作物育种与良种繁3.doc

作物育种与良种繁育（3）6.18第四节 作物育种的主要方法 一、系统育种（选择育种）l （一）系统育种的特点l 系统育种就是采用单株选择法、优中选优、连续选优，俗称“一穗传”、“一株传”。是自花授粉、常异花授粉和无性繁殖作物常用的育种方法，也是改良现有品种的一个重要手段。这样育成的品种是由自然变异的一个个体发展成为一个系统而来的，故称为系统育种。它具有两个特点：l 1优中选优、简便易行、时间短、见效快l 这是因为所选的优良个体，是利用自然变异材料，省去了人工创造变异的环节；所选个体一般是同质结合体，后代没有分离，而且育成的品种对当地自然和栽培条件的适应性较好、容易推广。工作过程简单，试验年限短，也不需要复杂设备，既适宜于专业育种，也适宜于群众育种。l 2连续选优、品种不断改进提高l 自然条件在变化、栽培技术在不断提高，品种也会出现变异。通过对新的变异进行选择从而育成新品种，新品种又不断发生变异，为进一步选优提供了材料，如此下去，就会使品种质量不断提高，以适应变化了的自然和栽培条件。 l 系统育种是育种工作中最基本的方法之一，在育种史上，丰富多采的品种中系统育种起了很大作用。系统育种的局限性在于它只是从自然变异中选出优良个体，使现有品种得到改良，而不能有目的创新、产生新类型的作物良种。（二）系统育种的方法和程序 l 1选株的方法l 利用什么材料选株，是系统育种成败的关键。从总结我国建国以来育种工作的成就看来，用系统育种选育的品种绝大部分是从当前生产上广为栽培的良种中选出来的。因大面积栽培的品种长期种植在各种不同的生态条件下，发生多种多样的变异，为系统育种提供丰富的选择材料，容易选出更优良的品种。l 2系统育种的程序l 第1年进行选株，第2年进行株行试验，第3、4年品种比较试验，第5、6年区域试验和生产试验，品种审定合格后大田推广。 二、杂交育种 l 杂交育种是通过遗传性不同的生物体（亲本）进行杂交创造新变异、获得杂种，继而对杂种加以培育选择，创造新品种的方法。杂交育种是国内外应用最广泛而且是很有成效的育种方法之一，也是人工创造变异和利用变异的重要的育种方法。l 杂交育种由于是用遗传性不同的亲本进行杂交，因此，杂交后代能把亲本不同的性状结合在一起，出现综合双亲的优良性状，产生新的性状或产生超亲性状，具有广泛的变异和较高的生活力，为育种提供丰富的材料。l 杂交可分为有性杂交、无性杂交和体细胞杂交；有性杂交根据其亲本亲缘关系远近又分为品种间杂交和远缘杂交。（一）品种间杂交l 品种间杂交是指同一植物种内不同品种间进行的杂交。杂交育种成败的关键是亲本的选配是否得当。l 1.亲本选配原则l 1) 选择优点多、主要性状突出，缺点少、又较易克服，而且彼此主要优缺点、能够互补的品种作亲本。l 2) 选用地理上和生态型比较远缘的品种作亲本。 l 3) 选用当地推广品种作为亲本之一。l 4) 根据性状的遗传规律和亲本一般配合力选配亲本。 2. 杂交方式l 根据杂交亲本个数以及进行杂交的次数可分为单交、回交和复交等方式。l 1.单交 由两个亲本进行一次的杂交，称为单交或成对杂交。这种方式是育种中最常用和最基本的杂交方式。由于两亲本相互杂交所得F1不完全相同，所以两个亲本的配对杂交又有正交（甲乙）和反交（乙甲）的组合方式。特点：简单易行，育种时间短，后代规模小。如果亲本的主要性状遗传不受细胞质控制，正反交性状差异不大时，就没必要进行正反交。一般以最适合当地生产条件的亲本作母本。2.