【教学课件】第四章作物杂交育种.ppt

第四章 作物杂交育种,杂交育种指遗传性状不同的种、类型或品种间进行有性杂交产生杂种，继而对杂种加以选择培育，创造新品种的方法。第一节 品种间杂交第二节 远缘杂交育种第三节 当地主要作物的杂交育种,第一节 品种间杂交,品种间杂交是指同一种内不同品种（品系）间的杂交。通过双亲的基因重新组合，使杂种后代综合双亲的优良性状，而且由于来自双亲的不同显性基因相互作用或互补作用的结果，产生不同于双亲的新的优良性状。一、选配亲本的基本方法 二、杂交方式 三、杂交后代的处理 四、杂交育种程序,一、选配亲本的基本方法,杂交育种按其指导思想可分为两种类型，一种是组合育种，另一种是超亲育种。组合育种是将分属于不同品种的、控制不同性状的优良基因随机结合后形成各种不同的基因组合，通过定向选择育成集双亲优点于一体的新品种。超亲育种是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。选配亲本的原则,选配亲本的原则,双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状较好的推广品种 注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大的亲本 杂交亲本应具有较好的配合力,二、杂交方式,杂交方式是指一个杂交组合里要用几个亲本，以及各亲本间如何配置的问题。单交或成对杂交复交,单交或成对杂交,两个品种进行杂交称为单交(single cross)或成对杂交，以符号AB或A/B表示。两亲本杂交可以互为父、母本，因此又有正交和反交之分。如果称A()B()为正交，则B()A()为反交。,复交,复交方式涉及三个或三个以上的亲本，要进行两次或两次以上的杂交。复交的方式有：三交 双交 复交一般在下述情况下应用：当单交杂种后代不完全符合育种目标，而在现有亲本中还找不到一个亲本能对其缺点完全补偿时；或某亲本有非常突出的优点，但缺点也很明显，一次杂交对其缺点难以完全克服时，均宜采用复交方式。,三、杂交后代的处理,系谱法混合法 衍生系统法单籽传法,系谱法,系谱法 的定义系谱法的工作要点系谱法的优缺点,系谱法 的定义,自杂种第一次分离世代(单交F2、复交F1)开始选株，分别种植成株行，即系统，以后各世代均在优良系统中继续进行单株选择，直至选出性状优良一致的系统升级进行产量试验。在选择过程中，各世代予以系统编号，以便考察株系历史和亲缘关系，故称系谱法。,系谱法的工作要点,图5-1 系普法的示意图（以单交为例）,系谱法的优缺点,优点：应用这种方法在杂种早期世代，针对一些遗传力高的性状连续几代选择，起到了定向选择的作用；同时每一系统的历年表现都有案可查，比较容易全面地掌握它的优、缺点，而且系统间的亲缘关系十分清楚，有助于互相参证，育种工作者可以及早地把注意力集中在少数突出的优良系统上，有计划地加速繁殖和多点试验。,缺点：系谱法从F2起进行严格选择，中选率低，特别对多基因控制的性状，效果更差，因而使不少优良类型被淘汰。这个方法的另一个缺点是工作量大，占地多，往往受人力、土地条件的限制，不能种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失了出现的机会。,混合法,混合法的工作要点混合法的优缺点,混合法的工作要点,图5-2 混合种植法示意图,混合法的优缺点,衍生系统法,衍生系统法的工作要点衍生系统法的优缺点衍生系统法兼具系谱法和混合法的优点，又在不同程度上消除了两法的缺点。,衍生系统法的工作要点,单籽传法,单籽传法的程序单籽传法的优缺点,单籽传法的程序,单籽传法的优缺点,四 杂交育种程序,原始材料圃和亲本圃 选种圃 鉴定圃 品种比较试验生产试验和多点试验,第二节 远缘杂交育种,一、远缘杂交的概念二、远缘杂交育种的重要性三、远缘杂交的困难及其克服方法,一、远缘杂交的概念,通常将植物分类学上属于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交，称为远缘杂交。所产生的杂种称为远缘杂种。远缘杂交又可区分为种间杂交，如普通小麦硬粒小麦、陆地棉海岛棉、甘蓝型油菜白菜型油菜、栽培花生野生花生等；属间杂交如玉米高梁、玉米摩擦禾、普通小麦山羊草或偃麦草等。也有不同科、纲植物间杂交的报道。种内不同类型或亚种间的杂交称为亚远缘杂交，如籼稻粳稻等。,二、远缘杂交育种的重要性,将异种（属）植物的有利性状引入栽培品种创造新物种 创造异染色体系诱导单倍体利用杂种优势研究生物的进化,三、远缘杂交的困难及其克服方法,杂交不亲和性及其克服方法杂种夭亡、不育及其克服方法远缘杂种后代的分离与选择,杂交不亲和性及其克服方法,杂交不亲和性的概念远缘杂交不亲和性的原因杂交不亲和性的克服方法,杂交不亲和性的概念,远缘杂交时，由于双亲的亲缘关系较远，遗传差异大，染色体数目、结构不同，生理上也常不协调，这些都会影响受精过程。