Interspecifik hybridisering sker när korsningar görs mellan olika odlade arter som tillhör samma släkte. Däremot är resultatet av kombinationen av ett distinkt släkte (odlade arter med deras vilda släktingar) känt som intergenerisk hybridisering. Dessa två tillvägagångssätt är den kritiska drivkraften för att skapa en annan kombination av hybridlinjer, såsom syntetiska amfiploida linjer, alloplasmatiska linjer och främmande genintrogressionslinjer, som fungerar som en källa till variation som leder till en breddning av den genetiska variationen och mångfalden av önskade egenskaper för förbättring av skörden. Emellertid är framgångsfrekvensen för interspecifik och intergenerisk hybridisering jämförelsevis låg jämfört med intraspecifik hybridisering på grund av korsinkompatibiliteter främst relaterade till pre- och post-fertiliseringsbarriärer. För att övervinna dessa utmaningar kom in vitro-tekniker med somatisk hybridisering eller embryoräddning in i bilden och har visat sig vara det bästa alternativet. Flera embryoräddningstekniker såsom embryokultur, äggstockskultur, äggstockskultur, ståndarknappskultur och protoplastkultur skyddar embryon från framgångsrik hybridisering och från för tidig abort. På grund av den genomiska chocken inducerar denna framgångsrika hybridisering genetisk och epigenetisk modifiering i de tidiga stadierna (zygotbildning och utveckling) av hybrider och successiva generationer. Embryoräddningstekniker som omogna embryokulturer användes för att utveckla en interspecifik hybrid ACC mellanB. napus'Zhongshuang 9' ochB. oleracea‘6m08.
Intergenerisk hybridisering Växtförädling Blandras Interspecifik hybridisering
1. Introduktion
De mikrosporhärledda växterna från utvecklade hybrider uppvisade högre genetisk mångfald i mikrosporhärledda växter jämfört med båda föräldrarna genom att generera individer med euploida, aneuploida och oreducerade gameter. Somatisk hybridisering kan induceras via protoplastfusion efter polyploidisering mellanjaponicaris och brödvete (intergenerisk hybridisering) för att analysera de genetiska och epigenetiska förändringarna på nivån av kromosomal eliminering och DNA-sekvensen[1]. I båda fallenjaponicarisprotoplast användes som mottagare och föreslog att dessa genomiska förändringar i symmetriska och asymmetriska somatiska hybrider härrörde från den genomiska chock som inducerades i det tidiga skedet av den somatiska hybriden. Intergeneriska hybrider, utvecklade genom att korsa hexaploid och tetraploid vete medAe. Cylindrisk, följt av embryoräddning, förbättra salttoleranskapaciteten hos utvecklade amfidiploida avkommor[2]. Bred korsning/intergenerisk hybridisering görs mellan råg och majs genom att följa äggstockskultur för att producera haploida embryon i rågen[3]. Häri ger det nya möjligheter för introgression av gener genom intergenerisk hybridisering i råg. En konventionell embryoräddningsmetod som används för att utveckla en haploid hybrid är dock problematisk i autoallogama arter.
En vete-ris-hybrid skapades via ett in vitro-befruktningssystem, såsom embryokultur, för att övervinna barriärer före och efter befruktning för att eliminera riskromosomer i ett tidigt skede av zygotbildning[4]. Häri observerades en annan kombination av alloplasmatiska zygothybrider. Dessa veteväxter uppvisade dvärg och infertila fenotypiska beteenden. När det gäller vete är rand- och bladrost den mest förödande sjukdomen som hämmar dess produktion. Vete dubbel haploid (DH) genetisk stam har utvecklats genom introgression av gener frånCylindriska ordervia embryokultur efter kolchicinbehandling för att producera en hybrid som är resistent mot denna svampsjukdom[5]. De utvecklade DH-linjerna uppvisade bättre sjukdomsrespons och var mer motståndskraftiga mot gul och brun rost vid plantstadier och vuxna plantor än deras föräldralinjer. De identifierade resistenta generna skulle vara en värdefull källa till berikning av den genetiska basen för resistensförädling och veteförbättring. Nyligen utfördes en suspensionshärledd protoplastfusion för att utveckla asymmetriska somatiska hybrider mellan brödvete ochAgropyron elongatum [6]. För växtförnyelse i successiva generationer har äggstockskultur använts. De utvecklade hybriderna och avkomman uppvisade två olika morfologiska karaktärer: högre stjälkar med stora öron och korn.
Däremot var en annan typ korta stjälkar med stark rotationsförmåga och mindre ax och korn. Dessutom visade GISH-analys (genomisk in situ-hybridisering) variationen i antalet somatiska kromosomer från 38 till 44, från vilka 70 % av hybridlinjerna har 2n = 42. Häri föreslogs att asymmetrisk protoplastfusion skulle kunna vara en lovande intergenerisk hybridisering verktyg. Chanserna att öka genetisk variation är mycket snabbare genom interspecifik och intergenerisk hybridisering än genom intraspecifik hybridisering eftersom de utvalda föräldragenotyperna möter olika genetiska bakgrunder och regelbundna interaktioner med ökad sekvensdivergens[4].
