《杂种优势下》PPT课件.ppt

第八讲 优势杂交育种 Heterosis breeding,杂种优势育种的概念与利用价值 杂种优势育种的一般程序 杂交种子的生产 雄性不育系的选育利用 自交不亲和系的选育与利用,相同点： 都需要选择选配亲本，进行有性杂交，进行品种比较实验、区域实验、生产实验和品种审定。,杂优育种与常规杂交育种比较,基本原理和采用的手段相同,不同点1：遗传机制 常规杂交育种：利用的主要是加性效应和部分上位效应，是可以固定遗传的部分； 优势育种：最主要利用的是显性效应与部分上位效应，不能固定遗传的。,不同点2：育种程序 【优势育种】先“纯”后“杂” 自交系 杂交种品种 【常规杂交育种】先“杂”后“纯” 杂交 自交（性状分离选择）,亲本,亲本,F1杂种群体,F2分离群体,后代分离群体,常规品种,原始材料,原始材料,自交系1,自交系2,F1杂种,常规杂交育种与优势杂交育种程序的比较,先 纯 后 杂,先 杂 后 纯,只要杂种一代,优良基因型在杂种后代被保留下来，并纯化为优良品种,不同点3：种子生产方法 常规杂交：简单，直接在生产田、种子田收种 优势育种：需专设亲本繁殖区和生产用种地,F2及以后世代杂种优势的衰退,基因型的高度杂合 表型的整齐、一致性,优势消失,表现型的不一致 不利隐性基因纯合,F1群体,F2群体,基因重组,自 由 授 粉,强杂种优势,自交系的性状是由纯合基因的加性效应决定，是可遗传的 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。,第二节 杂种优势育种程序 选育杂交种品种,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,杂种一代 种子生产,推广应用,品比区域 及生产试验,【主要技术环节】 提高亲本基因型的纯合性； 选配杂交组合； 提高制种量，降低种子生产成本,一、优良自交系选育,杂种优势,12,“三高”配合力高、整齐度高、产量高 “两抗” 抗病、抗逆境 “一好”综合性状好,能否选配出优势明显的杂种一代 能否生产出大量的杂种一代种子和亲本自身种子,自交系的评价标准,“三高、两抗、一好”,地方品种和推广品种 各类杂交品种 综合品种或人工合成群体,【选育自交系的基础材料】,原始材料最好是具有栽培价值的农家定型品种和大面积推广的定型品种。因为它们本身的经济性状比较优良，基因型的杂合度不高，选育自交系所需的时间相对较短。,a.选择优良的品种作为育成优良自交系的基础材料 （尽可能用定型品种）,b.优株的选择与自交 一致性好的，自交510株； 差的，酌情增加，每株自交种子后代种50100株。,c.逐代自交选择淘汰,【选育自交系的一般方法】,系谱选择法,选择优良的品种作为育成优良自交系的基础材料（尽可能用定型品种）,自交,逐代自交选择淘汰,主要经济性状的稳定纯合；生活力不明显衰退,自交系的配合力配组与测定,自交系（隔离种植） 品系内自由授粉,优株,优系 优株,自交,系谱选择法的简化图,轮回选择法,2、根据测定结果，将中选优株彼此互交，从而形成一个遗传基础更加优良的新群体（改良群体）。,1、从基础群体中选择优良单株自交和进行配合力测定。,【一次轮回选择】,【优点】增加优良基因型间重组机会,【优良基因】优良经济性状 + 较高的配合力,配合力，亲本杂交后，F1表现优良与否的能力。-150,通过以上自交、选择过程获得不同的自交系后，还应对其配合力进行测定以筛选出配合力高的优良自交系。,二、自交系配合力的测定,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。,普通配合力 (general combining ability，gca) 一个自交系在一系列的杂交组合中的平均表现。 2.特殊配合力（specific combining ability简称sca ） 某特定组合某性状的观测值与根据双亲g.c.a的预测值之差。,【F1生产力的高低】,【通过公式计算得出的理论值】,Sij=xij u - gi - gj,（）配合力的概念,P151-表7-1,20个F1的平均产量,H所配的4个F1的平均产量,H在杂交组合中的g.c.a值,【一般配合力】,gi = Xi u,gi = 9.1 8.9 = 0.2,SBI = XBI - u - gB - gI = 8.8 - 8.9 - (-0.2) - 0.2 = -0.1,【特殊配合力】,Sij=xij （ u + gi + gj ）,某特定组合某性状的观测值与根据双亲的一般配合力的预测值之差。