因此，远缘杂交常出现花粉不萌发、花粉管不能伸人柱头、花粉管生长缓慢或破裂、花粉管不能达到子房、雌雄配子不能结合形成合子，合子胚不发育，幼苗死亡等现象，这就是远缘杂交的不亲和性。,远缘杂交不亲和性的原因,自然界的各种生物类型都是在长期历史发展过程中所形成的，是一个独立的生存单位。为保持各物种的独立性，一般都存在种间生殖隔离，这是远缘杂交不亲和性的关键所在。其具体原因有：双亲受精因素的差异。双亲基因组成的差异,克服远缘杂交不亲和性的方法,注意亲本选择与组配 染色体预先加倍法 桥梁(媒介)法 采用特殊的授粉方法 植物组织培养随着组织培养等生物技术的不断发展，已创造出一些可用来克服远缘杂交不亲和性的方法，如柱头手术、子房受精、试管受精、体细胞融合等。,杂种夭亡、不育及其克服方法,杂种夭亡和不育的表现 杂种夭亡、不育的原因 杂种夭亡、不育的克服方法,杂种夭亡和不育的表现,（1）受精后幼胚不能发育或中途停止发育。（2）能形成幼胚，但幼胚畸形、不完整。（3）幼胚完整，但没有胚乳或极少胚乳，胚和胚乳虽发育正常，但胚和胚乳间形成糊粉层似的细胞层，妨碍了营养物质从胚乳进入胚。（4）由于胚、胚乳和母体组织间不协调，虽能形成皱缩的种子，但不能发芽或发芽后死亡。（5）F1植株在不同发育时期出现生育停滞或死亡。（6）由于生育失调，营养体虽生长繁茂，但不能形成生殖器官。（7）F1植株虽能形成生殖器官，但其构造、功能不正常，不能产生有生活力的雌、雄配子。,杂种夭亡、不育的原因,远缘杂种天亡和不育的根本原因是由于其遗传系统的破坏。具体说来，原因在于核质互作不平衡染色体不平衡 基因不平衡 组织不协调,杂种夭亡、不育的克服方法,幼胚的离体培养 杂种染色体加倍法 回交法 延长杂种的生育期 其他方法，如嫁接法,远缘杂种后代的分离与选择,远缘杂种后代性状分离的特点远缘杂种后代分离的控制远缘杂种育种技术,远缘杂种后代性状分离的特点,分离规律不强 分离类型丰富，并有向两亲分化的倾向 分离世代长、稳定慢,远缘杂种后代分离的控制,Fl染色体加倍 回交 诱导单倍体 诱导染色体易位,远缘杂种育种技术,杂种早代应有较大的群体 放宽早代选择的标准 灵活地应用选择方法,第三节 当地主要作物的杂交育种,一、水稻杂交育种二、小麦杂交育种三、油菜杂交育种,一、水稻杂交育种,亲本的选择 组合方式 杂种后代的选择加速水稻育种进程的方法,亲本的选择,矮生亲本 主体亲缘 地理距离远，生态型不同的亲本 抗性亲本,组合方式,稻杂交育种的组配方式很多，主要是单交和少数几个亲本的复交。双亲本和歧式杂交 双列选择交配法,杂种后代的选择,产量性状的选择 抗病虫性的选择品质性状的选择,加速水稻育种进程的方法,加代技术 组织培养 多点试验和加速繁殖,加代的主要模式,模式I(适于长江以北一季稻及长江流域的晚稻)：原地原季种植 海南冬育 原地原季种植。模式II(适于长江流域早稻)：原地早季种植 闽南或华南翻秋 海南冬育 原地原季种植。模式III(适于华南早季稻选育)：原地早季种植 就地翻秋 原地早季种植。模式IV(适于华南晚季稻)：原地晚季种 海南冬育 原地中季种，遮光短日处理 原地晚季种植。模式V(适于长江流域中季稻选育)：原地原季种植 海南冬育 原地中季种植。,加代的技术,种子休眠 品种对高温短日的反应 主要性状变化加代的栽培技术,二、小麦杂交育种,亲本选配 杂交方式 杂种后代的选育加速世代繁育,亲本选配,小麦杂交育种的亲本应该是综合性状较好；适应性较强，产量水平较高，目标性状突出，而且与其他亲本的一般配合力和特殊配合力高的当地品种和引进品种。选用具有这些基本特性，又有一定的遗传差异性，亲本间的性状又能互补的亲本杂交，并采用适合的选育方法，就能提高育种成效。,杂交方式,采用多亲本的复合杂交将多个亲本的性状综合起来以满足育种目标的要求。一般参加复交的亲本其综合性状不能太差，要把综合性状好的、适应性强的亲本放在最后一次杂交，使其在后代中的遗传成分占有较大的比重，以增强杂种后代丰产性和适应性。为加强杂种后代某一方面的性状，可以在杂交中多次使用具有该性状的亲本。,杂种后代的选育,杂种后代的培育 杂交后代的选择 杂种后代的选择方法很多，最基本的只有系谱法和混合法。,加速世代繁育,加速世代繁育是缩短育种年限，提高育种效率的重要措施 加速世代繁育的方祛有多种，归纳起来有利用地理上适宜的自然环境和季节异地加代、利用当地自然条件异季或使用加温设施，就地加代和利用人工调节温度、湿度和光照等因素的气候设备来增加世代。目前，利用温室和异地、异季加代已是国内外普遍采用的方法。,三、油菜杂交育种,油菜的品种间杂交油菜的近缘种间杂交,第四章 作物杂交育种,问题？,Any Questions?。,