18) Comment fait-on du dubage de clone “Backcrossing”

 "Comment fonctionne “Cubing the Clone”

A)
Dans cette première situation, nous allons aborder le cas où un éleveur de plantes découvre un individu ou un clone spécial.

Il est naturel d'être curieux et de croiser quelques plantes qui nous attirent. Faites-les pousser et trouvez une nouvelle variation que vous aimez encore plus. Nous pouvons préserver cette nouvelle variation par clonage indéfiniment, mais des accidents peuvent survenir et les clones peuvent mourir. Ils peuvent attraper des virus ou souffrir de déprédation clonale due aux mutations somatiques au fil du temps. De plus, il est plus difficile de partager des clones avec des amis par courrier que des graines. Il est donc tout à fait naturel de vouloir créer des sauvegardes de graines de ce clone spécial.

Mais avant de commencer à élever ce clone, nous devons essayer de déterminer exactement ce que nous attendons des graines que nous allons créer. Souhaitez-vous simplement qu'elles reproduisent des individus comme le clone spécial ? Un simple retour en arrière (cubing) accomplira cela. Ou voulez-vous créer des graines qui pourront produire davantage de graines comme le clone spécial, une souche véritablement reproductrice ? Ce sont des choses très différentes. Vous voyez, il y a de fortes chances que votre clone spécial soit hétérozygote pour de nombreux traits qu'il exprime phénotypiquement. Cela signifie simplement qu'il contiendra des informations génétiques (gènes) pour deux traits opposés, mais vous ne pouvez en voir qu'un seul, le dominant. Cependant, ses graines ne recevront qu'un ou l'autre des gènes, donc sa progéniture exprimera toute l'information génétique qu'il possède, y compris ce que vous ne pouvez pas voir en lui-même. Si vous voulez créer une souche véritablement reproductrice, vous devez préserver tous les gènes que vous pouvez voir et éliminer tous les gènes que vous ne pouvez pas, mais qui peuvent apparaître chez la progéniture. Créer de l'homozygotie. La seule façon d'y parvenir est à travers la sélection et la consanguinité générationnelle (sélectionner la progéniture homozygote pour être les parents de la génération suivante).

Backcrossing et Cubing

Le backcrossing est lorsque vous croisez un individu (votre clone spécial) avec sa progéniture. C'est bizarre dans notre monde, mais les plantes semblent aimer cela.

•  Votre premier backcross est simplement un backcross.

•  Votre deuxième backcross, où vous prenez la progéniture du premier backcross et la croisez à nouveau avec le MÊME parent (grand-parent maintenant), est souvent appelé SQUARING par les éleveurs de plantes.

•  Votre troisième backcross, où vous prenez la progéniture (carrée) du deuxième backcross et la croisez à nouveau avec le MÊME parent (arrière-grand-parent maintenant), est souvent appelé CUBING par les éleveurs de plantes. Vous pouvez continuer le backcrossing mais on l'appelle simplement backcrossing. Cubing fait référence au nombre trois, comme dans 3 backcrosses.

Le cubing fonctionne sur la base des probabilités mathématiques par rapport aux fréquences génétiques. Plus vous utilisez de mâles pour chaque croisement, plus vous avez de chances que votre réalité corresponde à la théorie. En théorie, avec le premier backcross, 75 % de votre pool génétique correspondra au pool génétique du parent P1 en cours de cubing. Le squaring augmente cela à 87,5 % et le cubing à 93,75 %. Vous pouvez obtenir ces chiffres en prenant la moyenne entre les deux parents qui composent le croisement. Par exemple, vous commencez par croiser la mère P1 (100 %) avec un mâle non apparenté (0 %) obtenant 100 % + 0 % divisé par 2 = 50 %. Par conséquent, la progéniture de ce premier croisement est vaguement considérée comme étant à 50 % comme la mère. Prenez-les et faites votre premier backcross et vous obtenez 100 % (mère) + 50 % divisé par 2 = 75 %. Et c'est ainsi que nous obtenons les 75 % pour le premier backcross. La même chose s'applique à mesure que vous effectuez plus de backcrosses. Comme vous le verrez plus tard, vous pouvez appliquer cette même mathématique de probabilité à des gènes ou des traits spécifiques, et cela peut avoir un effet dramatique sur votre méthodologie et vos méthodes de sélection.

