作物育种学总论第5章第五章杂交育种分析课件.ppt

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1、第五章 杂交育种,杂交育种的理论基础 杂交亲本选配原则杂交技术与杂交方式杂种后代的选择方法杂交育种程序,本章重难知识点,2023/3/15,共73页,2,第一节、杂交育种的重要性及其理论基础,杂交(cross)：不同基因型配子结合或相互交配产生杂种的过程杂交育种(sexual cross breeding)：通过人工杂交将两个或两个以上亲本的优良性状综合到一个个体中，继而从分离的后代群体中，通过人工选择、培育和比较鉴定，获得遗传相对稳定、有栽培利用价值的定型新品种的育种方法,一、基本概念,2023/3/15,共73页,3,二、杂交育种的重要性,是重要的育种手段之一是与其它育种途径相配套的重要程

2、序杂交育种可同时改良多个目标性状 更适于自花授粉植物的品种选育,2023/3/15,共73页,4,三、杂交育种的遗传原理,基因重组：使分散在不同亲本中控制不同有利性状的基因组合在一起，形成具有不同亲本优点的后代基因累加：通过基因效应的累加，从后代中选出受微效多基因控制的某些数量性状超过亲本的个体基因互作：通过非等位基因之间的互作产生不同于双亲的新的优良性状,2023/3/15,共73页,5,第二节、亲本选配,亲本选配：根据育种目标选择携带不同有利基因的亲本，进行适当的组配，为杂交后代提供恰当而广泛的遗传基础，为杂交育种的成功创造必要条件包括杂交亲本选择和杂交组合配置两方面的含义,2023/3/

3、15,共73页,6,亲本选配的重要性,亲本选配是杂交育种成败的关键：亲本选配得当，在杂交后代中就能选育出优良品种。而亲本选配不当则往往事倍功半，甚至劳而无获提供广泛而适宜的遗传基础，创造更多的选择机会：有利基因一般存在于种内不同变种、不同品种的不同种质内,2023/3/15,共73页,7,胜利麦燕大1817组合中选育的优良品种,2023/3/15,共73页,8,亲本选配的原则,2023/3/15,共73页,9,1、互补原则：双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上的优缺点尽可能互补,2023/3/15,共73页,10,2023/3/15,共73页,11,桂朝2号水稻品种的亲本选配,2

4、023/3/15,共73页,12,碧玛一号的亲本选配,2023/3/15,共73页,13,小麦杂交育种的经验,2023/3/15,共73页,14,2、适应性原则：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,北京农业大学对150个国内外小麦推广良种的系谱分析（1980），双亲为推广品种的有64个，父母本一方或祖代一方（复交）为推广品种的有74个，两者总和占调查品种数的94%。,2023/3/15,共73页,15,徐州142：作为徐州154、徐棉6号、中棉所12、鲁棉6号的亲本之一邢台6871：作为中棉所12、鲁棉6号和冀棉10号的亲本之一中棉所10号：作为中375、鲁S2、豫早58等夏

5、播短季棉的亲本之一这三个品种在黄河流域棉区都曾是丰产性和适应性较好的推广品种。,适应性原则实例,2023/3/15,共73页,16,3、遗传差异原则：注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材料相互杂交,我国杂交育成的冬小麦推广品种的系谱分析表明（1983），几乎全部都是在杂交亲本中，使用一个国外品种或有国外品种亲缘的品种育成的。,2023/3/15,共73页,17,岱字棉系统、斯字棉系统、乌干达棉系统的遗传基础复杂，系统来源不同，生态类型差异较大，从各系统中选择性状较好的品种作杂交亲本，杂种后代都表现较好鲁棉1号、陕棉4号、豫棉1号、泗棉2号、鄂沙28、鄂荆92等（亲本

