و طعم، فصل رسیدگی و قدرت رشدی درخت اهمیت می­یابند. در تولید میوه با هدف تازه­خوری، صفات شکل و رنگ میوه، تعداد بذر کم، پوست­دهی آسان و قابلیت انبارمانی بالا مهم به شمار می­روند. اهداف کیفی اصلاح میوه در هر گونه متفاوت است. در لمون­ها نیاز به افزایش اسیدیته است در حالیکه در نارنگی­ها نیاز به کاهش است. اندازه میوه نیز یک عامل محدودکننده در برنامه­های اصلاحی محسوب می­شود. به طور مثال از پومولوها به عنوان یکی از والدین در تلاقی مکرر با نارنگی و پرتقال استفاده می­شود. تعداد بذر در هر میوه نیز عامل مهمی در کیفیت میوه به شمار می­رود. در استرالیا با استفاده ترکیبی از روش­های مولکولی، دورگ گیری سنتی و ایجاد تریپلوئیدی به ارقام بدون بذر جهت مصرف محلی و صادراتی دست یافته­اند. ارقام تجاری مرکبات معمولاً کمتر از پنج عدد بذر دارند. بر اساس یافته‌های تحقیقاتی ارقامی که دارای گرده با قابلیت جوانه‌زنی پایین و یا نر عقیم هستند، تعداد بذر کمتری تولید می‌کنند. با انتخاب ارقام یا گونه­های زودرس یا دیررس به عنوان والد، می­توان نتاجی با دامنه گسترده­ای از زمان رسیدن و قابلیت انبارمانی بالا تولید نمود. در این راستا، ارقام یا گونه­های مقاوم و سازگار به شرایط آب و هوایی هر منطقه بایستی در برنامه­های اصلاحی مورد توجه قرار گیرد.

اهداف اصلاحی پایه­ها

اهداف اصلی اصلاح پایه­ها شامل سازگاری بهتر پایه – پیوندک، کاهش اندازه درخت بدون تاثیر روی میزان عملکرد یا سلامتی پیوندک، مقاومت به آفات و بیماری­ها (نماتد، فیتوفترا، تریستزا و ...) و مقاومت به اقلیم­ها و شرایط خاکی مختلف است. بر خلاف ارقام پیوندک، لازم است پایه­های مرغوب تولید تعداد زیادی بذر با درصد بالایی از جنین­های نوسلار نموده تا منجر به تولید دانهال­های بذری یکنواخت شود. دیگر عوامل مورد توجه در برنامه­های اصلاحی پایه­ها شامل مقاوم بودن به سرما، رشد سریع و عدم شاخه­دهی جانبی، مقاومت به شوری و خشکی، نحوه تاثیر روی کیفیت میوه از طریق اندازه، وزن و میزان آبمیوه است.

مشکلات اصلاح مرکبات

1-ناسازگاری:در مرکبات هر دو حالت خود گرده‌افشانی و دگرگرده­افشانی مشاهده می­شود. هتروزيگوتي بالايي دارد (گرده‌افشاني آزاد در مركبات به وفور يافت مي‌شود) در این رابطه کلیه واریته­های گونه سلطان مرکبات (C. grandisOsbeck) نوعی خودناسازگاری نشان داده­اند. برخی از واریته­های لمون، پرتقال و نارنگی نیز این حالت را نشان داده­اند. پرتقال واشنگتن­ناول و نارنگی ساتسوما عمدتا نرعقیم بوده و چنانچه با دگرگرده­افشانی تلقیح نشوند میوه آنها پارتنوکارپ خواهد بود. برخی از ارقام تجاری به دلیل قدرت باروری پایین دانه گرده و یا درجه بالایی از عقیمی مادگی بدون بذر (4-2 بذر در میوه) هستند. در تحقیقی علت عدم باروری دانه گرده در نارنگی لی به دلیل تقسیم سلولی میوز نامنظم و در نتیجه دارا بودن دانه گرده زنده کمتر (4/24-9/22 درصد) گزارش شد. دورگ­های حاصل از تلاقی ارقام خودناسازگار، هم­چنین خودناسازگار و گاهی دگرناسازگار نیز هستند. این رابطه سازگاری عمدتا توسط یکسری آلل­های متقابل گامتوفیتیک تعیین می­شود. لیکن دامنه توزیع آنها مشخص نیست فقط ممکن است تعداد آلل­ها بین 8-4 عدد متغیر باشد.

