第六章  优势育种
Download
1 / 141

第六章 优势育种 - PowerPoint PPT Presentation


  • 66 Views
  • Uploaded on

第六章 优势育种. 主要内容. 杂种优势的定义. 杂种优势的遗传学基础及特点. 优势育种的程序. 一代杂种的制种方式. 雄性不育系选育与利用. 自交不亲和系选育与利用. 生长势强. 生理生化. 产量高. F 1. 品质佳. 抗逆性好. 适应性广. 杂种优势的定义. 杂种优势( Heterosis ) : 指具有不同遗传性的亲本杂交产生的杂种第一代( F 1 ),在诸方面都优于双亲的现象。. 广义杂种优势. 方向性上可分为正向杂种优势和负向杂种优势 ; 在功能性上可分为三种类型 ⑴体质型杂种优势 ( Luxuriance ). 也称旺势杂种优势 ;

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' 第六章 优势育种' - teegan-chandler


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

主要内容

  • 杂种优势的定义

  • 杂种优势的遗传学基础及特点

  • 优势育种的程序

  • 一代杂种的制种方式

  • 雄性不育系选育与利用

  • 自交不亲和系选育与利用


生长势强

生理生化

产量高

F1

品质佳

抗逆性好

适应性广

杂种优势的定义

  • 杂种优势(Heterosis):指具有不同遗传性的亲本杂交产生的杂种第一代(F1),在诸方面都优于双亲的现象。


广义杂种优势

  • 方向性上可分为正向杂种优势和负向杂种优势;

  • 在功能性上可分为三种类型

  • ⑴体质型杂种优势(Luxuriance)

  • 也称旺势杂种优势;

  • 即杂种营养器官生长超过双亲,但繁殖能力却无增益。进化遗传学家往往把它归于“假”杂种优势。


广义杂种优势

  • 方向性上可分为正向杂种优势和负向杂种优势:

  • 在功能性上可分为三种类型

  • ⑴体质型杂种优势

  • ⑵生殖型杂种优势(Euheterosis)

也称真杂种优势;

即杂种繁殖器官生长发育超过双亲,但个体生长不一定超过亲本,在进化上具有实用意义。


广义杂种优势

  • 方向性上可分为正向杂种优势和负向杂种优势:

  • 在功能性上可分为三种类型

  • ⑴体质型杂种优势

  • ⑵生殖型杂种优势

  • ⑶适应型杂种优势

具有较强的适应能力,在抗逆性、抗病虫害能力等方面超过双亲。


广义杂种优势

  • 方向性上可分为正向杂种优势和负向杂种优势:

  • 在功能性上可分为三种类型

  • ⑴体质型杂种优势

  • ⑵生殖型杂种优势

  • ⑶适应型杂种优势

无论是真杂种优势还是假杂种优势,只要具有经济效益的杂种优势均视为杂种优势。


Heterosis breeding
优势育种(Heterosis breeding)

即杂种优势育种途径:

利用杂种优势

亲本的选择、选配

用于生产的杂交品种

优良杂交组合

杂交制种技术


杂种优势是生物界普遍存在的现象

  • 公元前548年《齐民要术》一书中记载了马和驴杂交后代骡子超过双亲的现象。

  • 1637年出版的《天工开物》一书中有关于养蚕业利用杂种优势的记载。


  • 对杂种优势的科学研究始于19世纪中叶,孟德尔(Mendel,1865)在他著名的豌豆杂交试验中,观察到杂种优势现象后提出“杂种活力”的术语。

  • 杂种优势理论奠基人达尔文(Darwin,1866)首先发现玉米杂种优势现象,指出玉米异花授粉与自花授粉后代,株高之比是100∶80。

  • 1907年谢尔首次提出“杂种优势”这个术语


杂交玉米首先应用生产并迅速发展。

现今世界上,大田作物、蔬菜、果树、花卉、林木、饲养动物等利用杂种优势越来越广泛。

据不完全统计已经育成20种园艺植物杂交种400余个。

back


6.1 杂种优势的遗传学基础及特点

6.1.1 遗传学基础

一个世纪以来,很多学者围绕杂种优势的遗传学基础开展了深入地研究。至今尚无比较完善的解释。下面介绍三种主要的杂种优势遗传假说。


Dominance hypothesis
一、显性假说(Dominance hypothesis)

  • 该假说首先由Bruce(1910)提出的。

  • 其主要观点是:“杂种优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间显性基因的加性效应”。

  • 它是异交生物群体赖以抵消有害突变压的一种保护性机制。


  • 显性效应(Dominant effect)是指在杂合位点上的显性或部分显性基因对隐性基因的互补效应。

  • 显性基因的加性效应(Additive effect)是指非等位基因位点上显性效应的集合,即不同位点上的显性基因的累加效应。

  • 显性说认为:基因型不同的品种(或自交系)杂交,其F1内有许多不同位点上都有显性基因抑制着相对应的隐性基因,达到互相补充作用,使杂种一代表现出超越双亲的强大优势。


AbC De

aBc dE

×

AbC De

aBc dE

(2+1+2+2+1=8)

甲自交系

(1+2+1+1+2=7)

乙自交系

AbC De

aBc dE

(2+2+2+2+2=10)

杂交种

例如,假定两个自交系,有5对等位基因,纯合隐性基因如aa对性状发育作用为1个单位,各显性纯合体和杂合体如AA、Aa对性状发育作用为2个单位(A→a为显性)。甲乙两个自交系对性状的贡献值分别为8和7个单位。杂交种获得10个单位贡献值,表现出超亲优势。

显性假说示意图


显性假说的不足之处

①该假说只考虑等位基因的显性效应,没有考虑等位基因的杂合本身所起的作用。无法解释数量性状是多基因遗传的,等位基因间往往不存在明显的显隐性关系。

② 该假说只考虑到非等位基因间的显性加性效应,没有考虑非等基因间的互作效应,无法解释F1出现的杂种负优势,无法解释自交系的产量与其杂交种的产量之间没有高度的相关性。


显性假说的不足之处

A自交系

(50Kg)

×

B自交系

(60Kg)

例如:两个产量自交系杂交,F1的产量按显性假说无论如何也不可能超过这两个自交系产量总和110kg/667m2。因为杂种的显性基因数不可能超过双亲这种基因的总数。而实际上这个单交种的产量大大超过双亲之和,达到250kg/667m2。

F1

(250Kg)


显性假说的不足之处

①该假说只考虑等位基因的显性效应,没有考虑等位基因的杂合本身所起的作用。无法解释数量性状是多基因遗传的,等位基因间往往不存在明显的显隐性关系。

② 该假说只考虑到非等位基因间的显性加性效应,没有考虑非等基因间的互作效应,无法解释F1出现的杂种负优势,无法解释自交系的产量与其杂交种的产量之间没有高度的相关性。

③ 该假说设有涉及细胞质和环境对杂种优势所起的作用。


Superdominance hypothesis
二、超显性假说(Superdominance hypothesis)

  • 该假说由East(1936)提出的;

  • 主要观点:“处于杂合态的等位基因间的互作效应和非等位基因间的上位效应是产生杂种优势的根本原因”。

    上位效应(Epistasis)是指某一对等位基因的表现受到另一对非等位基因的影响,随着后者的不同而不同。也称为非等位基因间的互作。上位效应会导致新的代谢途径、产生新性状。


例如:

  • 一个基因A由于突变产生复等位基因,a1、a2、a3……等。

  • 在杂合状态下彼此没有显隐关系,但在生理机能上,则各有微小的差异。

  • 纯合个体(a1a1、a2a2)只有一种代谢功能,

  • 杂合个体(a1a2、a2a3)则有两种代谢功能,因此a1a2的效应值有可能大于a1a1的效应值,出现超显性现象。

超显性假说示意图

a1 b1

a2 b2

×

a1 b1

a2 b2

只有a1 b1两种功能

甲自交系

只有a2 b2两种功能

乙自交系

a1 b1

a2 b2

具有5种功能

杂交种


aa

Aa >

AA和

a1a2

a1a1

a1a3

a2a2

a1a4

a3a3

…...