,u + gi + gj,BI,产量,产量：8.8,gB 、gI,gi = Xi u,【特殊配合力】,Sij=xij （ u + gi + gj ）,GCA反映的是某一个亲本（自交系）的好坏！ SCA反映的是某一个杂交种的好坏！,【一般配合力】,9.1,8. 9,G&B、G&C的s.c.a值?,D&F、D&I 的s.c.a值?,只根据亲本表现（g.c.a值），决定配组，是片面的！,GCA反映的是某一个亲本（自交系）的好坏！ SCA反映的是某一个杂交种的好坏！,两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高，可能使F1的性状值很高； 两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得的F1的性状值也较低。,=,两个一般配合力都不很高的亲本，由于相配后的特殊配合力较高，可能使F1的性状值很高； 两个亲本可能一般配合力很高，但特殊配合力较低，这样所获得的F1的性状值也较低。,在优势育种中，为了获得最高性状值的杂交组合，通常应在选择一般配合力高的亲本的基础上，再选择特殊配合力高的组合。,（二）配合力分析的意义,一般配合力决定于亲本之间的加性效应,（可以稳定遗传）,加性效应常规杂交育种定型品种,特殊配合力决定于基因的非加性效应,非加性效应优势育种 杂种F1,（只有通过双亲杂交后才能表现出来）,（二）配合力分析的意义,g.c.a 高 s.c.a 低 常规杂交育种 g.c.a 高 s.c.a 高 优势育种 g.c.a 低 s.c.a 高 优势育种 g.c.a 低 s.c.a 低 淘汰！,1单交种(single cross cultivar) （AB） 2双交种(double cross cultivar) （AB）（CD） 3三交种(three-way cross cultivar) （AB）C 4综合品种(synthetic cultivar),三、配组方式,1、单交种（Single-cross hybrid）,【优点】基因杂合程度最高，杂种优势强；株间性状一致性高；制种程序简单。,更适合外观商品性状要求严格的园艺作物,【缺点】单交种群体的基因型单一。此外，单交种的亲本是生活力弱、产量低的自交系，因此种子产量低，生产成本高。,生产力 母本 繁殖力强的自交系 经济性状 母本 优良性状多者 本地的自交系 父本 花粉量大、花期长 母本 具有苗期隐性性状,【单交种配组原则】,2、双交种（Double-cross hybrid）,【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/整齐性差园艺作物较少的采用（除非以种子为商品的园艺作物）,3、三交种（Three-way-cross hybrid）,【缺点】整齐度 【目的】降低杂种杂子生产成本,F1,4、多系杂交种（综合品种）,遗传基础复杂，适应性强，制种简单 一致性差，不同年份间F1差异大。,1、 F1实际的增产效果（经济价值） 【F1实际增产效果在不同杂交组合是不同的】 2、生产杂种种子的成本 【去雄和授粉所需劳力】,第三节 杂交种子的生产,影响一代杂种利用价值的因素,35,杂交种子的常用生产方法,利用雄性不育系制种法 利用自交不亲和系制种法,人工去雄制种法 利用化学去雄剂制种法 利用苗期标记性状制种法,异花授粉,36,一、人工去雄制种法,雌雄异株,雌株：雄株 = 1:3 4,母本：去雄/2-3天，连续2-3周,母本繁殖区,雌株： F1种子 雄株：父本种子,母本种子,制种区,母本的雄花全部摘除。 父本雄蕊：前一天下午雄花扎夹，勿其开裂，第二天进行授粉。,37,雌雄同株 异花授粉植物,将父母本按1:10的行比种植在隔离区内；母本上所收的种子即为F1种子；父本上收的种子为父本种子；母本种子需在另一隔离区内繁殖。,雌花,雄花,人工去掉雄蕊（完全花） 对于花器较大，授粉一朵花，所结种子数比较多的茄科、葫芦科园艺作物, 人工去雄完全可以采用。,38,完全花的异花授粉作物,39,洋葱、胡萝卜及十字花科的各种蔬菜，它们杂交优势虽然显著，但因雌雄同花、花器小、人工杂交去雄困难，每杂交一朵花只能得到一、二十粒或几粒种子，制种成本高。,40,二、利用苗期标记性状制种法,1、【苗期标志性状】在苗期用来区别真假杂种且呈隐性遗传的植物学性状称为苗期标志性状。 