2-جنین­های نوسلار Nucellarembryony: معمولاً آپومیکسی به دو شکل جنین نابجایی و آپومیکسی گامتوفیتی  وجود دارد. در نوع جنین نابجایی، جنین به طور مستقیم از سلول­های بافت خورش ایجاد می­شوند. در نوع گامتوفیتی، جنین از گامت ماده و به دو صورت دیپلوسپوری (وقوع یک تقسیم میوز در سلول مادر کیسه جنینی که در همان مراحل اولیه تقسیم متوقف و زایل شده اما به جای آن در یک سلول بدنی دیگر مجاور آن کیسه جنینی دیپلوئید تشکیل می­شود) یا آپوسپوری (یک تقسیم میوز در سلول مادر کیسه جنینی رخ داده لیکن از ترکیب دو هسته کاهش یافته، مجدداً یک هسته دیپلوئید تشکیل می­شود) ایجاد می­شوند.

جنین نوسلار مانع بزرگی در اصلاح مرکبات محسوب می­شود. هر چند با هدف ایجاد یکنواختی ژنتیکی در تولید پایه ارزشمند و مفید است. به دلیل اینکه جنین­های نوسلار از سلول­های بدنی بافت خورش ایجاد می‌شوند در نتیجه دارای نتاج غیرجنسی هستند. تقریباً تمام ارقام پوملو که تک جنینی هستند در طبیعت فقط تولید دانهال جنسی همانند بالنگ می­نمایند. برخی ارقام گروه ماندارین نیز فقط تولید دانهال جنسی نموده در حالیکه سایر ارقام این گروه از نوع نوسلار تولید می­کنند. بیشتر ارقام لیمو شیرین و لیموترش نیز تولید دانهال جنسی به همان میزان وتعداد دانهال­های نوسلار می­نمایند. به طورکلی پایه­های مرکبات نیز از سطح چند جنینی بالایی برخوردار بوده و به همین دلیل بذرهای حاصل نیز تولید گیاهان شبیه به اصل می­کنند در حالیکه بذر در شرایط گرده­افشانی باز تشکیل شده است. مکانیزم­هایی که باعث تحریک آغازش جنین­زایی نوسلار در تخمدان می­شوند ناشناخته است. بر اساس شواهد بدست آمده از جنین­زایی بدنی درون­شیشه­ای، باروری مستلزم ایجاد جنین­زایی نوسلار نیست.

به منظور تشخیص دانهال­های جنسی از روش­هایی چون کروماتوگرافی لایه نازک برای فلاونوئیدها و کومارین‌های برگ، آیزوزایم­های برگ و ریشه، گازکروماتوگرافی گازهای انتشاری برگ و عصاره قهوه­ای برگ استفاده می­شود. روش­های آیزوزایمی به منظور تشخیص آلل­های غیر توارثی مفید است. در حال حاضر با استفاده از نشانگرهای DNA چون چند شکلی طولی قطعات برش یافته (RFLP) به خوبی می­توان نسبت به روش آیزوزایمی، دانهال­های نوسلار را تشخیص داد. مواد پروتئینی بذر، ابتدا در مکان­های خاصی در درون بذر مثل محور جنینی، لپه­ها و آندوسپرم بذور در حال توسعه و نه در اندام­های رویشی بالغ ذخیره می­شوند که این عمل با ژن­های مربوط به ذخیره پروتئین هماهنگ است. گلبولین­ها (سیترین) اصلی­ترین فرم ذخیره پروتئین در لیموهای تک جنینی گزارش شده است. بر این اساس با جداسازی cDNAی سیترین جهت آنالیز مولکولی، می­توان به بررسی الگوی بیان ژن در طول جنین­زایی نوسلار در گونه­های مختلف مرکبات پرداخت.

3-نونهالی: وجود دوره­ای طولانی بین کاشت بذر تا باردهی، ایجاد نوعی خلاء در برنامه­های اصلاحی مرکبات می­نماید. از علائم این دوره می­توان به خاردار بودن شاخه­ها، رشد قوی و عمودی، کندی در باردهی، سال­آوری و برخی خصوصیات فیزیکی میوه اشاره نمود. بخش­های خاردار که معمولاً در قسمت­های پایین درخت وجود دارند، توانایی تولید شاخه­های خاردار را در قلمه و یا پیوندک حفظ می­کنند. بنابراین در تهیه منابع تکثیری (پیوندک) باید از بخش­های بالایی درخت استفاده نمود که در این حالت، شدت خارداری ساقه کاهش می­یابد. این روش تاثیری روی خارداری از نوع ژنتیکی ندارد.

روش­های مختلفی جهت کاهش دوره نونهالی وجود دارد اما هر کدام با محدودیت­هایی همراه است. روش­هایی چون استفاده از پیوند جوانه روی دانهال­های مسن­تر یا سرشاخه­کاری روی درختان مسن برای باروری سریع­تر گزارش شده است. هنوز تیمار باغبانی خاص و یا روش تغییر ژنتیکی خاصی به منظور فائق آمدن بر این مشکل گزارش نشده است. لیکن شواهدی مبنی بر استفاده از سیستم کشت بافت جهت کاهش دوره نونهالی در ریزنمونه­های ترانسژنیک شده و در نتیجه کاهش زمان ارزیابی گزارش شده است. با این وجود در میان روش­های عملی مختلف، عمل پیوندزنی جوانه روی دانهال­های یکساله می­تواند دوره نونهالی را به 4-2 سال کاهش دهد.