Votre sélection des bons mâles pour chaque backcross est le point crucial pour réussir cette technique. Dans chaque cas, vous pourriez sélectionner des mâles contenant les gènes que vous souhaitez, ou vous pourriez accidentellement choisir des individus portant les gènes récessifs non désirés. Ou plus probablement, vous pourriez simplement choisir des individus qui sont hétérozygotes pour les deux gènes, comme la mère P1 en cours de backcrossing. Le moyen le plus simple de gérer cela est de commencer par ne regarder qu'un gène et un trait, par exemple, supposons que la saveur est déterminée par un seul gène (en réalité, ce n'est probablement pas le cas). Et faites quelques carrés de Punnett pour montrer les fréquences génétiques à travers 3 générations de backcrossing. Supposons maintenant que nous avons trouvé un individu avec une saveur d'ananas spéciale dans notre population à saveur de pin que nous voulions conserver. Le gène causant la saveur d'ananas pourrait être dominant ou récessif et les capacités de sélection et le résultat du cubing seront différents dans chaque cas.

P = saveur d'ananas et p = saveur de pin

Par conséquent, comme chaque individu aura deux gènes de saveur appariés, les génotypes possibles sont PP, Pp et pp. Comme P est dominant, PP et Pp exprimeront la saveur d'ananas tandis que pp présentera la saveur de pin, ce sont leurs phénotypes. Maintenant, comme l'ananas est une nouvelle saveur, il y a de fortes chances que l'individu spécial soit hétérozygote, ou plus précisément, Pp. Par conséquent, la seule combinaison parentale possible est Pp X pp, Pp étant le parent à couper en cubes.

Figure 1 Le croisement F1:

La plupart des gens auront du mal à choisir des mâles porteurs du gène de la saveur d'ananas, car les mâles ne produisent pas de fleurs femelles. Par conséquent, ils sélectionneront les mâles au hasard et à l'aveugle en fonction de ce caractère. Le rapport entre les gènes P et p de la génération F1 mâle à utiliser dans le premier rétro-croisement sera de 2:6. Une autre façon de voir les choses est de dire que la fréquence du gène P est de 25 %. Cela signifie qu'un grain de pollen sur quatre contiendra le gène de la saveur d'ananas. Voici comment cela se passe dans le premier rétro-croisement.

Figure 2 Le croisement B1:

C'est ce premier rétrocroisement qui crée en premier lieu un individu homozygote (PP) pour la saveur d'ananas. Cependant, encore une fois en raison de nos capacités de sélection limitées, nous choisissons les mâles au hasard. Parmi les mâles choisis au hasard, nous devrions nous attendre à ce que trois des huit grains de pollen contiennent le gène de la saveur d'ananas. La femelle P1 contribuera toujours à un gène P pour chaque gène p. Je vais épargner la mémoire de votre ordinateur et ne pas publier le tableau, n'hésitez pas à le faire vous-même sur papier pour être sûr de comprendre ce qui se passe.

Le deuxième rétro-croisement (Squaring) produira ce qui suit :

3 PP 8 Pp 5 pp

Par conséquent, 68,75 % auront une saveur d'ananas et 31,25 % auront une saveur de pin. La fréquence du gène P est passée à 7/16, soit 43,75 %.

Et enfin, le troisième rétro-croisement (Cubing) produira les ratios génotypiques suivants :

7PP 16Pp 9pp

Par conséquent, 71,875 % auront une saveur d'ananas une fois le cubage terminé. Environ 22 % (7/32*100) de la progéniture cubée sera pure reproduction pour la saveur d'ananas. La fréquence du gène P est passée à environ 47 % (30/64).

En conclusion, si le rétro-croisement continuait indéfiniment avec une sélection aléatoire des mâles et avec une taille de population suffisamment importante, la fréquence du gène P plafonnerait à 50 %. Cela signifie que le mieux que l'on puisse espérer du cubage est 25 % de reproduction pure pour la saveur d'ananas et 75 % qui afficheront la saveur d'ananas. Vous ne vous débarrasserez jamais des 25 % qui conserveront la saveur de pin. Ce modèle serait valable lorsque l'on essaierait de cuber n'importe quel caractère hétérozygote.

B)
Le goût d'ananas est récessif Dans ce cas, P correspond au goût de pin et p au goût d'ananas.

La convention veut que la lettre majuscule signifie la dominance. Pour que l'éleveur ait remarqué le trait intéressant, la mère à couper en cubes devrait être homozygote pour le goût d'ananas (pp). Selon l'origine du mâle et s'il est apparenté, il pourrait s'agir de Pp ou de PP, PP étant plus probable. Cela ne fera pas beaucoup de différence dans le résultat. Le croisement F1 est assez basique, nous allons sauter le diagramme. Nous croisons simplement la femelle (pp) avec le mâle (PP) et obtenons une progéniture qui sera entièrement Pp. Comme le goût de pin est récessif, aucun des descendants F1 n'aura le goût d'ananas (indice ). Cependant, la fréquence du gène p sera de 50 %. pp X PP = Pp + Pp + Pp + Pp Étant donné que la génération F1 est toute la même (Pp), le pollen qu'elle donne au premier rétrocroisement contiendra un gène p pour chaque gène P. Le premier rétrocroisement sera : B1 = pp X Pp = Pp + Pp + pp + pp Comme vous pouvez le voir, 50 % de la progéniture aura le goût de l'ananas et la fréquence du gène p est de 6/8, soit 75 %. Cette génération B1 générera du pollen contenant 6 gènes p pour 2 gènes P. 

