set of crosses showed highadaptability in adverse environments although selection in advancedgenerations couldn’t lead in promising material but a significant increase instability of performance was acheived. It was concluded that early generationselection can successfully produce elite F5 lines, with an appropriatemethodology which estimates productivity and stability, heterotic effects andthe general combining ability of the parents.

Η επιλογή ελπιδοφόρων διασταυρώσεων, από τις πρώτες γενεές, στηβελτίωση μαλακού σιταριού (Tr. aestivum) διερευνήθηκε με τη χρήσηδιαφόρων κριτηρίων. Η αποτελεσματικότητα της επιλογής σε αυτές τις γενεέςεξαρτάται από τη μεθοδολογία που θα ακολουθηθεί και τη δυνατότητα τωνκριτηρίων επιλογής να διαχωρίσουν με επιτυχία τους γενότυπους,αποσκοπώντας σε τελικά προϊόντα σταθερής και υψηλής απόδοσηςσυνδυάζοντας καλή ποιότητα αλεύρου. Ο σκοπός της παρούσας εργασίαςαφορούσε τη διερεύνηση-αξιολόγηση εκείνων των γενετικών κριτηρίων ταοποία θα μπορούσαν να αξιολογήσουν και να διαχωρίσουν με επιτυχία τιςδιασταυρώσεις από τις πρώτες γενεές επιλογής. Διερευνήθηκε ηαποτελεσματικότητα των εξής τριών ομάδων κριτηρίων α) των ετερωτικώνδράσεων, β) των συστατικών του παραγωγικού δυναμικού και γ) τωναθροιστικών/κυρίαρχων γονιδιακών δράσεων ως προς τη δυνατότηταπρόβλεψης. Επιπρόσθετα τα υλικά αξιολογήθηκαν ως προς την ποιότητααλεύρου και έγινε προσπάθεια να ανιχνευτούν τυχόν επιγενετικές διαφορέςμεταξύ των επιλογών. Ο πειραματισμός περιλάμβανε δύο ομάδεςδιασταυρώσεων των πρώτων και των προχωρημένων γενεών οι οποίεςαξιολογήθηκαν σε κυψελωτά σχέδια αγρού στις γενεές επιλογής και τα τελικάτους προϊόντα που αξιολογήθηκαν σε συγκριτικά πειράματα αγρού.Η πρώτη ομάδα αποτελούνταν από δέκα F1 που προέκυψαν ύστερααπό τη διασταύρωση έξι ποικιλιών του Ινστιτούτου Σιτηρών Θεσσαλονίκης.Από το σύνολό των δέκα διασταυρώσεων επιλέχθηκαν τέσσεριςδιασταυρώσεις, οι Ωρωπός x Αχελώος, Yecora x Αχελώος, Yecora x Ωρωπόςκαι Ορφέας x Ωρωπός, διαβαθμισμένες με βάσει κριτήρια αξιολόγησηςπαραγωγικότητας, σταθερότητας και ετέρωσης. Προαπαιτούμενη συνθήκηθεωρήθηκε η θετική γενική συνδυαστική ικανότητα των γονέων. Στις γενεέςεπιλογής (F2-F4) επιλέγονταν τα καλύτερα φυτά ανά οικογένεια και ανάδιασταύρωση διαβαθμισμένα ως προς το παραγωγικό δυναμικό. Πρώτηκατατάχθηκε η διασταύρωση Ωρωπός x Αχελώος στην F1 γενεά, εμφάνισεσημαντική ετερωβελτίωση από την F2 μέχρι την F4 γενεά, συνδυάζονταςυψηλό παραγωγικό δυναμικό και θετική γενετική παραλλακτικότητα. Ηκατάταξη