روش­های اصلاحی در مرکبات

الف) هیبریداسیون: عمل دورگ­گیری و تلاقی در مرکبات با هدف ایجاد ارقام برتر بخصوص در زمینه مقاومت به آفات و بیماری­ها، مقاومت به سرما، کیفیت ظاهری میوه، پاکوتاهی، پیشرسی، بی­خاری و مقاومت به شوری طی 70 ساله اخیر در دنیا انجام شده است. معمولاً غالب تلاقی­ها در مرکبات درون گونه­ای بوده است. برخی از ارقام یا هیبریدهای مهم که در اثر دورگ­گیری بوجود آمده­اند همراه با برخی مشخصات در جدول 3-1 آمده است [Ray, 2002]. در ارتباط با قدرت دورگ ها و اینبریدینگ در مرکبات، نسل اول  (F₁) تلاقی­های بین ارقام خویشاوند عموماً دارای قدرت ضعیف تری نسبت به والدین هستند. مثلاً از تلاقی پرتقال­های والنسیا و رابی، نتایج بسیار ضعیفی حاصل می­شود در حالیکه تلاقی پوملو و پونسیروس موجب تهیه دورگ­های قوی و موثر می­شوند.

در انتخاب والدین بهتر است ارقام یا دورگ­هایی همچون پومولوها که کاملاً جنسی بوده به عنوان والد مادری انتخاب شوند. جهت اصلاح پایه­ها حداقل یکی از والدین دارای جنین رویشی باشد. در تلاقی­ها وقتی از ارقام چند جنینی به عنوان والد استفاده می­شود تعداد کم و یا به میزان صفر دانهال جنسی تولید می­شود. بنابراین کاربرد جمعیت ژنتیکی سلول­های بدنی جهت توسعه ارقام مطلوب­تر حائز اهمیت است.  اغلب به نظر می­رسد که به دلیل بالا بودن درجه هتروزیگوسی در مرکبات، خودگشنی روش سودمندی جهت اصلاح مرکبات باشد، اما به دلیل وجود درصد بالایی از جنین­های نوسلار و هم­چنین خودناسازگاری در بسیاری از ارقام، روش خودگشنی در مرکبات محدود می­شود.

نارنگی کلمانتین خودناسازگار بوده و در نتیجه تولید میوه بدون بذر می­کند. وقتی هیبریدهای مرکبات در مجاورت نارنگی­های کلمانتین وجود داشته باشند در اثر دگرگرده­افشانی میوه­های بذردار تولید می­شود. هرچند بذردار بودن میوه صفتی نامطلوب است اما در اثر دگرگرده­افشانی عملکرد افزایش می­یابد. در پژوهشی اثر گرده نه رقم مرکبات روی صفات کمی و کیفی نارنگی پیج شامل وزن، قطر، طول، حجم، ضخانت پوست، محتوای آبمیوه، تعداد بذور توسعه یافته و نیافته، مواد جامد محلول، اسید کل، ویتامین ث و درصد میوه نشینی پایان دوره بود. نتایج نشان داد که گروه پرتقال هاملین بهترین اثر را روی صفات کمی و کیفی نارنگی پیج دارد.

ب) دانهال­های نوسلار: در برخی از نهاندانگان تولید بذر به صورت غیرجنسی متداول است که به این حالت آپومیکسی (نامیزیدن) گویند. در این حالت بذر به طور مستقیم از مواد سلولی کیسه جنینی (نه از امتزاج سلول­های تخمک نر و ماده) ایجاد می­شوند. بنابراین بذر و گیاه حاصل از آن از نظر ژنتیکی مشابه والد ماده است. آپومیکسی باعث حفظ ژنوتیپ ارقام برتر و هم­چنین بدون اینکه کاهشی در قدرت و ژنوتیپ آنها رخ دهد تولید بذوری نموده که قادر به تولید نتاج هستند.

بیشتر گونه­های جنس سیتروس و برخی جنس­های نزدیک به این خانواده تولید جنین نوسلار می­کنند. در اینحالت جنین­ها با تقسیم میتوز سلول­های بافت خورش و بدون دخالت گامت نر و به صورت غیر جنسی توسعه می­یابند. بنابراین دانهال­های نوسلار مشابه والد بذری هستند. وجود چنین جنین­هایی در کنار جنین حاصل از لقاح، منجر به پدیده چند جنینی می­شود که در این حالت همزمان دو یا چند جنین در یک بذر توسعه می­یابند.