Die Züchtung muss beschleunigt werden, um den wachsenden Nahrungsbedarf zu decken. Ein verbessertes Verständnis von Gen-zu-Phänotyp (G2P)-Modellen von Merkmalen und eine effektive Pflanzenmodellierung können eine große Rolle bei der Beschleunigung der Züchtung spielen und somit dazu beitragen, dieses Ziel zu erreichen.
Zuchtprogramme konzentrieren sich auf mehrere Merkmalsziele zur genetischen Verbesserung. Diese Merkmale können alles sein, von Krankheitsresistenz, verbessertem Ertrag bei Trockenheit bis hin zur Kornqualität. Zuchtprogramme wenden Selektionsmethoden für mehrere Zyklen an, um eine kontinuierliche Folge neuer Sorten mit fortschreitend verbesserter Merkmalsleistung zu produzieren.
Eine Rezension von Professor Mark Cooper von der University of Queensland und Kollegen schlägt einen Rahmen vor, der mechanistische Pflanzenmodelle (CGM) mit statistischen Gen-zu-Phänotyp-Modellen (CGM-G2P) verbindet, um das Verständnis der genetischen Architektur komplexer Merkmale zu verbessern, wie Kornertrag von Feldfrüchten, und um Vorhersageanwendungen für die Züchtung zu verbessern.
Die Züchtergleichung bietet einen Modellierungsrahmen, der auf der Theorie der quantitativen Genetik basiert, um die Reaktion auf die Selektion für ein Zuchtprogramm vorherzusagen. „Wir erwägen Entwicklungen der Züchtergleichung, die ein geeignetes CGM beinhalten, um unser Verständnis der genetischen Architektur komplexer Merkmale, wie etwa des Kornertrags von Feldfrüchten, zu erfassen und die Vorhersage der Reaktion auf die Selektion zu verbessern. Das CGM bietet einen robusten mathematischen Rahmen, der auf jahrzehntelanger ökophysiologischer Forschung basiert, um komplexe nicht-additive Wechselwirkungen aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Merkmalen und Merkmalen zwischen Merkmalen und Umgebung zu berücksichtigen, die mit unseren klassischeren G2P-Modellen ansonsten schwer vorherzusagen sind der quantitativen Genetik“, sagt Cooper.
Laut den Autoren hat diese Arbeit wichtige Implikationen für die Pflanzenverbesserung. „Die Verwendung des CGM-G2P könnte unsere Fähigkeit, die Zusammenhänge zwischen genotypischen Informationen und der Phänotyp-Expression in verschiedenen Umgebungen vorherzusagen, erheblich verbessern und so die Züchtung beschleunigen, was immer wichtiger wird, wenn wir versuchen, die Ziele zur Ertragsverbesserung angesichts des Klimawandels zu erreichen“, sagt Cooper . „Wir haben den Proof-of-Concept der Methodik zur Beschleunigung der Züchtung von dürretoleranten Maishybriden für den US-Maisgürtel demonstriert. Wir untersuchen jetzt ein breiteres Anwendungsspektrum für weitere Kulturen und Regionen.“
Ein Hinweis für Pädagogen: Dieser Artikel ist eine hervorragende Bildungsressource. Es bietet eine detaillierte Beschreibung der Züchtergleichung zusammen mit der quantitativen genetischen Theorie hinter der Gleichung, eine Einführung in die Genetik und Definitionen allgemeiner Begriffe und ihre Verwendung für die Pflanzenzüchtung und die quantitative Genetik.