回交 将两个亲本杂交后产生的F1或F2再与双亲中的一个亲本进行的杂交，称为回交。如甲乙F1乙B1F1乙B2F1乙，一般多在F1或F2开始回交。回交可以进行一次或多次，直至回交亲本的优良性状加强并固定在杂种后代时为止。因此，应尽可能选择综合性状好的作回交亲本。应用回交育种法时，以该优良品种为轮回亲本（受体），抗病的品种为非轮回亲本（供体）。特点，主要是：1）控制杂种群体性状发育，改良优良品种个别缺点：应用回交法进行品种改良时，育种工作者能对杂种群体进行较大程度的控制，使其向着确定的目标发展，增大育种工作的准确性。2）利于异季、异地加代：在回交选育过程中，选择主要是针对需要转移的性状，只要这种性状得到发育，在任何环境条件下都可以进行回交育种。如在温室、异地（主要是海南）培育的条件下，利用回交可以提高育种效率。而应用一般杂交育种法，试图在这样的环境条件下对农艺性状进行鉴定，常常是不准确的。3）回交育成的品种，育种年限短：通过回交法育成的新品种，与轮回亲本在性状上差异一个基因，可缩短中间试验进程，在丰产性和适应性方面，与原来的优良品种相似，易于为群众所接受。因此，在新品种育成后，其中试验过程，一般只需用较短的时间与原品种（轮回亲本）进行比较鉴定，一经肯定，即可在生产上使用。4）打破遗传连锁但回交育种也有其局限性和缺点，回交育种对品种的改良不可能获得多方面的重大改进，除非与杂交育种相结合，否则不能创造出多种新性状的品种。若用来改进数量遗传的农艺性状，收效不大。若改进品种个别缺点，需转移的性状遗传力要高。以后专题介绍。l 3.复交 采用两个以上的亲本进行多次杂交，称为复合杂交（简称复交）。采用复交的目的是要把多个亲本的优良性状综合到一个更完善的新品种里去。一般把综合性状好，适应性强，有一定丰产性的亲本安排在最后一次杂交，使遗传组成在杂种中占有较大比例，增强后代的优良性状。复交的方式因亲本的数目和杂交方式不同，可分为三交、双交、多父本杂交和四交。 l 三交：就是3个品种间的杂交。将A品种和B品种杂交所得的单交杂种F1，再同C品种进行杂交，称为三交。即ABF1C三交F1（A、B各占14，C占l2）。l 双交：将两个不同组合的单交F1进行的杂交，称为双交。双交包括三至四个亲本品种。如（甲乙）（丙丁）双交F1（甲、乙、丙、丁各占14）。（甲乙）（丙乙）双交F1（甲、乙、丙）。在选配这类杂交组合时，选用什么样的单交F1进行杂交，对双交育种的成败关系很大。总的原则是：两个单交亲本的主要优劣性状应能互补，而且综合性状较好，这样才较易获得成功。l 多父本杂交：选择两个以上的品种作父本，将它们的花粉混合在一起，同时授到母本的柱头上的杂交方式，称为多父本杂交。在棉花育种中较多。l 四交：（甲乙）丙丁的杂交方式称为四交，在四交 F1中甲、乙各占18，丙占14，丁占12。 3. 杂交技术l 进行杂交时，应对作物的花器构造、开花习性、授粉方式、花粉寿命、胚珠受精持续时间等一系列有关问题有所了解，并通过实践逐步认识该作物不同品种类型在当地气候条件下的具体表现，以便主动有效地进行杂交工作。杂交的方法与技术，依作物特点而异，但其共同的原则有以下几点：l 1)调节开花期 l 杂交亲本的开花期必须相遇，才能进行杂交。如果双亲在正常播种期播种时花期不遇，则需要用调节花期的方法使花期相遇。首先采用分期播种方法，就是将早开花亲本晚播，晚开花亲本早播，或将母本适时播种，父本分期播种，调整花期。其次是利用春化、光照处理和调整生育期间的温度等办法使花期一致。另外，对于早熟亲本多施氮肥可以延迟开花；对晚熟亲本多施磷肥可以促进开花。