Figure 3 Le deuxième rétrocroisement:

Comme vous pouvez le constater, le deuxième croisement ou carré produit une saveur d'ananas chez 75 % des descendants. Et la fréquence du gène p dans cette progéniture est d'environ 88 %. (Souvenez-vous de C88). Parmi les grains de pollen issus de ce croisement, 14 sur 16 porteront le gène p pour la saveur d'ananas. Lorsqu'ils sont rétrocroisés avec la mère P1 pour la troisième fois, ils produisent la progéniture cubique suivante.

Figure 4 Le troisième croisement rétrocroisé:

Après avoir découpé une paire de gènes homozygotes, on obtient environ 88 % d'entre eux présentant le caractère souhaité (le goût d'ananas dans ce cas) et étant également de race pure pour ce même caractère. La fréquence de ce gène souhaité sera d'environ 94 %. Si le rétro-croisement devait se poursuivre indéfiniment, la fréquence du gène continuerait à approcher les 100 %, mais n'atteindrait jamais complètement cet objectif.

Il convient de noter que les exemples ci-dessus ne supposent aucune pression de sélection et des tailles de population suffisamment importantes pour assurer des accouplements aléatoires. Plus le nombre de mâles utilisés à chaque génération diminue, plus la pression de sélection, qu'elle soit intentionnelle ou non, est importante. L'importance de la taille de la population reproductrice et de la pression de sélection est bien plus grande lorsque les caractères à cuber sont hétérozygotes. Et surtout, les exemples ci-dessus ne prennent en compte qu'une seule paire de gènes.

En réalité, la plupart des caractères que nous sélectionnons pour une puissance similaire sont influencés par plusieurs caractères. Ensuite, les calculs deviennent plus compliqués si vous voulez déterminer le taux de réussite d'un projet de cuber. En règle générale, vous multipliez les probabilités d'obtenir chaque caractère l'un par rapport à l'autre. Par exemple, si votre caractère ananas était influencé par 2 gènes récessifs distincts, vous multiplieriez 87,5 % * 87,5 % (0,875 * 0,875 * 100) et obtiendriez 76,6 %. Cela signifie que 76,6 % de la progéniture serait au goût d'ananas. Supposons maintenant que le caractère ananas soit influencé par 2 caractères récessifs et un caractère dominant hétérozygote. Nous multiplierions 87,5 % par 87,5 % par 71,9 % (0,875*0,875*0,719*100) et obtiendrions 55 %. En augmentant simplement à trois gènes, nous avons réduit le nombre de descendants coupés en cubes ayant un arôme d'ananas à 55 %. Par conséquent, le cubage est une bonne technique lorsque vous souhaitez augmenter la fréquence de quelques gènes (c'est un point important à retenir), mais à mesure que le projet augmente, les chances de succès diminuent... du moins sans un certain niveau de pression sélective.

Appliquer la pression

La meilleure façon d'augmenter considérablement vos chances de succès est d'appliquer une pression sélective intentionnelle et d'éliminer la pression sélective involontaire. Essayez de trouver des moyens clairs et efficaces d'isoler et de sélectionner pour et contre certains caractères. Trouvez des moyens de vous assurer que vos mâles transmettent les caractères prévus et supprimez tous les mâles qui ne le font pas. Cela inclut TOUS les caractères qui peuvent être sélectionnés. Certains traits seront observables directement chez les mâles. D'autres, comme la durée de floraison, ne le seront peut-être pas. Si vous sélectionnez un trait que vous ne pouvez pas observer directement, vous devez effectuer des tests de descendance et déterminer quels mâles transmettent les gènes les plus désirables. J'expliquerai plus en détail les tests de descendance plus tard.