…...

anan-1

anan

观点:优势来源于等位基因间的互作,基因间无显、隐关系。

若在一基因位点上存在若干复等位基因,那么


×

不同生态类型

超显性假说的指导意义

根据超显性假说,杂种优势来源于基因的杂合状态,一旦纯合、优势便会消失,因此该假说可以说明为什么杂交亲本要求选配亲缘关系远的,地理来源和生态类型差别大的自交系杂交。该假说又称为等位基因异质结合假说。


超显性假说的不足之处:

该假说着重于基因的杂合性,同样不能解释所有的杂种优势现象。

例如:用聚合改良法,即用多个自交系通过—系列杂交将其优良基因聚合在一起的方法育成的两个自交系杂交,较之两个原始自交系杂交所得到的杂种杂合状态是降低了,而按该假说,丰产性也相应的下降,而实际并非如此。


Genetic balance hypothesis
三、基因平衡或遗传平衡假说(Genetic balance hypothesis)

  • 主要论点是:“不同的基因型互作能使基因组的遗传平衡发生变化。杂种群体表现有杂种优势的即是双亲杂交后代能形成良好的遗传平衡的异质结合系统,而自交衰退现象则是遗传平衡破坏的结果”。

  • 该假说注意到杂种优势形成的复杂性,但末说明各组成因素对杂种优势作用的程度和地位。

  • 该假说的提出是企图统一上面的两种假说的一种尝试。


6 1 2
6.1.2杂种优势的特点

一、杂种优势的一般特点

⑴ 杂种优势不是某一两个性状单独表现突出,而是许多综合性状表现突出。

⑵ 在一定范围内,双亲的基因型纯合程度越高,双亲的遗传差异越大(亲缘关系远,地理来源和生态型差异大),F1代杂种优势就越强。故自交系间F1代杂种优势要比品种间F1代杂种优势强。


⑶ F1代杂种优势效应值与双亲性状效应值不一定具相关性。即亲本性状好,F1代不一定好,亲本性状差,其F1代不一定差。F1代的杂种优势是由双亲的配合力决定的。

⑷ 杂种优势的利用决定于F1的实际经济效益与生产F1成本之间的相对效益。如某F1的增产效益还抵不上生产F1而增加的成本,那么这样的一代杂种就没有什么实用价值了。

⑸杂种优势一般只利用F1代。


Inbreeding depression
二、自交衰退(Inbreeding depression)或称近交衰退现象

⑴自交的遗传学效应

  • 使异质基因分离;

  • 增加群体内纯合体的比例。


1/4AA 1/8AA 1/4Aa 1/8aa 1/4aa F2

3/8AA 1/16AA 1/8Aa 1/16aa 3/8aa F3

7/16AA 2/16Aa 7/16aa

(1-1/2n)/2AA 1-1/2n Aa (1-1/2n)/2aa Fn

自交遗传学图解:

Aa

如图所示,含有一对杂合基因Aa的群体、每自交一代杂合体的比例就会减少1/2。随着自交代数增加纯合体的比例愈来越高,最终整个群体都成为纯合体。

¼ AA 1/2Aa 1/4aa F1

自交群体中纯合体所占比率:

X (%)=[1-1/ 2 n] r ×100%

n 若代表自交代数,

r 代表基因对数


杂种优势与基因杂合化同时产生

  • 而自交衰退是与基因的纯合化同时产生。

  • 杂种优势只能利用F1代,F2代会出现自交衰退现象。(异花授粉植物由于长期异交,不利的隐性基因有较多机会以杂合形式被保存下来,一但自交,隐性不利基因纯合就会表现出衰退现象。如生长势变弱,生产力下降等。)

  • 作物种类不同退化速度不同,自交代数不同退化速度也不同。

十字花科植物衰退较快,而葫芦科植物衰退较慢。在自交的初期阶段衰退较快,随着自交代数的增加,衰退有变慢的趋势。这是植物在生存竞争中赖以生存的一种适应性。


三、 优势育种与组合育种的不同特点

⑴ 育种程序不同

组合育种是“先杂后纯”

优势育种是“先纯合杂”


组合育种 加性效应 留种方式进行繁殖;

优势育种 显性效应和上位效应 每年制种。

三、 优势育种与组合育种的不同特点

⑴ 育种程序不同

⑵ 遗传性不同


组合育种 留种繁殖 种子成本低,易于推广;

优势育种 配制杂种 种子成本高,但F1代杂交种具有杂种优势,一致性高,故经济效益高。

三、 优势育种与组合育种的不同特点

⑴ 育种程序不同

⑵ 遗传性不同

⑶ 经济效益不同


三、 种子成本低,易于推广;优势育种与组合育种的不同特点

⑴ 育种程序不同

⑵ 遗传性不同

⑶ 经济效益不同

⑷ 保护种质资源方式和结果不同

组合育种中,一旦新品种育成推广,育种者便无法控制原种,新品种将会长期保存(繁殖)在民间。这种保护有利于生物多样性;

优势育种中,育种者或种子生产者可以控制杂交亲本,控制种子生产的规模和数量。这有利于保护育种者和种子生产者的权益。

优势育种不可同代替组合育种


种子成本低,易于推广;

部分

2、育种程序不同

先纯后杂

先杂后纯

程序繁杂,成本高

自主知识产权

方法简便,成本低

保存生物多样性

4、保护方式不同

3、制种方法不同

小结

优势育种与杂交育种的比较

亲本选择、选配,杂交

相同点

杂种

相异点

优势育种

杂交育种

1、所利用的遗传效应不同

加性效应

显性效应

上位性效应


6 1 3
6 种子成本低,易于推广;`.1.3 杂种优势的测定及预测

一、 杂种优势的测定

杂种优势最可靠的测定方法是通过测算配合力分析来估计。生产上常用以下几种简便的测定方法。


1 rate of average heterosis

F 种子成本低,易于推广;1—1/2(P1+P2)

H% =

Х100%

1/2(P1+P2)

式中F1、P1、P2为统计平均数,H取正、负、零

1、平均优势率(Rate of average heterosis)

也叫超中优势;

以某一性状的双亲平均值也称中亲值(MP)作为度量单位,用以度量F1与双亲平均值之差的测定方法,用公式表示如下:


2 rate of super parent heterosis

F 种子成本低,易于推广;1—Ph

H% =

Х100%

Ph

2、超亲优势率(Rate of super-parent heterosis)

也叫超亲优势。

以某一性状高值亲本(Ph)平均值为度量单位,用以度量F1平均值与高亲平均值之差的测定方法,用公式表示如下:

H 若F1=Ph,H=0无优势,

因而该法适于测定F1高于Ph的情况


3 rate of competitive heterosis

F 种子成本低,易于推广;1—CK

H% =

100%

CK

3、竞争优势率(Rate of competitive heterosis)

也叫超标优势或对照优势

以生产上主栽品种(对照)为度量单位,用以度量F1平均值与对照品种比较的增减百分率。用公式表示如下:

H值大小只取决于CK的选定,而忽略F1与P1、P2之间的遗传关系。


4 rate of relative heterisis

F 种子成本低,易于推广;1—1/2(P1+P2)

H% =

100%

1/2(P1-P2)

4、相对优势率(Rate of relative heterisis)

也叫或称离中优势

以双亲平均数之差作为度量单位,用以度量F1与中亲值之差的测量方法。实际上是以遗传效应来度量杂种优势的,它反映了H值与双亲值之差成负相关,已得到了育种实践证明。用公式表示如下:

当P1=P2时,H→∝,则完全不符合实际


× 种子成本低,易于推广;

二、 杂种优势的预测

?

