METHODS OF CHOOSING PARENTAL PAIRS FOR CROSSES IN THE BREEDING OF SELF-POLLINATING CROPS FOR YIELD
https://doi.org/10.30901/2227-8834-2017-4-76-89
Abstract
Proceedings on applied botany, genetics and breeding. Vol. 178. Iss. 4. SPb.: VIR, 2017. P. 80-93. Bibl. 82. The ecogeographical principle of choosing pairs for crossing developed by V. I. Michurin has appeared so effective that it is still used by many plant breeders. Meanwhile, as a result of extensive exchange of breeding material, this ecogeographical approach to the matching of pairs has lost its relevance, being replaced by the new methods of finding phenotypic and genotypic differences between parents. However, new mathematic methods have failed to win similar general recognition. This article reviews the basic methods of choosing parental pairs for crosses in self-pollinated crop breeding. Positive and negative aspects of using these methods in breeding practice are discussed. By now, many facts have been accumulated about the ability of lines in remote generations to reach the F1 yield level. An assumption is made that high-yielding lines may be selected from crosses with high yield in F1. Major problems of pair selection according to the degree of genetic distance between parents are highlighted. Methodical difficulties faced by breeders when they compare different pair selection principles are discussed.
References
1. Акулиничев В. Ф. О подборе пар для скрещивания // Селекция и семеноводство. 1995. №3. С. 14-18
2. Аниськов Н. И. Селекционно-генетические аспекты в наследовании признаков ячменя в условиях Западной Сибири // Вестник КрасГАУ. 2010. №6. С. 51-55
3. Бороевич С. Принципы и методы селекции растений. Москва: Колос, 1984. 343 с
4. Vavilov N. I. The law of homologous series in variation // Journal of genetics, 1922, vol. 12, iss. 1, pp. 47-89. DOI: 10.1007/BF02983073
5. Вавилов Н. И. Избранные сочинения. Генетика и селекция. Москва: Колос. 1966. 559 с
6. Воробьев Б. Н., Исачкин А. В. Подбор родительских пар сливы домашней на основе анализа главных компонент // Известия ТСХА. 1997. Вып. 3. С. 68-73
7. Воронкова Н. Е. Некоторые подходы к оценке селекционной ценности сортов и гибридов пшеницы // Сельскохозяйственная биология, 1982. Т. XVII. № 4. С. 458-462
8. Вьюшков А. А. Селекция яровой пшеницы в Среднем Поволжье. - Самара, 2004. 224 с
9. Голышев Д. Н., Степочкин П. И. Прогноз селекционной ценности пшеницы с помощью искусственной нейронной сети // Достижения науки и техники АПК. 2007. № 2. С. 52-53
10. Давыдова Н. В., Казаченко А. О. Особенности подбора исходного материала для селекции яровой мягкой пшеницы в условиях центрального Нечерноземья // Вестник АГАУ. 2013. № 5 (103). С. 5-9
11. Драгавцев В. А. Проблемы преодоления разрывов между генами и признаками в современной селекции // Известия ТСХА. 2009. № 2. С. 110-122
12. Загваздин Г. Н. Выявление комбинационной способности сортов в разных условиях выращивания // Селекция и семеноводство. 1983. № 3. С. 18-20
13. Зыкин В. А. Системный анализ проблемы подбора пар для гибридизации // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур в Западной Сибири. ВАСХНИЛ Сибирское отделение. Новосибирск, 1984. С. 3-12
14. Ильина Л. Г., Мартынов С. П. Ретроспективная проверка двукомпонентного алгоритма планирования скрещиваний на яровой пшенице // Сельскохозяйственная биология. 1986. № 6. С. 97-100
