Heterosis, genetic effects and value of F2s and doubled-haploid lines in barley breeding

Pour étudier l’intérêt comparé des hybrides F1, des F2 et des lignées chez l’orge à six rangs, trois expériences ont été réalisées: un croisement diallèle complet entre huit parents, une comparaison de trois F2 à leur F1 et l’étude de 53 lignées obtenues par haplodiploidisation à partir d’un croisement. Au niveau du diallèle, le rendement en grains des F1 était en moyenne égal à celui des parents. Le rendement du meilleur hybride n’a été supérieur que de 3.2 % au meilleur parent. Pour le rendement en grain du maître brin, l’hétérosis a été de 13 %. Il a été négatif pour le rendement en paille (-11 %). Une grande variation est apparue entre croisements. L’aptitude générale à la combinaison (AGC) est la composante majeure de cette variation pour tous les caractères étudiés. La résistance à l’oïdium, le poids de mille grains et la précocité d’épiaison apparaissent comme les caractères les plus additifs et le rendement en grain et en paille comme les moins additifs. La comparaison de la F2 à la F1 et au parent moyen a montré que l’hétérosis pour le rendement, était plus réduit qu’attendu. Cela est interprété comme étant principalement le résultat de la compétition entre génotypes au sein de la génération F2. Cependant cela peut être dû à des effets d’épistasie, d’ailleurs détectés pour le rendement et ses composantes, par la comparaison des lignées HD et de leurs parents. La comparaison des lignées HD avec la F1 montre que l’hétérosis obtenu en F1, peut être fixé pour le rendement et ses composantes. Cependant, l’effet négatif possible de la recombinaison et de l’épistasie peut conduire à envisager l’haplodiploidisation après la génération F1. (© Inra/Elsevier, Paris.)

To study the potential of F1, F2 and doubled-haploid lines in six-row barley, three connected experiments were developed: i) study of a complete 8 x 8 diallel; ii) comparison of F1, F2 and their parents for three crosses from the diallel; ii) comparison of 53 doubled-haploid lines from a cross to their parents, F1 and F2. In the diallel experiment, the average of all F1 for grain yield was equal to the average of the parents. The best cross was only 3.2 % better than the best parent. However, for main ear grain weight mean heterosis was 13 %. It was negative (-1 1 %) for straw yield. There was a great variation among crosses. General combining ability (GCA) was a main component of such a genetic variation for all traits studied. Resistance to mildew, thousand grain weight and heading date were the most additive and grain and straw yield the least additive traits. The study of F2 showed that, for grain yield, heterosis was reduced more than expected. This is interpreted as being mainly the result of intergenotypic competition between F2 plants. However, epistasis is possible, and it was detected for yield and its components, by the comparison of DH lines to their mid-parent. The comparison of DH lines with F1 showed that the genetic advantage obtained in F1 for grain yield and its components can be fixed at the level of doubled-haploid lines. Nevertheless, the possible negative effect of recombination and epistasis can lead to the use of haplodiploidisation after the F1 generation. (© Inra/Elsevier, Paris.)