采用中耕切根和灌水等措施也可起到调节花期的作用。 l 2)控制授粉 l 准备用作母本的材料，必须防止自花授粉和天然异交。为此，需要在母本雌蕊成熟之前人工去雄和进行隔离，以避免与非计划内的品种杂交。去雄方法有夹除雄蕊法、温汤杀雄法、化学药剂杀雄法等。可根据各作物的花器特点采用适当方法去雄。隔离的方法一般是在去雄和杂交后套以纸袋以隔绝外来花粉。l 授粉时间一般是在各作物每日开花最盛的时期，此时容易采收花粉，而且雌蕊大多数成熟，花粉在柱头上容易发芽，可提高受精结实率。人工授粉时所用的花粉应是纯洁的和生活力强的。柱头应是未经授粉并具有受精能力的，以保证授粉杂交质量。l 3)授粉后加强管理 l 授粉杂交后的花或穗拴以纸牌，标明杂交组合名称和授粉日期。杂交植株要加强管理和保护，剪去过多的枝叶。杂交种子成熟时，立即连同纸牌及时收获，妥善保存，以备来年播种。4. 杂种后代的处理l 选配亲本和进行杂交，只是杂交选育的开端，大量的工作是杂交后代的培育、选择和鉴定。对杂种后代的处理方法很多。应用较广的有系谱法（多次单株选择法）和改良混合选择法、衍生系统法、单粒传法等。下面主要介绍系谱法的选育程序。1) 杂种一代（F1）的培育l 将杂种种子按杂交组合排列、点播，并相应播种对照品种及亲本以便比较。F1代除保证一定株数外，应加强田间管理以扩大繁殖系数，获得较多的种子。F1杂种群体在性状上一般表现一致，因此，一般不进行选择。主要根据育种目标淘汰有严重缺点的杂交组合，并参照亲本淘汰伪杂种。收获时把同组合的植株混收，并注明行号或组合号。 2)杂种二代（F2）或复交一代的培育l 选择将F1收的种子按组合分别单粒播种，并适当种植对照种和在各组合前后种植亲本品种。株行距要均匀，加强田间管理，尽可能使每个单株均能充分地表现其遗传性，以利选择，同时获得较多的种子。l 单交杂种F2 （或复交F1）是性状开始强烈分离的世代，即同一组合内的植株间表现出多样性，为选择提供了丰富的物质基础。F2代或复交F1选择的单株，在很大程度上决定以后世代的表现，是选育新品种的关键世代。所以，这一世代的主要工作是从优良杂交组合中选择优良单株，并继续淘汰不良杂交组合。当选的单株，进行室内考种，单独脱粒存放。 3)杂种三代（F3）的培育l 选择按组合排列，将入选的F2单株点播成株行，在适当位置种植对照品种，必要时种植亲本以便比较。l F3各株行（株系）间的性状差异表现明显，同时各株系内仍有分离，因此，F3的主要工作是先在优良组合里选优良株系，再在优良株系内选优良单株。选择原则是，多选留株系、少选留单株。F3除了当选的单株外，按株系混合收获脱粒。 4)杂种四代（F4）及其以后世代的培育选择l F4及以后各世代的种植方法同F3，来自同一F3株系（即属于同株后代）的F4株系，称为株系群，株系群内的各株系称为姊妹系。一般不同株系群间的差异较同一株系群内各株系间的差异为大，而同一株系群内各株系间的丰产性、性状的总体表现等常常是相近的，因此，F4的工作重点可开始转为从优良株系群中选拔优良一致的株系、升级进行产量试验。但由于这些株系的同质结合程度还差，所以还必须继续选株。F4入选的株系在第二年进行产量试验，并改称株系为品系。在杂种五、六代仍可在升级品系中选株，其目的是为了进一步观察株系分离情况和综合性状表现，以便在某品系表现分离时以相应的株系代替，一般F6以后不再进行单株选择。（二）远缘杂交l 1.远缘杂交的概念与作用 远缘杂交是指不同亚种、种、属，甚至不同科的