15. Коновалов Ю. Б., Власенко Н. М. О подборе пар для скрещивания у мягкой яровой пшеницы при селекции на продуктивность // Известия ТСХА. 1981. № 1. С. 40-46
16. Коновалов Ю. Б. , Сидоренко В. С. Гетерозис и эффективность налива зерна у гибридов ярового ячменя // Известия ТСХА. 1990. Вып. 1. С. 51-56
17. Коробейников Н. И. Селекция яровой мягкой пшеницы на урожайность в условиях Алтайского края: методические решения и новые сорта // Современные проблемы сельского хозяйства и пути их решения. 2000. РАСХН. Сибирское отделение. Барнаул. С. 102-116
18. Коробейников Н. И. Эффективность прогноза селекционной ценности внутривидовых гибридов яровой мягкой пшеницы по результатам анализа ранних поколений. Барнаул, 2005. 36 с
19. Лобанов Н. А. Направления и методы селекции // Селекция и семеноводство. 1983. №8. С. 20-21
20. Мазер К., Джинкс Дж. Биометрическая генетика. М., 1985. 463 с
21. Максудов З. Ю., Енгалычев О. X. Комбинационная способность по продуктивности и скороспелости и наследуемость этих признаков у гибридов экологически отдаленных сортов хлопчатника // Сельскохозяйственная биология. 1985. № 4. С. 22-27
22. Мальчиков П. Н. Подбор родительских генотипов для гибридизации в селекции яровой твердой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2009. №10. С. 62-64
23. Мартынов С. П. Двукомпонентный алгоритм планирования простых и сложных скрещиваний в селекции самоопыляющихся культур // Сельскохозяйственная биология. 1986. № 2. С. 110-114
24. Мичурин И. В. Итоги шестидесятилетних работ. 5-е изд. М., 1949. 671 с
25. Мовчан В. К., Кривобочек В. Г., Шек Г. О., Малютина О. М., Рудь О. И. Направление, методы и результаты селекции на стабильность урожайности // Сорта и теоретические исследования по селекции в Северном Казахстане. Целиноград, 1988. 103 с
26. Моисеенко Л. М., Клыков А. Г., Тимошинов Р. В. Селекционная работа с зерновыми культурами в Приморском крае // Достижения науки и техники АПК. 2008. № 6. С. 13-15
27. Нгуен Т. Т., Смиряев А. В., Баженова С. С. Оценка эффективности методов подбора родительских пар на примере мягкой яровой пшеницы // Известия ТСХА. 2010. Вып. 6. С. 67-74
28. Обухова А. В., Омельянюк Л. В., Поползухина Н. А. Комбинационная способность гороха посевного в системе диаллельных скрещиваний по элементам семенной продуктивности // Вестник АГАУ. 2012. № 12 (98). С. 14-17
29. Пашина Л. В. Использование графического анализа в селекции льна-долгунца // Селекция и семеноводство. 1995. № 3. С. 14-18
30. Пискарев В. В., Цильке Р. А., Тимофеев А. А., Москаленко В. М. Наследование массы зерна колоса в различных эколого-климатических условиях // Достижения науки и техники АПК. 2008. № 1. С. 26-27
31. Сатибалов А. В. Селекция груши с учетом агробиологических требований современного садоводства // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2013. № 21 (3). С. 15-30
32. Симаков Г. А. О селекционной ценности // Селекция и семеноводство. 1990. № 3. С. 8-11
33. Смиряев А. В., Мартынов С. П., Толстова О. В. Прогноз гетерозиса и сравнение гетерозиготности гибридов F1 самоопылителей с помощью евклидова расстояния // Известия ТСХА. 1999. Вып. 3. С. 51-57
34. Смиряев А. В., Дивашук М. Г., Хупацария Т. И., Баженова С. С., Нгуен Т. Т. Прогноз эффективности отбора в популяциях потомства по косвенным оценкам генетической дивергенции родителей на примере мягкой яровой пшеницы // Известия ТСХА. 2013. Вып. 1. С. 57-70
35. Сюков В. В. Методы подбора родительских пар для гибридизации у самоопыляющихся растений // Известия Самарского научного центра РАН. Самара, 2014. 81 с