就是根据亲本的表现或F1杂种种子或幼苗等有关性状的表现预测F1代杂种优势的高低。


预测方法 种子成本低,易于推广;

 生理遗传学方法

 分子遗传学方法


酵 母 种子成本低,易于推广;

P1

P2

P1+P2

F1

生理遗传学方法

酵母培养法

线粒体、叶绿体和匀浆互补法

同工酶和酶活性法


生理遗传学方法 种子成本低,易于推广;

酵母培养法

比较双亲和双亲线粒体混合物的呼吸率;

比较双亲和双亲叶绿体混合物的光合率。

线粒体、叶绿体和匀浆互补法

同工酶和酶活性法


杂种谱带类型(与双亲相比) 种子成本低,易于推广;

无差别型

互补型

杂种型

单一亲本型

生理遗传学方法

酵母培养法

线粒体、叶绿体和匀浆互补法

同工酶和酶活性法


RFLP(restriction fragment Length Polymorphism) 种子成本低,易于推广;

RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)

分子遗传学测定

作物遗传差异的手段

杂种优势

亲本的遗传差异


杂种优势的固定 种子成本低,易于推广;

 无性繁殖法

 二倍体无融合生殖法

 双二倍体法

back


核心程序 种子成本低,易于推广;

6.2 优势育种的程序

确定育

种目标

收集原

始材料

自交系

的选育

亲本配组及

配合力测定

品比区域

及生产试验

确定制种

途径及制种

推广应用


6 2 1
6 种子成本低,易于推广;.2.1 自交系的选育

自交系(Bred-line)

  • 优良自交系应具备以下条件:

    ⑴ 配合力高,重要标志之一。

    ⑵ 生活力强、生产力高,

    ⑶ 抗病性强,显性或部分显性。

    ⑷ 具有较多的可以遗传的优良性状。

一般是指异花或常异花授粉植物,经连续多代自交,使异质基因分离、纯合,获得性状一致,遗传性相对稳定,能够自我繁殖的群体,广义的自交系包括自花授粉植物的纯系。


Pedigree selection
一、 种子成本低,易于推广;系谱选择法(Pedigree selection)

  • 按照遗传系谱从原始材料中选取单株连续自交的选育自交系的方法。

地方定型品种;

主栽定型品种 ;

优良的杂交种 。

原始材料

选株自交


Pedigree selection1
一、 种子成本低,易于推广;系谱选择法(Pedigree selection)

S0 不分离世代少选单株自交(5~20株)

S1 ≈ F2 分离世代,种植株数多(100~2000)。

  • 按照遗传系谱从原始材料中选取单株连续自交的选育自交系的方法。

杂交种

原始材料

选株自交

定型

品种

S0 株间差异大多选单株自交(10~40),每类型自交2株。 S1 每一自交后代株数可少些(50~100株)。

逐代选择

S0 株间差异小少选单株自交(5~10株),

S1 每一自交后代种植的株数可少些(20~100株)

纯系种

混粉提

高生活力

高度自交

不亲和种

S0 选择变异类型相似或相同的单株做成对交。

S1 每个成对交后代播种株数要多些(200~2000株)。

配合力

测 定


Recurrent selection

原始群体 种子成本低,易于推广;

第一轮选择

选株成系

多系杂交

混合收种

第二原始群体

第二轮选择

     

二、轮回选择法(Recurrent selection)

该法是通过反复选择、杂交将分散在杂合群体中各个个体、各条染色体上的优良基因集中,尽可能增加后代选择和基因重组机会,以提高品种或自交系群体内有利基因频率的方法。


Recurrent selection of general combining ability
(一) 种子成本低,易于推广;普通配合力轮回选择法(Recurrent selection of general combining ability)

该法是以提高普通配合力为主要目的的轮回选择法。

⑴ 选株自交和测交从原始群体中选择优良单株,分别自交和测交。特别注意的是测验种(Tester)必须是基因型杂合型的群体。

⑵ 比较测交F1,入选相应S1

⑶ 入选S1株系去杂去劣后,混合授粉进行多系杂交形成改良群体。

⑷ 一般经过1~3轮回选择后,进入系谱法程序选育自交系。


普通配合力轮回选择法的程序 种子成本低,易于推广;

第一原始群体

C1

C1

C1

S1

S1

S1

C1

S1

第一轮选择

比较测交F1

F1

F1

F1

F1

χ

入选相应S1

入选S1多系杂交

混合收种

第二轮选择

第二轮群体

థథథథథథ థథథ థథ థథ

థథ థథథథథథథ థథథథథ

థథథథథథథథథథథథథ థ

థథథథ థథథథ థథథథథ

థథథథథ థథథథథథ థ


Recurrent selection of specific combining ability
(二)特殊配合力轮回选择法( 种子成本低,易于推广;Recurrent selection of specific combining ability)

  • 该法是以提高特殊配合力为主要目的的轮回选择法。

  • 其选择程序基本与普通配合力轮回选择法相同,不同之处就是测验种必须是基因型纯合的自交系或纯系。

  • 该法在选育出自交系同时,选配出优良杂交组合。


Compounded polyselection
三、 种子成本低,易于推广;复聚合选择法(Compounded polyselection )

  • 该法是把分散于几个品种或自交系的优良性状,聚集到一个或几个自交系上的方法,相当于添加杂交或合成杂交法。

  • 如打算把4个品种的优良性状集聚到两个自交系上,根据添加杂交F1的核遗传组成比来安排杂交顺序,可以采用:

    ⑴(A×B)×C→系谱法选育自交系→甲自交系。

    ⑵(A×B)×D→系谱法选育自交系→乙自交系。

    这样4个品种的优良性状就聚集到两个自交系上了。


三种选择方法小结 种子成本低,易于推广;

  • 系谱法是重眼于一个单株;

  • 轮回选择法着眼于一个群体;

  • 而复聚合选择法着眼于几个群体。

  • 掌握这三种基本方法,在育种实践中,根据具体情况,灵活运用可以派生出许多方法。

  • 轮回选择法、复聚合选择法结束后都要用系谱法选育基因纯合的自交系。


6 2 2

种子成本低,易于推广;

自交系性状

F1性状

不具相关性

6.2.2配合力的测定与配组

  • 自交系的性状是由纯合基因的加性效应决定,是可遗传的,而F1的性状除了基因的加性效应外,最主要的是由显性效应和非等位基因的上位效应所决定的,是非遗传的组分。

  • 有些亲本本身表现好,其F1的表现不一定好,相反,有些F1的优势强而它的2个亲本却表现一般。

  • 配合力(Combining ability)就是衡量亲本系在其所配F1中生产力高低的指标。Spragne和Tatam(1942)提出配合力的概念,并把它分为两种。


General combining ability

GCA= 种子成本低,易于推广;

X

- μ

一、普通配合力(General combining ability)

  • 或一般配合力(GCA)是指一个亲本系或品种在一系列杂交组合中的平均生产力(如产量或其它性状)。即是该亲本与其它亲本配成的F1的平均值与该试验的全部F1的总平均相比的离差。用通式表示为:

  • GCA是个相对值,可以取正、负和零。

  • 一个亲本GCA高,说明该亲本与其它亲本杂交F1的平均水平有较高的期望值,那么两个GCA高的亲本配组,其F1是否也高呢?不一定。

  • GCA←纯合基因加性效应→定型品种的遗传效应.故对于主要取决于GCA的性状,可以通过组合育种途径育成定型品种。


父本 种子成本低,易于推广;

