杂交育种PPT演示课件

作物育种学,第五章杂交育种,1,概念:通过不同基因型品种有性杂交产生基因重组，选择和培育聚合双亲优良性状、符合育种目标的新品种，称杂交育种。包括品种间杂交和远缘杂交。,第一节杂交育种的意义,第五章杂交育种.第一节杂交育种的意义,2,一、杂交育种的意义,杂交育种是国内外各种育种方法中应用最普遍，成效最大的方法。杂交育种所以重要，还在于其它一些育种方法，如倍性育种和诱变育种，乃至分子标记辅助育种，往往都要与杂交育种相结合进行，才会收到好的效果。杂种优势利用也是以杂交育种育成的品种为基础的。,第五章杂交育种.第一节杂交育种的意义,3,不同年代通过杂交育种育成水稻品种的%,第五章杂交育种.第一节杂交育种的意义,4,二、杂交育种成效显著的遗传学原理,1、基因重组综合双亲优良性状组合育种：通过杂交和定向选择育成集双亲优点于一体的新品种。2、基因累积产生超亲性状超亲育种：是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。3、基因互作产生新的性状,第五章杂交育种.第一节杂交育种的意义,5,三、杂交育种的重要环节,杂交、选择和鉴定是杂交育种不可缺的主要环节。为了达到杂交育种的具体目的，必须开拓思路，拟订杂交育种计划，包括育种目标的确定、选择适合的亲本、确定杂交的方式及杂种后代的选择方式和鉴定方式。,第五章杂交育种.第一节杂交育种的意义,6,第二节杂交亲本的选配,亲本选配是杂交育种成败的关键，直接关系到杂交后代能不能出现好的变异类型和选出好的品种。育种实践证明，亲本选配得当，后代出现理想的类型多，容易育成优良品种，并且可能在不同地区、不同单位育成多个优良品种。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,7,胜利麦1817,农大183,农大36,农大311,华北187,北京5号,北京6号,北京7号,石家庄407,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,8,选项配亲本的一般原则,一、双亲具有较多的优点、较少的缺点，在主要性状上优缺点尽可能互补优缺点互补是指亲本之一在主要目标性状上要表现十分突出，并且遗传力强，以便克服另一亲本在这一性状上的缺点；反过来说，要针对限制一个亲本产量、品质或抗性进一步提高的制约性缺点来选择另一亲本。双亲可以有共同的优点，但不宜有共同的缺点。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,9,例：60年代育成的矮杆良种珍珠矮11号矮仔占4号惠阳珍珠早珍珠矮11号半矮生高杆半矮生分蘖力强分蘖力弱分蘖力强耐肥抗倒易倒伏抗倒叶色深绿叶色浅绿色浅绿穗型小穗较大穗大粒多不抗病不抗病不抗病迟熟早熟中熟结实率高结实性好,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,10,二、亲本之一最好为当地的推广良种,优良品种的首要条件是具有较好的丰产性和对当地自然条件、栽培条件的适应性，这在很大程度上决定于亲本本身的适应性和丰产性。推广品种一般丰产性和适应性均较好，利用其作为亲本可以选出具有大面积推广和发展前途的品种，这已是育种实践所证明的。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,11,桂朝2号的系谱,广场矮(广场矮4182),东秋播,广秋矮,向阳矮,华南15,龙阳矮,宋早甲,桂阳矮49,朝阳早18,桂朝2号,矮仔占台山糯开平糯圆籼早,广场13,123123117,7873145,未抽,未抽,未抽,9186231,12599243,9092231,生育期：天株高：cm产量：g/10株,12,青六矮,丰青矮,特青,丰矮占,长丝占,丰八占,28占,丰华占,华丝占,黄华占,黄新占,三青矮2号,青农矮,桂朝2号,（青油占/矮家伙)F3,扬稻2号,扬稻6号（9311）,桂朝2号衍生系谱,9092231,9792195,97106257,93101250,89101233,90100267,93103232,9194244,93101251,93101231,9093236,9087274,90106244,9094283,97100207,BG90-2,10391174,台中在来1号,9181138,生育期：天株高：cm产量：g/10株,13,三、双亲在生态型和亲缘关系上应有较大差异,不同生态型、不同地理来源和不同亲缘关系的品种，由于亲本间的遗传基础差异大，杂交后代的分离比较广，易于选出性状超越亲本和适应性比较强的新品种。利用外地不同生态类型的品种作为亲本，容易引进新种质，克服用当地推广品种作亲本的某些局限性或缺点，增加成功的机会。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,14,但不能因此理解为只有生态差异大才能育出好品种。相反，若过于追求双亲的亲缘关系很远，遗传差异愈大，还会造成杂交后代性状的分离愈大，分离世代愈长，影响育种的效率。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,15,四、杂交亲本应具有较好的配合力,好亲本一般都是好品种，但好品种不一定是好亲本。