The cytological and genetical mechanisms of plant domestication exemplified by four crop models

Abstract

Plant domestication includes a number of evolutionary mechanisms, such as mutation, hybridization, polyploidization, selection, and genetic drift. These evolutionary mechanisms will be used as entities in a graphical model system to be used as a formal descriptive method to describe the process of plant domestication. The most important crops can be arranged in four different crop domestication models: the bread wheat model, the cotton model, the soybean model, and the chili pepper model. Mixed-model situations occur. The existence of reproductive isolation connects the crop models with the gene pool concept. Cluster and analysis of taxa based on a numerical representation of crossability data allows a precise characterization of the different gene pools. The combined approach of crop domestication models, dendrograms, and gene pool representation creates a clear description of the mechanisms leading to a particular set of reproductive barriers and the extent of these barriers. The four models described here are general outlines. The included entities can be fine tuned to specific crop situations. This will be worked out forAllium cepa (onion) andLesquerella densipila (an oil seed crop). These crop domestication models can also be used in developing breeding strategies by illustrating the rationale of desired approaches such as hybridization improvement techniques or transformation.

Résumé

La domestication de plantes encompasse plusieurs mécanismes évolutionaires, tels que mutation, hybridisation, polyploïdie, selection et “genetic drift” (dispersion génétiques). Ces mécanismes seront présentés comme unités dans un modèle graphique qui sera utilisé comme méthode descriptive formelle, pour décrire le processus de la domestication de plantes. Les cultures les plus importantes pourront être arrangées dans quatre modèles differents de domestication de plantes: modèle blé tendre, modèle cotton, modèle soja, et modèle poivron (piquant). Des modèles mixtes existent aussi. La présence d'isolation réproductive associe les modèles de domestication avec le concept “gene pool” (réseau de gènes). L'analyse numérique des taxons fondée sur des données de croissance permet une caractérisation des différentes pools de gènes. Des modèles de domestication, des dendrogrammes et réprésentation “gene pool” se rassemblent afin de créer une description des mécanismes menant à une série de barrières réproductives et la mesure de ces barrières. Les quatre modèles décrits ici sont des schémas généralisés. Les unités incluses peuvent être adaptées pour des situations détaillées avec des cultures spécifiques. Comme exampleAllium cepa (oignon) etLesquerella densipila (plante oléifère) on été traités en détail. Ces modèles de domestication de cultures peuvent être utilisés aussi afin de développer des stratégies pour l'amélioration des plantes en illustrant la rationalité des approches désirables; y inclus des techniques d'amélioration comme la hybridisation et la transformation.