E

F

G

H

平均

g.c.a

母本

A

10.2 11.0 10.6 10.8

10.7

0.1

B

10.1 10.0 9.6 9.8

-0.7

9.9

10.9

C

9.2 12.0 11.6 10.8

0.3

10.9

0.3

D

10.6 10.3 11.1 11.5

平均

10.9

10.7

10.7

10.0

g.c.a

-0.6

0.3

0.1

0.1

4 ╳ 4杂交配合组合产量配合力

μ=10.6


Specific combining ability

SCA 种子成本低,易于推广;ij=Xij-E(X)ij= Xij–μ-Gi-Gj

二、 特殊配合力(Specific combining ability)

  • 简称SCA,也称组合配合力:是指某两个亲本所配特定的杂交组合与所涉及的一系列杂交组合平均值相比,其生产力高低的指标。

  • 即指某种特定组合的实际观察值(如产量或其它性状值)与根据双亲的普通配合力所预测的期望值的离差。

特定组合

期望值

E(X)ij=μ+Gi+Gj

特定组合实际值


父本 种子成本低,易于推广;

E

F

G

H

平均

g.c.a

母本

A

10.2 11.0 10.6 10.8

10.7

0.1

B

10.1 10.0 9.6 9.8

-0.7

9.9

10.9

C

9.2 12.0 11.6 10.8

0.3

10.9

0.3

D

10.6 10.3 11.1 11.5

平均

10.9

10.7

10.7

10.6

10.0

g.c.a

SCADF =XDF-u- gD-gF=10.3-10.6-0.3-0.3=-0.9

-0.6

0.3

0.1

0.1

G高和G高

B低和E低

SCABE =XBE-u- gB-gE=10.1-10.6+0.7+0.6=0.8

4 ╳ 4杂交配合组合产量配合力


  • 小结 种子成本低,易于推广;

  • 从例中可见两个GCA最高的亲本杂交,其组合SCA并不是最高,

  • 而两个GCA最低的亲本杂交其组合SCA并不是最低。

  • 遗传分析表明,SCA是由基因的显性效应和上位效应决定的,杂种优势也是由基因的显性效应和上位效应决定的,所以对于主要取决于SCA的性状,应该采用优势育种途经育成F1代杂种。


三、 种子成本低,易于推广;配合力的测定

⑴ 测验种(者)不同其结果不同

⑵ 配合力测定时期不同其结果不同

⑶ 测定方法不同其结果不同,精确性不同。

指设计一系列杂交试验,用统计分析方法从F1的性能好坏评定亲本系的优劣,配合力测定受以下主要因素的影响。


1 top cross

测 验 种 种子成本低,易于推广;

被 测 验 种

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

平均

雄性不育系06A-2

μ

CA=

X

+ μ

配合力CA

*表中试验数据为三次重复的平均值。

1、顶交法(Top cross)

  • 又称同一亲本测配法,是指用1个自交系或品种作测验者,其它自交系为被测验者,测定各被测验者的配合力。3~4次重复,随机区组设计按下列公式计算,并进行方差分析及显著性检验。


  • 该方法的优点: 种子成本低,易于推广;

    ①所配组合数少,便于比较,统计方法简单。

    ②测验者为自交系或纯系时所测结果近于SCA,测验者为杂合品种或杂交种时,其结果近于GCA。

    ③适用于雄性不育系或自交不亲和系作测验种,筛选配合力高的自交系来配制一代杂种。

  • 该方法缺点:

    ①试验结果不能分别测算GCA和SCA,只能测算混合的配合力;

    ②所测结果随测验种不同而不同,代表性差,一般只用于亲本的早代粗略测定。


2 diallel cross
2 种子成本低,易于推广;、轮配法,又称双列杂交(Diallel cross)

表 双列杂交轮配方法

N=P2 N=1/2P(P+1) N=P(P-1) N=1/2P(P-1)

Ⅰ.包括正、反交和自交组合,组合总数为N=P2,P为亲本数。

Ⅱ.包括一套正交或反交和自交组合,组合数为;N=1/2P(P+1) 。

Ⅲ.包括正、反交,但不包括自交组合,组合数为N=P(P-1)。

Ⅳ.只包括正交或反应中的一套组合,组合数为N=1/2P(P-1)。该法常称作半轮配法。


轮配法的特点 种子成本低,易于推广;

  • 轮配法是指一套系统即做父本又作母本,有四种双列杂交配组方法。

  • 此法不但可以估算普通配合力和特殊配合力,而且还可以深入揭示亲本性状遗传本质及与环境的关系。

  • 不同的轮配法,采用的统计公式不同,所获得的遗传信息也是不同的。

  • 轮配法试验一般按完全随机区组设计,重复4~6次,每小区随机抽取5~20个单株。


A 种子成本低,易于推广;自交系

B自交系

F1

四、自交系的配组方式

1、单交种(Single-cross hybrid)

单交种配组原则:

①选用普通配合力高的自交系,按轮配法或不规则配组法选配优良组合。

②双亲经济性状差异大时,一般以优良性状多者或本地的自交系为母本。

③选择繁殖力强的自交系作母本,以花粉量大、花期长的自交系作父本。

④选择具有苗期隐性性状的自交系作母本,以便苗期淘汰假杂种。

  • 这是杂优利用最重要的配组方式。其优点是基因杂合程最高,杂种优势强,株间性状一致性高,

  • 制种程序简单。更适合外观商品性要求严格的园艺作物;

  • 其缺点是自交系种子产量低,成本高,若缺乏制种手段,其应用受到限制。


2 double cross hybrid

B 种子成本低,易于推广;自交系

单交种

单交种

双交种

A自交系

C自交系

D自交系

2、双交种(Double-cross hybrid)

指由四个自交系先配 成两个单交种;再用两个单交种配成双交种。

优点:种子繁殖数量经过2次放大,生产成本低,F1适应性强;

缺点:株间一致性差,故园艺作物较少的采用,除非以种子为商品的园艺作物。


3 three way cross hybrid

B 种子成本低,易于推广;自交系

三交种

A自交系

C自交系

3、三交种(Three-way-cross hybrid)

  • 指先用两个自交系配成单交种作母本,

  • 再与第三个自交系杂交。

  • 其优缺点介与单交种和双交种之间,

  • 利用三交种的目的一是降低杂种杂子生产成本;二是利用有效的制种手段。

F1


4 poly way cross hybrid

隔离区 种子成本低,易于推广;

A自交系

B自交系

C自交系

D自交系

E自交系

自由混合授粉

4、多系杂交种(Poly-way-cross hybrid)

  • 由多个配合力高的自交系,在隔离区内任其自由授粉而得到的杂交种。

  • 其特点是遗传基础复杂,适应性强,制种简单,但一致性差,不同年份F1差异大。

back


6 种子成本低,易于推广;.3一代杂种的制种方式

配组与制种是两个不同的育种学概念,

  • 配组着重于如何获得杂种优势,强调育种程序,

  • 制种着重于如何利用杂种优势,强调生产应用。

  • 我们经常会遇到一个优良的杂交组合,因为缺乏有效的制种手段,而无法应用于生产的情况。

  • 制种的基本要求

  • 杂交率高(90~100%)

  • 生产成本低,

  • 方法简单,易于生产应用。


一、简易制种法 种子成本低,易于推广;

