Plant Breeding: Inbreeding and Heterosis

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Questions and Answers

Quelle est la principale conséquence de l'autofécondation répétée sur le pourcentage d'homozygotes dans une population initialement hétérozygote?

  • Maintien constant du pourcentage d'homozygotes.
  • Augmentation de la variabilité phénotypique.
  • Diminution progressive du pourcentage d'hétérozygotes. (correct)
  • Diminution du nombre de locus avec le même génotype.

Parmi les exemples suivants, lequel illustre le mieux une forme de croisement qui favorise l'inbreeding?

  • Croisement entre plantes issues de graines récoltées sur la même plante. (correct)
  • Croisement entre deux variétés distinctes de maïs.
  • Croisement entre une plante et un individu issu d'une autre espèce.
  • Croisement entre des individus non apparentés d'une même espèce.

Comment l'inbreeding affecte-t-il généralement la vigueur et la résistance aux maladies chez les plantes?

  • Diminue la vigueur et réduit la résistance aux maladies. (correct)
  • Améliore la vigueur et augmente la résistance aux maladies.
  • Augmente la vigueur mais réduit la résistance aux maladies.
  • N'a aucun impact significatif sur la vigueur ou la résistance aux maladies.

Dans le contexte de l'amélioration des plantes, quel est l'effet de l'hétérosis sur la performance des hybrides F1?

<p>Amélioration de la performance par rapport au meilleur parent. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale différence entre la théorie de la superdominance et la théorie de la dominance dans l'explication de l'hétérosis?

<p>La théorie de la superdominance met l'accent sur les avantages des loci hétérozygotes, tandis que la théorie de la dominance se concentre sur l'accumulation de gènes dominants. (C)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi l'autofécondation est-elle un inconvénient dans la production de lignées hybrides?

<p>Elle entraîne une perte de vigueur. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale caractéristique d'une population de plantes considérées comme variables?

<p>Les plantes présentent différents phénotypes. (C)</p> Signup and view all the answers

Parmi les facteurs suivants, lesquels contribuent à la variabilité environnementale des plantes?

<p>Variations de la température, de la lumière et de la disponibilité de l'eau. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment la variabilité génétique diffère-t-elle de la variabilité environnementale chez les plantes?

<p>La variabilité génétique est due à des différences dans les génotypes, tandis que la variabilité environnementale est causée par des facteurs externes. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels processus peuvent conduire à une variabilité génétique accrue dans une population de plantes?

<p>Recombinaison de gènes après croisement avec d'autres populations. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la signification de l'écart-type dans la mesure de la variabilité d'une population de plantes?

<p>Il quantifie la dispersion des données autour de la moyenne. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment le coefficient de variation (CV) est-il utilisé pour comparer la variabilité entre différents ensembles de données?

<p>Il exprime la variabilité en termes de pourcentage de la moyenne, permettant une comparaison relative. (B)</p> Signup and view all the answers

Que représente l'héritabilité au sens large (H) dans le contexte de l'amélioration des plantes?

<p>Le degré de transmission de la variabilité d'un caractère des ascendants aux descendants. (A)</p> Signup and view all the answers

Si l'interaction génotype x environnement (GxE) est considérée comme négligeable, comment la variance phénotypique (VP) est-elle simplifiée?

<p>VP = G + E (D)</p> Signup and view all the answers

En utilisant l'équation $VG = VA + VD + VI$, quels types de variance génétique sont pris en compte dans la variance génétique totale (VG)?

<p>La variance due aux effets additifs (VA), la dominance (VD) et les interactions (VI). (A)</p> Signup and view all the answers

Comment l'héritabilité au sens strict ($h^2$) est-elle définie?

<p>$h^2$ = VA/VP (A)</p> Signup and view all the answers

Si une population de plantes présente une héritabilité élevée pour la hauteur de la plante, qu'est-ce que cela implique?

<p>La hauteur de la plante est fortement influencée par des composants génétiques additifs. (D)</p> Signup and view all the answers

En utilisant les variances P1, P2, F1 et F2. La variance environnementale (VE) est donnée par:

<p>VE = [VP1 + VP2 + VF1] / 3 (D)</p> Signup and view all the answers

En utilisant les variances P1, P2, F1 et F2. La variance génétique additive (VA) est donnée par:

<p>VA = 2VF2 - (VB1 + VB2) (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la signification d'une faible variance phénotypique en termes de réponse à la sélection?

<p>Une réponse à la sélection plus faible. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

What is Inbreeding?

A form of crossing that increases homozygosity in a heterozygous population.

What are examples of Inbreeding?

Self-fertilization, Full-sib crossing, Half-sib crossing, Back-crossing, Haplo-diploidization.

What is Inbreeding depression?

