《有性杂交育种》PPT课件.ppt

有性杂交育种学习要求 【目的要求】 1、了解：远缘杂交不亲和性、不育性、不稔性的特点及其克服方法。 2、理解：有性杂交育种的意义。 3、掌握：常规有性杂交育种、回交育种、远缘杂交育种的基本概念和程序 。 【学习内容】 第一节 有性杂交育种的概念、特点与重要性 第二节 有性杂交亲本的选择选配 第三节 有性杂交的方式与技术 第四节 有性杂交后代的选择与培育 第五节 回交育种 第六节 远缘杂交育种 【学习重点】 有性杂交的方式和技术 【学习难点】 常规有性杂交育种、回交育种、远缘杂交育种的基本原理。 第五章 有性杂交育种 杂交 不同基因型配子结合产生杂种，谓之杂交。 有性杂交育种的类型 常规杂交育种 优势育种 远缘杂交育种 1 有性杂交育种（常规杂交育种） 通过人工杂交的的手段，把分散在不同亲本上的 优良性状组合到杂种中，对其后代进行多代培育选择 ，比较鉴定，以获得遗传性相对稳定、有栽培利用价 值的定型新品种的育种途径。 v1.1 有性杂交育种的重要性 人们根据遗传规律,按照育种目标,使具有不同 遗传基础的两个亲本按照预定计划进行杂交,有可能 在杂种后代中选出人们预期的综合了双亲优良性状 的单株，进一步对这些优良单株进行选择培育，从 而获得一个预期的新品种。 v1.2 有性杂交育种的方式 两亲杂交 指参加杂交的亲本只有两个，又称成对杂交。 金冠苹果元帅苹果 河北鸭梨砀山酥梨 多亲杂交 *添加杂交 多个亲本逐个参与杂交的方式。 AB F1 C F1 D F1 *合成杂交 参加杂交的亲本先配成单交种，然后将两个单交种杂交，这种多亲杂 交方式，称合成杂交。 *多父本授粉 用一个以上父本品种的混合花粉授给一个母本品种的方式。 ABCD F1 F1F1 多亲 杂交 v*回交 杂交第一代及其以后世代与其亲本之 一再进行杂交。 回交育种 采用多次回交方法育成新 品种。 AB F1B BC1F1B BC2F1B v1.3 有性杂交亲本的选择与选配 亲本选择 根据育种目标选用具有优良性 状的品种类型作为杂交亲本。 亲本选配 从入选的亲本中选用哪些亲本 配组杂交。 1.3.1亲本选择的原则 亲本应尽可能优点多缺点少 以目标性状作为重点选择标准 重视选用地方品种 亲本的一般配合力要高 v1.3.2 亲本选配的原则 *父母本性状互补 不同性状的互补 早熟、抗病 同一性状的单位性状互补 早熟性：开花 早造成的早熟；果实生长发育快的早熟 *选用不同生态类型的亲本配组 不同生态型的品种遗传差异大，杂交后代 分离的变异类型多，从中选出理想类型的机会 大。白梨-适应冷凉干燥气候;沙梨-适应高温 多湿气候. *以优良性状多的亲本为母本 母本细胞质对后代有影响，后代性状较多 倾向于母本。 栽培品种 与 野生类型杂交，以栽培类 型为母本。 亲本选配的原则 *亲本之一的性状应符合育种目标 育种目标为显性时，亲本之一应有这种显性性状 。 育种目标为隐性时，亲本之一至少具有该隐性性 状。 *用一般配合力高的亲本配组 一般配合力是指某一亲本品种与其他品种杂交的 全部组合的平均表现。 一般配合力高的亲本配组有可能育成超亲的定型 品种。 *注意父母本的开花期和雌雄蕊的育性 早开花的作父本，晚开花的作母本；雌蕊健全的 作母本，雌蕊退化的只能作父本；雄蕊退化，雌蕊健 全的只能作母本。 v1.4 有性杂交技术 1.4.1 有性杂交前的准备工作 制定杂交计划，准备杂交用 具 1.4.2 亲本株的培育和选择 1.4.3 隔离和去雄 1.4.4 花粉的制备 1.4.5 授粉、标记和登记 1.4.6 杂交后的管理 对杂交母本植株加强管理,包括及时施肥灌水、病虫害防治， 其它一些意外损害的防止。 v1.5 有性杂交后代的培育与选择 1.5.1 杂种的培育 在杂种后代的培养过程中， 提供适合杂种后代发育的条 件，提供相对一致的环境 条件；根据育种目标的要求， 提供的条件要有利于育种性状的表达和发育。 