第五章 杂交育种
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第五章 杂交育种. 100 80 60 40 20 0. 小麦 水稻 棉花 玉米. 一、 杂交育种意义 通过两个或更多个亲本品种(系) 杂交 获得杂种,进一步从 杂种后代的自交分离 群体内 选择 培育新品种的育种方法。 打破品种间的生殖隔离,有目的地人工创造变异类型; 杂交育种的地位; 杂交育种育成品种的比例( % ). 60 70 80 90 00 育 成 年 代. 第五章 杂交育种.

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第五章 杂交育种

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第五章 杂交育种

100

80

60

40

20

0

小麦

水稻

棉花

玉米

一、 杂交育种意义

通过两个或更多个亲本品种(系)杂交获得杂种,进一步从杂种后代的自交分离群体内选择培育新品种的育种方法。

打破品种间的生殖隔离,有目的地人工创造变异类型;

杂交育种的地位;

杂交育种育成品种的比例(%)

  • 60 70 80 90 00

  • 育 成 年 代


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第五章 杂交育种

二、杂交育种原理(指导思想)

1、组合育种:

将分属于不同品种的、控制不同性状的优良基因在分离世代随机重组结合,形成各种不同的基因组合,再通过定向选择,育成集合双亲优点于一体的新品种。如:

抗病品种与高产品种杂交;

抗不同病虫害品种间杂交;

抗不同病原小种的品种间杂交……

对涉及主效基因控制的性状,效果明显。

2、超亲育种

将分属于不同品种的、控制同一性状的不同微效基因积累于同一杂种个体,通过对分离世代的随机重组和选择,育成该性状上超过亲本的新品种。

组合育种与超亲育种有时难于区分,

如涉及高产的性状可以分解为各个产量构成因素

稻麦作物的大穗型与多穗型品种间杂交


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

三、杂交亲本选配的原则

亲本选配是第一步,是关键

育种目标,资源材料主要性状特性与遗传,选亲组配,才能在杂交后代中出现优良变异型,选育获得优良的品种。

1、双亲必须具有较多的优点、较少的缺点,其优缺点能互补,不能有严重的缺点

目标性状要求是多方面的、综合的,亲本优点多、后代出现优良类型的机会多,后代群体在数量性状趋向平均值,因此双亲的重要经济性状尽可能表现优良

优缺点互补(组合育种):抗病与感病品种、大穗型与多穗型

没有严重缺点,尤其在数量性状上

2、亲本之一最好为当地推广的优良品种

适应当地自然和栽培条件、丰产性好

3、考虑亲本间的遗传差异(不同生态型和不同系统来源品种)

杂交后代分离广泛,有可能出现超亲类型,使育成品种有所突破。


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

4、杂交亲本应具有较好的配合力

优良品种不一定是优良亲本(两者的区别)

农大139在北方冬小麦区大面积种植,但许多育种单位均配组不出优良后代

配合力:亲本和其他亲本杂交,在杂种后代中产生优良个体的能力。

一般配合力:某一亲本与其他若干亲本杂交,杂种后代在某数量性状上

的平均表现;

特殊配合力:两个特定材料杂交组配后代在某个数量性状的表现。

与杂种优势所指的配合力有所区别

这里配合力是指杂种后代的表现,通常利用单粒传获得的稳定的重组自交系群体检测;

杂种优势所指的配合力是指杂种F1表现,直接检测F1某性状的表现


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

四、 杂交技术

了解具体作物的花器构造、开花习性、授粉方式、花粉寿命、胚珠受精能力与寿命等。

1、花期调节:分期播种、光温处理、再生植株、肥控

2、控制授粉:母本防止自花授粉和天然杂交(授粉前去雄隔离)

3、授粉后管理:


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

五、杂交方式

1、单交或成对杂交

表示方式:A / B或 A X B,前者为母本、后者为父本

特点:亲本在杂种和后代群体遗传成分各占50%

杂交一次,育种时间短、分离不大,群体要求较小。

一般以对当地品种为母本

2、复交(复式杂交或多元杂交)

包含三个或三个以上亲本,进行两次或两次以上的杂交

(1)三交:A / B / / C 或 A / / B / C

(2)双交: 三亲本双交A / B / /C / A (A / B) /(C / A)

四亲本双交A / B / /C / D (A / B) /(C / D)

