Wang X-R, Torimaru T, Lindgren D, Fries A (2010) Marker-based parentage analysis facilitates low input “breeding without breeding” strategies for forest trees. Tree Genet Genomes 6:227–235. doi: 10.1007/s112
摘要
控制雜交和子代測試是樹種育種計劃的重要組成部分。近來，已經提出了一種“無育種育種”（BWB）的新方法，以獲得風花授粉后代的育種和試驗結構譜系;該技術使用高分辨率標記而不是常規方法。 BWB方法對于跨越針葉樹而言是有吸引力的，其中育種周期長，繁殖成熟度常常延遲。對于BWB方法的應用，父母的準確分配至關重要。應用BWB方法的第一步是在復雜情況下對親子關系和父對排除程序的可靠性進行測試。在本研究中，我們對蘇格蘭松樹種子果園作物進行了基于多基因座的實驗和模擬分析，以便為BWB開發適當的親本分配技術，并調查是否可以以足夠的準確度確定種子果園作物的品種。結果是有希望的，因為在種子果園克隆中交配產生的種子的93％?7％被正確分配給親本對。當與外來花粉交配時，鑒定母親克隆的成功率為60％?8％。基于這些結果，我們提出了三種針對林木的低輸入育種策略。使用蘇格蘭松作為案例研究描述和討論了不同選項及其潛在收益和成本的原則。
關鍵詞育種策略DNA標記。遺傳增益血統重建。種子果園
介紹
先進的樹種育種計劃包括控制雜交，克隆檔案，長期現場試驗，生產實驗材料苗圃，育種站和專業樹種育種人員;因此，這項工作需要由一個完善的機構運行，而且需要長期的規劃。一些繁殖投資與改良材料的大量繁殖可能會有很長的時間滯后。田間實驗對損害敏感，降低了精度，因此這種實驗通常被保護，例如。通過柵欄。為了跟蹤這種實驗過程中的植物特征，通常使用方格柵格，自然再生植被被去除。這種做法增加了成本和時間承諾，使其應用對于經營林業的代表性較少。一些針葉樹開花是不規律的，經常發生在年齡較晚的時期，開花季節的雜交時間窗口通常很短，不可預測。因此，經驗豐富的船員和設施需要處于待命狀態，而人造十字架的結果仍然是非常不可預測的。該制度也容易受到育種機構的干擾，與進行十年繁殖計劃相關的不確定性可能很高。雖然傳統樹種育種計劃對種植園森林的收益增加是有理由的，但成本的不可預測性意味著替代解決方案值得研究。
長期的森林??樹種繁殖主要包括重復最佳個體基因重組的周期，以創建新的后代，形成下一輪選擇候選人群。如El-Kassaby及其同事（El-Kassaby等人，2007; El-Kassaby和Lstibrek 2009）所強調的，來自最佳個體的基因的重組可以在沒有受控雜交的情況下實現，而使用分子標記的開放授粉的譜系識別可以服用這個功能。 El-Kassaby及其同事創造了“育種育種”（BWB）概念。由于表型選擇在林木育種的許多情況下是有效的（Lindgren和Wei 2007），基于表型的選擇策略很可能是成功的，即使譜系是未知的，如商業種植園（El-Kassaby和Lindgren，2008） 。在源自克隆種子果園的種植園中進行表型選擇后，選擇之間的兄弟關系可以使用高分辨率遺傳標記技術進行組裝。在道格拉斯冷杉的實證研究中，El-Kassaby和Lstibrek（2009）證實，BWB方法能夠捕獲通過常規育種獲得的遺傳反應的75％?5％。
BWB戰略旨在避免受控十字架和后代測試的昂貴和耗時的任務。在這種方法中，關鍵因素是能夠從繁殖種群或種子果園的開花授粉種子重建譜系結構。到目前為止，尚未對不同的樹種進行廣泛的檢驗。對于異交針葉樹，種子果園中的種子作物通常是與已知的一組候選母親和父親（果園中存在的基因型）和未知花粉親本（污染物）的頻率的混合物。重要的是，無效等位基因可能導致錯誤排除，因此可能難以識別親本基因型。所有這些因素使克隆種子果園的大量作物的親本分配變得復雜，并且調查與僅有限數量的標記基因座產生的復雜譜系關系并不是微不足道的。在應用BWB方法之前，都需要使用親代克隆和后代的多基因座基因型和模擬研究的實證研究。
對于大多數物種，用于親本分析的最強大的遺傳工具之一是使用微衛星（簡單序列重復序列（SSR））標記，并且親本相關分析中最近的進展大多采用微衛星。有幾種方法可用于排除，分類和分數分配以及基因型重建（Jones和Ardren 2003）。現有統計方法的問題之一是處理無效等位基因時遇到困難。大多數應用程序最初是針對其中一個父母（女性）已知的情況開發的。在預期的林木BWB申請中，另一方面，父母雙方都是未知數;相反，有一些潛在的父母候選人。當有無效等位基因時，父對排除概率的估計方法仍然需要開發和評估。需要在復雜情況下對親子關系和父母對排除程序的可靠性進行測試，作為應用BWB方法的基本初步步驟。
我們研究的目的是為針葉樹種群中的復雜交配系統開發親子鑒定技術，包括開發使用SSR標記估計排除概率的方法。我們使用這種技術來研究源自種子果園的基因型的譜系是否可以以足夠的準確度來確定。最后，我們在瑞典討論使用蘇格蘭松的BWB策略的潛在低投入應用。