1.5.2 用种子繁殖植物有性杂交后代的选择 1.5.2.1系谱法 杂种第一代(F1) *分别按杂交组合播种，每一组合种植几 十株，两旁种植父母本。 *根据组合淘汰很不理想的组合，中选组 合内一般不进行株选。只淘汰假杂种和个别性 状显著不良的植株。 *按组合收获种子 杂交后代的系谱选择(F1): 按组合播种;淘汰不良组合; 优良组合按组合混合收获种子. CBDA AB AD BD 淘汰 淘汰 BD AD 淘汰 AB # # # # # # 淘汰 杂交F2代选择 F2种子按组合分区播种;组合间的比较， 淘汰不良组合;优良组合中选留优良单株优良单株进行 隔离自交，并分单株留种. 优株2 优株1 杂种第三代(F3) 的选择 v将F2代的优良单株后代分别按小区播种 ， v每一个单株后代成为一个系统。 v每一小区种植几十株，每隔5-10个小区 设一个对照。 v注意比较株系间的优劣，在优良株系中 继续选留优良单株分别留种。 vF4代及以后 *继续按单株分区播种，并进行株 系间比较。淘汰不良株系保持优良 株系。 *在优良株系中继续选择优株隔离 自交留种，分单株采种。 *如果同一株系中单株性状表现稳 定一致的系统，可混合采种（但系 统间必须隔离）。 有性杂交后代的选择 v1.5.2.2 混合单株选择法 从F1分组合混合采种，混合种植，一 直到F4或F5，最后进行一次单株选择。 主要适用于自花授粉植物。 v1.5.2.3 单子传代法 从F2开始每代从各单株取一粒种子播 种下一代（往往每株取3粒，组成3份播 种材料，2份播种，1份保留），每代不 进行选择，一直繁殖到遗传性状不再分 离的世代为止（ F4或F5代），再将每个 单株种子分别采收，分别播种，进行株 系间比较鉴定，一次选出符合育种目标 的株系，升级鉴定。 自交纯合 Aaaa AaAa AA 2Aa aa vaa 纯合基因型所占比例 为25% 回交 AAaa Aaaa 2Aa 2aa vaa纯合基因型所占比例 为50% 1.6 回交育种 1.6.1 回交育种的效应 *增加杂种后代群体内具有轮回亲本性状个体比 例,如下例所示: v F1自交和回交后代群体内某种纯合基因型出现的频率 交配 方式 基因对对数( n) 123456 n F1 自交 1/4 1/1 6 1/6 4 1/256 1/1024 1/4096 (1/4)n F1 回交 1/2 1/41/81/16 1/321/64(1/2)n 回交的育种效应 v*增强杂交后代的轮回亲本性状 设甲亲本性状为 A,乙亲本性状 为a,两亲的杂交一代与乙亲本回交后的基 因频率变化如下 AAaa F1 Aaaa (F1基因型中A,a基因各占 50%) BC1F1 2Aa 2aa (BC1F1 中A基因占25%, a 基因占75%) v1.6.2 回交育种的方法 1.6.2.1 亲本的选配 轮回亲本的综合性状优良,只 有一、两个性状需要改良， 非轮回亲本的输出性状表现突 出且由少数基因控制 v1.6.2.2 回交后代的处理 v*非轮回亲本性状为显性时，从F1 和每 次回交子代中选择具有非轮回亲本优良性 状的个体与轮回亲本回交。 v (非轮回亲本显性 , 轮回亲本隐性 ) v F1 v BC1F1 v BC2F1 v*当非轮回亲本的性状为隐性时，就要将F1和每次回交的子代分 别自交一次，才能从后代中选出具有该优良性状的个体继续回交 。 v F1 (通过自交分离出非隐性性状单株 继续回交) v F2 v BC1F1 （自交产生 ） v BC1F2 v BC2F1 （自交） v BC2F2 v1.6.2.3 回交次数 基因不存在连锁，若双亲间有n对基因差异，则回交r 次以后 ，从轮回亲本导入基因的纯合体比率为（1-1/2r)n 例 若n=10，则回交5次后从轮回亲本导入基因的纯合体比率为 72.8%，回交6次后为85.5%。 有限回交 回交1-3次后转为自交。 饱和回交 连续回交一直到出现满意的性状为止。 v1.6.2.4 回交后代的群体规模 回交后代每代种植100株左右 若输出性状的基因与不良基因连锁，种植的株数约增至200株 。 