6、之一：岱字棉15）以斯字棉2号的衍生品种为亲本之一，杂交育成的优良品种有冀棉8号等。,棉花杂交育种的经验,2023/3/15,共73页,18,4、配合力（combining ability）原则：杂交亲本应具有较好的配合力,选择一般配合力高的亲本，在此基础上选择特殊配合力高的杂交组合，以提高基因的累加效应，从中选育新品种配合力的高低只有通过测配杂交组合，根据后代的表现才能知道油菜：206A角果粒数的一般配合力高，是很多高产组合的亲本；华杂6号双亲的特殊配合力高优良品种优良亲本：好品种不一定是个好亲本，而好亲本最好同时也是个好品种（一个优良亲本，其配合力高，且自身综合性状也优良）,2023/3/

7、15,共73页,19,第三节 杂交技术与杂交方式,一、杂交技术调节开花期 控制授粉 授粉后的管理,2023/3/15,共73页,20,二、杂交方式,杂交方式：指一个杂交组合里要用多少亲本，以及亲本间如何配置的问题,2023/3/15,共73页,21,（一）单交（single cross）,又称成对杂交，用两个亲本进行杂交。以符号AB或A/B表示正反交（reciprocal cross）：如果称A（）/B（）为正交，则B（）/A（）为反交中棉12（乌干达4号邢台6871）、徐州514（中7徐州114）,2023/3/15,共73页,22,棉花叶形正交和反交的F1和F2表现,2023/3/15,共

8、73页,23,又称多亲杂交、复合杂交：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三交、双交、四交、五交、聚合杂交,（二）复交（multiple cross）,2023/3/15,共73页,24,1、三交（three way cross）,三交：3个亲本进行两次杂交表示为A/B/C，即(AB)C：/表示第一次杂交，/表示第二次杂交，即先将A、B杂交，A作母本，B作父本，子一代A/B再与C杂交如果三交方式为A/B/C，则表示以A作母本，子一代B/C作父本再次杂交,2023/3/15,共73页,25,三交育种实例,农大17 鹅冠168(穗长、晚熟、茎粗壮)F1 早洋麦(综合性状好、穗小)农

9、大45及其选系东方红1,2,3号(中晚熟、穗大、综合性状好),2023/3/15,共73页,26,2、双交(double cross),双交：是指两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是三个或四个亲本。(A B)(C D)或A/B/C/D(A C)(C D)或A/C/C/D,2023/3/15,共73页,27,双交育种实例1,2023/3/15,共73页,28,双交育种实例2,华北672 辛石麦 早熟1号 华北672,(综合性状好,丰产,晚熟,粒小,不抗病),抗三锈,早熟,粒大,抗三锈,综合性状好,F1 F1,北京10号,(株矮,秆壮,长相好,中熟,抗锈能力有所提高,丰产,粒中等),2023/3

10、/15,共73页,29,3、四交,四交：四个亲本先后杂交(A B)C D 或 A/B/C/3/D 或A/B/C/D 五交，六交,2023/3/15,共73页,30,4、循序杂交,也叫添加杂交或阶梯杂交：多个亲本逐个参与杂交的方式。每杂交一次，加入一个亲本的性状。添加的亲本越多，杂种综合优良性状越多，但也可能综合不良性状杂交方式:A/B/C/3/D/4/E在采用4个以上亲本进行循序杂交时，一般要求各个亲本综合性状都较好，且杂交次序越后，对亲本综合性状水平要求越高,2023/3/15,共73页,31,循序杂交需注意的问题,遗传力高的性状先进行杂交综合性状好的亲本后用于杂交当单交亲本之一的优良性状为

11、隐性时，应将F1自交后再与第三个亲本杂交。,2023/3/15,共73页,32,5、聚合杂交（Convergent cross）,概念：通过多次杂交将多个亲本的优良性状聚合在一个后代群体中的杂交方式。类别：分为最大基因重组、超亲基因重组、超亲基因重组与不完全回交结合、超亲基因积累与回交结合的原则进行的聚合杂交等四种类型,2023/3/15,共73页,33,第一年AB CD EF GH A占50%第二年 A占25%第三年 A占12.5%,（1）根据最大重组原理的聚合杂交：,2023/3/15,共73页,34,第一年AB AC AD AE A占50%第二年 A占50%第三年 A占50%,（2）根据