二、人工去雄制种法

三、利用苗期标记性状制种法

一代杂种的制种方式

四、利用化学去雄剂制种法

五、利用雌性系制种法

六、利用雌株系制种法

七、利用全雄株制种法

八、利用迟配系制种法

九、利用雄性不育系制种法

十、利用自交不亲和系制种法


6 3 1

隔离区 种子成本低,易于推广;Ⅰ

隔离区Ⅱ

隔离区Ⅲ

制种区

父本繁殖区

母本繁殖区

父本 母本

6.3.1简易制种法

  • 利用植物天然异花授粉习性,将2个或2个以上自交系置于一个隔离区内,任其自由受粉获得杂交种的途径。

  • 适用范围:花器小,人工去雄困难,又无其它有效的制种手段,且杂种优势强的异花授粉植物。

  • 该法特点:方法简单,制种成本低,杂交率一般在50~90%。该法是一种原始且行之有效的制种途径。

    ⑴当正交=反交时,父、母本按1∶1采用混播法、间行配置法、间株配置法种植,混收杂交种。

    ⑵当正交≠反交时,父、母本按1∶x间行配置法,分别从两个自交系上收获正、反交杂交种。

    ⑶父、母本分别在隔离区繁殖,用于下一年制种。


6 3 2
6.3.2 种子成本低,易于推广;人工去雄制种法

  • 指人工去掉母本雄蕊、雄花、雄株,然后利用父本自然授粉(异授粉花作物)或人工辅助授粉(自花授粉作物),从母本上收获杂交种的制种途径。

  • 适用范围:对花器大,去雄容易,种子繁殖系数大,每亩种植株数少的园艺植物。

  • 只要杂种优势所产生的增产效益远大于制种所增加的人工去雄费用时,都可采用此法。


6 3 3

绿茎番茄♀ 种子成本低,易于推广;

紫茎番茄♂

×

F1紫茎番茄

aa

Aa

AA

6.3.3苗期标记性状制种法

  • 指利用双亲和F1杂种在苗期的某些植物学性状的差异,对杂交后代较准确地鉴别出杂种苗和亲本苗的制种方法。

  • 苗期标记性状应该是稳定遗传的质量性状,容易目测区别。

  • 在制种区,母本应具有苗期隐性性状,父本具有相对应的显性性状。

  • 父、母本行比为1∶2~4,利用自然授粉或人工授粉(自花)。在母本上收获杂交种。

  • 另设置父、母本繁殖隔离区,繁殖亲本。

  • 当杂交种用于生产时,在苗床内拔除具有母本隐性性状的假杂种,定植具有父本性状的真F1杂种。该法只适用具有明显苗期性状的园艺作物。


利用苗期标记性状制种法 种子成本低,易于推广;

苗期标记性状

概 念

在幼苗期用来区别真假杂种的隐性性状

要 求

1、稳定遗传的隐性质量性状

2、必须在苗期出现

3、极易目测辨认

双亲特点

制种方法

播种后及时拔除具隐性性状的假杂种


6 3 4
6.3.4 种子成本低,易于推广;化学去雄制种法

  • 是指利用化学去雄剂或称化学杂交剂(Chemical hybridization agents, CHA),在植株生长发育的一定时期喷洒于母本, 直接杀伤或抑制雄性器官, 造成生理雄性不育, 配制F1代化学杂交种(Chemical hybrid)的制种方法。

  • 我国在水稻、小麦、油菜、黄瓜、西瓜、菠菜等作物上得到应用。


理想的 种子成本低,易于推广;化学去雄剂的要求

  • 去雄效果好,而不影响雌花或雌蕊的育性;

  • 在用药剂量和施用时期的要求低;

  • 与基因型和环境的互作效应小;

  • 对作物药害轻、无残毒、价格低廉等。

  • 目前用于园艺作物化学杂交育种实践的CHA有:乙烯利、 二氯异丁酸钠(FW450)、马来酰肼(MH)、甲基砷酸锌(杀雄一号)、达拉朋(三氯丙酸)、二氯乙酸、核酸钠、萘乙酸、矮壮素等。


化学去雄法的特点 种子成本低,易于推广;

  • 该方法优点是亲本选择范围广,易选配强优势组合;

  • 缺点是杀雄不彻底、负效应大、成本高。目前的关键是筛选高效、便宜、无残毒的CHA。

  • 制种注意事项

  • 选择适合的去雄剂;

  • 选择适宜的用药时期;

  • 选择浓度和剂量。


6 3 5

雌性系 父本系 种子成本低,易于推广;

6.3.5雌性系制种法

雌性系(Female flower line)是指雌雄同株异花的作物,全部为纯雌株的纯雌系和全部或大部分为强雌株,少部分为纯雌株的强雌株系。

制种方法:

  • 在隔离区内,父、母本行比为1∶3~6,

  • 开花期摘除母本出现的少量雄花,

  • 任其自由授粉,

  • 在雌性系上收获F1代杂种,

  • 在父本行收获父本种子或另设父本繁殖区。


我开的全部是雌花, 种子成本低,易于推广;

用我制种可方便啦!

黄瓜雌性系


雌性系 种子成本低,易于推广;

强雌株系

保持系

雌性系

雄花

雌性系

GA诱导

雌性系的繁殖

  • 方法一:以强雌株系作保持系,以雌性系为母本,在母本上收获雌性系。

雌性系

  • 其二是用赤霉素0.05~0.2%苗期叶面喷洒诱导雄花,自由授粉或人工辅助授粉即可得到雌性系。


6 3 6

雌株系 父本系 种子成本低,易于推广;

6.3.6雌株系制种法

雌株系:指雌雄异株作物,如菠菜,通过选育获得遗传稳定,系统内全部为纯雌株或大部分为纯雌株,少部分为雌二性株系的系统。

  • 制种时父、母本按1∶2~3行比,种植在制种隔离区内,开花期除去雌株系中个别发生的两性花或雄花,任其自由授粉。

  • 在雌株系上收获F1代杂交种。在父本上收获种子下一年继续做父本,或另设父本繁殖区。

制种方法:


雌株系的选育与繁殖 种子成本低,易于推广;

  • 雌二性株:多数为雌花,少数为雄花或两性花,雄花率在50%以下的植株。

  • 选育:以纯雌株为母本,以雌二性株为父本两两配对测交,同时父本自交,通常选育4~6代,分别获得雌株系及相应的保持系(雌二性株系)。

  • 繁殖:

雌二性株

纯雌株

4~6代

雌株系

雌二性株系

保持系

雌株系

父本系

F1


6 3 7

XX 种子成本低,易于推广;

XY

XX

XY

花药培养

X

Y

染色体加倍

XX

YY

6.3.7全雄株一代杂种制种法

  • 石刁柏是雌雄异株植物。雄性为XY,雌性为XX。

  • 雄株产量高、品质好,选育全雄株的一代杂种用于生产,

  • 采用花药或花粉培养获得Y和X的单倍体植株,经过染色体加倍成为超雄株(YY)和纯合雌株(XX),无性繁殖将其固定下来,育成超雄株系和纯合雌株系。

  • 制种时按1:12~13的行比种植超雄株系(父本)和纯合雌株系(母本),在隔离区内任其授粉,在母本上收获全雄株F1代杂交种(XY)。

纯合雌株

超雄株

XY

全雄株 F1


6 3 8
6.3.8 种子成本低,易于推广;迟配系制种法

  • 在异花授粉作物中,相同基因型花粉管在花柱中的伸长速度比不同基因型花粉管在花柱中的伸长速度慢。利用这种特性选育出迟配系,来配制一代杂种。在制种隔离区,按1∶3~4行比种植父本自交系和母本迟配系,保证花期相遇,或父本先于母本开花,任其自由授粉,在母本上收获F1代杂种。杂种率可达90—98%,山东大白菜一半以上采用迟配系制种法。


6 3 9
6.3.9 种子成本低,易于推广;利用雄性不育系和自交不亲和系制种

雄性不育系和自交不亲和系制种分别单独介绍。

back


6.4 种子成本低,易于推广;雄性不育系的选育和利用

  • 雄性不育(Male sterility,简称MS)是指两性花或雌雄同株的植物,雌性器官正常,雄性器官畸形退化,不能产生功能正常的雄配子——花粉的现象。

  • 雄性不育系(Male-sterile line,简称A系)是指通过人工选育,在雌器官发育正常的两性花或雌雄同株植物中获得遗传性稳定的雄性不育系统。

  • 利用雄性不育系配制一代杂种是杂种优势利用最优化的制种途径。


6 4 1

遗传性 种子成本低,易于推广;