The decrease in vigor often seen with increased inbreeding due to increased homozygosity.

What is heterosis (hybrid vigor)?

The increased performance of the F1 hybrid compared to its parents.

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What is the super-dominance theory?

The individual with the most heterozygous loci is the most vigorous.

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What is the dominance theory?

The accumulation of dominant genes in the F1 generation.

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What is variability in plants?

A population where not all plants are phenotypically identical.

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What causes environmental variability?

Environmental factors such as temperature, light, and water.

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What is genetic variability?

Genetic differences between individuals, which are heritable.

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What causes genetic variability?

Accidental mixing of genotypes, recombination, and mutations.

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What is heritability?

The degree to which a trait is transmitted from parents to offspring.

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How is heritability calculated?

Variance of genetic factors divided by the variance of phenotypic traits.

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Study Notes

  • The subject is plant improvement.

Inbreeding and Heterosis

  • Inbreeding, also known as consanguinity, enhances the percentage of homozygotes in a heterozygous population through various crossing methods.
  • Examples of inbreeding include self-fertilization, full-sib crossing, half-sib crossing, back-crossing, and haplo-diploidization.
  • The percentage of homozygous individuals for a given locus after m generations of self-fertilization of a heterozygous individual for that locus is (2^m - 1) / 2^m.
  • For n loci, this percentage is ((2^m - 1) / 2^m)^n.
  • D and E are full siblings; they share two parents, A and B.
  • D and F are half-siblings; they share parent B.
  • E and F are half-siblings; they share parent B.

Consequences of Inbreeding

  • There is an increase in the homozygosity of the population.
  • The degree of uniformity among individuals from the same parent increases.
  • Inbreeding results in loss of vigor, including decreased height, total weight, grain production, and disease resistance.
  • The phenomenon is marked in allogamous plants, such as pumpkin, cucumber, squash, watermelon, and castor bean.
  • Inbreeding has no effect on autogamous plants.

Heterosis

  • Heterosis, or hybrid vigor, can be defined as either of two things:
    • The difference between the F1 hybrid and the average of the parents.
    • The superiority of the F1 generation compared to the best parent.
  • Consequences of heterosis include:
    • Increased height.
    • Increased root volume.
    • Increased size of leaves and panicles.
    • Increased number and size of grains.
    • Increased disease resistance.
    • Increased precocity.

Explanations of Heterosis

  • The theory of superdominance, proposed by Shull and East in 1908, states that the most vigorous individual has the greatest number of heterozygous loci.
  • The theory of dominance suggests the accumulation of dominant genes in the F1 generation contributes to heterosis.
  • A drawback is that no differences exist between AABBCC and AaBbCc.
  • Self-fertilization leads to a loss of vigor.
  • The theory of epistasis exists, but there is not a concrete example to support it.

Variability

  • A plant population is variable if not all plants exhibit phenotypically identical traits.

Environmental Variability

  • Environmental factors influencing variability include temperature, soil type, water, photoperiodism, wind direction and speed, light, fertilization, insects, and pathogens.
  • Environmental variability is not transmitted from one generation to the next.

Genetic Variability

  • Genetic variability arises in individuals with different genotypes.
  • P1, P2, and F1 generations are genetically identical, while the F2 generation is genetically variable (AA, Aa, aa).
  • Genetic variability can be caused by:
    • An accidental mix with other genotypes.
    • Gene recombination following crosses with other populations.
    • Mutations and chromosomal instability.

Measuring Variability

  • The population mean is calculated as x = Σxi/n or x = Σnixi/n.
  • Standard deviation: s= √(Σ(xi-x)²/n-1.
  • Variance: V= ∑(x₁-x)²/n-1.
  • Confidence interval with error sx: x ± sx.
  • Coefficient of variation: CV = 100 s/x.

Heritability

  • Heritability measures the degree of transmission of quantitative trait variability from ancestors to descendants.
  • H = Genetic variance / Phenotypic variance (broad-sense heritability)
  • P = G + E + GxE, where:
    • P is phenotypic value.
    • G is the genotypic component of the phenotype.
    • E is the environmental component's effect.
    • GxE is the genotype by environment interaction.
  • If GxE is negligible, P = G + E.
  • VP = V(G + E).
  • If G and E are independent: VP = VG + VE and VG = VA + VD + VI.
  • The range of heritability is between 0 (if VG = 0) and 1 (if VE = 0).
  • VP1 = E; VP2 = E; VF1 = E (K. Mather).
  • VF2 = 1/2 A + 1/4 D + E.
  • VB1 = 1/4 A + 1/4 D + E.
  • VB2 = 1/4 A + 1/4 D + E.
  • VB1 + VB2 = 1/2 A + 1/2 D + 2E.
  • Narrow-sense heritability h²: h²= VA/VP.

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