园林植物花卉育种学ppt课件第5章杂交育种.ppt
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1、第五章有性杂交育种,第一节 有性杂交育种的类别和重要性,一、杂交育种(sexual cross breeding)概念 用不同基因型进行杂交,再经分离、重组,创造异质的后代群体,从中选择优良个体,并进一步育成新品种的方法。,二、有性杂交分类,近缘杂交 远缘杂交 近缘杂交:是指同一物种内品种间或类型间的杂交。它用于提高后代生活力及选育新品种。即常规杂交育种 远缘杂交(distant hybrid):植物分类单位上不同种或不同属及其以上类型间的有性杂交。它主要用于创造更丰富的变异类型。广义的杂交育种还包括杂交优势育种(F1 hybrid breeding),(1)是创造新品种新类型的重要手段如现代
2、月季、菊属、石竹属、唐菖蒲属、杜鹃属、大丽花属、郁金香属育种途径中主要的技术;品种改良创始性途径,三、杂交育种的意义,(2)杂交是生物进化的重要方式基因重组分离产生植物的多样性,通过选择向适应自然方向进化人工有意识杂交则向人类需要的方向进化。,(3)杂交是研究遗传理论的重要方法之一如三大遗传规律的发现在紫茉莉中发现了细胞质遗传杂交亲和性为分类提供了遗传依据,(4)杂交选育新品种具有重大经济效益方法简单,投资少,容易掌握、实施,植物授粉方式:自花授粉异花授粉常异花授粉植物,(5)有性杂交可广泛应用于各种授粉方式和繁殖方式的园林植物。,1)自花授粉:花粉从花粉囊散发出后,落到同一花的柱头上的授粉现
3、象。如凤仙花、矢车菊、香豌豆、牵牛花、扫帚草、桂竹香、羽扇豆、紫罗兰以及多数禾本科植物等。在实际应用上,自花授粉的概念,还指在花卉栽培上同品种间的授粉和在农业上同株异花间的授粉。,扫帚草,自花授粉植物,香豌豆,自花授粉植物,自花授粉的花的特点:(1)两性花,花的雄蕊常围绕雌蕊而生,而且挨得很近,所以花粉易于落到本花的柱头上;(2)雄蕊的花粉囊和雌蕊的胚囊必须是同时成熟的;(3)雌蕊的柱头对于本花的花粉萌发和花粉管中雄配子的发育没有任何生理阻碍。(4)花瓣一般没有鲜艳的色彩(5)自然异交率不到5%,闭花授粉:是一种典型的自花授粉,这类植物的花不待花苞张开,就已经完成受精作用。花粉直接在花粉囊里萌
4、发,花粉管穿过花粉囊的壁,向柱头生长,完成受精。因此,严格地讲不存在授粉这一环节,例如豌豆、花生等。闭花受精在自然界是一种合理的适应现象,植物在环境条件下不适于开花授粉时,闭花受精就弥补了这一不足,完成生殖过程,而且花粉可以不致受雨水的淋湿和昆虫的吞食。同时,还有利于物种保持纯合状态。,花生属于闭花授粉受精后,子房基部的分生组织进行细胞分裂,形成子房柄,把子房往外推出,约在开花后35天即形成肉眼可见的针状物,就是子房柄和先端的子房,合称果针。果针具有向地性伸长生长的特性,把子房送入土中,这过程称花生下针或落针,子房在土中膨大发育成为荚果。故花生是自然界罕见的地上开花地下结果的作物。,2)异花授
5、粉:一朵花的花粉传送到同一植株或不同植株另一朵花的柱头上的授粉方式。在花卉栽培上,不同品种间的授粉和作物栽培上不同植株间的授粉,也称异花授粉。如香雪球、万寿菊、石竹、毛地黄、金鸡菊、波斯菊、雏菊、罂粟、虞美人、旱金莲、勿忘草、矮牵牛、半枝莲、一串红、高雪轮、松虫菊、福禄考、鸡冠花、百日草、花菱草、百合、大丽花雌雄异株:石刁柏、杨树、柳树、银杏雌雄同株异花:落叶松、松树。雌雄同花:菊花、向日葵等,旱金莲,毛地黄,异花授粉植物的特点花单性,或雌雄异株植物;两性花,但雄蕊和雌蕊不同时成熟;雌、雄蕊异长或异位,也不能进行自花授粉;花粉落在本花柱头上不能萌发,或不能完全发育以达到受精的结果。(5)自然异
6、交率在50%以上。另常异花授粉植物,如翠菊,自然异交率在5%-50%之间,杂交育种包括杂交、选择和自交三个过程1、杂交是不同基因型配子的结合(1)基因的重组综合父母双亲的优良性状利用亲本基因间的互作而产生新的类型 互补作用 积加作用 重叠作用 显性上位作用 隐性上位作用 抑制作用http:/202.116.160.98:8000/course/ycx/Course/3-6.htm,四、杂交育种的原理,(2)遗传连锁的打破(交换)可以打破不利基因的连锁,从而获得新的或优良的类型,红色大花,蓝色小花,红色大花,红色大花,蓝色小花,蓝色小花,蓝色大花,红色小花,红色大花,2.选择使杂交群体及其后代的