非遗传性

6.4.1 雄性不育的类型及遗传机制

一、 雄性不育的类型

雄性不育的一般分类

表型:小孢子发生性、结构性、功能性、产雌性

基因型: 细胞核、细胞质、核-质互作、基因工程

化学诱导:杀雄配子剂、其他化学物质等

生理诱导:温敏型、光敏型、酶平衡型等

生态诱导:气候生物圈、土壤、地文、亲缘关系


种子成本低,易于推广;结构性雄性不育(Structural male sterility)

(一) 雄性不育的表型分类

表现花药缺失或发育不全、瘦小、萎缩,雄蕊退化或畸形,如瓣化、丝化、心皮化,从而导致小孢子组织不能发育或小孢子发生不能正常进行。


种子成本低,易于推广;结构性雄性不育(Structural male sterility)

⑵小孢子发生性雄性不育(Sporogeneous male sterility)

(一)雄性不育的表型分类

雄蕊外观正常,但小孢子或雄配子发生出现障碍,导致花粉不能产生或花粉成熟前败育。这种类型包括了整个减数分裂过程的雄性不育突变体。


种子成本低,易于推广;结构性雄性不育(Structural male sterility)

⑵小孢子发生性雄性不育(Sporogeneous male sterility)

(一) 雄性不育的表型分类

⑶功能性雄性不育(Functional male sterility)

能形成有生活力的花粉,但花粉不能到达柱头完成受精。这些障碍包括花药不开裂散粉或迟熟迟裂;雌蕊异长(长花柱)无法自花授粉;花粉外壁发育不完全,花粉粘连在一起。


种子成本低,易于推广;结构性雄性不育(Structural male sterility)

⑵小孢子发生性雄性不育(Sporogeneous male sterility)

(一) 雄性不育的表型分类

⑶功能性雄性不育(Functional male sterility)

⑷产雌性(Gynecious)

在雌雄同株异花植物如葫芦科,只产生雌花,雄花退化或早期脱落。


(二) 种子成本低,易于推广;雄性不育的基因型分类

⑴ 细胞核雄性不育(Genic male sterility, GMS)

  • 简称核不育,雄性不育受细胞核基因控制。

  • 可分为显性核不育、隐性核不育及基因互作核不育。

  • GMS十分普遍,其中隐性核不育占88%,显性核不育仅占10%。


(二) 种子成本低,易于推广;雄性不育的基因型分类

⑴ 细胞核雄性不育(Genic male sterility, GMS)

  • 简称质不育,雄性不育的性状完全受细胞质控制,

  • 遵循母性遗传规律;

  • 任何品种都是保持系,找不到恢复系。

⑵ 细胞质雄性不育( Cytoplasmic male sterility, CMS)


(二) 种子成本低,易于推广;雄性不育的基因型分类

⑴ 细胞核雄性不育(Genic male sterility, GMS)

  • 雄性不育的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制。

  • 该型不育系可实现“三系配套”。

  • 它是以果实或种子为产品的农作物较理想的MS

⑵ 细胞质雄性不育( Cytoplasmic male sterility, CMS)

⑶ 核质互作雄性不育(Gene-cytoplasmic male sterility,CMS


(二) 种子成本低,易于推广;雄性不育的基因型分类

⑴ 细胞核雄性不育(Genic male sterility, GMS)

  • 利用基因工程的方法,体外构建雄性不育基因及恢复基因,通过农杆菌等载体,转移到目标植物的基因组中,培育植物的雄性不育系及相应的恢复系,未转化的植物为保持系,利用三系配套,生产杂交种子。

⑵ 细胞质雄性不育( Cytoplasmic male sterility, CMS)

⑶ 核质互作雄性不育(Gene-cytoplasmic male sterility,CMS

⑷ 基因工程显性核不育


二、 种子成本低,易于推广;雄性不育的遗传机制

  • GMS仅受细胞核基因控制,遵循孟德尔遗传规律。GMS基因常见为1—2对,表现为“两用系”的特征。

(一) 细胞核雄性不育的遗传机制

隐性单基因雄性不育系

一对基因

显性单基因雄性不育系

核基因互作雄性不育系

二对基因


50% Msms 种子成本低,易于推广;

(可育株)

50% msms

(不育系)

msms(不育株)

×

Msms(可育株)

二、 雄性不育的遗传机制

(一) 细胞核雄性不育的遗传机制

1、隐性单基因雄性不育系

遗传模式:

 3 Ms- ∶1 msms (可育株) (不育株)

× MsMs  Msms

( 父本系) (F1)

  • 通常隐性核不育找不到完全保持系。


50% msms 种子成本低,易于推广; msms

(可育株) (可育株)

50% Msms×msms Msms: msms

(不育系) ( 父本系) (F1)

Msms(不育株)

×

msms (可育株)

二、 雄性不育的遗传机制

(一) 细胞核雄性不育的遗传机制

2、显性单基因雄性不育系

遗传模式:

  • 显性核不育找不到完全恢复系。


二、 种子成本低,易于推广;雄性不育的遗传机制

3、核基因互作雄性不育系

(一) 细胞核雄性不育的遗传机制

遗传模式:

♀ MsMsii×MsMsIi♂

Msmsii♀×msmsii♂

♂1 MsMsIi∶♀1 MsMsii

1 msmsii♂∶ 1 Msmsii♀

甲型

两用系

乙型

两用系

Msmsii

100%雄性不育系

  • 雄性不育性由两对细胞核基因控制的,

  • 不育基因Ms对可育基因ms为显性,

  • 抑制基因 I 对非抑制基因i为显性,I基因抑制Ms不育基因的表达。

  • 甲型两用系不育株与乙型两用系可育株杂交可获得100%雄性不育系。


种子成本低,易于推广; MsMs ×Msf Ms ♂

♀ Msms×msms ♂

1 MSfMs♂∶1MsMs♀

1 msms♂∶1Msms♀

甲型

两用系

乙型

两用系

Msms

100%雄性不育系

细胞核基因互作雄性不育

复等位基因假说

  • 雄性不育性由细胞核同一位点上三个复等位基因所控制;

  • Msf为显性恢复基因,Ms为显性不育基因,ms为隐性可育基因,三者之间为显隐关系为Msf >Ms>ms。

  • 甲型两用系的不育株MsMs与乙型两用系的可育株msms杂交,可获得100%雄性不育系。


N 种子成本低,易于推广;

S

S

S

rfrf

Rfrf

rfrf

rfrf

保持系

不育系

N

RfRf

恢复系

不育系

F1

(二)核质互作雄性不育(CMS)

  • CMS一方面受细胞质不育基因(线粒体DNA、叶绿体DNA及质粒和附加体DNA)控制,呈现母性遗传。

  • 另一方面还受细胞核基因的控制,核内Rf基因可以克服细胞质雄性不育的效应。Rf基因为显性,通常为1对或几对,其等位基因即雄性不育性保持基因(rf)为隐性。

可育


核质基因互作育性 种子成本低,易于推广;

S (rfrf)

S (rfrf)

S (rfrf)

N (rfrf)

N (rfrf)

N (rfrf)

注:兰色代表雄性不育,红色代表保持系,黄色代表雄性可育


6 4 2
6.4.2 种子成本低,易于推广;雄性不育系的选育

一、 雄性不育材料的来源

⑴自然突变植物MS自然突变率约万分之几到千分之几,一般在古老农家品种或异花作物的自然突变率高于新品种或自花授粉作物。目前应用于生产的雄性不育源大多数都来自然突变。

⑵人工诱变 理化诱变剂诱发细胞质或细胞核基因突变,从而产生MS。但多数变异不能稳定遗传,目前做到定向诱变还很困难。

⑶远缘杂交将某物种细胞核置换到另一种不同的细胞质中,通过核质互作产生雄性不育。这是创造和转育新的雄性不育源的主要途径之一。在已发现的雄性不育材料中,其中约10%的GMS材料,约70%以上的CMS材料是通过种间或属间杂交而获得的。


