杂交育种.ppt

2019年6月11日6时0分,第六章 杂交育种,一 杂交育种的意义及遗传原理 二 亲本选配 三 杂交方式与杂交技术 四 杂交后代的选育 五 杂交育种程序和加速育种进程的方法,2019年6月11日6时0分,一 杂交育种的意义及遗传原理,1 杂交育种的意义 （1）杂交育种：利用作物具有不同遗传性的品种或类型相互杂交，创造遗传变异，然后再通过选择和系统的试验鉴定，培育成新品种的方法。,2019年6月11日6时0分,(2) 杂交育种的意义,杂交育种是适用作物最广的方法。 可综合双亲优良性状，并可获得超亲新性状。 杂交育种是成效最大的育种方法。我国主要作 物的推广品种，包括一些引进品种，大部分都是通过杂交育种育成的。 杂交育种已广泛应用于不同繁殖方式和授粉方式的作物群体。,2019年6月11日6时0分,2 杂交育种的遗传原理,（1）基因重组，综合双亲优良性状 “碧蚂一号”的育成： 成熟期 抗条锈 抗倒伏 籽粒大小 碧玉麦 较早 抗病 强 大 蚂蚱麦 中 感染 弱 小 碧蚂一号 中 高抗 中 大 从遗传上： AAbb aaBB AABB AAbb aaBB aabb （其中A、B为优良基因）,2019年6月11日6时0分,(2) 基因互作，产生新性状 如两个感霜霉病的大豆品种杂交，在后代中出现了大量抗病新个体（9抗：7感）。,2019年6月11日6时0分,（3）利用基因累加，产生超亲性状,数量性状容易通过微效多基因积累（累加），产生超亲性状。 因为数量遗传性状由于基因重组，将控制双亲相同性状的不同基因，在新品种积累起来，形成超亲现象。,2019年6月11日6时0分,如在产量上，可出现比双亲更高的后代；在品质方面，可获得比双亲品质更好的后代；在生育期方面，可出现比早熟亲本更早，或比晚熟亲本更晚的个体；在抗病性方面，可出现比抗病亲本更抗的后代。,2019年6月11日6时0分,二 亲本选配,1 亲本选配的重要性 亲本选配即亲本的选择与搭配。亲本选配决定杂种后代的遗传基础，是杂交育种成败的关键。 如从小麦“碧蚂4号早洋麦”组合中，河南省选出了郑州24号，山东省选出了济南2号，北京市选出了北京8号。其它许多地区也选出了优良品种。有许多亲本组合，则未选出任何品种。,2019年6月11日6时0分,二 亲本选配,2 亲本选配的一般原则 （1）亲本优点多，主要性状突出，缺点少又较 易克服，双亲的优缺点能互补。 性状互补要注重主要性状。 亲本间互补性状不宜过多。 两亲本不能有共同的缺点，更不宜亲本之一有严重缺陷。,2019年6月11日6时0分,（2）亲本之一最好为当地优良品种 因为当地优良品种本身就具有丰产性和适应性强的特性。 （3）杂交亲本在生态型和系统来源上应有所不同 不同生态类型、不同地理来源、不同亲缘关系的品种，后代分离广，易选出好品种。,2019年6月11日6时0分,（4） 杂交亲本应具有较好的配合力 好品种并不一定是好亲本，二者具有一定的区别。好亲本指是一般配合力高的亲本；好品种则指具有许多优良性状的品种。 例如：美国小麦品种Gaines，曾创世界单产纪录，不是好亲本；其姊妹系Pullmanioi，曾育出了多个优良杂交品种。,2019年6月11日6时0分,三 杂交方式与杂交技术,1 杂交方式 （1） 单交(Single Cross)或成对杂交 单交：由两个品种或遗传类型成对杂交。 组合方式：AB（A/B） 特点：简单易行，育种时间短，后代群体规模小 单交又可分为： 正交： AB 或 A（）/B（） 反交： BA 或 B（）/A（） 一般将对当地条件最适应的亲本作母本。,2019年6月11日6时0分,（2） 复交(Multiple Crossing) 复交：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。 特点：a 遗传基础复杂，F1代就发生性状分离。 b 杂种比单交的杂种变异类型更多，但 稳定性慢，年限长。 亲本组合的原则： 优良亲本最后一次杂交（使其遗传组成占杂种的比重大），增强后代的优良性状。,2019年6月11日6时0分,复交的方式,三交：先由两个亲本杂交获得一个单交F1，然 后再与另一个亲本杂交，称为三交。 组合方式： （AB）C (或 A/B/C ) 三交F1杂种的遗传组成： 亲本 A 全部胞质和1/4胞核 B 1/4胞核 C 1/2胞核 （C亲本应为综合性状最好亲本）,2019年6月11日6时0分,双交： 由四个亲本，先用两两杂交得到两个F1，再用两个F1杂交，称为双交。 