Hybrydyzacja u roślin wieloletnich

Hybrydyzacja , gdy nowe potomstwo powstaje z krzyżówek między osobnikami tego samego lub różnych gatunków, skutkuje połączeniem różnorodnego materiału genetycznego i może działać jako bodziec do ewolucji. Gatunki hybrydowe są często bardziej energiczne i różnią się genetycznie niż ich przodkowie. Istnieją przede wszystkim dwie różne formy hybrydyzacji: naturalna hybrydyzacja w niekontrolowanym środowisku, podczas gdy sztuczna hybrydyzacja (lub hodowla ) występuje głównie w celach rolniczych.

typy

Istnieją głównie dwa rodzaje hybrydyzacji: międzygatunkowa i wewnątrzgatunkowa. Hybrydyzacja międzygatunkowa to proces kojarzenia dwóch różnych gatunków. Hybrydyzacja wewnątrzgatunkowa to proces kojarzenia w obrębie gatunku, często między genetycznie odrębnymi liniami. Hybrydyzacja czasami prowadzi do introgresji , co może wystąpić w odpowiedzi na zaburzenie siedliska, które powoduje styczność gatunków roślin. Introgresja to transfer genów między taksonami i jest wynikiem hybrydyzacji, po której następuje wielokrotne krzyżowanie wsteczne z osobnikami rodzicielskimi. Hybrydyzacja introgresywna występuje często u roślin i skutkuje zwiększoną zmiennością genetyczną, co może ułatwić szybką reakcję na zmiany klimatyczne.

Hybrydyzacja w systemach roślin wieloletnich

Hybrydyzacja jest uważana za ewolucyjny katalizator zdolny do generowania nowych genotypów lub fenotypów w jednym pokoleniu. Może się to również zdarzyć w przypadku morfologicznie odmiennych, ale blisko spokrewnionych gatunków (przykład: Helianthus giganteus , słonecznik olbrzymi).

W roślinach hybrydyzacja generuje głównie zdarzenia specjacyjne i zwykle wytwarza gatunki poliploidalne . Czynniki takie jak zdarzenia poliploidalne również odgrywają istotne czynniki dla zrozumienia zdarzeń hybrydyzacji (przykład: hybryda F1 Jatropha curcas x Ricinus communis ), ponieważ te poliploidy mają zwykle przewagę na wczesnych etapach adaptacji ze względu na ich rozszerzone genomy . W rezultacie hybrydyzacja może być potężnym motorem poprawy rolnictwa upraw , ale może również ułatwiać niepożądane inwazje gatunków (np. jednoroczny słonecznik).

Podczas gdy hybrydyzacja w roślinach wieloletnich może zachodzić naturalnie, na przykład w wyniku krzyżowania się z krewnymi typu dzikiego w pobliżu pól uprawnych, celowa hybrydyzacja w uprawach wieloletnich również budzi ostatnio zainteresowanie w rolnictwie. Podczas gdy hybrydyzacji i hodowli dały udane gatunki roślin uprawnych, głównym wyzwaniem jest spadek plonów. Dlatego potrzebne są dalsze badania, aby wykorzystać hybrydyzację w systemach upraw wieloletnich w celu uzyskania zrównoważonych i wysokowydajnych upraw. Niektóre metody, które są obecnie które są badane, obejmują zastosowanie nowoczesnych technik genotypowania, fenotypowania i szybkiego rozmnażania . Kiedy krzyżówki w laboratorium są trudne, naukowcy mogą badać strefy hybrydowe, które powstają naturalnie w terenie.

Aby wysiłki mające na celu wykorzystanie hybrydyzacji w celu ulepszenia wieloletnich upraw zakończyły się sukcesem, należy kontynuować wysiłki w kierunku budowania szerokiej kolekcji dzikich krewnych upraw , sekwencjonowania genomowego pokrewnych gatunków, tworzenia i fenotypowania pożądanych populacji hybrydowych oraz rozwijania sieci dla genotypu i fenotypu asocjacje i zlokalizować fenotyp w rurociągach hodowli roślin uprawnych. Hybrydyzacja wśród bylin jest również interesująca, ponieważ mogą one krzyżować się naturalnie lub sztucznie z uprawy roczne . Jako jeden z najbardziej znaczących pod względem dietetycznym i ekonomicznym przykładów, Dewey 1984 stwierdza, że ​​wieloletni Agropyron hybrydyzował z pszenicą heksaploidalną . Dewey odkrywa, że ​​starożytna hybrydyzacja znacząco przyczyniła się do powstania współczesnego multigenomu heksaploidalnego – i podobnie jak w przypadku wszystkich innych obecnie uprawianych roślin Triticeae , pszenica jest rośliną jednoroczną.