一般配合力高的亲本有使优良性状传递于后代的较高能力，在杂种后代中能够产生较多的优良品系。一般配合力的好坏与品种本身性状的好坏有一定关系，但两者并非一回事。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,16,一个育种单位应当选定几个当地推广的优良品种或一般配合力好的品种作为核心亲本（骨干亲本），并要有几套具有不同目标性状的常用亲本，同时注意引进新的种质资源，扩大拥有的遗传资源，根据一定的育种目标制定较周密的配组方案。,第五章杂交育种.第二节杂交亲本的选配,17,第三节杂交技术与杂交方式,一、杂交技术1、调节开花期（1）分期播种（2）光温处理,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,18,2、控制授粉（1）隔离（2）去雄拔除雄蕊法；剥去花冠去雄法；镊去雄蕊法；温汤杀雄法；麦管切雄法；化学杀雄法（3）授粉,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,19,3、授粉后的管理（1）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。（2）杂交植株要加强管理和保护，剪去过多的枝叶，防虫治病，防止霉变。（3）杂交种子成熟后，立即连同纸牌及时收获，脱粒，晒干，妥善保存。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,20,二、杂交方式,杂交方式是指一个杂交组合里要用几个亲本，以及各亲本杂交的先后次序或如何配置的问题。杂交符号用或/表示，写在前面为母本（），写在后面为父本（）。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,21,1、单交（singlecross）,概念：两个品种进行杂交称为单交。应用：当甲、乙两个亲本的性状基本上能符合育种目标，优缺点可以相互补偿时，可以采用单交方式。优点：单交只进行一次杂交，简单易行，育种时间短，杂种后代群体的规模也相对较小。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,22,正反交：单交又有正交和反交之分，这是相对而言的。如称A/B为正交，则B/A为反交。,棉花叶形正交和反交的F1和F2表现,23,2、复交（复式杂交或多元杂交）（multiplecross）,概念：配组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，称为复交。应用：单交的双亲优缺点不能互补，或需要将多个亲本的优良性状聚合于一体时，应采用复交方式；当某亲本的缺点很明显，一次杂交对其缺点难以完全克服时，也宜采用复交方式。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,24,复交与单交比有两点不同：复交杂种的遗传基础比较复杂，能提供较多的变异类型，但性状稳定较慢，所需育种年限较长。复交的杂交亲本至少有一个是杂种，因此复交F1就表现性状分离，而F1的种子要靠杂交得来，其群体大小受杂交种子数量的限制，如果希望获得相当于单交F2分离世代的群体，其杂交工作量要比单交大好几十倍。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,25,在复交时，如何要安排亲本的组合方式和在各次杂交中的先后次序，是很重要的问题。一般应遵循的原则是：综合性状较好，适应性较强，并有一定丰产性的亲本安排在最后一次杂交，以便使其核遗传组成在杂种中占有较大的比重，从而增强杂种后代的优良性状。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,26,（1）三交：是指三个品种间的杂交（2）双交：是指两个单交的F1再杂交。三亲本双交四亲本双交（3）四交：是选用四个亲本的杂交四个亲本的双交A/B/C/D四亲本先后杂交A/B/C/3/D。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,27,（4）聚合交（聚合杂交，convergentcross）：就是通过一系列杂交将几个亲本的优良基因聚合于一体。第一年ABCDEFGH第二年F1F1F1F1第三年F1F1F1,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,28,3、回交（backcross）,概念：两个品种杂交后，子一代再和双亲之一重复杂交，称为回交。应用：多用于改进某一推广品种的个别缺点，或转育某个性状。,第五章杂交育种.第三节杂交技术与杂交方式,29,第四节杂种后代的选择,通过正确地选配亲本，运用适当的杂交方式，获得杂交种以后，应进一步根据育种目标，对杂种后代进行增代和培育。从广义上说，对杂种后代的处理应包括选择，鉴定，评比，直到育成符合育种目标的新品种。杂种后代的处理方法中，最基本的是系谱法和混合法，其它方法都是从这两种方法派生出来的。