2. Ph Locus
En annan viktig upptäckt i vete var närvaron av det parningshomoeologa (Ph) lokuset, vilket möjliggör kontroll av genetisk rekombination genom att undertrycka meiotisk parning mellan vetehomeologer i interspecifik och intergenerisk hybridisering[7]. Bland alla identifierade Ph loci är Ph1 och Ph2 de viktigaste kartlagda på kromosomarm 5BL, 3DS respektive 3AL, som effektivt undertrycker homeologparningen, som inte bara är begränsad till vete utan dess besläktade arter[8][9][10]. Undersöker betydelsen av Ph1-lokuset, en homeolog parningspromotorgen, Hpp-5Mg (härledd frånA. geniculatamedT. sommar), främjar homeolog rekombination, och multipla korsningar mellan vete och vilda släktingar ledde till en anrikning av den genetiska basen i föravelsmaterial[11]. Emellertid är undertryckande av korsningen i hybriderna mellan hexaploid vete och vilda släktingar möjlig när en av föräldrarna bär på en Ph1-deletionsmutation. Vidare är screeningen av Ph1-deletionsmutantfenotypen besvärlig.
Ytterligare studier visadeZIP4 (TaZIP4-B2)homolog i Ph1-lokuset, uppvisar en hög homeolog kromosomnivå när den korsas med vilda släktingar[12]. Detta antydde att användningen av Tazip4-B2-mutanter snarare än fullständiga Ph1-lokusdeletioner skulle vara mycket lättare för främmande genintrogression. ph1b-deletionslinjen har använts för att införa mjöldaggresistensgener frånA. triuncialis(5U) till brödvete (5A) genom att inducera homeolog meiotisk parning[13]. Förutom Ph1 kodar ett Ph2-lokus för reparationsproteinet MSH7-3D, som spelar en avgörande roll i den genomiska och meiotiska stabiliseringen av allopolyploidi och banar väg för främmande genintrogression från avlägset besläktade arter av vete för att berika den genetiska mångfalden för betydande skörd förbättring[14]. Denna genetiska kontroll av meiotisk homeolog rekombination har i stor utsträckning använts som en ny strategi inom kromosomteknik för att inducera genetisk variation och introgression av önskvärda egenskaper mellan vetearter[11].
3. Syntetvete
I början av 1900-talet, för att öka den främmande genetiska variationen, betonades CIMMYT i ett brett korsningsprogram genom användning av syntetiskt hexaploid vete som en av föräldrarna i ett avlägset hybridiserings- eller bred korsningsprogram och med användning av translokationsbestånd som väl. Det viktigaste genombrottet inom veteförädlingen kom efter att ha utvecklat sorten Veery 'S' från CIMMYT, som har 1BL.1RS-translokationen från brödvete och råg[15]. Senare gjordes omfattande ansträngningar av CIMMYT för att producera syntetiskt hexaploid vete som kombinerar genomen av tetraploid och diploid avlägsen vete (Ae. Tauschii). En nyligen syntetiserad interspecifik hybrid (T. dicoccoides x Ae. Squarrosaoch deras hybrid medT. spelta och T. vulgure) utvecklades genom en förening av oreducerade könsceller genom artificiell självpollinering och embryokultur följt av kolchicinbehandling för att fördubbla kromosomen[16]. Den utvecklade syntetiska hybriden skilde sig fysiologiskt och fenotypiskt från sina föräldrar och uppvisade ett brett spektrum av väsentliga och önskvärda variationer i den segregerande generationen (F2, F3 och deras avkomma) i kromosomparning och mindre karakteristisk variation för agronomiska egenskaper, nämligen växt höjd, öronlängd, markis och många fler. På samma sätt, korsning mellan elitT. turgidum L. s. lat. sorter ochAe. tauschiiaccessioner producerade 1014 syntetiska hexaploida kombinationer (2n = 6x = 42) genom artificiell hybridisering, embryoräddning och kromosomfördubbling av F1-hybrider[17]. Detta utvecklade syntetisk mångfald genom att fungera som en värdefull källa till fördelaktiga alleler som effektivt används i föravelsprogram för främmande genöverföring för att bredda den genetiska variabiliteten hos vetegenpoolen på DNA-nivå genom homologiriktad introgression såväl som introduktion av transkriptomchock som inducerar variation på RNA-nivå[7][18]. Senare ökade andelen utnyttjande av syntetiskt hexaploid vete som broart från 8–46 % för överföring av främmande gener, och tillägg och substitution av främmande kromosomer kopplade till önskvärda egenskaper från flera vilda släktingar till brödvete har ökat enormt. den genetiska variationen i de odlade genotyperna av vete[19]. De har tidigare utvecklat intergeneriska hybrider bland olika främmande släkten avTriticeae(Aegilops, Agropyron, Elymus, Haynaldia, Hordeum, Secale,ochTriticum) genom kontrollerad pollinering, embryoräddning, embryodifferentiering och fördubbling av kromosomen[20]. Författarna upptäckte involveringen av 1B, 6B och 5D satelliterade vetekromosomer i de utvecklade hybriderna genom somatisk cytologisk undersökning. Senare överförde kromosomteknik flera främmande segment till odlat vete som bär 7AL, 3BS och 1AS frånThinopyrum ponticus,Ae. den längstaochSommarvete, respektive[21]. De utvecklade F1-hybriderna och deras translokerade rekombinanta linjer har flera värdefulla gener som förbättrar genotypernas genetiska bas och breddar genetisk mångfald. Liknande resultat har observerat den förbättrade effektiviteten av främmande genöverföring frånA. tauschiisegment till vanligt vete med hjälp av syntetiskt oktoploid vete genom att använda in vitro-tekniken för embryoodling följt av kromosomfördubbling[22]. Men vete-råg 4R-kromosomadditionslinjen (WR35), genom bred hybridisering och embryokultur följt av kromosomfördubbling, uppvisade resistens mot flera sjukdomar[23]. Den högre framgångsfrekvensen för främmande genöverföring följt av embryoodling eller embryoräddning har övervunnit begränsningen av minskad genetisk variabilitet[24]. Sådan syntetisk interspecifik och intergenerisk hybridisering banade vägen för introgression och inkorporering av främmande gener från avlägset besläktade släkten.