Technologia znaczników i selekcja genomowa

Znaczniki genetyczne są krótkimi segmentami DNA o znanej lokalizacji w obrębie genomu, które są dziedziczone wraz z określoną cechą (na przykład genem). Używając znaczniki molekularne, można szybko i łatwo identyfikować te cechy (geny) zanim pojawią się w pełni rozwiniętej roślinie. W efekcie odporność na grzyby można określić już w fazie siewek. Znacznik molekularny sprawia, że hodowla roślin jest znacznie bardziej efektywne.

Bez tej nowoczesnej procedury musielibyśmy czekać, aż roślina osiągnie pełną dojrzałość, aby można było obserwować pożądane atrybuty cech. Na przykład: Hodowcy krzyżują ze sobą dwie linie rodzicielskie, a potem pozwalają wykiełkować nasieniu. Następnie uzyskują niewielką próbkę liścia z każdej siewki i analizują DNA. Jeśli w ten sposób zidentyfikują znacznik, którego szukają, to oznacza to, że rośliny potomne mają pożądaną cechę. Dzięki znacznikom molekularnym możemy w ciągu 48 godzin dowiedzieć się, czy pożądana cecha występuje w uprawianej odmianie. Umożliwia to wstępną selekcję roślin potomnych i pozwala hodowcom skoncentrować się na najbardziej obiecujących roślinach.

Wyniki laboratoryjne są następnie testowane w próbach polowych przy znacznie mniejszej liczbie kandydatów niż wcześniej, co zwiększa efektywność.

Jeszcze szybciej przy selekcji genomu

Selekcja genomu jest kolejnym etapem rozwoju tradycyjnej technologii znaczników (MAS), a jej skutkiem jest jeszcze lepsza i bardziej niezawodna selekcja, pod warunkiem wybrania odpowiednich partnerów do krzyżowania i przyszłych odmian. Koszt wykrywania znaczników genetycznych znacznie spadł, a dzięki temu jedna roślina może być analizowana równocześnie pod kątem różnych znaczników.

Hodowcy robią to poprzez utworzenie profilu znacznika z kilkoma tysiącami znaczników dla każdej rośliny. Każda roślina ma specyficzny profil znacznikowy, który można porównać do odcisku palca. Dzięki wysokowydajnym technologiom znacznikowym, które są już regularnie stosowane w KWS, profile znacznikowe można tworzyć szybko i ekonomicznie.

Tysiące profili znacznikowych z jednej populacji roślin są następnie łączone z danymi polowymi uzyskanymi w wyniku pomiarów. Na tej podstawie opracowuje się model statystyczny i model matematyczny, które można wykorzystać do przewidywania wartości hodowlanej roślin i ocenić, czy są one odpowiednie do dalszego rozwoju odmian, opierając się na profilach znacznikowych nasion lub młodych roślin. Następnie skomplikowane oprogramowanie wybiera rośliny, które są najbardziej obiecującymi kandydatami do krzyżowania, opierając się na profilach znacznikowych innych roślin, które nie były poddane testom polowym. Dzięki temu procesowi preselekcji nie są już wymagane liczne testy polowe, a mimo to postęp w hodowli jest utrzymany.

Ścisła interakcja między genomem i badaniami hodowlanymi nieustannie zwiększa efektywność hodowli i przyspiesza postęp w hodowli.