一、 种子成本低,易于推广;雄性不育材料的来源

⑷地理远距离品种间、不同生态型品种间杂交及自交地理或生态隔离,基因型差异大,杂交易产生不育株;雄性不育多为隐性性状,通过自交可使隐性基因纯结合,出现不育株。

⑸生物工程创造MS如:原生质体融合,染色体异位、倒位,基因工程构建雄性不育基因等。

⑹引进不育源转育雄性不育系 引进雄性不育杂交种,进行自交分离,可得到雄性不育系。


小结 种子成本低,易于推广;

一、 雄性不育材料的来源

⑴自然突变

⑵人工诱变

⑶远像杂交

⑷品种间杂交及自交

⑸生物工程创造MS

⑹引进不育源转育雄性不育系


二、 种子成本低,易于推广;优良雄性不育系所具备的条件

  • 雄性不育遗传性稳定,不易受环境等因素影响。

  • 雄性不育彻底,不育株率为100%,不育度为95%以上。


雄性不育株数 种子成本低,易于推广;

不育株率=

× 100%

群体总株数

Σ 株数×级别

不育度=

× 100%

最高级别×总株数

不育株率和不育度

  • 不育株率(Rate of sterile plant)

  • 不育度(Degree of sterility)即雄性不育的程度,通常指雄性不育花占总花数的百分数。单株不育度是指雄性不育花占单株总花数的百分数。群体不育度是指雄性不育花占群体总花数的百分数,调查时一般把单花或单株按雄性不育程度进行分级,采用加权法统计单株和群体不育度。


二、 种子成本低,易于推广;优良雄性不育系所具备的条件

  • 雄性不育遗传性稳定,不易受环境等因素影响。

  • 雄性不育彻底,不育株率为100%,不育度为95%以上。

  • 雌蕊、蜜腺、花冠等正常。

  • 容易找到保持系。

  • 配合力高,抗病性强,经济性状优良。

  • 雄性不育恢复谱广,即容易找到恢复系(产品器官是果实、种子的园艺作物)。


三、 种子成本低,易于推广;雄性不育系的选育

细胞核雄性不育的选育

细胞质雄性不育的选育

核质互作雄性不育的选育

雄性不育系的转育


(一) 细胞核雄性不育的选育 种子成本低,易于推广;

  • 测交 以原始不育株为母本,同品种或其它品系可育株作父本进行成对测交,下一代鉴定各测交组合育性。

  • 自交,回交及兄妹交如测交F1全部可育,测交后代自交。如测交F1出现育性分离,选择不育株率高的组合中不育株为母本,进行成对回交,相应父本自交。或选择不育株率高的组合中不育株为母本,可育株为父本进行成对兄妹交。

  • 继续回交及兄妹交对回交及兄妹交进行育性鉴定,如果连续回交和兄妹交,其不育株率稳定在50%左右,即获得细胞核控制的雄性不育“两用系”,进一步鉴定甲、乙型两用系及核基因互作雄性不育系。


同品种可育株或其它品种可育株 种子成本低,易于推广;

原始不育株

MsMs

msms

×

Msms

全部可育Msms

育性分离

50%不育株 50%可育株

msms × Msms

×

×

育性分离

50%不育株 50%可育株

msms × Msms

多代兄妹交

多代兄妹交

1msms∶1Msms

两用系

1msms∶1Msms

两用系

1msms : 1MsMs : 2Msms

全可育淘汰

GMS系选育示意图


S 种子成本低,易于推广;

N

N

N

可育优良材料

细胞质不育

S

雄性不育

S

雄性不育

S

新的细胞质雄性不育系

(二)细胞质雄性不育的选育

细胞质雄性不育选育图示

选择配合力高性状优良的自交系或其它优良材料为轮回亲本,细胞质不育的雄性不育株为供体,饱和回交,即获得该轮回亲本的细胞质雄性不育系。


( 种子成本低,易于推广;三)质核互作雄性不育的选育

  • 胞质雄性不育系能否育成,首先取决于是否能找到相应的遗传稳定的保持系,所以寻找保持系是选育雄性不育系的关键。

  • 选育保持系常用的方法有测交筛选保持系和人工合成保持系两种。


测交及连续回交筛选保持系和恢复系 种子成本低,易于推广;

  • ⑴成对测交及自交以不育株为母本,以其它品种或原品种的若干正常可育株为父本,进行成对测交,同时相应的父本株作自交。鉴定每一个测交F1的育性,如果某一个测交后代的不育株率为100%,不育度为95%以上,则这就是雄性不育系;它的父本自交系就是保持系。

  • ⑵连续回交及自交通常各测交F1不育株率不同,选用不育株率高的F1作母本,用相应的父本成对回交,对应父本自交。下一代鉴定回交一代育性,选择不育株率高者再继续回交和自交,一般经3—6代饱和回交即可选育出雄性不育系,相应的父本系就是保持系。在从测交F1开始的选育过程中,如果发现某一测交组合F1或回交组合不育株率为0,则相应的父本系就是恢复系。


母 本 种子成本低,易于推广;

父 

S1代群体

N(rfrf)

(1)

N(rfrf)(保持系)

N(RfRf)

N(RfRf)

(2)

S(RfRf)

S(RfRf)

(育性分离,淘汰)

(3)

N(Rfrf)

S (rfrf)×N (rfrf)

S (rfrf)× N(RfRf)

S(rfrf)×N(Rfrf)

(BC1代) S (rfrf)

不育系

S (Rfrf)

全可育

育性分离

父本株(S0代)

测交筛选保持系示意图

×

原始不育株

S (rfrf)

S(Rfrf)

1S(Rfrf)∶2S(Rfrf)∶1S(rfrfs)

S1全可育

(2)

S (Rfrf)

(1)

S (rfrf)

(3)

1S (Rfrf)∶1S (rfrf)

全是不育株(该F1为雄性不育系。父本为保持系)。

育性分离则(继续筛选)

全部是可育株的组合(淘汰)

N(RfRf)

全可育

N (rfrf)

保持系

全可育


1 种子成本低,易于推广;.杂交 S(msms)×N(MsMs)

2.反回交 N(MsMs)×S(Msms)

3.自交 N(MsMs) N(Msms)

×育性不分离 育性不分离 × 育性分离

4.测交N(MsMs)S(msms)×N(msms) S(msms)×N(Msms) S(msms)×N(MsMs)

5.鉴定 淘汰 S(msms) N(msms) S(msms) S(Msms)N(msms) S(Msms) N(MsMs)

(获得B系) 不育系(A) 保持系(B) 恢复系(C)

人工合成保持系


(四) 种子成本低,易于推广;雄性不育系的转育

  • 通过选育或引种获得的雄性不育系。如果配合力不高或其他经济性状不符合育种目标时,就需要把雄性不育系的不育性转移到配合力高、经济性状符合要求的系统上去,这个育种过程就称为雄性不育系的转育。

  • 雄性不育系转育主要通过回交育种途径,即转育雄性不育性,又转育经济性状及配合力。回交供体为原始雄性不育系,轮回亲本为配合力高、经济性状优良的自交系,一般需要回交5—7代,具体过程参见回交育种,关于核基因互作雄性不育系的转育较为复杂,请参考有关文献。


甲品种 种子成本低,易于推广;

不育系

S (rfrf)

乙品种

测交筛选

N (rfrf)

×

S (rfrf) × N (rfrf)

饱和回交

S (rfrf)

乙品种A系

N (rfrf)

乙品种B系

CMS系直接转育示意图


6 4 3
6.4.3 种子成本低,易于推广;雄性不育系的利用

  • 利用雄性不育系配制F1代杂种是杂种优势利用最优化的制种手段。

  • 以果实或种子为产品的园艺作物,利用雄性不育系生产杂交种必须“三系配套”,特别注意杂种F1的父本必须是恢复系;