一般经过4-6代回交就能得到所需要的类型。 v2 远缘杂交育种 远缘杂交 指亲缘关系疏远 的类型之间的杂交。一般指不同 种、属以上类型间的杂交。 远缘杂交-属间杂交 苹果 梨 远缘杂交种间杂交 球茎甘蓝 抱子甘蓝 v2.1 远缘杂交的特点 v2.1.1杂交不亲和性及克服途径 远缘杂交时，通常表现不能结籽或结籽不正常（种子极少或只有瘪籽 等）的现象。 *克服途径 染色体加倍 将双亲或亲本之一的染色体加倍 选择适当亲本 利用染色体数较多的种作亲本 有性媒介 利用与双亲亲缘关系近的第三种作桥梁: 矮生扁桃 山毛桃F1 普通桃 混合授粉 重复授粉 花柱短截 应用植物激素 赤霉素、萘乙酸、吲哚乙酸、硼酸 v2.1.2 杂种的不育性及克服途径 杂种不育性 在远缘杂交中,应用 克服杂交不亲和的措施虽然产生了受精 卵,但是这种受精卵由于与胚乳或母本的 生理机能不协调,在个体发育中表现出一 系列不正常的发育,以致不能长成正常植 株的现象。 克服途径 胚胎培养，嫁接，改善发 芽和生长条件 v2.1.3 杂种的不稔性及克服途径 杂种的不稔性 是指远缘杂种植株由 于生理上的不协调而不能形成生殖器官 ，或由于减数分裂过程中，染色体不能 正常联会、不能产生正常配子而不能结 籽的现象。 克服途径 染色体加倍，回交，蒙导 法，延长培育时代，改善营养条件 杂种优势育种学习要求 【教学目的】 1、了解：杂种优势机理。 2、理解：配合力概念及计算方法、雄性不育性及自交不亲和性的遗传机理及生产应 用。 3、掌握：杂种优势、配合力、自交系、雄性不育系及自交不亲和系的概念，自交系 、雄性不育系、自交不亲和系的选育及繁殖方法。 【学习内容】 第一节 杂种优势的概念、特点与利用价值 第二节 杂种优势育种的一般程序 第三节 杂种种子（苗）生产 第四节 雄性不育系的选育利用 第五节 自交不亲和系的选育利用 【学习重点】 雄性不育系的选育利用；自交不亲和系的选育利用。 【学习难点】 杂种优势机理、配合力概念及计算方法、雄性不育性及自交不亲和性的遗传机制及 应用 v3 杂种优势育种 杂种优势 是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的 F1植株在生 活力、生长势、适应性、抗逆性和丰产性等方面超过双亲的现象. 两个遗传组成两个遗传组成 不同的亲本杂不同的亲本杂 交产生的交产生的F1F1植植 株在生活力、株在生活力、 生长势、抗逆生长势、抗逆 性和丰产性等性和丰产性等 方面超过双亲方面超过双亲 的现象的现象 异花授粉植物连异花授粉植物连 续自交多代出现续自交多代出现 生理机能衰退，生理机能衰退， 如植株生长势及如植株生长势及 抗性减弱，生活抗性减弱，生活 力下降，经济性力下降，经济性 状退化，产量降状退化，产量降 低的现象低的现象 杂 交 显显 性性 自 交 隐隐 性性 同一遗传效应同一遗传效应杂种优势自交衰退 D AA bb cc Dd aa BB CC d A b c Dd a B C D AA bb cc Dd aa BB CC d P1P2F1 P1P2 3.1杂种优势产生的原因与杂种优势的度量 3.1.1杂种优势产生的原因 *显性假说 A.B.Bruce等首先提出.优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的显性效应显性效应和非等和非等 位基因间这些显性效应的位基因间这些显性效应的累积累积作用作用 *超显性假说：由G.H.Schull等提出.优势来源于等位基优势来源于等位基 因间的因间的互作互作，基因间无显、隐关系，基因间无显、隐关系。由于具有不同作用的 一对等位基因在生理上相互刺激，使杂合个体比任何纯合 个体在生活力和适应性都有优势。 