Monozygotic cleavage polyembryogenesis and conifer tree improvement

Abstract

The mass cloning of elite genotypes of commercially important conifers has led to the establishment of an industrial forest of two of the most important softwood species in the USA. Embryonal-suspensor masses, produced by monozygotic cleavage polyembryony (MCP), are rescued from controlled-pollinated seeds in tree breeding orchards. MCP is scaled up as cell suspensions and grown into mature somatic embryos. The embryos serve as a source for the production of various artificial and manufactured seeds used in replicated field trials to test genotype environmental interactions. For the capture of genetic gains, early selections are based on correlations with known traits. This reduces the costs of years of tree improvement. Mass cloning and genotype cryopreservation enables field testing under a wider range of sites. Process-controlled bioreactors are proposed as artificial ovules to impose nutritional variables from the mother tree, and to simulate environmental factors that are known to affect the performance of the new generation. Comparisons among extant and modern conifer genotypes would provide new insights regarding their latent potentials for apomixis, the alternation of generations, and adaptive plasticity.

Масове клонування елітних генотипів комерційно важливих хвойних дерев сприяло створенню промислового лісу двох найбільш важливих хвойних видів в США. Ембріонально-суспенсорні маси, котрі утворюються шляхом монозиготної розщепленої поліембріонії (МРС), виділяють з насіння, яке утворилося шляхом контрольованого запилення в садах-розсадниках. МРС росте як клітинна суспензія і формує зрілі соматичні ембріоїди. Ці ембріоїди слугують джерелом для одержання різного штучного насіння, яке використовується в повторних польових дослідах для вивчення взаємодії генотипу та середовища. Для досягнення генетичних цілей відбір на ранніх стадіях базується на кореляціях з відомими ознаками. Це скорочує втрату років під час поліпшення дерев. Масове клонування та кріозбереження генотипів дає можливість проводити польові досліди по широкому колу сайтів. Біореактори з контрольованими параметрами рекомендуються як штучні зав'язі для забезпечення поживними речовинами материнського дерева і стимулювання факторів середовища, які впливають на нові покоління. Порівняння генотипів хвойних дерев дасть нові шляхи для розуміння прихованих можливостей апоміксиса, чергування поколінь і адаптивної пластичності.

Массовое клонирование элитных генотипов коммерчески важных хвойных деревьев привело к созданию промышленного леса двух наиболее важных хвойных видов в США. Эмбрионально-суспензорные массы, которые образуются путем монозиготной расщепленной полиэмбрионии (МРС), вычленяют из семян, образовавшихся путем контролируемого опыления, в садах-питомниках. МРС растет как клеточная суспензия и формирует зрелые соматические эмбриоиды. Эти эмбриоиды служат источником для получения различных искусственных семян, которые используются в повторяющихся полевых испытаниях для изучения взаимодействия генотипа и среды. Для достижения генетических целей отбор на ранних стадиях базируется на корреляциях с известными признаками. Это сокращает потерю лет при улучшении деревьев. Массовое клонирование и криосохранение генотипов дает возможность проводить полевые испытания по широкому кругу сайтов. Биореаторы с контролируемыми параметрами предлагаются как искусствен-ные завязи для как-бы обеспечения питательными веществами материнского дерева и стимулирования факторов среды, которые влияют на новые поколения. Сравнение между прежними и новыми генотипами хвойных деревьев даст новые возможности для понимания их скрытых возможностей апомиксиса, чередования поколений и адаптивной пластичности.