组合方式：（AB）（CD）， 即 F1AB F1CD 双交F1 A / B / C / D 双交F1的遗传组成： 亲本A、B、C、D各提供 1/4胞核,2019年6月11日6时0分,四交： 由四个亲本进行分步杂交，即为四交。 组合方式 ：A / B / C / D 聚合杂交： 用多个亲本进行的一种复杂的杂交方式。 方式：如有5个杂交亲本 A、B、C、D、E， 第一年 作单交 AB AC AD AE 第二年 第一轮聚合 F1ABF1AC F1ADF1AE 第三年 第二轮聚合F1ABCF1ADEF1ABCDE,2019年6月11日6时0分,回交：两个品种杂交后，子一代与其亲本之一再进行杂交，称为回交。 AB B为轮回亲本，A为供体亲本 F1B BC1, BC1B BC2 用于多次回交的亲本称轮回亲本；只在第一次杂交时应用的亲本称非轮回亲本,2019年6月11日6时0分,什么时候采用回交育种？,轮回亲本综合性状(背景性状，)优良，但有个别缺点； 非轮回亲本恰好具有能克服缺点的有利性状(目标性状) 。,2019年6月11日6时0分,回交育种步骤,2019年6月11日6时0分,2 杂交技术,（1） 调节开花期： 播期调节促使花期相遇 温度处理春化或加温 光照处理长日或短日 栽培管理调节施肥、中耕切根、灌水、剪除大分蘖或剪掉穗子等,2019年6月11日6时0分,（2）控制授粉,去雄： 人工去雄法：适用于各种作物，夹除 剥去雄蕊法：棉花 高温杀雄法：水稻 化学杀雄法：秋水仙碱,2019年6月11日6时0分,植物杂交实训,2019年6月11日6时0分,草本植物杂交实训,2019年6月11日6时0分,园林植物杂交实训,2019年6月11日6时0分,去雄与授粉,2019年6月11日6时0分,棉花剥去雄蕊法,2019年6月11日6时0分,棉花的授粉,注：以上三张图片引自四川农业大学精品课网站,2019年6月11日6时0分,授粉：最适时间每日开花最盛的时间 花粉寿命：水稻5分钟；小麦30分钟，棉 花、油菜24小时，玉米5-6 小时。 雌蕊寿命：禾谷类开花前1-2天即有受精 能力,2019年6月11日6时0分,（3）授粉后管理： 套袋 挂牌 及时检查,2019年6月11日6时0分,亲本套袋隔离,挂 牌,2019年6月11日6时0分,四 杂交后代的选育,1 系谱法(pedigree method) ： 自杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始选择单株，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 选出优良一致的系统升级进行产量试验。各世代都予以系统编号，以考查各株系历史与亲缘，故称系谱法。,2019年6月11日6时0分,（1）杂种一代（F1）： 工作重点：一般不选单株，淘汰有严重缺陷的组合，并 淘汰伪杂种。 按组合排列，单粒点播（数株到数十株），设置对照，加强田间管理。分组合混收，脱粒，编号。 种植数量：依据F2群体大小及作物的繁殖系数而定。,2019年6月11日6时0分,（2）杂种二代（F2）或复交一代,分离最大的世代，也是选择最重要的世代（F2单株决定后代发展趋势） 工作重点：确定好的组合，淘汰不良组合，在好的 组合中选择优良单株。 按照杂交组合点播，群体尽可能大些，株间距离一致 设置对照，并播种亲本 准确选择单株，考虑性状的遗传力（对遗传力大的性状进行选择 单株选择的数量适中 入选单株按组合分株收获，标明行号,2019年6月11日6时0分,（3）杂种三代（F3）,选择可靠性较大的世代 工作重点：从优良组合中确定优良系统，再从中选择优 良单株。 按组合排列，F2单株点播种成株行，即系统，均匀设置对照，编号。 系统：F3 一个株行内各株都开自同一F2植株，从血统上看，可称为系统（或株系）。 选株系和单株时，根据性状的综合表现选择 入选数量根据组合优劣而定（510株或更多） 将入选单株按系统分株收获，分株脱粒，并编号,2019年6月11日6时0分,（4）杂种四代及其以后世代,F4代及其以后世代的种植方法同F3。 系统群：来自同一F3系统的F4诸系统。 姊妹系：系统群内各系统之间互为姊妹系。 工作重点：选择优良系统，第二年升入鉴定谱进 行产量试验。 品系：参加产量试验的系统改称为品系。 F5及其以后世代的工作与F4相同，边试验边选择。