Aa AA和 aa 若在一基因位点上存在若干若在一基因位点上存在若干复等位复等位基因，那么基因，那么 a1a2 a1a3 a1a4 . anan-1 a1a1 a2a2 a3a3 . anan v*上位性与杂种优势 上位性是指非等位基因的相互作用，当两对基因在一起相互作用时 ，其基因型值偏离两者相加之值。 v*基因组互补与杂种优势 认为杂种优势是由于杂种一代DNA复制、RNA转录和蛋白质转译 上量的增加，是遗传信息量和核糖体DNA重复数的增加，是由于 杂种细胞中各种酶和调控单元工作效率的提高。 v*基因网络系统与杂种优势 认为不同基因型的生物都有一套保证个体正常生长与发育的遗传 信息。基因组将这些信息编码在DNA上，组成了一个使基因有序 表达的网络，通过遗传程序将各种基因的活动联系在一起，如果 某些基因发生了突变，则会影响到网络中的其他成员，并通过网 络系统进一步扩大其影响，发展成为可见的变异。 杂种优势是将两个不同的基因群组合在一起形成新的网络系统。 在这个新的网络系统中，等位基因成员可以处在最佳的工作状态 ，使整个遗传体系发挥最佳效能。 v3.1.2 杂种优势的度量 *中亲优势 指F1 的某一数量性状的平均值与双亲(P1,P2)同一性状平均值(中 亲值MP)差数的比率. Hm = 100% *超亲优势 用双亲中较优良的一个亲本的平均值(Ph)作为度量标准,衡量F1平 均值与高亲平均值差数的比率. Hp= 100% F1-(P1+P2)/2 (P1+P2)/2 F1Ph Ph v*超标优势 是指F1的某一数量性状的平均值与标准品种(目前生产上正在推广 的品种)同一性状的平均值差数的比率. Hs= 100% v*杂种优势指数 用某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值,度量F1 超过双亲平均值的程度. F1 CK CK F1 (P1+P2)/ 2 100%Hi = 优势育种与杂交育种的比较优势育种与杂交育种的比较 相同点 相异点 基本原理和采用的手段相同杂种 杂种 1 1、所利用的遗传效应不同、所利用的遗传效应不同 优势育种优势育种 杂交育种杂交育种 加性效应加性效应 显性效应显性效应 上位性效应上位性效应 部分部分上位性效应上位性效应 2 2、育种程序不同、育种程序不同 先杂后纯先杂后纯 先纯后杂先纯后杂 程序繁杂，成本高程序繁杂，成本高 加性效应加性效应 方法简便，成本低方法简便，成本低 3 3、制种方法不同、制种方法不同 v3.2 杂种优势的表现及利用 3.2.1 杂种优势的表现 * * 普遍存在于生物自然界中 * * 杂种优势可表现为 营养型杂种优势 生殖型杂种优势 适应型杂种优势 3.2.2 利用杂种优势必须的基本条件 3.2.2.1 有纯度高的优良亲本品种或自交 系 3.2.2.2 有强优势的杂交组合 3.2.2.3 繁殖与制种工序简单易行，种子 生产成本低 3.3 3.3 杂种优势的早期预测与固定杂种优势的早期预测与固定 早期预测早期预测 群体遗传学方法群体遗传学方法 生理遗传学方法生理遗传学方法 分子遗传学方法分子遗传学方法( (RFLPRFLP和和RAPDRAPD ) ) 固 定固 定 无性繁殖法无性繁殖法 二倍体无融合生殖法二倍体无融合生殖法 双二倍体法双二倍体法 平衡致死法平衡致死法 酵母培养法酵母培养法 线粒体、叶绿体和匀浆互补法线粒体、叶绿体和匀浆互补法 同工酶和酶活性法同工酶和酶活性法 3.4 杂种优势育种的一般程序 3.4.1优良自交系的选育 自交系 是由一个单株经过连续数代自交和严格选择而产生的 性状整齐一致、基因型纯合，遗传性稳定的自交后代系统。 3.4.1.1 自交系选育的理论根据 杂合体通过连续自交，会产生三种遗传效应： *自交导致后代基因分离，使后代群体中的遗传组成迅速趋于 纯合化。 *自交导致等位基因纯合，使隐性性状得以表现出来，从而可 以淘汰有害的隐性个体，改良群体的遗传组成。 *自交可导致遗传性状的稳定，后代性状不再分离。 