亲本的遗传组份不同

(3)四交:A / B / /C / / / D

最后杂交的亲本遗传组份最大(50%),杂交周期长

(4)聚合杂交

复交由于理想基因型频率低,要求种植的分离群体,杂交工作量大、周期长


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第五章 杂交育种

六、杂种后代的处理

正确地选配亲本和适当配组后,

获得杂种F1,足够数量的杂种分离群体;

从分离群体鉴定和选育符合育种目标的新品种。

处理的方法有:系谱法、混合法、衍生系谱法和单籽传法

(一)系谱法(pedigree method):

自花授粉、常异花授粉作物品种和异花授粉作物自交系杂交育种中常用的选择方法。

从第一次分离世代开始选择单株,分别种植成株行(系统),以后在优良系统中选择优株,直至 选出优良稳定一致的系统。

各世代各系统均编号,可查各株系历史与亲缘。

系谱法的工作要点

F1:栽植:单本,去除假杂种(亲本比较);淘汰不良组合;

选择:单交不选择混收,亲本不纯F1有分离应选择,

复交F1因群体大视同F2

保证足够的后代种子,单交10-20株;


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

F2和复交F1

种植:按组合,点播,单本稀植,设立亲本行

群体大小: 500~5000株不等。

根据作物、亲本差异、杂交方式、组合优劣、目标性状和实际情况。

选择:是选择的关键世代(F2单株决定后代发展趋势)

也是选择难度最大的世代(单株选择比群体选择困难,杂种优势)

先选组合,后选单株(淘汰不良组合,优良组合多选些)

复交组合多选(最后一次杂交的亲本尚未重组);

选择数量几株到几十株不等,

入选单株按组合编号,初步考种(田间)

(常)异花授粉作物开花前初选并套袋自交(或隔离)

选择的依据:

考虑不同性状的遗传力的大小,

高遗传力性状,尽可能早代选择,以控制后代规模

抽穗期、株高、穗长、纤维长度和强度 及主基因控制的性状


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第五章 杂交育种

单基因控制的性状遗传

F3:按组合排列,当选单株点播成行(株行、株系或系统Line);

每系统80~200株不等;设对照品种(每10-25个设立1对照);

记载:本年号、上年号、 亲本组合、世代、 播种期、移栽期、

抽穗开花期、成熟期、抗病虫性及其它主要经济性状的特征描述

特征:系统内变异度缩小,主要性状表现趋势明显,个别株行 基本稳定

选择:参考记载,优良组合中确定优良系统,从中选择优良单株;

入选的系统选择3~10株不等;

每个单株按系统分别收获、编号

(常)异花授粉作物开花前套袋自交或隔离


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F2

F3

F4

F5

F6

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F9

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F4及其以后世代

按组合、按系统排列,当选单株点播成行;

80~100株;设对照;

记载(同F3)

同一F3系统(来自同一F2单株)形成多个F4系统组成系统群;

系统群内各系互为姊妹系;

选择:

系统群体间差异大,系统群内差异;

首先选择系统群,再从优良系统内选优良株系

再选择优良单株;

部分株系稳定一致,选择优系升级为品系Strain

下季产量试验(鉴定或品比);

进一步淘汰不良系统


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(二)混合法(Bulk method)

自花授粉作物的杂种分离世代开始,组合内混种混收,不加选择,直到杂种后代基因型纯合达到80%以上时(F5--F8),才开始选择一次单株,形成株系,从中选择优系升级进入产量试验。

1、理论依据:

许多重要的经济性状是由微效多基因控制的,早代遗传力低,纯合个体少,表现型受环境影响大,选择的可靠性差。如产量、穗粒数、分蘖力、衣分、含油量等等。早代选择损失大量优良基因和重组类型。

混合法可以在后代群体中保存各种优良基因,并在增加以后世代中优良基因重组的机会。 混合世代自然选择有利于群体适应当地生态和逆境。


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

2、工作要点:

从分离世代开始,按组合混播混收,淘汰少量不良单株;

混合世代群体大;

第一次选择放宽要求(环境影响大,尤其是一些群体弱势性状);

第二次严格选择;


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混合法和系统法的比较

混合法

遗传力低数量性状高代选择可靠;

保留更多的优良基因型和重组类型;

早代工作量相对较少;

混合世代群体规模大;

选择世代的工作量较大;

可能丢失群体弱势性状;

育种周期相对较长;

无从考查系统间关系。

第五章 杂交育种

系谱法

遗传力较高性状,早代选择可靠

尽早集中掌握少数优良系统;