36. Фесенко Н. В., Мартыненко Г. Е. Эволюционные аспекты селекции растений // Сельскохозяйственная биология. 1992. № 3. С. 3-12
37. Хлесткина Е. К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4-2. С. 1044-1054
38. Цильке Р. А. Генетика продуктивности мягкой яровой пшеницы и задачи селекции в Западной Сибири // Тезисы докладов IV съезда ВОГИС. Ч. 3. Кишинев: Штиинца, 1982. С. 247-248
39. Цильке Р. А., Ковтун В. И., Тимофеев А. А. Эффективность рекомбинационной селекции мягкой яровой пшеницы по урожайности зерна // Принципы и методы селекции интенсивных сортов сельскохозяйственных растений. 1987. ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. Новосибирск. 188 с
40. Шаяхметов И. Ф., Никонов В. И. О трансгрессии признаков продуктивности у гибридов яровой твердой пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 1985. № 6. С. 50-53
41. Шевцов В. М. Получение положительных трансгрессий в селекции ячменя // Сельскохозяйственная биология. 1979. Т. XIV. № 1. С. 15-21
42. Юсов В. С., Евдокимов М. Г., Та-тина Б. М. Изменчивость комбинационной способности твердой пшеницы в зависимости от условий выращивания // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012. Т. 16. № 2. С. 451-454
43. Ali M. , Copeland L. O. , Elias S. G. , Kelly J. D. Relationship between genetic distance and heterosis for yield and morphological traits in winter canola (Brassica napus L.) // Theoretical and applied genetics. 1995, vol. 91, iss. 1, pp. 118-121. DOI:10.1007/BF00220867
44. Atkins R. E. , Murphy H. C. Evaluation of yield potentialities of oat crosses from bulk hybrid tests // Agronomis journal. 1949, vol. 41, iss. 1, pp. 41-45
45. Ba Bong B., Swaminathan M. S. Magnitude of hybrid vigor retained in double haploid lines of some heterotic rice hybrids // Theoretical and applied genetics. 1995, vol. 90, iss. 2, pp. 253-257. DOI: 10.1007/BF00222210
46. Balachandran S. M., Hoan N. T., Garg A. K., Sarma N. P. , Siddiq E. A. Anther and somatic cell culture studies in rice // 7th Meeting Int, Program Rice Biotechnology. 1994. The Rockefeller Foundation, Bali, 278 p
47. Barbosa-Neto J. F., Sorrells M. E., Cisar G. Prediction of heterosis in wheat using coefficient of parentage and RFLP-based estimates of genetic relationship // Genome, 1996, vol. 39, iss. 6, pp. 1142-1149. DOI: 10.1139/g96-144
48. Bertan I., de Carvalho F. I. F., de Oliveira A. C. Parental selection strategies in plant breeding programs // Journal of crop science and biotechnology, 2007, vol. 10, iss. 4, pp. 211-222
49. Bhatt G. M. Comparison of various methods of selecting parents for hybridization in common bread wheat (Triticum aestivum L.) // Australian Journal of Agricultural Research, 1973, vol. 24, iss. 4, pp. 457-464. DOI: 10.1071/AR9730457
50. Bohn M., Utz H. F., Melchinger A. E. Genetic similarities among winter wheat cultivars determined on the basis of RFLPs, AFLPs, and SSRs and their use for predicting progeny variance // Crop Science, 1999, vol. 39, no. 1, pp. 228-237. DOI: 10.2135/crop-sci1999.0011183X003900010035x
51. Busch R. H., Lucken K. A., Frohberg R. C. F1 hybrids versus random F5 line performance and estimates of genetic effects in spring wheat // Crop science. 1971, vol. 11, no. 3, pp. 357-361. DOI: 10.2135/cropsci1971.0011183X001100030014x