A a B b c c AA b b C c aA B B c c aa b b C c AA B B c c AA b b C C AA B B c c aa b b C C S1S2S3S4 不同自交系 遗传组成不同 多代自交纯合 以三对基因为例,通过自交基因型纯合后的自交系 优良自交系的选育 3.4.1.2 优良自交系的标准 优良的自交系必须具备： 配合力高、整齐度高、产量高，育种目标 要求的多种性状优良。 3.4.1.3自交系选育的一般方法 *原始材料的选择 选择对象：普通品种；自交系间杂种一代 要求：入选材料要具有育种目标要求的某些性状；材料优缺点互补； 用于自交的材料数适宜，一般10份左右为宜。 *优良单株选择与自交 S0代 从入选的每种原始材料中，选择符合育种目标的植株（基本株 ）数株到数十株自交，每个自交植株的后代可种植数十株到数百株。 同时选择基本株的一些花序测交，测定一般配合力的高低。 *逐代自交选择淘汰 S1 根据S0代配合力的测定结果，淘汰一般配合力低的基本株的自交 后代。再淘汰经济性状表现不良的株系。在优良株系中继续选择优良单 株自交留种。 S2代选择除经济性状外，要注重生活力的选择。 S3代起注意定向选择，以利优良性状的稳定。一般选择到S4S6代可 育成优良的自交系。 原始群体 根据配合力测定结果 淘汰S1株系 S1 据经济性状优劣选优系，优系中选 优株 S2 针对经济性状，生活力选优株 同时要注意特殊优株的选择 S3开始注意定向选择，以利优良性状的稳定纯合 S4 -S6可育成优良的自交系 S0 S S S S S S S S C C C C C C C C S S C C 自交系选育的一般方法 *单轮回选择法 第一个周期 第二个周期 选优株自交 混合留种 系间互交 *配合力轮回选择自交系配合力轮回选择自交系 S S C C C C C C C C S S S S S S C C C C S S S S S S 原始群体 自交 测交 第一代 第二代 第三代 第四代 C C S S S S S S S S S S C C C CC C C C 杂种优势育种的一般程序 3.4.2 配合力的测定 配合力 是衡量亲本系在其所配的F1中某种性状（如产量或 其他性状）好坏或强弱的指标。 一般配合力 是指某一亲本系与其他亲本系所配的几个F1的某 种性状平均值与该试验全部F1的总平均值相比的差值。用g.c.a表 示。 一般配合力是由基因的加性效应决定，它可以稳定遗传。 特殊配合力 是指某特定杂交组合的某性状实测值与根据双亲 一般配合力算得的理论值的离差。用s.c.a表示。 特殊配合力由基因的非加性效应决定，只有通过双亲杂交后才 能表现出来。 加性效应 加性效应 一个个体的遗传组成所固有的遗传信息，它所含的基因 位点数是一定的，能稳定地传递给后代。 也就是说各位点的基因各自所控制的遗传效应是相对独 立地传递到下一代中的，在后代中它们表现为简单的相加关 系。 Aa b B c c ABc Abc aBc abc 即无论是A、a、B还是b，它们传递到下一代 基本不会改变，A还是A，无论亲本间发生杂 交与否，它本身所含的遗传信息不变。所有 这些效应的积加构成加性效应。亲本携带的 优良基因多，它与其它个体配组产生的优良 性状也就多，表现为一般配合力好。 加性效应决定加性效应决定g.c.ag.c.a的优劣的优劣 aa b B C c 非加性效应非加性效应 显性效应显性效应 超显性效应超显性效应 上位性效应上位性效应 AA b b c c aa b B c c 等位基因间的等位基因间的“ “互作互作” ”效应效应 非等位基因间的非等位基因间的“ “互作互作” ”效应效应 。 在各个不同的亲本个体中下述三种遗传效应在各 种基因间发生或说出现的几率是不定的，也就是说三者出现的 机会不等，从而各亲本杂交所产生的后代在最终的性状表达上 各不相同，即产生的优势不同，表现为各自配组的特殊配合力 不同。 同加性效应一起 产生杂种优势 等位基因间的等位基因间的“ “显隐显隐” ”效应效应 虽然各个亲本所携带的遗传信息能稳定传递到后代，它们 在各自的位点上出现的机会不同，或者它们之间的关系表现 的机会不同。 