7、基因频率发生变化,直观地表现为子代相对于亲代表型的变化定向选择可使群体的基因频率向需要的方向变化,3.自交基因纯化使优良的目的基因从群体中分离出来,杂合体比例:(1/2)r纯合体比率:1-(1/2)rn注解:r-自交代数;n-杂合基因位点数,按参与杂交亲本数目的不同,常可分为:单交复交(三交、四交、双交)回交多父本授粉聚合杂交等方式,第二节 杂交方式,一、单交又称成对杂交,即参加杂交的亲本只有两个,一为母本一为父本配成一对杂交。正交(A/B)反交(B/A)正反交的效果:核基因无区别,胞质基因不同若正反交一样,则优先考虑当地品种为母本,A X B,知识点:正反交、胞质遗传,单交的特点亲本少,操作
8、简单;重复性好;综合性状少.尽可能采取单交杂交及后代选择的规模不需很大。,二、复合杂交即在两个以上亲本参与的杂交。一般先配成单交,然后根据单交的缺点再选配另一单交组合或亲本,以使多个亲本的优缺点能互相弥补。,(AXB)X C,(一)三交(A/B/C)或(A/B/C)最后杂种中A、B的遗传成分各占1/4,C占1/2,(二)四交(A/B/C/3/D)(数字表示第几次)A、B、C、D的遗传比例各占?需3代杂交,(AXB)X(CXD),(三)双交(double cross)(A/B/C/D)遗传比例需2代杂交,复合杂交配合方式综合性状好的亲本最后杂交含主要目标性状的亲本最后杂交特点遗传基础复杂、后代分
9、离广泛可能选出更好的品种需较多的人力、物力育种周期较长,三、回交(一)回交(back cross)与回交育种的概念回交:两亲本杂交后F1所选单株与原两亲本之一进行 杂交,称为回交。回交育种:运用多次回交培育新品种的方法,回交的目的:在某一优良品种尚缺一二个有利性状时,用回交可将另一亲本具有这一二个有利性状的基因转移到该优良品种中去。表示方法:A/2B(表示回交,表示包括第一次杂交在内的回交次数,非轮回亲本,轮回亲本),回交一代表示为:或,轮回亲本:缺少某一二个有利性状的优良品种重复用作亲本,称轮回亲本.又因是有利性状的接受者,也称受体.轮回亲本应是综合性状较好,预计有发展前途的品种。非轮回亲本
10、:具有某一二个受体所缺少的有利性状的品种作亲本,只在开始回交时用1次,称非轮回亲本。因是有利性状的提供者,故称供体。所提供的有利性状最好是显性单基因控制的。,回交育种过程:从回交一代开始,每代都从杂种中选择具有供体的有利性状的个体与轮回亲本杂交。如此继续进行多次,直到最后得到所有性状与受体相似,但增加了从供体转来的有利性状的后代时为止。然后再进行12次自交,选出被转移性状为纯合的个体,进而育成新品种。,P1,F1,回交,轮回亲本,非轮回亲本OR供体亲本,(二)回交的遗传学效应增加轮回亲本的遗传成分;轮回亲本的基因频率逐渐增大1-(1/2)n+1(n为回交次数)非轮回亲本的基因频率逐渐减少基因型
11、纯合度受回交亲本影响;一般经56次回交,其后代的主要性状已接近轮回亲本,回交的次数,(三)回交育种的应用用于改良少数几个性状或输入某些特定性状1.在优良品种中输入抗性基因2.转育雄性不育和自交不亲和系3.改善育种材料的性状当育种材料某一性状表现较差时,可用该性状表现较好的品种为供体亲本进行回交4.克服远缘杂交不稔(不开花或只开花不结籽),(四)回交育种注意事项轮回亲本应综合性状优良,只有少数性状需要改良;要输入的性状必须是质量性状或遗传力高的数量性状,且在非轮回亲本中表现突出;数量性状的改良一般不用回交法;供体亲本输出性状优良,应由少数基因控制;输入性状为不完全显性或为少数基因控制时,回交次数
12、不宜过多,以免使输入性状被削弱。,四、多父本混合授粉(multiple parental pollination)(自由授粉)以一个以上的父本品种花粉混合授给一个母本品种的方式,称为父本混合授粉。去雄后任其自由授粉实质上也是多父本混合授粉。这种授粉方式虽然有时父本不清楚,但比较简单易行,而且后代分离类型比较丰富,有利于选择。,多父本混合授粉的特点:简便易行花粉来源广泛,后代变异丰富后代中有退化现象例子:地被菊品种金不换、美矮黄、乳荷由美矮粉和铺地荷花自然授粉选育出来,第三节 亲本的选择与选配,亲本选择根据育种目标从原始材料中选择优良的品种类型作为父母本亲本选配(在亲本选择的基础之上进行)从入选