52. Busch R. H., Janke J. C., Frohberg R. C. Evaluation of crosses among high and low yielding parents of spring wheat (Triticum aestivum L.) and bulk prediction of line performance // Crop Science, 1974, vol. 14., no. 1, pp. 47-50. DOI: 10.2135/cropsci1974.0011183X001400010014x
53. Chahota R. K., Kishore N., Dhiman K. C., Sharma T. R., Sharma S. K. Predicting trans-gressive segregants in early generation using single seed descent method-derived mi-cromacrosperma genepool of lentil (Lens culinaris Medikus) // Euphytica, 2007, vol. 156, iss. 3, pp. 305-310. DOI: 10.1007/s10681-007-9359-9
54. Cowen N. M., Frey K. J. Relationships between three measures of genetic distance and breeding behavior in oats (Avena sativa L.) // Genome, 1987, vol. 29, no. 1, pp. 97-106. DOI: 10.1139/g87-017
55. Cox T. S., Murphy J. P. The effect of parental divergence on F2 heterosis in winter wheat crosses // Theoretical and applied genetics, 1990, vol. 79, iss. 2, pp. 241-250. DOI: 10.1007/BF00225958
56. Cregan P. B., Busch R. H. Heterosis, inbreeding and line performance in crosses of adapted spring wheats // Crop Science, 1978, vol. 18, no. 2, pp. 247-51. DOI: 10.2135/crop-sci1978.0011183X001800020013x
57. Gogas C. A., Koutsika-SotiriouM. Yield ability and yield stability, the effective tools through selection procedure of classified wheat (Triticum aestivum) crosses // Journal of agricultural science, 2014, vol. 6, no. 2, pp. 90-102. DOI: 10.5539 / jas. v6n2p90
58. Gouli-Vardinoudi E., Koutsika-Sotiriou M. Early generation testing for isolating promising crosses in bread wheat // Rachis, 1999, vol. 18, iss. 2, pp. 25-30
59. Jenkins M. T., Brunson A. M. Methods of testing inbred lines of maize in crossbred combinations // Journal of the American society of agronomy, 1932, vol. 24, iss. 7, pp. 523530. DOI: 10.2134/agronj1932. 00021962 002400070004x
60. Jinks J. L., Pooni H. S. Predicting the properties of recombinant inbred lines derived by single seed descent // Heredity, 1976, vol. 36, pp. 253-266. DOI: 10.1038 /hdy.1976.30
61. JostM., Hayward C. F. F1 hybrid versus 32 selected F7 lines performance of common winter wheat (Triticum aestivum ssp. vulgare) // Theoretical and applied genetics, 1980, vol. 58, iss. 2, pp. 177-180. DOI: 10.1007/BF00279711
62. Hamblin J., Evans A. M. The estimation of cross yield using early generation and parental yields in dry beans (Phaseolus vulgaris L.) // Euphytica, 1976, vol. 25, iss. 1, pp. 515-520. DOI: 10.1007/BF00041586
63. Knott D. R. The use of bulk F2 and F3 yield tests to predict the performance of durum wheat crosses // Canadian journal of plant science, 1994, vol. 74, № 2, pp. 241-245. DOI: 10.4141/cjps94-04
64. Kotzamanidis S. T., Lithourgidis A. S., Mavro-matis A. G., Chasioti D. I., Roupakias D. G. Prediction criteria of promising F3 populations in durum wheat: A comparative study // Field crops research, 2008, vol. 107, iss. 3, pp. 257-264. DOI: 10.1016/j.fcr.2008.02.012
65. Krystkowiak K., Adamski T., Surma M., Kacz-marek Z. Relationship between phenotypic and genetic diversity of parental genotypes and the specific combining ability and heter-osis effects in wheat (Triticum aestivum L.) // Euphytica, 2009, vol. 165, iss. 3, pp. 419434. DOI: 10.1007/s10681-008-9761-y
66. Kuczyn'ska A., Surma M., Kaczmarek Z., Ad-amski T. Relationship between phenotypic and genetic diversity of parental genotypes and the frequency of transgression effects in barley (Hordeum vulgare L.) // Plant Breeding, 2007, vol. 126, iss. 4, pp. 361-368. DOI: 10.1111/j.1439-0523.2007.01367.x