便于比较,控制规模;

及时升级试验、审定、推广;

中选率低;

多基因控制的性状的选择效果差;

早代工作量大;

如果能将两种方法综合起来,保留各自的优点,避免其缺点,则可以事半功倍


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(三)衍生系统法(derived line method):

1、 工作要点(低代高代选两头)

F2或F3世代进行一次单株选择;

单株繁殖的后代混合种植成衍生系统, 混种混收几代;

淘汰明显不良的衍生系统 ,直至性状趋于稳定(F5-F8);

从中再进行一次单株选择,种成株系(系统);

优系升级为品系进入产量试验

2、衍生系统法的特点:

兼具系谱法和混合法的优点,克服了两种方法的缺点:

在早代,主要遗传力高的性状进行一次选择,中选数量上可以比系谱法多,保留较多的基因型;按株行种植,在株行内可以及早获得优良株系;

在高代,主要选择遗传力低的性状,保证了选择的可靠性,减少了选择世代的工作量


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第五章 杂交育种

第五章 杂交育种

(四)单籽传法(single seed descent method):

1、工作要点:

从分离世代开始,每株收获一粒种子;

之后按组合每年混合种植,每株收获一粒种子;

F5或F6世代群体中选择单株,种成株行;

选择优良株行升级成品系进入产量试验。

2、单籽传的特点:

群体遗传变异度大;

节省时间和空间;

优良重组类型少,群体平均水平低下;

只进行一次单株选择,获得突出材料的可能性小;

后期工作量大

群体越来越小,要求F2有足够大的群体

稳定的单粒传群体也被称为重组自交系群体(recombination inbreeding lines, RIls),。是目前常用的分子遗传研究群体(永久群体)


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第五章 杂交育种

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七、杂交育种程序

原始材料圃:分类种植,20-40株,性状鉴定与评价,防止混杂,保存

亲本圃:种植杂交用亲本材料,推广品种、引进品种、高代品系……

分期播种(3期)

选种圃:种植杂交组合F1(单交组合可放入亲本圃)

F2、F3….各不稳定世代群体;

鉴定圃:种植从选种圃升级而来的新品系,

每材料的面积大些,2~3次重复,对照;

品种比较试验 :

单位品系比较试验:较大面积的品系产量比较试验;

省(国家)级品系比较试验,

生产试验和多点试验:由生产单位进行,考虑丰产性、适应性等

提高育种效率的途径

异地繁殖与穿梭育种


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第五章 杂交育种

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八、杂交育种在不同作物上的利用

1、自花授粉作物

亲本纯合、F1稳定一致;

后代选择方便、无须隔离;

后代纯合度要求高,需多代自交,比较选择

2、常异花授粉作物

亲本有一定的杂合度,F1有差异时应及时去处劣株;

后代群体和株系的个体在早代初选隔离;

后代纯合度要求不高,可在F3、F4性状相对一致时混收;

经鉴定和品比,表型相对一致的株系(品系)可以混合成为品种。

3、异花授粉作物

亲本通常为杂合群体(除自交系),F1有分离,要求群体大;

选育群体品种:控制授粉、混合选择或轮回选择;

选育自交系:分离世代开始选择隔离;

4、无性繁殖作物

利用有性世代配组杂交,F1直接比较选育出杂交优势材料。


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第五章 杂交育种

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五、杂种各世代选择依据和效果:

1、性状的遗传力和世代选择的关系:

不同性状在同一世代的遗传力不同,选择的可靠性也不同:遗传力

高的性状,如生育期、株高、抗病性,受环境影响较小,选择的可靠性和效果好;穗数、粒重、含油量等性状,遗传力较低,受环境影响变化大,所以选择效果差。

同一性状在不同世代的遗传力不同:随着世代的增加,同一性状的遗传力一般会逐渐增加,选择的可靠性也逐渐增加,对于一些遗传力不高的性状建议在高世代进行。

2、根据单株和系统进行选择的差异:

根据 组合(系统群)---株行(系统)---单株进行选择的效果不一样

一般应先选择优良组合(系统群), 然后在优良组合中选择优两的系统,再在优良系统内选择优良单株。

3、试验质量和鉴定方法的可靠性:

试验地、环境条件、水肥管理等保证试验的真实性

通过人员培训、科学的方法、先进的手段和设备保证鉴定的可靠性


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