13、的亲本如何进行配组杂交。如单交中选择父母本(正交还是反交)复交中的亲本先后顺序回交中的轮回亲本的确定,一、亲本选择的原则1.明确亲本选择的目标性状,分清主次一、二年生花卉,其观赏性由花色、花径、花期、花数、株幅、株形、株高等性状综合决定2.扩大育种原始材料,精选亲本3.亲本具有尽可能多的优良性状,4.亲本优良性状的遗传力要高性状遗传力(率)(heritability):又称遗传传递力,是指亲代将其遗传特性传递给子代的能力。在育种中,对一个性状进行选择的效果如何,主要取决于该性状的遗传传递能力的大小,即遗传力的大小。亲子间的相似程度高,说明该性状受环境影响小,其遗传力高。,优良性状的遗传力越强,
14、则杂交后代中优良性状越容易保持月季中古老品种(秋水芙蓉等)和野生蔷薇种(极春刺玫等)分别在优良栽培性状(连续开花性,鲜艳花色、重瓣性)和多种抗逆性(抗寒、抗旱、抗病等)上具有较强的遗传力,5.重视选用本地品种亲本中有一方能够适应当地水土。,二、杂交亲本选配的原则,两个亲本的优缺点要互补;可以有共同的优点,避免有共同的缺点有时难以两全其美(花数与花径)双亲来源在地理上较远或生态类型不同;菊花 美矮粉(美国)X毛华菊(中国),已培育了几十个优良品种尽量选择具有较多优良性状的亲本为母本;紫茉莉的花叶遗传,耧斗菜重瓣性遗传(母性遗传)栽培X野生时,一般用栽培品种作母本;本地X外地时,用本地品种作母本。
15、,4.双亲一般配合力好(P124)一般配合力(general combining ability):某一亲本品种在一系列杂交组合中杂交后代某一数量性状的平均表现。反应了该品种与其它品种杂交产生优良杂种后代的能力5.注意亲本育性及杂交亲和性;奇数倍体或非整倍体、重瓣品种等,有性生殖能力差菊科、百合属等有自交不亲和现象(杂交时亲缘关系不要太近)。6.注意亲本的遗传规律目标性状是显性还是隐性,是质量性状还是数量性状三色堇的纯色品种(无花斑)为隐性性状,若要保持这一性状,另一亲本也宜选纯色品种。,第四节 有性杂交技术,一、杂交前的准备工作二、亲本植株的培育与选择三、花粉的采集、贮藏及生活力测定四、隔离
16、、去雄与授粉五、杂交后的管理六、室内切枝杂交七、杂交种子的采收与贮藏,(1)花部构造和开花习性,杂交亲本确定后就要了解花部构造,开花习性授粉特点等,以便采取有效措施确保杂交成功。开花习性:花期(整株花花期与每朵花花期),开花顺序,每天开花时间。,1.熟悉育种材料,一、杂交前的准备工作,开花时间及花期长短(开花习性):,不同的园林植物其开花时间差异较大,如梅花、玉兰、连翘等在早春开花,悬铃木、牡丹、芍药等春季开花,荷花夏天开,菊花秋天开,蜡梅则怒放于冬季,而月季、矮牵牛、四季桂等一年四季均能开花。此外,不同品种的始花期、盛花期、终花期及整个开花过程的长短也不相同。通过观察明确不同植物及品种的花期
17、和开花规律对于人工杂交具有重要的指导意义,花是被子植物的生殖器官,是适应于生殖的变态短枝,花的各部分为变态叶。花的组成(部分):花柄(pedicel):连接茎与花的小枝;支持与运输;果实成熟时称果柄 花托(receptacle):花柄顶端、花各部分着生的部位;有时参与果实的形成。花萼(calyx):花托上最外层的变态叶(萼片)的总称;常为绿色,结构与叶相似;保护与光合作用。花冠(corolla):花萼内侧变态叶(花瓣)的总称;常具各种色彩和香气;保护和助授粉。,雄蕊群(androecium):一般一朵花中有多个雄蕊(stamen),总称为雄蕊群,是产生雄配子体的场所。雌蕊群(gynoecium
18、):花中央所有雌蕊(pistil)的总称,雌蕊位于花的中央,由柱头(stigma)、花柱(style)和子房(ovary)3部分组成;是产生雌配子体和孕育种子的场所。,花柄:起支持和输导作用。花托:是花柄的顶端膨大部分。花被:花萼与花冠的总称。雄蕊群:是一朵花中雄蕊的总称。由花丝与花药两部分组成。雌蕊群:是一朵花中雌蕊的总称。由柱头、花柱、子房三部分组成,Stamen,The male reproductive organ is called the stamenThe stamen is made up of the anther on top and the filament as the
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