12、超亲重组原理的聚合杂交：,2023/3/15,共73页,35,（3）根据超亲重组与不完全回交结合原理的聚合杂交：第一年AB AC AD AE A占50%第二年 A A A A A占75%第三年 A占75%第四年 A占75%,2023/3/15,共73页,36,（4）根据超亲积累与回交结合原理的 聚合杂交（聚合回交）：第一年 AB AC AD AEA占50%第二年 A2B A2C A2D A2EA占75%第三年 A3B A3C A3D A3EA占87.5%第四年 A4B A4C A4D A4EA占93.8%第五年 A占93.8%第六年,2023/3/15,共73页,37,复交方式的应用,随着生产

13、的发展，育种目标日益全面，复交方式已被广泛应用。如我国棉花育种中，上世纪70年代复交育成的品种只有7个，占杂交育成品种总数的18%；而80年代复交育成的品种有24个，占杂交育成品种数的52%。,2023/3/15,共73页,38,甘蓝型油菜中油821的选育过程,2023/3/15,共73页,39,甘蓝型油菜中油821的选育过程,2023/3/15,共73页,40,（三）多父本授粉,用一个以上父本品种的混合花粉对一个母本进行一次授粉的方式。如甲(乙+丙)方法：将母本种植在若干选定的父本之间，去雄后任其自然授粉,2023/3/15,共73页,41,（四）回交,两个品种杂交后，子一代再和双亲之一重复

14、杂交，称为回交（backcross）符号表示：(AB)AA或A3/B或 A3B回交是杂交的一种特殊形式,2023/3/15,共73页,42,第四节、杂种后代的选择,一、系谱法,2023/3/15,共73页,43,（一）系谱法(Pedigree Method),系谱法是从杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始选株，分别种成株行，即系统，以后各世代均在优良的系统中选择优良单株，直到选出优良一致的系统，并将其升级进行产量比较试验为止的过程。,2023/3/15,共73页,44,F1选优势组合F2选择优势组合中的优良单株F3选定优良的系统F4促进系统的稳定,（二）系谱法的工作要点,2023/3/

15、15,共73页,45,杂种各世代工作内容简表,2023/3/15,共73页,46,系谱法育种示意图,2023/3/15,共73页,47,二、混合法(bulk method),（一）工作要点：在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混合种植，不加选择，直到估计杂种后代纯合百分率达到80%以上时，才开始选择一次单株，下一代即成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验。,2023/3/15,共73页,48,育种目标涉及的许多性状是数量性状，受多基因控制，在杂种早代纯合个体很少。,（二）理论依据：,2023/3/15,共73页,49,系谱法与混合法的比较,系谱法从第一次分离世代开始选单株，直至外部形态

16、性状基本稳定；混合法在分离的早期世代不选单株，按组合混合种植，直到群体中纯合体频率达80%左右的世代选择一次单株；在获得稳定株系后，两种方法在处理品系方面采用相同或相似的手段。,选择方法比较：,2023/3/15,共73页,50,系谱法与混合法的比较,对质量性状及遗传力高的数量性状系谱法可及早掌握优良材料，效率高；对遗传力低的数量性状混合法在晚代进行选择，效果好；系谱法利于消除不同植株间的生存竞争，保留育种目标性状，混合法利于发展植株的适应性和抗逆性，但也会保留不利性状。,选择效果比较：,2023/3/15,共73页,51,系谱法与混合法的比较,系谱法工作量大，混合法工作量小；系谱法便于及时繁

