Hazai nemesítésű kukorica tenyészanyagok genetikai forrásainak bővítése innovatív módszerekkel
The importance of corn in the world economy is growing year by year: The growing population of the Earth requires more and more food produced on a continuously-decreasing agricultural lands.. Extensive production is being replaced by intensive crop production that is dependent on highly productive h...
Elmentve itt :
| Szerző: | |
|---|---|
| További közreműködők: | |
| Dokumentumtípus: | Disszertáció |
| Megjelent: |
2021-12-06
|
| Tárgyszavak: | |
| doi: | 10.14232/phd.10595 |
| mtmt: | 32849442 |
| Online Access: | http://doktori.ek.szte.hu/10595 |
| Tartalmi kivonat: | The importance of corn in the world economy is growing year by year: The growing population of the Earth requires more and more food produced on a continuously-decreasing agricultural lands.. Extensive production is being replaced by intensive crop production that is dependent on highly productive hybrids. In order to maintain a competitive status for maize among crops there is a need for adaptive potential to intensive cultivation systems and to extreme environmental conditions generated by climate change. These reqiurements can be interpreted in terms of genetic backround, insuring adaptation to weather and soil conditions. It is important to note that these changes are not spontaneous in nature and in agruculture, but their result from long and persistent work by breeders. This dissertation deals with the further development of Hungarian maize lines using the most modern, precision breeding techniques, developing future-oriented and competitive technologies. One of the cornerstones of plant breeding is the time factor, years during the best varieties must be put on the market. The competition in this respect is extremely fierce and fast-paced. To shorten the breeding process, we have further developed the dihaploid technology and its sub-processes, providing a number of alternatives to solve the problems that arise. In addition to shortening the time, the goal is to generate genetic variance for special traits as efficiently as possible, regardless of genotype. These methods can provide a solution to effectively improve seed quality values, multiple herbicide resistance, male sterility, and drought tolerance. Having haploid maize plants, our goal was to develop an in planta method for oligonucleotide-directed mutagenesis (ODM) using a recessive, albino mutational marker. By introducing the oligonucleotides into the meristem, we were able to induce a point mutation at a targeted site of the phytoene desaturase gene (PDS) in the genome with strong phenotypic feedback. Our technology development program is currently a pioneer of Hungarian precision maize breeding, and our stated intentions and long-term objectives include the routine application of the methods developed here at the forefront of national maize breeding. Precision breeding methods can provide a solution for breeding corn cultivars with yield stability, improved seed quality, efficient use of water and nutritions, or high adaptation capability. It is very important to emphasize that the technologies we use and develop are genotype independent and do not require the incorporation of a foreign gene. Eliminating these two factors is a key goal that has so far been the biggest barrier to molecular breeding of corn. The results of the proposed experimental developments may contribute to the market introduction of competitive Hungarian maize hybrids. A kukorica világgazdasági jelentősége évről évre nő, a Föld növekvő népességének folyamatosan csökkenő területen egyre több táplálékot kell előállítania. Az extenzív termelést gyorsuló ütemben az intenzív növénytermesztés váltja fel. Ahhoz, hogy a kukorica versenyben maradhasson a hatékonyan termeszthető haszonnövények közt meg kell felelnie az egyre szélsőségesebb környezeti hatások és az intenzív termesztés kihívásainak. Ezt a fejlődést értelmezhetjük a genetikai alapok vonatkozásában, hiszen az időjáráshoz, talajtípusokhoz való alkalmazkodás genomi szinten kezdődik. Fontos megjegyezni, hogy ez a változás nem autonóm jellegű, hanem nemesítők hosszú és kitartó munkájának eredménye. Jelen értekezés a hazai kukorica vonalak legmodernebb, precíziós nemesítési technikákkal történő továbbfejlesztésével foglalkozik, kezdeményezve a jövőbe mutató és versenyképes technológiák kidolgozását. A nemesítés egyik sarok köve az időtényező, minél rövidebb idő alatt kell a legjobb fajtákat piacra bocsájtani, a verseny rendkívül kiélezett és gyors ütemű. A nemesítési folyamat lerövidítéséhez a dihaploid technológiát és annak részfolyamatait fejlesztettük tovább számos alternatívát nyújtva a felmerülő problémák megoldására. Az idő lerövidítése mellett cél a különleges tulajdonságok minél hatékonyabb genotípustól független örökítése. Ezek a módszerek megoldást nyújthatnak a kiemelkedő beltartalmi értékek, a többszörös vegyszer rezisztencia, a hímsterilitás és a szárazságtűrés hatékony kialakítására. A haploid növények birtokában célunk a recesszív, albínó mutációs marker felhasználásával az oligonnukleotidok-irányított mutagenezis (ONIM) in planta módszerének kidolgozása volt. Az oligonukleotidok merisztémába juttatásával, a genomban célzott helyen tudtunk pontmutációt előidézni erős fenotípusos visszacsatolással. Ez a technológia jelenleg a magyar precíziós kukoricanemesítés úttörőjének számít, feltett szándékunk, és távlati célkitűzéseink közé tartozik, hogy az itt kifejlesztett módszereket, rutinszerűen alkalmazzuk a hazai kukoricanemesítés élmezőnyében. A hagyományos nemesítési módszerek során a genetikai történések véletlen események, és a nemesítő csak a fenotípus értékelésére támaszkodhat. A precíziós nemesítési módszerek megoldást nyújthatnak a genom szintű folyamatok célzott irányíthatóságára. Nagyon fontos kiemelni, hogy az általunk használt és kifejlesztett technológiák genotípustól függetlenek, és nem igénylik idegen gén beépítését. Ennek a két faktornak a kiküszöbölése kiemelt cél, amelyek eddig a legnagyobb gátat szabták a kukorica molekuláris nemesítése során. A javasolt kísérleti fejlesztések eredményei hozzájárulhatnak ahhoz, hogy versenyképes magyar kukorica hibridek kerülnek piaci bevezetésre. |
|---|