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,30,一、系谱法（pedigreemethod）,（一）系谱法的工作要点自杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始选株，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，直至选出性状优良一致的系统升级进行产量试验。在选择过程中，各世代都予以系统编号，以便考查株系历史和亲缘关系，故称系谱法。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,31,（二）系谱法的工作程序,1、F1种植要求：按杂交组合排列，点播或单株种植。每组合种植数株至数十株。（视不同作物所需F2群体大小及该作物的繁殖系数而定）加设对照品种与亲本。（目的是比较鉴别组合F1的优劣与真伪，淘汰不良组合与伪杂种）加强出苗期的管理，保证成苗率。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,32,选择要求：一般不进行单株选择，只根据育种目标淘汰有严重缺陷的组合。（如杂交亲本不纯，F1发成性状分离时，也可以选择单株。）收获要求：按组合混收种子，种子量要足，同时标明行号或组合号。（如选择单株，还需注明单株号。）,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,33,系谱法从F1开始就必须对杂交组合编排系统号，一经排定，号码不再更改。行号可以直接用系统号，但一般另编行号。但同一组合的系统号和行号必须一一对应。系统号随着世代的增加可能愈来愈复杂，但对于了解所选株系的历史和亲缘关系具有重要的、直观的意义，因此每年行号可以单独编排，而在记载本上注明该行号的组合及系统号。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,34,2、F2（或复交F1）种植要求：要求单株种植。F2是分离最强烈的世代，种植群体应尽可能大些，一般稻麦等小株作物每组合F2种植20006000株，棉花最好也能达2000株左右。株行距一致，减少株间竞争，增强选择的可靠性。适当均匀布置对照行，加设亲本行。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,35,小麦F1性状与F2分离,36,F2群体大小可依据实际情况而定：,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,37,选择要求：,F2（或复交F1）是强烈分离的世代，这一世代所选单株的好坏，决定以后世代系统的好坏。F2是选育新品种的关键世代。但是F2的单株由于杂合度、纯合度不一致，以及由于个体间的竞争状态，因此通过目测选择的可靠性并不高。选择过宽，会使试验规模过大而增加其工作量；选择过严，会丧失优良基因及其重组的机会。所以F2也是选择难度最大的世代。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,38,选择时着重要抓住两点（选择的原则）：a、重点组合、优良变异丰富的组合多选单株，一般组合、变异贫乏的组合可少选，较差的组合则不选。b、质量性状或遗传力较高的数量性状，受环境影响较小，早代选择效果较好，选择时可从严掌握。遗传力较低的数量性状早代选择效果较差，选择时可从宽掌握，可在F3以后逐步加大选择强度。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,39,3、F3及以后世代（统称选种圃）种植要求：将入选的F3及以后各世代单株，按组合及亲缘的远近进行排列，单株种植成株行或株系。种植株行群体的大小，可因各世代分离情况而定，低世代分离严重，株行群体可大一些，高世代趋于稳定，株行群体可小一些。选种圃中均匀种植对照品种，群体和栽培规格一致。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,40,选择要求：,先观全体，进行比较和判断，然后再进行选择。在优良组合中选优良系统群，在优良系统群中选优良系统，再在优良系统中选优良单株。随世代增加，选择由松到严，逐步加强对数量性状，特别是产量性状的选择。随世代增加，选择重点由选择优良单株逐步转向选拔优良一致的系统，提供品比鉴定。一般至F5或F6未出现优良品系，则不在种植；若有突出优点，但存在缺陷而不能应用，则可选留作进一步改良。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,41,4、优良系统的鉴定（鉴定圃和品比试验）选种圃中选拔的优良一致的系统，参加产量比较试验可改称品系。种植要求：扩大种植面积，田间管理与生产田一致。设置重复，可随机排列或间比法排列。加设对照，一般用当地推广品种。选择要求：品比试验比对照增产（改进）的可提供参加区域试验、生产试验。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,42,育种圃鸟瞰图,43,（三）系谱法选择中应注意的几个问题,1、性状的遗传力和世代选择的关系（1）不同性状在同一世代的遗传力不同，选择的可靠性也不同。质量性状遗传力高，选择的可靠性和效果好；数量性状遗传力低，早代选择效果和可靠性低。（2）同一性状在不同世代的遗传力不同。