Pre-breeding for diversification of primary gene pool and genetic enhancement of grain legumes

Abstract

The narrow genetic base of cultivars coupled with low utilization of genetic resources are the major factors limiting grain legume production and productivity globally. Exploitation of new and diverse sources of variation is needed for the genetic enhancement of grain legumes. Wild relatives with enhanced levels of resistance/tolerance to multiple stresses provide important sources of genetic diversity for crop improvement. However, their exploitation for cultivar improvement is limited by cross-incompatibility barriers and linkage drags. Pre-breeding provides a unique opportunity, through the introgression of desirable genes from wild germplasm into genetic backgrounds readily used by the breeders with minimum linkage drag, to overcome this. Pre-breeding activities using promising landraces, wild relatives, and popular cultivars have been initiated at International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT) to develop new gene pools in chickpea, pigeonpea, and groundnut with a high frequency of useful genes, wider adaptability, and a broad genetic base. The availability of molecular markers will greatly assist in reducing linkage drags and increasing the efficiency of introgression in pre-breeding programs.

Expounding the Value of Grain Legumes in the Semi- and Arid Tropics

“…Since the 1970s, grain legume breeding focused on disease resistance, growth habit and duration in relation to increasing yields [63]. It was only post-2000 that characteristics such as drought and heat-stress tolerance and environmental adaptability (genotype × environment) became topical [64,65]. Recently, pre-breeding of some minor grain legumes indigenous to semi-and arid tropics (e.g., cowpea, pigeon pea, and chickpea) has come into light for their adaptation to drought and heat stress.…”

Pra-pemuliaan Aneka Kacang dalam Mendukung Proses Pemuliaan untuk Perakitan Varietas Unggul Baru

“…Akan tetapi, tidak semua SDG dapat langsung dimanfaatkan sebagai sumber gen untuk proses pemuliaan, sehingga diperlukan kegiatan tahap awal untuk mendukung proses pemuliaan (pra-pemuliaan atau pre-breeding) untuk mengoptimalkan pemanfaatan SDG yang dipersiapkan untuk perakitan varietas unggul baru. Pra-pemuliaan meliputi identifikasi dan evaluasi karakter yang diinginkan, hibridisasi, studi genetik pewarisan sifat, pencarian marka molekuler terkait karakter yang diinginkan, dan sekuensing genom atau gen yang diinginkan (Sharma et al, 2013). Keragaman SDG di bank gen dapat dimanfaatkan untuk keperluan pra-pemuliaan dalam merakit varietas baru atau memperbaiki secara genetik suatu varietas agar lebih produktif (Kumar dan Shukla, 2014;Sharma et al, 2013).…”

“…Pra-pemuliaan meliputi identifikasi dan evaluasi karakter yang diinginkan, hibridisasi, studi genetik pewarisan sifat, pencarian marka molekuler terkait karakter yang diinginkan, dan sekuensing genom atau gen yang diinginkan (Sharma et al, 2013). Keragaman SDG di bank gen dapat dimanfaatkan untuk keperluan pra-pemuliaan dalam merakit varietas baru atau memperbaiki secara genetik suatu varietas agar lebih produktif (Kumar dan Shukla, 2014;Sharma et al, 2013). Dalam upaya pengembangan varietas baru tahan/toleran terhadap hama dan penyakit maupun adaptif terhadap lingkungan informasi keragaman genetik sangat diperlukan dalam kegiatan pra-pemuliaan (Gorjanc et al, 2016).…”

“…Bank gen sebagai tempat penyimpanan SDG akan sangat berarti apabila koleksi yang disimpan dan dipelihara diberdayakan (Sharma et al, 2013). Akses SDG dengan informasi keragaman genetiknya juga penting, baik terkait diversitas konservasi maupun pemanfaatannya (Ramirez-Vilegas et al, 2010).…”

“…Tahap evaluasi SDG dalam proses pra-pemuliaan mampu (Sharma et al, 2013). Di Indonesia, hingga tahun 2012 terdapat 13 varietas aneka kacang (10 kedelai dan 3 kacang hijau) yang dilepas secara langsung setelah melalui proses pemurnian dan uji daya hasil terhadap koleksi SDG (Asadi, 2011).…”