2、苗期标志性状应具备三个条件： 该性状隐性，属质量性状能稳定遗传； 该性状在杂种/母本苗期出现(定苗前出现)； 该性状极易目测辨认。,玫瑰的扁刺【隐性】,蔷薇的弯钩刺【显性】,粗细不匀，多而直,粗而下弯,母 本,父 本,若杂交幼苗出现扁刺，则为假杂种（实为母本自交后代）,问题1：杂交幼苗应该显示什么性状？,问题2：若出现扁刺，属于什么状况？,制种方法：在杂种苗期识别假杂种，并拔除！本法适用于隐性性状纯合时可目测辨认的情况。,母本繁殖圃,父本繁殖圃,F1种子,F1制种田：在制种区内，父母本按1：23的行比种植，任其自由授粉。在母本上所收获的种子为杂种一代种子。种植F1时，在苗床中将具有母本隐性性状的假杂种拔除。,杂种 生产田,42,三、化学杀雄 【原理】雌蕊比雄蕊有较强的抗逆性和抗药性，利用适当的药剂浓度和药量抑杀雄蕊而雌蕊无害。 【化学杀雄剂】二氯丙酸、乙烯利、稻脚青、青鲜素,四、利用自交不亲合性生产杂种种子 在生产杂种种子时，用自交不亲和系作母本，以另一个自交亲和的品种或品系作父本，就可以省去人工去雄的麻烦。,一个优良的自交不亲和系应具备的条件：具有高度的自交不亲和性，而且遗传性相当稳定，不因世代环境、株龄、花龄等因素而变动；蕾期授粉结实率高，以降低生产自交不亲和系原种的成本；整齐度高，并具有良好的经济性状和配合力。,六 雄性不育系的利用 在两性花植物中，利用可遗传的雄性器官已经退化成丧功能的纯系母本，在隔离区内与相应父本按一定比例间隔种植。在不育系上采收杂种种子。目前，花卉中存在雄性不育的植物有百日草、矮牵牛、金鱼草等。,一、雄性不育的概念及其类别 雄性不育性：两性花植物中，雌性器官功能正常而雄性器官丧失授粉功能的现象。 雄性不育系：由可遗传的雄性不育株选育而成的不育性稳定的系统称为雄性不育系，简称为不育系或A系。,一个优良的雄性不育系应具有： 100的不育株率和不育度，而且遗传性稳定； 优良的经济性状； 良好的配合力。,雄性不育保持系 用来给不育系授粉，能保持其不育性的品种或自交系叫雄性不育保持系。,雄性不育恢复系 用来给不育系授粉，能使不育系正常结实，并恢复F1正常生育能力的品种叫雄性不育恢复系，简称恢复系，或R系。用恢复系作父本与不育系母本杂交，制种区不去雄，便可得到杂种种子。,雄性不育系的利用 质核互作不育系生产杂种种子 配制杂交种至少设置隔离区，一个为不育系和保持系繁殖区，另一个为杂交制种区。在两个隔离区内分别种植“三系” ，就可免去人工去雄，配制可育的杂交种，同时繁殖“三系”的种子。,杂种优势制种的一般程序,选育优良自交系,自交系间配合力测定,品种比较试验和区域试验,杂种种子的生产,自交系间配组方式的确定,杂交育种总结,复习题,简述杂种优势的概念； 配合力的概念； 杂种优势制种的技术环节； 试比较各种重组育种技术的异同点。,六 雄性不育性在杂种优势利用中的应用,1 核质互作型雄性不育性的遗传和应用 （1）遗传方式 细胞质育性基因：F可育，S不育 细胞核育性基因：MSMS可育， MSms可育，msms不育 质基因与核基因的6种组合及育性表现：,MSMS,F,MSMS,MSms,MSms,msms,msms,S,F,F,S,S,可育,可育,可育,可育,可育,不育,（2）“三系”的概念和应用 a 雄性不育系-基因型 S（msms） 具有雄性不育特性的品种或自交系。 b 雄性不育保持系-基因型 F（msms） 用来给不育系授粉，能够保持其雄性不育特性的品种或自交系。 c 雄性不育恢复系-基因型 F/S（MSMS） 能恢复不育系的雄性繁殖能力的品种或自交系。,优良的不育系和恢复系具备的条件： a 不育度和恢复度要高 b 配合力要高 c 综合性状良好,繁殖田,不育系 S(msms),保持系 F(msms),保持系 F(msms),不育系 S(msms),不育系 S(msms),恢复系 S(MSMS) F(MSMS),杂交种 S(MSms),恢复系 S(MSMS) F(MSMS）,大田生产,制种田,“三系”法利用杂种优势示意图,“天农青饲2号”制种田,（3）“三系”的选育方法 a 不育系及保持系的选育方法 种间杂交法（又叫核代换法） S(MSMS) F（msms) S(MSMS) F（msms) S（msms) 回交转育法：目前常用 S(msms) F（msms) S(msms) F（msms) S（msms) ,b 恢复系选育方法 测交筛选法 回交转育法 杂交选育法 ： 恢复系恢复系 恢复系保持系 不育系恢复系