هیبریدها
هیبریدها یا نسل اول گیاهان تولید مثل بعد از یک تلاقی اغلب بنیه هیبریدی یا هتروزیس را برای عملکرد نشان می دهند و در این رابطه کیفیت بذر مقاومت به خشکی بنیه یا دیگر صفات مطلوب بهبود می یابد . موفقیت گیاهان زراعی هیبرید مانند ذرت و سورگوم نشان می دهد که در آینده تمام گیاهان زراعی هیبرید خواهند بود این خصوصیات مربوط به چگونگی تکثیر گیاهان می شود . به عنوان مثال غلات به صورت جنسی به وسیله بذر تکثیر می شوند و به دو گروه تقسیم می شوند . تشکیل بذر معمولا به صورت خود گرده افشانی و دگر گرده افشانی می باشد . گروه دیگری از گیاهان زراعی شامل گونه هایی می شود که به صورت غیر جنسی از طریق کاشت اندامهای رویشی یا پیوند زدن تکثیر می شوند .
اساس برنامه های اصلاح نباتات شامل ایجاد آگاهانه تنوع ژنتیکی و انتخاب گیاهان برتر از آن می باشد . اقتضای روش اصلاح نباتات عمدتا به وسیله طبیعت جنسی گیاه زراعی یعنی اینریدینگ ( خود گرده افشانی ) یا اوت بریدینگ ( دو گرده افشانی ) ساختمان ژنیتیکی ساختمان فیزیکی آن و اهداف اصلاح مشخص می شود . توسعه ذرت هیبرید
ذرت یک گیاه دگرگشن است که بعد از قرنها تلاقی طبیعی شدیدا هتروزایگوس است گیاه ذرت دارای گل های نر و ماده به صورت جداگانه روی یک گیاه است و از این نظر در بین غلات عمده بی نظیر است . اصلاح نباتات به دلیل طبیعت شدیدا هتروزایگوس گیاه ذرت زیاد موفقیت آمیز نبوده است ، تولید ذرت هیبرید وسیله ای برای افزایش عملکرد است ولی مهمتر اینکه بر جفت گیری ها کنترل دارد به طوری که می توان نتایج قابل تکراری به دست آورد . این سیستم همچنین روشی را برای انتخاب اینبردهای برتر فراهم می کند که برای عمل تلاقی استفاده می شود .
روش شامل اینبریدینگ یا خودگشن کردن گیاهان ذرت برای شش تا ده نسل است تا لاین های خالص تولید شود اگر چه اینبریدینگ با کاهش محسوس در بنیه گیاه همراه است ولی اینبریدینگ فرقی را برای شناسایی و حذف خصوصیات نامطلوب به ارث رسیده فراهم می کند که به وسیله ژنهای مغلوب کنترل می شوند و در حالت متروزایگوس پوشیده هستند .
زمانی که دو اینبرد غیر خویشاوند یا دو لاین خالص غیر خویشاوند تلاقی داده شود نتایج f1 معمولا قوی بوده و عملکرد بالایی دارند . ترکیب دو اینبرید یک سینگل کراس تولید می کند ، هیبریدهای برتر f1 برای تولید تجارتی می توان با ترکیب بعضی از هیبریدها تولید کرد .
سورگوم هیبرید :
سورگوم معمولا یک گیاه زراعی خود بارور است ولی همیشه مقدار کمی در گرده افشانی رخ می دهد . برای دو گرده افشانی وجود ندارد ، خود گرده افشانی کنترل شده برای اجتناب از آلودگی با گرده خارجی با قراردادن کیسه های کاغذی ضد آب روی پانیکول ها به آسانی انجام می شود . برای انجام دو گرده افشانی باید از خود گرده افشانی جلوگیری کرد این عمل با استفاده از نر عقیمی سیتوپلاسمی ( از طریق سیتوپلاسم نه هسته به ارث می رسد ) که مانع از تولید گرده زنده می شود انجام می گیرد به خاطر اینکه هیچ گرده ای تولید نمی شود . گیاهان را نر عقیم گویند .