17、殖推广优良品种；系谱法系谱详尽，且当代选择结果在次年可得到验证；混合法育种年限较长。,工作量等比较：,2023/3/15,共73页,52,三、衍生系统法(derived-line method),衍生系统：指可追溯于同一单株的混播后代群体。在杂种第一或二次分离世代选择一或二次单株，随后改用混合法种植各单株形成的派生系统，每代根据派生系统的综合性状、产量表现及品质测定结果，选留优良派生系统，淘汰不良派生系统，直到当选派生系统的外观性状趋于稳定时，再进行一次单株选择，下年种成株系，以后选优系进行产量试验,2023/3/15,共73页,53,衍生系统法的优点,系谱法与混合法相结合：在混合进级过程中，

18、表现了混合法的优点，在杂种早代选株又体现了系谱法的优点。既可尽早获得优良株系材料，又可在系统内保存较大的变异。既可减少早期世代的工作量，又可避免混播条件下群体中不同类型的竞争。,2023/3/15,共73页,54,四、单籽传法(Single Seed Descent Method)即SSD法,从杂种第一次分离世代开始，每株取1粒(或者2粒)种子混合组成下一代群体，直到纯合程度达到要求时(F6及以后世代)再按株(穗)收获，下年种成株(穗)行，从中选择优良株(穗)系，以后进行产量比较,2023/3/15,共73页,55,加性效应在世代间是稳定的：随着世代推进，株系间加性遗传方差逐代增大，株系内加性

19、遗传方差逐代减小,“一粒传”的理论依据,2023/3/15,共73页,56,杂种后代处理方法比较图,2023/3/15,共73页,57,第五节 杂交育种程序,1、原始材料圃和亲本圃2、选种圃、杂种圃或混合种植圃3、鉴定圃4、品种比较试验5、区域试验，生产试验，多点试验6、种子繁殖,一、杂交育种程序,2023/3/15,共73页,58,1、原始材料圃和亲本圃,种植原始材料或亲本,2023/3/15,共73页,59,小麦原始材料圃的苗期,2023/3/15,共73页,60,亲本圃,2023/3/15,共73页,61,2、选种圃,种植杂种各世代当选单株株系或杂种混合群体等。,2023/3/15,共7

20、3页,62,F1表现整齐一致,2023/3/15,共73页,63,F2的分离。可看到株高、穗形、叶色等都有分离。,2023/3/15,共73页,64,F3系统,2023/3/15,共73页,65,F3系统内仍有分离,2023/3/15,共73页,66,F4系统群,2023/3/15,共73页,67,3、鉴定圃,主要种植从选种圃升级的新品系,进行初步的产量比较试验及性状的进一步评定。条播，种植密度接近大田生产。一般小区面积较小，2-4次重复，进行1-2年。,2023/3/15,共73页,68,鉴定圃，每一小区为一品系,2023/3/15,共73页,69,4、品种比较试验,种植鉴定圃升级的品系或继

21、续进行试验的优良品种。小区面积较大，重复可设4-5次，遵照田间试验设计要求进行，试验年限2-3年。,2023/3/15,共73页,70,5、区域试验、生产试验、多点试验,在品种比较试验之后即可将品系送到不同省份进行区域试验，其中少数品系还可以在生产条件下进行较大面积的生产试验。,2023/3/15,共73页,71,品比试验,2023/3/15,共73页,72,6、种子繁殖,及早设置种子区来生产各个品系的纯、良种子。对有苗头的新品系建立较大面积的繁殖田，以供生产试验和示范推广之用。,2023/3/15,共73页,73,种子繁殖区，通道用于去杂,2023/3/15,共73页,74,二、加速育种进程的方法,1、加速世代进程（方法：1、异地异季加代，如北种南繁、南种北育、等；利用温室就地加代；结合单倍体育种技术，缩短杂种分离世代 2、加速试验进程（方法：1、优异材料可越级试验；2、及时并加快繁殖种子）,