随着世代增高，同一性状的遗传力逐渐增高，选择的可靠性也逐渐增大。因此早代遗传力不够高的性状，可到较高世代再进行选择。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,44,2、根据单株和系统（株系）进行选择的差异同一世代的同一性状，根据单株的表现选择，可靠性最低，根据系统选择次之，根据系统群选择，可靠性最高。所以要先进行总体比较，而后进行选择。选择时首先选择组合，再在优良组合中选择优良的系统群，在选良系统群中选择优良系统，最后在优良系统中选择优良单株。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,45,3、田间评定和室内鉴定掌握“田间评定为主，室内鉴定为辅”的原则。室内主要鉴定品质性状。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,46,（四）系谱法的优缺点,优点：1、对质量性状早代选择的效果明显；2、定向选择，集中精力在少数优良系统，稳定快；3、各世代有系统记载，对新选育的品系有全面的认识。缺陷：早代如严格选择，易丢失优良数量性状基因，无形中可能淘汰了不少优良类型；如选择过多单株，则将大大增加工作量。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,47,二、混合法（bulkmethod）,（一）混合法的工作要点：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，可以密植，直到估计杂种后代纯合百分率达80%以上时（F5F8），才开始稀植，选择一次单株，但选择不需太严格，入选株数要尽可能多些，下一代成为系统（株系），依靠系统表现予以严格淘汰，并选拔优良系统进行升级试验。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,48,（二）混合法的的优缺点,优点（理论依据）：许多重要经济性状，是由微效基因的数量性状，容易受环境条件的影响，在杂种早代遗传力低，选择的可靠性差。采用混合法可在杂种群体中保存各种优良基因，并在以后世代中重组成优良的纯合体。缺点：1、要求混播的群体要大；2、方向不明，定向选育的效果不如系谱法；3、F5F8进行第一次选择时选择的数量需要很多（数百至上千株）。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,49,三、衍生系统法（derivedlinemethod）,（一）衍生系统法的工作要点由F2或F3一个单株所衍生的后代群体分别称之为F2或F3衍生系统。这一方法是在F2或F3进行一次株选（针对遗传力高的性状），以后各代分别按衍生系统混合种植，而不加选择。对衍生系统进行测产，测产结果只作参考，淘汰明显不良的衍生系统，并逐代明确优良的衍生系统，直到产量及其它有关性状趋于稳定的世代（F5F8），再从优良衍生系统内选择单株（针对遗传力低的性状），下一年种成株系，从中选择优良系统，进行产量比较试验，直至育成品种。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,50,（二）衍生系统法的优缺点,和系谱法相比，衍生系统法在早代选株，按株系种植，育种家可尽早获得优良株系，发挥系谱法的长处。系谱法连续在系统内选择单株，选多了会增加工作量，选少了又可能丢失一些优良基因，而衍生系统法不会使所选择的材料在若干世代内增加太多，又可在系统内保存较大的变异，弥补系谱法的缺陷。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,51,和混合法相比，衍生系统法在早代选株后，即按衍生系统混合种植，保存变异，在早期世代可大大减少工作量，这保留了混合法的优点。又由于分系种植，可以减少混播条件下群体内出现不同类型间的竞争问题，这又是混合法所难以比拟的。采用衍生系统法能集中精力在有希望的材料中进行选择，可以减少在选择世代大量选株的工作量，也能提早选择世代，比混合法缩短年限。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,52,53,四、单籽传法（singleseeddesendmethod）,（一）单籽传法的程序自F2起每分离世代每株上只收一粒种子，混合保存和种植，不选择，可以密植，并可利用温室条件光照处理或异地加代，加速繁殖稳定，至F56可将上代收获的种子进行稀植选株，F67建立株行，并选优汰劣，稳定的株行可在F78进行比产试验。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,54,（二）单粒传法的优缺点,单籽传法的优点是，可以在最小面积，利用最少的人力，产生大量的株系，供比较试验用；由于不用选择，可采用多种加代措施。主要缺点是每株只收取一粒种子，可能丢失一部分优良基因型，而F2不良基因型的植株也以同样的几率入选而存在于群体中。单籽传法可以不受自然选择和株间竞争，使F2中分离出来的各种类型得以保留。因此，单籽传法是培育两亲本重组自交系的最好方法。,第五章杂交育种.第四节杂种后代的选择,55,五、组群筛选法,通过大量配组，在众多的F1