67. Martin J. M., Talbert L. E., Lanning S. P., Blake N. K. Hybrid performance in wheat as related to parental diversity // Crop Science, 1995, vol. 35, no. 1, pp. 104-108
68. Nass H. G. Selecting superior spring wheat crosses in early generations // Euphytica, 1979, vol. 28, iss. 1, pp. 161-167. DOI: 10.2135/cropsci1995.0011183X003500010019x
69. Polok K., Szarejko I., Maluszynski M. Barley mutant heterosis and fixation of F:-perfor-mance in doubled haploid lines // Plant breeding, 1997, vol. 116, iss. 2, pp. 133-140. DOI: 10.1111/j.1439-0523.1997.tb02167.x
70. Rieseberg L. H., Archer M. A., Wayne R. K. Transgressive segregation, adaptation and speciation // Heredity, 1999, vol. 83, iss. 4, pp. 363-372. DOI: 10.1046/j.13652540.1999.00617.x
71. Sarawat P., Stoddard F. L., Marshall D. R., Ali S. M. Heterosis for yield and related characters in pea // Euphytica, 1994, vol. 80, iss. 1, pp. 39-48. DOI: 10.1007/BF00039296
72. Shinde N. V., Deshmukh R. B. Heterosis in urd-bean // Indian journal of pulses research, 1989, no. 21, pp. 19-124
73. Sikka S. M., Jain K. B. L., Parmar K. S. Evaluation of the potentialities of wheat crosses based on mean parental and early generation values // Indian journal of genetics and plant breeding, 1959, vol. 19, iss. 2, pp. 150-170
74. Singh K. B., Singh J. K. Potentialities of heterosis breeding in wheat // Euphytica, 1971, vol. 20, iss. 4, pp. 586-590. DOI: 10.1007/BF00034214
75. Smith H. H. Fixing transgressive vigour in Ni-cotiana rustica // In: Heterosis (Ed. J. W. Gowen.). Iowa State College: Ames, Iowa, USA. 1952, pp. 161-174
76. Souza E., Sorrells M. E. Prediction of progeny variation in oat from parental genetic relationships // Theoretical and applied genetics, 1991, vol. 82, iss. 2, pp. 233-241. DOI: 10.1007/BF00226219
77. Suenaga K. Doubled haploid system using the intergeneric crosses between wheat (Triticum aestivum) and maize (Zea mays) // Bull. Natl, Inst, Agrobiol. Res., 1994, vol. 9, pp. 83-139
78. Surma M. Biometryczno-genetyczna analiza cech ilooeciowych mieszancow i linii pod-wojonych haploidow jeczmienia jarego. Rozprawy i Monografie, Institute of Plant Genetics PAS, Poznan, 1996, vol. 3, 110 p
79. Uddin M. N., Ellison F. W., O'Brien H., Latter B. D. H. The performance of pure lines derived from heterotic bread wheat hybrids // Australian journal of agricultural research, 1994, vol. 45, iss. 3, pp. 591-600. DOI: 10.1071/AR9940591
80. Uddin M. N., Ellison F.W., O'Brien H., Latter B. D. Relationships among attributes of pure lines of bread wheat derived from het-erotic F1 hybrids // Australian journal of agricultural research, 1994, vol. 45, iss. 3, pp. 601-611. DOI: 10.1071/AR9940601
81. Wienhues F. Long-term yield analyses of heter-osis in wheat and barley: variability of het-erosis, fixation of heterosis // Euphytica, 1968, vol. 17 (suppl. I), pp. 49-62
82. Williams W. The isolation of pure lines from Fi hybrids of tomato and the problem of heterosis in inbreeding crop species // Journal of agricultural science, 1959, vol. 53, iss. 3, pp. 34-53. DOI: 10.1017/S0021859600 02075X
Review
For citations:
Lepekhov S.B. METHODS OF CHOOSING PARENTAL PAIRS FOR CROSSES IN THE BREEDING OF SELF-POLLINATING CROPS FOR YIELD. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2017;178(4):76-89. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2017-4-76-89
Views:
11633
Email this article 