决定决定s.c.as.c.a的优劣的优劣 Aa B B c c v*配合力测定的方法 顶交法 是以普通品种做测验种，与各个被测自交系或品种配组杂交 ，下一代 比较各个测交种的某种性状值的高低。性状值高的测交种其被测 自交系的配合力高，反之亦然。 半轮配法 是使每一个自交系与其他自交系一一配组，但不包括反交和自交。 交配组合数为：n=P(P-1)/2 p为自交系数目 半轮配法配组的配合力计算如下： g.c.ai= Xi P-2 X. P(P-2) Xi为以I自交系为亲本的所有组合某性状数值之和 ； X为该试验全部组合某性状数值总和 Xij Xi+Xj P-2 + X (P-1)(P-2) s.c.aij= v圆葱8个自交系半轮配的F1的鳞茎重(g) 自交系12345678x 1 263 37572 4687176 570888269 66664727480 7686884727873 870657664706872 Xi4804915374945374975154854036 = 480 6 4036 48 =4.08 s.c.a1.2= 63 480+491 6 + 4036 42 =2.73 g.c.a1 自交系普通配合力 1-4.08 2-2.25 3+5.42 4-1.75 5+5.42 6-1.25 7+1.75 8-3.25 圆葱8个自交系的鳞茎重普通配合力 v圆葱8个自交系半轮配各组合的鳞茎重特殊配合力 自交系12345678 1 2-2.73 3+1.60-3.23 4+1.77+2.9+0.27 5-3.40+12.77-0.90-6.73 6-0.73-4.56-4.23+4.94+3.77 7-1.73-3.56+4.77-0.06-1.23+0.44 8+5.27-1.56+1.77-3.06-4.23+0.44+1.44 8个自交系配组,以5,2自交系配组后特殊配合力最高;而一般配合力高的5,3自交 系 配组后,其特殊配合力很低. 故，在优势育种时，应选择一般配合力高的亲本，选配特殊配合力高的组合. 杂种优势育种的一般程序 3.4.3 配组方式的确定 亲本选择选配的原则亲本选择选配的原则: :双亲的一般配合力高，特殊配合力高双亲的一般配合力高，特殊配合力高; ;双双 亲性状优良，互补亲性状优良，互补; ;双亲亲缘关系差异适当双亲亲缘关系差异适当; ;双亲自身产量高，花双亲自身产量高，花 期相近期相近 3.3.3.1单交种 两个自交系间的杂种一代称为单交种。 3.3.3.2双交种 双交种是4个自交系先配成两个单交种，再用两个单交种配成用 于生产的杂种一代。 3.3.3.3三交种 用两个自交系先配成单交种，再以单交种作母本与第三个自交系 杂交而成杂种一代。 杂种优势育种 3.5 杂交种子的生产 包括： *杂种一代种子的生产 *亲本自交系的种子的生产 3.5.1简易制种法 *雌雄异株植物 把父母本自交系相邻种植，当雌株和雄株刚能辨认时，拔除母本系统内的所有雄株和两性 株，只留雌株，任其自由接受父本系统的花粉。 母本系统上收获的种子即是杂种一代种子。父本系统上的种子是父本系统的纯种。 母本系统种子需专设隔离区进行繁殖。 *雌雄同株异花植物 将父母本自交系按一定行比（父：母=1：3）种植，在雌花开放前，及时摘除母本系统上 的雄花蕾，任其自由授粉接受父本花粉，从母本系统上收获的种子是杂一代种子，从父 本系统上收获的种子是父本系纯种。母本繁殖需另设隔离区留种。 *雌雄同花的异花授粉植物 将父母本系统种植在同一隔离区任其自由授粉。主要方式有： 混合播种 适合于父母本主要经济性状相似，正反交表现相似的组合。 间行种植 将父母本按1：1或1：2的行比种植，自由授粉。正反交效果相同，父母本行数可相同，种 子可混采混播。正反交都有优势而性状差异较大，可分别采种，分别播种。正交有优势 ，反交无优势，以正交种子用于生产。反之亦然。 *自花授粉植物 采用人工去雄、人工授粉进行杂交制种。亲本繁殖可不设隔离区。番茄、茄子、辣椒这 三种植物，虽然花器小，雌雄同花，人工去雄较费工，但杂交后结果率高，单果结籽量 多，生产用种量少，故杂交效率高。 杂交种子生产 3.5.2 利用苗期标记性状的制种法 标记性状 在幼苗期用来区别真假杂种且 呈隐性遗传的植物学性状。 用具有某一隐性标记性状的优良自交系作 母本，具有相应显性性状的优良自交系作父本 ，相邻种植，任其自由授粉杂交。最后从母本 系统上收获种子，播种后，在苗期及时拔除群 体中具有该隐性标记性状的假杂种植株。 3.5.3 利用化学去雄剂的制种法 化学去雄 不经过人工去雄，选用某种化学药剂 ，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，造成生理不育，以达到去雄目的。 常用化学去雄剂 乙烯；1-C对氯苯基；二氯乙酸 ；三氯丙酸；二氯异丁酸钠；氯杂环丁烷-3-羧酸；三 碘苯甲酸；顺丁烯二酸联胺；2，4-D;萘乙酸。理想的 化学去雄剂应具备：能诱导完全或近于完全的雄性不 育，而不影响雌蕊的正常发育和育性，不产生其它不 良效应。与基因型和环境的互作效应小。具有较长的 有效试用时期，一次施用即可导致雄性不育，便于生 产上大面积使用。无药害，无残毒，使用安全，价格 低廉。 杂交种子生产 3.5.4 利用雄性不育系的制种法 3.5.4.1 雄性不育系的概念 雄性不育性 指两性花植物中,雄性器官表现退化、畸形或丧失功能 的现象。 表现形式：雄蕊退化或变形；花药异常；雌雄蕊异长；产 雌 性。 雄性不育系的遗传类型：细胞质不育型（cytoplasmic male sterility）；核不育型（Genetic male sterility，简称GMS）；胞核 不育型（Cytoplasmic-genic male sterility，简称CMS） 雄性不育系的利用价值：省去了人工去雄；提高杂种一代种子质量 ；为一些因花器小，人工去雄困难的十字花科、百合科、伞形科等园艺 植物的杂种优势利用开辟了新途径 杂交种子生产 3.5.4.2 雄性不育系的选育 *获得原始雄性不育材料的途径 利用自然变异 远缘杂交 人工诱变 自交和品种间杂交 引种和转育 *原始雄性不育材料的临时保存 能无性繁殖的材料采用扦插、嫁接分株等方法保存 不能正常授粉的材料采用人工自交帮助结籽。 细细胞核 细细胞质质 恢复基因 MsMs 恢复基因 Msms 不育基因 msms 可育型 （F） F(MsMs) 可育型 F(Msms) 可育型 F(msms) 可育型 不育型 （S） S(MsMS) 可育型 S(Msms) 可育型 S(msms) 不育型 3.5.4.2.1 核质互作不育型 这种不育型受细胞质和细胞核共同作用所制约。细胞质中有一种控制不能形成雄 配子的遗传物质S,其相对应的细胞质中具有正常的遗传物质F. 核内具有影响细胞质育性的基因，能使不育性恢复为可育的同质恢复基因MsMs,异 质恢复基因Msms，不能使育性恢复的等位隐性基因msms。若把两种细胞质和三种核 基因型结合，可产生6种遗传结构 核质互作的6种遗传结构中仅S(msms)表现为雄性不育，其余5种都是 可育的。 以不育型作母本同5种可育型杂交，由于结合子的细胞质由母本提供 ，细胞核由父、母本双方均等提供，杂交一代的育性如下表，可满足配 制杂种的要求，实现“三系”配套。 F(msms) 可育型 F(MsMS) 可育型 S(MsMs) 可育型 F(Msms) 可育型 S(Msms) 可育型 S(msms) 不育型 S(msms) 不育型 S(Msms) 可育型 S(Msms)+S(msms) 可育型和不育型各占一半 核质互作不育型的遗传方式 “三系”概念 雄性不育系 对于可遗传的雄性不育，经过选育可育成不育性稳定 的系统，该系统即为雄性不育系。简称不育系或A系。核质互作雄 性不育系其育性遗传组成为S(msms). 雄性不育保持系 给不育系授粉能保持不育系的不育性的品种或自交系，简称保 持系或B系。 