1. Funda T, Lstib?rek M, Lachout P, Kláp?tě J, El-Kassaby YA (2009) Optimization of combined genetic gain and diversity for collection and deployment of seed orchard crops. Tree Genet Genomes 5(4):583–593.

種子園作物的遺傳收獲和多樣性取決于父母數(shù)量，育種價值和相關(guān)性，園內(nèi)授粉效率和花粉污染程度。這些參數(shù)可以通過改變克隆表現(xiàn)（例如，線性展開），在通過遺傳變薄的果園發(fā)育過程中或通過選擇性收獲在操作中進(jìn)行操作。由于已知克隆繁殖力在年內(nèi)和年內(nèi)都有變化，所以每種種子作物都具有獨(dú)特的遺傳組成，因此每年應(yīng)對作物進(jìn)行處理。在這里，我們提出一個優(yōu)化協(xié)議，通過選擇滿足兩個參數(shù)的作物子集，使作物在任何所需遺傳多樣性方面的遺傳增益最大化。遺傳增益在每個克隆的種子錐生產(chǎn)設(shè)置的生物學(xué)極限內(nèi)最大化，有效種群大小用作遺傳多樣性的代理，因此考慮克隆之間的任何關(guān)系。使用第一代西部落葉松種子果園的3年生殖產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)化，并在各種情景下進(jìn)行了測試，包括實際的雄性和雌性生殖產(chǎn)量，男性生殖產(chǎn)量假設(shè)等于雌性或女性的功能克隆代表此外，在補(bǔ)充模擬中，將各種級別的共同分配給果園的克隆。優(yōu)化后，所有解決方案都有效地創(chuàng)建了具有不同增益和多樣性水平的定制種苗，并提供了估計多年來剩余的“未使用”種子的復(fù)合種苗遺傳特性的方法。

介紹
種子果園是針葉樹種的基本改良方案的主要運(yùn)輸工具，其中平衡增益和多樣性是一個主要問題。種子果園作物的遺傳增益（遺傳價值）主要取決于所選擇的親本的遺傳優(yōu)勢，其對所得種子作物的實際配子貢獻(xiàn)以及來自外來花粉源（花粉）的基因流量水平污染）和它們各自的遺傳質(zhì)量（Stoehr等人1998; Lindgren等人2004; Slavov等人2005）。種子作物的遺傳多樣性受到父母生殖力變化的程度（對所得種子作物的父母不平等貢獻(xiàn)）的影響很大的影響（謝等人1994; Kjar 1996; Burczyk和Chalupka 1997）以及親緣關(guān)系的水平在果園家長中（Lindgren和Mullin，1998）。理論上，對于一定數(shù)量的無關(guān)和非近交基因型的最大遺傳多樣性在所有對種子作物貢獻(xiàn)同等的同時獲得，取決于高育種值父母的比例貢獻(xiàn)（注意，最大增益只能是從最好的克隆獲得;然而，這不是種子果園的目標(biāo)）。生殖編排“果園生殖活動的時間，持續(xù)時間和程度”，因為它影響了種子園內(nèi)的父母間的排卵模式，以及花粉污染，最終導(dǎo)致遺傳所得種子作物的組成（El-Kassaby等人1984; El-Kassaby和Ritland 1986; Matziris 1994，Burczyk和Chalupka 1997）。在果園中的配子貢獻(xiàn)的變化可能導(dǎo)致最有生產(chǎn)力的基因型（Kjar 1996），共同祖先的積累，以及最終對遺傳多樣性的侵蝕（Lindgren等，1996）的過度表達(dá)。因此，在估計遺傳增益和多樣性時，應(yīng)考慮果園家長之間的繁殖力變異（Kang and El-Kassaby，2002）。實際上，種子果園的繁殖力變化非常普遍，是由以下原因造成的：（1）在果園建立過程中不平等的父母代表（例如，線性部署，其中父母在果園種群中線性代表與育種成比例價值觀）（Lindgren和Matheson，1986），（2）果園發(fā)育過程中的死亡率（El-Kassaby和Cook 1994）和（3）父母繁殖產(chǎn)量的簡單差異（Sitka云杉：El-Kassaby和Reynolds（1990）;道格拉斯冷杉：El-Kassaby和Askew（1991）和El-Kassaby等人（1990）; loblolly pine：Askew（1988）; radiata pine：Griffin（1982）; Japanese red pine：Kang（2000）松：康等（2004））。可以使用從低成本/低精度到相對高成本/高準(zhǔn)確度的不同方法估計家長配子貢獻(xiàn)。前者包括對生殖頻繁產(chǎn)量變異性和種子生產(chǎn)的非典型評估（Woods 2005），而后者利用在同功酶或DNA標(biāo)記物上顯示的變異（Roberds等人1991; Xie和Knowles 1992; Moriguchi等人2004; Slavov et al。2005; Funda et al。2008）。在現(xiàn)有果園遺傳變薄的情況下，可以通過在線性部署后不同父母代表（Lindgren和Matheson，1986）在果園建立種植園果實的遺傳增益（響應(yīng)）和多樣性（即反向比例去除低繁殖 - 價值父母; Bondesson和Lindgren 1993），或通過實踐選擇種子錐收獲（即從具有較高育種價值的父母收集種子錐; Lindgren和El-Kassaby 1989; Kang等人2001）。假設(shè)無關(guān)和非近親的父母，種子作物的遺傳多樣性在同等的親本配子產(chǎn)量下是最大的;然而，女性和男性生育率變化的大小以及其相關(guān)性的方向以及強(qiáng)度都強(qiáng)烈地影響了這些做法（Kang and El-Kassaby，2002）。大多數(shù)種子果園的變異研究表明，男性和女性的生殖產(chǎn)量與弱相關(guān)（Nikkanen和Velling 1987; Caron and Powell 1989; Kjar 1996; Kang 2000）或獨(dú)立性（Savolainen等1993; Kang and Lindgren 1998,1999; Kang等人2004）。因此，基于單一性別（如種子生產(chǎn)）估計遺傳多樣性的常見做法往往不準(zhǔn)確（Kang和Lindgren，1999）。上述審查意味著種子果園作物的遺傳增益和多樣性在任何一年內(nèi)都是獨(dú)一無二的，因此果園的生殖產(chǎn)量評估及其操作能夠每年更好地進(jìn)行。這項研究的目的是通過優(yōu)化父母的貢獻(xiàn)來開發(fā)一種最大化現(xiàn)有果園作物選定部分的遺傳價值的模型。它旨在說明父母之間的相關(guān)性，這是隨著先進(jìn)的種子果樹建立而變得越來越重要的問題。在動物育種中已經(jīng)證明了相關(guān)性的必要性（例如，Meuwissen 1997），并且在從森林生產(chǎn)種群部署生殖材料時也應(yīng)謹(jǐn)慎考慮。西蘭落葉松（Larix occidentalis Nutt）種子園的生殖產(chǎn)量數(shù)據(jù)用于說明擬議方法，并對三種不同情景進(jìn)行了測試：（a）雄性和雌性繁殖力相等（即女性與男性之間存在完全相關(guān)性， （參見Lindgren等人2004; Prescher等人2006））; （b）男性與父母代表成比例（每個克隆的分株數(shù)）成比例; （c）實際的男女生殖生產(chǎn)數(shù)據(jù)（Stoehr等，2004）。在目前的研究中，提出了在單一優(yōu)化步驟中組合上述要素的新方法。優(yōu)化導(dǎo)致在考慮實際的男性和女性生殖產(chǎn)出，親本育種價值，共同祖先和所需遺傳多樣性水平后，確定最佳克隆繁殖產(chǎn)出比例。