Il est important que lorsque vous choisissez vos meilleurs mâles, vous ignoriez les traits superficiels qui n'ont rien à voir avec les véritables traits que vous recherchez. Vous voyez, le cannabis possède plusieurs milliers de gènes résidant sur seulement 10 paires de chromosomes ou 20 chromosomes individuels. Par conséquent, chaque chromosome contient des centaines de gènes. On dit que chaque gène résidant sur le même chromosome est lié à un autre. En général, ils voyagent en groupe. Si vous sélectionnez l'un d'entre eux, vous sélectionnez en fait tous les traits du chromosome. Il existe une exception à cette règle appelée rupture des gènes liés par croisement, mais pour des raisons de simplicité, nous l'ignorerons pour l'instant. Pour en revenir à la sélection, vous pourriez décider de sélectionner un trait tel que vous aimez l'aspect pointu des feuilles tout en étant vraiment intéressé par la fixation du goût de pamplemousse. Mais il peut arriver que les deux traits soient sur la même paire de chromosomes mais sur des chromosomes opposés. Si c'est le cas, tant que vous sélectionnez les plantes aux feuilles pointues, vous n'obtiendrez jamais le goût de pamplemousse que vous désirez vraiment. Il est bon de garder à l'esprit qu'à chaque fois que vous sélectionnez un trait, vous sélectionnez plusieurs centaines de gènes. C'est pourquoi la plupart des éleveurs sérieux apprennent à faire de petites étapes méthodiques et à travailler sur un ou deux traits à la fois. Surtout avec les projets de consanguinité tels que l'autofécondation et le rétrocroisement.

Voyons maintenant quel genre d'améliorations nous pouvons apporter au premier exemple consistant à essayer de cuber un trait dominant hétérozygote en utilisant une certaine pression sélective. Disons qu'à chaque génération, nous sommes capables de supprimer les individus récessifs pour le goût de pin (pp), mais que nous ne pouvons pas supprimer les hétérozygotes (Pp). Si vous vous souvenez, notre mère P1 avait le génotype (Pp) dans ce modèle et le croisement F1 a donné (Pp + Pp + pp + pp) comme combinaisons possibles de progéniture. Nous supprimons les deux individus (pp) nous laissant avec seulement Pp. Par conséquent, notre premier rétrocroisement sera :

Pp * Pp = PP + Pp + Pp + pp

Nous supprimons à nouveau l'individu pp nous laissant avec PP + 2Pp. En entrant dans le deuxième rétrocroisement, nous avons augmenté notre fréquence du gène P de 37,5 % à 66,7 %. Cela signifie qu'en entrant dans le deuxième rétrocroisement, 4 grains de pollen sur six porteront le gène P. Le résultat est le suivant

Figure 5:

Comme vous pouvez le voir, après avoir sélectionné les récessifs homozygotes pour 2 rétrocroisements, nous avons augmenté notre fréquence du gène P de 44 % à 58 % dans notre population au carré. Si nous supprimons à nouveau les récessifs homozygotes, notre fréquence du gène augmente à 70 % (14/20) lors du troisième rétrocroisement, ce qui signifie que 7 grains de pollen sur 10 porteront le gène P. Encore une fois, j'épargnerai la mémoire de votre PC et vous donnerai simplement les résultats du troisième rétrocroisement.

Croisement B3 = 7 PP + 10 Pp + 3 pp

Cela signifie que 95 % de la progéniture aura le goût de l'ananas après avoir coupé en cubes une souche dominante hétérozygote si les homozygotes au goût de pin sont éliminés avant chaque rétrocroisement. Il s'agit d'une amélioration par rapport aux 72 % lorsqu'aucune sélection n'a eu lieu. La fréquence des individus reproducteurs purs pour la saveur de l'ananas est passée à 35 %. Mais plus important encore, la fréquence du gène P s'améliore à 60 %. Ce sera un élément important à prendre en compte lorsque nous discuterons des tests de descendance.

Mais pour l'instant, récapitulons le pourcentage d'individus reproducteurs pour le goût de l'ananas dans chacun des modèles. Dans le cas où le caractère de la saveur de l'ananas est hétérozygote dominant et qu'aucune pression sélective n'est utilisée, le cubage a produit 22 % d'individus reproducteurs. En sélectionnant contre le gène récessif homozygote du pin, nous avons pu augmenter ce chiffre de 35 %. Et enfin, en cubant un gène récessif homozygote, nous sommes en mesure d'obtenir une population cubée qui est à 87,5 % reproducteurs pour la saveur de l'ananas. Et comme je l'ai souligné plus tôt, ces chiffres ne s'appliquent qu'aux caractères d'un seul gène. Supposons que la saveur de l'ananas soit codée par deux gènes distincts, l'un dominant et l'autre récessif, et que vous puissiez sélectionner contre le gène récessif homozygote de la saveur du pin tout en sélectionnant le gène dominant de la saveur de l'ananas. Votre population cubée contiendrait alors 87,5 % * 35 % (0,875 * 0,35 * 100) = 30 % d'individus reproducteurs. Comme vous pouvez le voir, tant que la source cubique est hétérozygote, peu importe le nombre de rétrocroisements que vous effectuez, vous n'obtiendrez jamais une véritable souche de reproduction.