核质互作雄性不育保持系其育性遗传组成为F(msms).与不育系 有共同血缘，有姐妹关系的是这个不育系的同型保持系。与不育 系无共同血缘、没有姐妹关系的是不育系的异型保持系。 雄性不育恢复系 用来给雄性不育系授粉，使杂种一代品种群体中每个植株恢复 雄性繁殖能力的纯合自交系，简称恢复系或C系。核质互作雄性不 育恢复系其遗传组成有F(MsMs)和S(MsMs)两种。 v应用核质互作不育型配制杂交种的示意图 不育系 保持系 不育系 恢复系 S(msms) F(msms) S(msms) S(MsMs) F (MsMs) 不育系 保持系 杂交种 S(Msms) 恢复系 雄性不育系的选育 3.5.4.2.2 核雄性不育系（GMS）的选育和利用 GMS与两用系的概念 指是仅由核基因控制的雄性不育性，受一对隐性核基因支配的GMS经选 育可获得一个既作不育系用又作保持系用的稳定遗传的系统。 GMS系的选育 由一对核基因决定的雄性不育性，其基因型为msms。两用系的选育 就是把同一品种中的不育株msms和杂合可育株Msms筛选出来。再进行多 代兄妹交即可。 原始不育株 msms 1msms : 1MsMs : 2Msms 全可育淘汰 育性分离 50不育株 50可育株 msms Msms 1msms1Msms 两用系 多代兄妹交 核雄性不育系GMS系选育示意图 同品种可育株 MsMs Msms 全部可育Msms 育性分离 50不育株 50可育株 多代兄妹交 1msms1Msms 两用系 msms Msms 杂交种子生产 3.5.5 利用自交不亲和系的制种法 自交不亲和性 是指两性花植物,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. 自交不亲和系 通过连续多代的自交选择，可育成具有自交不亲和性特点，且能稳定 遗传的自交系。 3.5.5.1自交不亲和性的遗传机制 *配子体型自交不亲和性 亲和与否取决于花粉本身所带 的 S基因是否与雌蕊所带的S 基因相同。凡和雌配子体具有相同S 基因的花粉，为不亲和花粉，反之亦然。 配配 子子 体体 自自 交交 不不 亲亲 和和 性性 S s 雌蕊 花粉 S s 1、存在相同基因 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 纯 x 杂 2、无相同基因 纯 x 纯、杂 x 杂完全相同 部分相同 完全不同 完全不亲和 部分亲和 完全亲和 S1 S1X S1 S1S1 S2X S1 S2 S1 S1 x S1 S2 S1 S1X S2 S2S1 S1X S2 S3 自交不亲和性的遗传机制 *孢子体型自交不亲和性 不亲和性主要取决于产生花粉的植物个体是否具有与母本不亲 和的基因型。 当雌雄孢子体基因型无相同的S基因或雌雄双方或单方S基因为 隐性时，则交配亲和。 v3.5.5.2 自交不亲和性的生理机制 *认可反应假说 认为自交不亲和性是由柱头乳突细胞和花粉或花粉管间的相互 作用造成的。 不亲和花粉尽管有时萌发，但不能穿过乳突细胞角质层，而亲 和花粉的花粉管能顺利刺入乳突细胞角质层。这种现象为认可反 应。 *糖蛋白假说 Narrllah等（1967）研究了结球甘蓝柱头中的蛋白质组成， 发现S基因总是和一种特殊的糖蛋白相偶联，只有在带有S 基因的 成熟花柱组织或柱头中才具有这种特殊糖蛋白，正是这种蛋白质 抑制了花粉的萌发和花粉管的伸长。 利用自交不亲和系的制种法 v3.5.5.3 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 除满足配合力高，整齐度高，产量高，抗病，抗逆，综合性状 好的要求外，还必须具备： 高度稳定的花期自交不亲和性 亲和指数K=自交结籽总数/授粉花朵数 亲和指数越小，不亲和程度越高。 稳定的自交不亲和性，是指亲和指数不随自交繁殖代数的增加 及环境的变化而升高。 较高的蕾期自交亲和