کشف و توسعه نر عقیمی سیتوپلاسمی و مکانیسم تجدید باروری باعث شده ارقام سورگوم هیبرید به صورت تجارتی تولید شوند .
ارزن مروارید هیبرید :
ارزن مرواریدی گیاهی یک ساله و دگر گشن که دارای اندامهای نر و ماده در هر گل در بخش فوقانی گیاه می باشد . ارزن مرواریدی مکانیسمی به نام پرتوژنها را نشان می دهد که باعث کاهش خود گرده افشانی می شود . این مکانیسم با توسعه و رسیدگی تخمدانها قبل از گرده صورت می گیرد . حدودا 80 درصد گلها به صورت طبیعی دگر گرده افشانند ولی دگر گرده افشانی کامل به ندرت رخ می دهد زیرا کلاله های پنجه های بعدی اغلب گرده گلهای پنجه های زود رسته را دریافت می کنند و بعضی اوقات بساک ها ممکن است کلاله های دیر رس تر را روی همان خوشه گرده افشانی کنند به علاوه تنوع در درجه پرتوژنی می تواند به اندازه دو گرده افشانی طبیعی اثر بگذارد .
برای خود گرده افشانی کنترل شده خوشه های قبل از ظهور کلاله ها در کیسه قرار می دهند زمانی که بیشتر خوشه در مرحله آبستنی است . اگر پرتوژنی باعث وقفه زمانی طولانی مدتی بین ظهور کلاله ها و آزاد شدن گرده ها شود باعث دانه بندی کمی در اثر خود گرده افشانی می شود .
گندم هیبرید :
تولید بذر گندم هیبرید سه مرحله مشخص و مجزا در تولید بذر دارد افزایش تجدید کننده باروری افزایش نر عقیم و تولید بذر هیبرید .
نسبت کم تکثیر بذر توسعه اقتصادی را در هر یک از این سه مرحله متوقف می کند . در گندم و دیگر غلات دانه ریز معمولا از جمعیت زیاد گیاهی استفاده می شود که باعث می شود بذر معرفی برای کاشت چندین بربرابر ذرت ، سورگوم ، ارزن یا آفتاب گردان باشد .
گندم و دیگر غلات دانه ریز به جز چاودار خود گرده افشان اند و برای توسعه هیبریدها باید در شرایط مزرعه دو گرده افشانی طبیعی رخ دهد . معمای اقتصادی تولید بذر هیبرید تجاری دانه بندی به روش دگر گرده افشانی روی والد نر عقیم است . و محیط و ژنتیک هر دو اثر زیادی بر دگر گرده افشانی دارند . لوکن ( 1981 ) دریافت که بعضی از والدین نر عقیم همیشه دانه بندی بیشتر و عملکرد دانه بالاتر می دهند . بعضی از والدین تجدید کننده ، گرده افشانهای موثر تری نسبت به بقیه هستند . ژنوتیپ می تواند اختلاف عملکردی اندازه دو برابر سه برابر ویا بیشتر ایجاد کند . لازم است تا جفت شدن مناسب گلچه های نر عقیم با والد گرده افشان صورت گیرد .
از زمان کشف ویلسون وراس ( 1972 ) در مورد نر عقیمی حاصل از سیتوپلاسم در Triticum tirnopheevi بیش از 15 سیتوپلاسم مختلف مشخص شده اند که بعضی از آنها نر عقیمی را در گندم ایجاد می کنند و می تواند اساسی برای سیستمهای دیگری تولید گندم هیبرید باشند گو سیستم های دیگر مزیت مشخصی نسبت به سیستم timopheevi نداشته باشند . زمان قابل توجه و هزینه سرمایه گزاری شده در ترکیب سیتوپلاسم timopheevi و ژنهای تجدید کننده برای ایجاد گندم مناسب زراعی تغییر به سیستمهای دیگر را محدود خواهد کرد .