到F7进行生试，繁殖种子，示范推广。,2019年6月11日6时0分,（5）系谱法后代的系谱的表示方法,组合代号-F1选株号-F2选株号-.Fn选株号 如: 95(2)-1-5-12-1- 07(3)-2-7-10-3-,2019年6月11日6时0分,系 谱 法,2019年6月11日6时0分,系谱法的优缺点：,优点： 早期世代，针对一些遗传力高的性状连续选择，起到定向选择的作用。 系统亲缘关系清楚。 缺点： 从F2起严格选择，中选率低，优良类型被淘汰 工作量大,2019年6月11日6时0分,2 混合法(bulk method),（1）工作要点 混合法是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（F5-F8），才开始选择一次单株，下一代成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验。,2019年6月11日6时0分,P1,F1,F3,F4-5,品比试验,品系鉴定,株系鉴定,选优株建系,淘汰劣株,淘汰劣株,大田品种,混合选择法示意图,F2,P2,2019年6月11日6时0分,（2）理论依据：,很多重要的经济性状是由微效多基因控制的，早代遗传力低，纯合个体少，表现型受环境影响大，选择的可靠性差。例如产量、穗粒数、分蘖力、衣分、含油量等等。早代选择损失大量优良基因和重组类型。 混合法可以在后代群体中保存各种优良基因，并增加以后世代中优良基因重组的机会。混合世代自然选择有利于群体适应当地生态和逆境。,2019年6月11日6时0分,（3）混合法的优缺点,优点： 提高选择优良基因型的准确性，保存大量的有利基因和基因型。 缺点： 选择困难（群体内不同基因型竞争），选择数量大，年限长。,2019年6月11日6时0分,3 衍生系统法(derived line method),衍生系统：由F2或F3一个单株所繁衍的后代群 体分别称之为F2或F3衍生系统。 工作要点：在F2或F3进行一次选择，以后各代 分别按衍生系统混合种植，不加选择。对衍 生系统测产，淘汰不良衍生系统，直到产量 及其他性状稳定，再从中选株，种成株系， 从中选择优良系统，进行产量比较试验，直 至育成品种。 优缺点：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,2019年6月11日6时0分,（4）单籽传法（single seed descent method, SSD法）,用两个亲本杂交，得到F1，经自交得到F2，在F2植株的每一株上或大量选株上各取一粒种子进级到F3 ，在F3每株仍取一粒种子进级到F4,再用同法进级至F5、F6代，直到所需要的世代。在F6代可以选择单株，在F7种成株行，选系混收，进行产量比较试验。 工作要点： 从分离世代开始，每株收获一粒种子；之后按组合每年混合种植，每株收获一粒种子；F5或F6世代群体中选择单株，种成株行；选择优良株行升级成品系进入产量试验。,2019年6月11日6时0分,单籽传的特点： 群体遗传变异度大； 节省时间和空间； 优良重组类型少，群体平均水平低下； 只进行一次单株选择，获得突出材料的可能性小； 后期工作量大； 群体越来越小，要求F2有足够大的群体。,2019年6月11日6时0分,杂种后代处理方法比较图,2019年6月11日6时0分,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,2019年6月11日6时0分,1、原始材料圃和亲本圃,（1）原始材料圃和亲本圃 原始材料圃种植从国外搜集来的原始材料，分类型种植，每份种几十株。不断引入新种质，防止材料混杂，定期观察。 从原始材料圃中每年选出合乎杂交育种目的的材料作为亲本，种于亲本圃。分期播种，加大行距。,2019年6月11日6时0分,小麦原始材料圃的苗期,2019年6月11日6时0分,亲本圃,2019年6月11日6时0分,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。,（2）选种圃 种植杂交组合各世代群体的地段，称为选种圃。 F1、F2按组合种植，点播稀植，肥力宜高。 F3开始，种成株行，设置对照。必要时种植亲本。,2019年6月11日6时0分,F1表现整齐一致,2019年6月11日6时0分,F2的分离。 可看到株高、穗形、叶色等都有分离。,2019年6月