Summary
The effects of inbreeding in cultivated diploid potatoes were studied by using self-fertile hybrids from crosses between Group Phureja and Group Stenotomum and haploids of Group Tuberosum. S1, S2 and S3 progenies usually exhibited decreased performance and vigour with increased inbreeding. In most families the inbreeding depression seemed to coincide with a curve claculated on the basis of the expected loss of heterozygosity in a diploid organism. The performance of some progenies deviated markedly from expectations apparently because a non-random sample of parents contributed to later generations. Many inbred genotypes were lost owing to poor seedling vigour or tuberization. This indicated the presence of many harmful recessive genes. The rapid increase in homozygosity following selfing at the diploid level provides a means for developing homozygous clones with a potential for use in future genetic investigations.
Zusammenfassung
Inzucht bei kultivierten diploiden Kartoffeln wurde möglich, nachdem man herausgefunden hatte, dass Kreuzungen zwischen kultivierten diploiden Arten und gewissen Haploiden vonSolanum tuberosum in hohem Masse selbstfertil sind. Die ursprüngliche genetische Basis dieses Versuches bestand aus 4 Familien, die durch Kreuzungen zwischen der Gruppe Phureja und der Gruppe Stenotomum mit der Gruppe Tuberosum haploidUS-W 4 erzielt wurden. Bei einer Anzahl der untersuchten Eigneschaften stimmte die durchschnittliche Inzuchtdepression der 4 Familien mit einer Kurve überein, die auf der Basis der Heterozygotie in einem diploiden Organismus (Tabellen 1, 2 und Abb. 1) berechnet wurde. Die vier Familien reagierten unterschiedlich auf die Einkreuzung (Tabelle 1). Dies kann teilweise auf genetische Unterschiede zwischen den ursprünglichen Elternpopulationen (S0) und auf eine Auslese auf Frohwüchsigkeit sowohl im geschlechtlichen als auch im ungeschlechtlichen Vermehrungszyklus zurückgeführt werden. Nur die kräftigeren Pflanzen blühten, und nur ein kleiner Teil davon war in den fortgeschrittenen Inzuchtgenerationen selbstfertil (Tabelle 4). Dies zeigt, dass Allele für Selbstunverträglichkeit in den Populationen noch vorhanden sind. Der niedrigere Grad der Selbstfertilität, ausgedrückt in Samen pro Frucht, weist beim Vergleich mit der Pollen- und der Eizellenfertilität darauf hin, dass rezessive lethale Gene vorhanden sind. Fortgeschrittene Inzuchtgenerationen wiesen eine abnehmende Knollenbildung auf (Tabelle 3). Beim Vergleich der Leistung der ersten Klongenerationen mit jener der ungeschlechtlichen Nachkommenschaften war die Depression in bezug auf die entsprechenden S0's bei den meisten Nachkommenschaften kleiner als bei ihren entsprechenden ungeschlechtlichen Elternpopulationen (Tabellen 1 und 2). Es wurden einige kräftige S5-Linien erzielt, manche von ihnen besitzen einen hohen Grad von Einheitlichkeit. Die rasche Abnahme der Frohwüchsigkeit nach der Einkreuzung deutet darauf hin, dass ein Heterosiseffekt bei Kreuzung fortgeschrittener Inzuchtklone erreicht werden könnte. Da Inzucht durch Selbstung eine Auslese auf Selbstfertilität erfordert, könnte dieses Vorgehen einige homozygote, selbstfertile Linien hervorbringen, was für eine Untersuchung der Genetik der Selbstfertilität sehr nützlich wäre.
Résumé
L'autofécondation chez les pommes de terre cultivées diploïdes devint possible quand on découvrit que des croisements entre espèces cultivées diploïdes et certains haploïdes deSolanum tuberosum étaient hautement auto-fertiles. La base génétique initiale de la présente étude comprend 4 familles issues de croisements entre groupe Phureja et groupe Stenotomum avec le haploïdeUS-W4 du groupe Tuberosum. Pour un certain nombre de caractères, la dépression moyenne de consanguinité des 4 familles coïncide avec une courbe calculée sur la base de l'hétérozygotie dans un organisme diploïde (Tableaux 1, 2 et Fig. 1). Les 4 familles réagissaient différemment à l'autofécondation (Tableau 1). Ceci peut partiellement être attribué à des différences génétiques entre les populations parentales orignales (S0) et à une sélection pour la vigueur dans les cycles de reproduction à la fois sexuelle et asexuelle. Seules les plantes les plus vigoureuses fleurissaient, et seule une petite partie de celles-ci étaient autofertiles dans les générations successives autofécondées (Tableau 4). Ceci indique que les allèles d'autoincompatibilité sont toujours présents dans les populations. Le niveau plus faible d'autofertilité exprimée par le nombre de graines par fruit, quand on la compare à la fertilité du pollen et de l'ovule fait supposer que des gènes létaux récessifs sont présents. Les générations autofécondées successives montrent une tubérisation décroissante (Tableau 3). Quand on compare les performances des premières générations clonales avec les descendances assexuées, la dépression, comparée aux S0 respectifs, est plus faible chez la plupart des descendances que chez les populations parentales assexuées respectives (Tableaux 1 et 2). Plusieurs lignées S5 bien vigoureuses ont été obtenues, plusieurs de celles-ci montrant un haut degré d'uniformité. Le déclin rapide dans la vigueur après autofécondation suggère qu'on peut obtenir des hybrides vigoureux de croisements entre clones précédemment autofécondés. Puisque la consanguinité par autofécondation impose une sélection pour l'autofertilité, on peut de la sorte produire quelques lignées homozygotes auto-fertiles qui pourraient être utiles pour une recherche sur la génétique de l'autofertilité.
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Cooperative investigations of the Crops Research Division, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture, and the Wisconsin Agricultural Experiment Station.
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De Jong, H., Rowe, P.R. Inbreeding in cultivated diploid potatoes. Potato Res 14, 74–83 (1971). https://doi.org/10.1007/BF02355931
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