Selection on uniformity and yield stability in maize

Abstract

Historically speaking, both the introduction of double-cross hybrids and use of single crosses have caused the increase in grain yield and significantly improved agricultural practice. Nowadays, the uniformity of crops is regarded as an advantage of modern agriculture, since the uniformity of products is crucial in global market. Thus, uniformity of crop maturation provides both planning and efficient mechanized harvest. F1 single-cross hybrids of maize, which is an allogamous species, not only exploit heterosis, but also impose homogeneity. Basically, the uniformity of hybrids has been regarded as their crucial advantage. There are two aspects of hybrid maize uniformity: (i) genetic homogeneity and (ii) genetic stability. Genetic homogeneity refers to presence of identical genotypes, whereas genetic stability refers to phenotypic uniformity (homeostasis) in different environments. At present, yield performance of inbreds has not advanced as rapidly as performance of hybrids, especially in stressful environments. Focusing on inbred productivity combined with stability may be more appropriate strategy in the future. Poor farmers are not able to employ superior genotypes because they require considerable financial investment and farmers survive not due to high yield in good seasons, but due to enduring extreme ones. Breeding process may create genotypes in favorable seasons when genetic variance is maximal and environmental influence is minimal, which should be followed by breeding for different environments. The aim of such breeding are, most probably, genotypes intended for a specific set of conditions which, in fact, represents a convergence of two strategies of plant breeding. One should probably bear in mind the strategy of both yield improvement and survival of farmers in extreme conditions without decreasing yield of best genotypes, especially those adapted only to favorable conditions. Solution to this problem should be: financial (best possible loans), social (education), and technological (breeding improved genotypes and advanced agricultural production).

Uniformnost useva se smatra poželjnom osobinom u modernoj poljoprivredi, jer je proizvod uniformnosti esencijalan na tržištu. Uniformnost u sazrevanju omogućuje planiranje biljne proizvodnje i efikasnu mehaničku žetvu i berbu. Osim toga, uniformnost useva je bitna za maksimalni prinos. Obzirom da je uniformnost malo praćena i analizirana postavili smo to za cilj u ovom radu. Uniformnost useva posebno postaje značajna osobina sa porastom i povećanjem značaja svetskog tržišta roba. Ona je redovno udružena sa smanjenjem diverziteta. Međutim, genetički diverzitet se može povećati gajenjem brojnih različitih homogenih sorata ili autohtonih populacija. Diverzitet useva se smatra poželjnim i bitnim u nekim klimatskim uslovima. Divergentne populacije koje su ranije zauzimale proizvodne kapacitete ublažavale su pad proizvodnje pod uticajem različitih stresnih uslova i na taj način smanjivale rizik. Gajenje uniformnih hibrida može rezultirati problemima u polinaciji kod kukuruza usled temperaturnog stresa koji je karakterističan u našem području. Diverzitet može biti povećan korišćenjem prirodnih populacija i gajenjem F1 hibrida sa različitom dužinom vegetacije kod kukuruza. Iz svega napred navedenog može se zaključiti da hibridi nisu najbolji za opstanak siromašnih farmera zbog značaja finansijskih ulaganja u seme i tehnologiju i opravdane zabrinutosti za nastali rizik usled gajenja neadaptiranih hibrida i smanjenja varijabilnosti kukuruza usled oplemenjivanja. Siromašni farmeri u ekstremnim uslovima održavaju genetički diverzitet kod različitih kultura i heterogenost sorata maksimalno adaptiranih datim uslovima u prostoru i vremenu. Preživljavanje u nepovoljnim godinama, ne prinos u povoljnim godinama je ključ opstanka siromašnih farmera. Ovo je verovatno važno za razvoj strategije u selekciji u cilju inkorporiranje gena za individualno ublažavanje posledica stresa inbred linija i hibrida. Za selekciju je bitno održavanje kontinuiranosti u potomstvu nosioca stabilnosti. Potomstvo može nastati selekcijom u povoljnim uslovima gde je genetička diferenciranost maksimalna, a uticaj spoljne sredine minimalan i oplemenjivanjem za različite uslove gajenja. Najverovatnije da je cilj selekcije stvaranje genotipova za date uslove spoljne sredine, što je u stvari približavanje napred navedena dva pristupa u selekciji. Ispitivanje i testiranje dobijenih genotipova mora imati ciljne uslove gajenja, lokacije. Možda pri razvoju strategije treba imati na umu strategiju povećanja prinosa i opstanka farmera u ekstremnim uslovima, pri čemu ne dolazi do smanjenja prinosa kod najboljih genotipova, naročito adaptiranih samo na povoljne uslove koji bi se sastojali u poboljšanju uslova i kulture proizvodnje istovremeno. Potencijalna solusija za ove probleme mora biti ekonomska (najbolje moguće kreditiranje) i socijalna (edukacija), kao i tehničko-tehnološka (poboljšanje genotipova i tehnologije gajenja).