των υπολοίπων τριών διασταυρώσεων παρέμεινε η ίδια στην F5γενεά δείχνοντας μεγάλο βαθμό αντιστοίχησης του φαινότυπου με το γενότυπο. Στα συγκριτικά πειράματα αγρού η ``Ωρωπός x Αχελώος`` έδωσετρεις υψηλοαποδοτικές F5 σειρές με την καλύτερη να ξεπερνά κατά 45,05%τον αποδοτικότερο μάρτυρα, συνδυάζοντας ποιότητα αλεύρου αντίστοιχη μεαυτή των καλλιεργούμενων εμπορικών ποικιλιών και η Yecora x Ωρωπός(ενδιάμεσης διαβάθμισης) μία επίλεκτη σειρά.Η δεύτερη ομάδα αποτελούνταν από διασταυρώσεις τριώνπαραδοσιακών ποικιλιών των Ασπρόσταρο, Μαυραγάνι και Ξυλόκαστρο μετην εμπορική ποικιλία Yecora. Οι διασταυρώσεις και η αξιολόγηση τωνδιασπώμενων γενεών (F1-F3) πραγματοποιήθηκαν σε πειράματαπροηγούμενων ετών ενώ στην παρούσα εργασία τα υλικά αξιολογήθηκαν απότην F4 μέχρι την F6 γενεά. Από το σύνολο των τριών διασταυρώσεωνξεχώρισε η ‘’Ασπρόσταρο x Yecora’’ η οποία έδειξε υψηλή σταθερότητα καιστα τρία έτη πειραματισμού ξεπερνώντας σημαντικά την ποικιλία Yecora.Βρέθηκε ισοδύναμη με τον παραγωγικότερο γονέα (Ασπρόσταρο) καιεκδήλωσε σημαντική υπεροχή σε σχέση με την πρώτη διασταύρωση τηςομάδας του Ι.Σ. (Ωρωπός x Αχελώος), συγκρινόμενες σε αντίξοεςπεριβαλλοντικές συνθήκες. Η γενετική παραλλακτικότητα παρέμεινε σταθερή και τα τρία έτη επιλογής υποδεικνύοντας τη σταθερότητα συμπεριφοράςγεγονός που αποτέλεσε την παράμετρο ανάδειξης της διασταύρωσηςΑσπρόσταρο x Yecora ως την καλύτερη της δεύτερης ομάδαςδιασταυρώσεων.Τα δύο πρώτα κριτήρια αξιολόγησαν βάσει των ετερωτικών δράσεων(πιο αξιόπιστο η τυπική ετέρωση) και διαχώρισαν βάσει των συστατικών τουπαραγωγικού δυναμικού τις διασταυρώσεις μεταξύ τους. Από την τρίτηομάδα κριτηρίων η θετική συνδυαστική ικανότητα των γονέων στην F1 και F2γενεά επισήμανε τις πιο ελπιδοφόρες διασταυρώσεις με αποτέλεσμα τοάθροισμα της γενικής συνδυαστικής ικανότητας να αποτελεί το δείκτηβελτιωτικής αξίας της κάθε διασταύρωσης. Συμπληρωματικά η διερεύνησητων αθροιστικών/κυρίαρχων δράσεων εκτίμησε τη σταθερότητα τωνδιασταυρώσεων οδηγώντας σε επίλεκτα υλικά τα οποία απέδωσαν σταθεράκαι σε πυκνή σπορά. Τα υλικά των παραδοσιακών ποικιλιών έδειξανπροσαρμοστικότητα σε αντίξοα περιβάλλοντα ωστόσο η επιλογή σεπροχωρημένες γενεές δεν μπόρεσε να οδηγήσει σε παραγωγικότερο υλικό από το γονέα παρά μόνο να βελτιώσει τη σταθερότητα συμπεριφοράς του. Τέλος όλη η βελτιωτική διαδικασία στηρίχθηκε στην κατάλληλη μεθοδολογία ηοποία μαζί με τις τρεις ομάδες κριτηρίων οδήγησε με ασφάλεια σε επίλεκτοποιοτικό υλικό σταθερής και υψηλής απόδοσης.