Conventional breeding strategies to enhance the sustainability of Musa biodiversity conservation for endemic cultivars

Abstract

Africa is one of the secondary centers of diversity for the genus Musa. There is a wide range of genetic diversity in the bananas found in the continent with different types dominating different ecological sub-regions. Banana production in Africa is affected by a number of diseases and pests. The development of resistant cultivars is considered to be the most effective approach to controlling diseases and pests. Banana breeding at the International Institute of Tropical Agriculture (IITA) involves crossing triploid (3x) landraces with diploid (2x) accessions to produce tetraploid (4x) hybrids. The 4x hybrids are crossed with improved 2x accessions to produce secondary triploids. In this study, the female fertility of 70 East African highland banana landraces was assessed. This was done through hand pollination with pollen from a wild diploid banana, Musa acuminata spp. burmannicoides Calcutta 4'. Results indicate that 50% of the landraces were female fertile and produced true seeds. Seeds were germinated by embryo rescue and the hybrids obtained were assessed to exhibit increased resistance to black sigatoka. However, bunch weights of the hybrids were generally lower than the control landrace, ‘Mbwazirume'. By crossing diverse genotypes, producing new populations and selecting improved genotypes, conventional breeding has the potential of increasing banana diversity at the farm level. It is thought that adoption of modern cultivars by farmers could lead to genetic erosion of landraces. However, studies in other crops showed that despite adopting modern cultivars farmers still maintain landraces. Both Ex-situ (off-site) and In-situ (on-site) conservation methods are important for Musa. In-situ conservation is appropriate for wild species in their natural habitats allowing the continuation of natural evolutionary processes and for landraces that were selected for important traits over many years by farmers. Wild species could also be conserved Ex-situ in field gene banks, In vitro culture and cryopreservation especially where their natural habitats are in prone to destruction. Field gene banks are more appropriate for breeders providing opportunities for continual assessment of the germplasm.


Key Words: Accessions, black sigatoka, cryopreservation, hybrids, land races


RESUME


L'Afrique est un des centres secondaires de diversité pour le genre Musa. Il y a une large gamme de diversité génétique dans les bananes trouvées dans le continent avec des types différents dominant les différentes sous région écologiques. La production de banane en Afrique est affectée par un nombre des maladies et pestes. Le développement des variétés résistants est considéré être l'approche la plus effective pour contrôler les maladies et pestes. La reproduction de banane à l'Institut Internationale d'Agronomie Tropicale (IITA) implique le croisement triploïde (3x) des races de terre avec les accessions de diploïde (2x) pour produire les tétraploïdes hybrides (4x). Les hybrides 4x sont croisés avec les accessions 2x améliorés pour produire les triploïdes secondaires. Dans cette étude, la fertilité féminine des races de terre de banane de 70 régions de montagne de l'Afrique de l'est était évaluée. Ceci était faite à travers la pollination ouvrière avec le pollen d'un diploïde de banane sauvage, Musa acuminata spp. burmannicoides Calcuta 4'. Les résultats indiquent que 50% des races de terre étaient de fertilité féminine et ont produit des vraies graines. Les graines étaient germées par l'aide d'embryon et les hybrides obtenus étaient évalués pour exhiber l'augmentation de résistance au sigatoka noire. Cependant, les poids de bouquet des hybrides étaient généralement bas que les races de terre de contrôle, ‘Mbwazirume'. En croisant diverses génotypes, produisant des nouvelles populations et en sélectionnant des génotypes améliorés, la reproduction conventionnelle a le potentiel d'augmenter la diversité de banane au niveau de la ferme. Il est pensé que l'adoption des variétés modernes par les fermiers pourrait mener à l'érosion génétique de la race de terre. Cependant, les études sur les autres plantes ont montré que malgré l'adoption des variétés modernes les fermiers continuent à maintenir les races de terre. La conservation des deux méthodes Ex-situ (sur site) et In-situ (sur site) est importante pour Musa. La conservation In situ est appropriée pour les espèces sauvages dans leurs habitats naturels permettant la continuation du processus évolutionnaire naturel et pour les races de terre qui étaient sélectionnées pendant beaucoup d'années par les fermiers pour les traits importants. Les espèces sauvages pourraient aussi être conservées dans les banques des gènes sur terrain Ex-situ, en culture In vitro et en cryopréservation spécialement la où leurs habitats naturels sont en destruction prône. Les banques des gènes de terrain sont plus appropriées pour les reproducteurs pourvoyant les opportunités pour l'évaluation continuelle du germplasme.


Mots Clés: Accessions, sigatoka noire, cryopréservation, hybrides, races de terre


African Crop Science Journal Vol.12(1) 2004: 59-65