  • 以营养器官为产品的园艺作物F1的父本不要求一定是恢复系。


一、利用质核互作雄性不育系生产 种子成本低,易于推广;F1代杂交种

⑴设置制种隔离区生产F1代杂种雄性不育系与父本系(恢复系)按3~5∶1行比种植,隔离区内自由授粉或人工辅助授粉,在雄性不育系上收获的种子即为F1杂交种。用于商品生产。如果雄性不育系的不育株率和不育度均为100%,在父本系上收获的种子,下一代继续用于F1制种,否则另设父本隔离区繁殖父本系。

⑵设置雄性不育系繁殖隔离区

⑶设置保持系和父本系(恢复系)两个隔离区,分别繁殖留种。


不育系 种子成本低,易于推广;╳ 恢复系(父本系)

制种隔离区

恢复系繁殖隔离区

不育系 ╳ 保持系

保持系繁殖隔离区

不育系繁殖隔离区

利用胞质雄性不育系生产F1代杂交种


杂交一代制种区 种子成本低,易于推广;

不育系繁殖区

父本系

×

不育系

保持系

×

部分

部分

杂种一代种子

父本系种子

×

不育系种子

×

保持系种子

部分

部分

杂种一代种子

父本系种子

×

不育系种子

×

保持系种子

CMS两区三系制种法


二、 种子成本低,易于推广;利用雄性不育两用系生产F1代杂交种

  • 设置制种隔离区生产F1杂种雄性不育两用系(AB系)与父本系(恢复系)按3~5∶1行比种植,调整花期相遇,AB系株距为正常密度的1/2。从初花期开始,拨除AB系中50%的可育株,然后任其自由授粉或人工辅助授粉,在不育株上收获F1杂种用于生产。在父本系(恢复系)上收获父本用于下一代制种或另设父本繁殖区,繁殖父本系。

  • 设置隔离区繁殖雄性不育两用系。


父本系繁殖区 种子成本低,易于推广;

杂种一代制种区

两用系繁殖区

父本系

两用系

×

杂种一代种子

父本系

父本系种子

两用系

两用系种子

部分

×

父本系种子

父本系

杂种一代种子

×

两用系

保持系种子

GMS三区三系制种法

父本系

两用系

back


6.5 种子成本低,易于推广;自交不亲和系的选育和利用

自交不亲和系的概念

自交不亲和性的遗传和生理机制

选育自交不亲和系的方法

利用自交不亲和系制种的方法

自交不亲和系的繁殖


概 念 种子成本低,易于推广;

自交不亲和性

self-incompatibility

自交不亲和系

意 义

自交不亲和系

指两性花植物,雌雄性器官正常,在不同基因型的株间授粉能正常结籽,但是花期自交不能结籽或结籽率极低的特性。

具有自交不亲和性的植株,经多代自交选择后,其自交不亲和性能稳定遗传,同一株系的后代株间相互授粉亦不亲和的系统。

用于杂种种子生产,降低制种成本,提高种子纯度。

back


自交不亲和性的类型和遗传机制 种子成本低,易于推广;

二形

报春花科、荞麦

异型SI

千屈菜科

三形

自交不亲和性

单基因

茄科、豆科

配子体

双基因

禾本科

多基因

毛莨科

同型SI

单基因

十字花科、菊科

孢子体

十字花科芝麻菜

多基因

梧桐科可可

孢子体-配子体型


异型不亲和示意图 种子成本低,易于推广;-------二形花柱


异型不亲和示意图 种子成本低,易于推广;-------三形花柱


S 种子成本低,易于推广;

s

S1 S1

X S1 S1

S1 S2

X S1 S2

S1 S1

x S1 S2

S1 S1

X S2 S3

S1 S1

X S2 S2

S

和雌配子体具有不同S基因的花粉为亲和花粉反之,为不亲和花粉

s

配子体自交不亲和性

花粉

雌蕊

1、存在相同基因

完全相同

完全不亲和

纯 x 纯、杂 x 杂

部分相同

部分亲和

纯 x 杂

完全不同

完全亲和

2、无相同基因


S 种子成本低,易于推广;

S

s

s

Sx Sx

Sy Sy

Sx Sx

Sy Sy

I

II

Sx Sy

Sx Sy

Sx < Sy

Sx < Sy

Sx : Sy

Sx : Sy

Sx Sx

Sy Sy

III

Sx Sx

Sy Sy

IV

Sx Sy

Sx Sy

Sx > Sy

Sx < Sy

Sx * Sy

Sx * Sy

亲和与否取决于产生花粉的个体携带的S基因是 否 相 同

孢子体自交不亲和性


自交不亲和性生理机制 种子成本低,易于推广;

认可反应假说

糖蛋白假说

back


花期亲和指数 种子成本低,易于推广;

蕾期亲和指数

选育自交不亲和系的方法

优良自交不亲和系应具备的条件

(1)具有高度的花期系内株间交配自交不亲和性,且遗传性稳定,不受环境条件、株龄、花龄等因素影响。

(2)具有较高的自我繁殖能力,即采用克服自交不亲和性的方法,能够恢复其亲和性,如蕾期授粉有较高的亲和指数。

(3)具有较多的优良经济性状,自交多代生活力衰退不显著,胚珠和花粉有正常的生活力,抗病性强。

(4)具有较高的配合力。


系统不亲和性的选育 种子成本低,易于推广;

选育的方法

单株自交不亲和性的选育

自交不亲和性选择从配合力高的群体优良单株,在同一株上进行两种人工自交,即花期自交,以测定SI;蕾期自交,以便在具有SI时获得自交种子,供继续选择之用。

继代自交选择选择花期亲和指数低而蕾期亲和指数高的植株继续自交分离、选择,一般4~5代直到自交不亲和性和经济性状遗传性趋于稳定为止。

测定系统内兄妹交亲和指数,如果系统内株间兄妹交为自交不亲和,该系统才能成为自交不亲和系。测定方法:

(1)全组混合授粉法把10株等量花粉混合后,分别授于这10株的柱头上,测定亲和指数。该法优点简便、评价较准。其缺点是,如果出现亲和指数高的情况,难以淘汰和选择。

(2)轮配法任选10株进行正反交轮配,即P(P-1)=10×9=90个组合。测定各组合亲和指数,该法优点准确可靠,可用于基因型分析。缺点为工作量大。

(3)隔离区自然授粉法将待测株系分别种植在不同的隔离区、花期任其自然授粉、统计亲和指数。施法优点,简便省工,接近于实际,缺点同是不能进行遗传基因型分析。

back


父本繁殖区 种子成本低,易于推广;

制 种 区

2-4:1

蕾期自交留种

花期杂交得

其余株成熟后

去杂去劣混留

下年

F1

利用SI系制种的方法

SI x 父本自交系

严选去劣

优株套袋姊妹交


利用 种子成本低,易于推广;SI系制种的方法

SI x SI

该法适合于以营养器官为产品的园艺作物。在隔离区内,父、母本相互自由授粉,正反交为F1代杂种。分别设置父、母本隔离区,繁殖亲本 。

①正反交经济性状不同时,可分别在两个自交不亲和系上采收两种杂交种。

②正反交经济性状相似、双亲的亲和指数、种子产量相近时,父、母本为1∶1行比,混收F1杂交种。

③正反交经济性状相似、种子产量不同或亲和指数不同,则按1∶2~3的行比种植亲和指数高的低产亲本和亲和指数低的高产亲本

back


蕾期人工授粉 种子成本低,易于推广;

隔离区自然授粉

钢刷授粉

电助授粉

控制环境CO2浓度

花粉或柱头处理

自交不亲和系的繁殖


再见! 种子成本低,易于推广;


ad