第七章 杂交育种201Xppt课件

精选,1,种子生产与管理,邓其明四川省绵阳农业学校,精选,2,第七章杂种优势,精选,3,一、概念：两个或几个遗传性不同的亲本杂交所产生的杂种，在生长势、体积、结实性、发育速度以及对不良环境条件的抗性等方面优于亲本的现象。杂种优势（heterosis）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。,第一节杂种优势的概念及表现,精选,4,杂种优势的表现：根据杂种表型性状的性质，把杂种优势划分成营养型杂种优势、生殖型杂种优势和适应性杂种优势三个基本类型。,精选,5,(一)生长势和营养体蔬菜烟草作物株型优势,精选,6,（二）抗逆性和适应性抗病性（显性基因）（三）生理功能方面光合能力有效光合期延长光合面积增加营养吸收能力等,精选,7,（四）产量和产量因素方面生殖生长方面杂种表现出结实器官增大，结实性增强，果实与籽粒产量提高等,纯系F1单交F1双交,精选,8,精选,9,（五）品质方面有效成分提高整齐度（一致性）亲本品质改造（六）生化表现方面线粒体互补与叶绿体互补同功酶出现互补带、显性带、杂合带,精选,10,二、杂种优势表现的复杂多样性杂种优势是由双亲基因互作、基因型与环境互作的结果基因型作物种类：二倍体作物品种间杂种优势大于多倍体作物亲本纯度：亲本纯合度高，F1高度杂合、整齐、优势强亲缘关系：亲本亲缘关系远的自交系之间的杂种优势强但远缘杂种育性不及品种间杂种,精选,11,杂交组合：双亲性状互补性状优势：数量性状优势强；性状间的关系（淀粉与蛋白）抗性（纯系单交双交综合品种）环境作用杂种优势体现在数量性状，数量性状受环境影响大不同环境下杂种优势的表现程度不同,精选,12,三、杂种优势度量1、中亲优势（超均优势）（midparentheterosis）：指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与双亲（P1和P2）同一性状的平均值差数的比率。F1-(P1+P2)/2中亲优势（%）=100%(P1+P2)/2,精选,13,2、超亲优势(over-parentheterosis):1）超高亲优势:指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与高值亲本（HP）同一性状数值差值的比率。F1-HP超高亲优势（%）=100%HP,精选,14,2）超低亲优势:指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与低高值亲本（LP）同一性状数值差值的比率。F1-LP超低亲优势（%）=100%LP,精选,15,3、超标优势指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与当地推广品种或对照品种（CK）同一性状数值差值的比率。F1-CK超标优势（%）=100%CK,精选,16,4、杂种优势指数指杂种F1的产量或某一数量性状的数值与双亲（P1和P2）同一性状的平均值的比率。F1杂种优势指数（%）=100%(P1+P2)/2,精选,17,第二节、杂种优势的遗传机理,1达尔文经过近10年研究（1866-1876年），发现异交有益，自交有害，并认为杂种优势的产生是不同遗传成分的有机体杂交后的结果,精选,18,A,b,a,B,显性假说,A,b,a,B,A,b,a,B,2显性假说和超显性假说的提出,1）显性假说,显性假说由Bruce（1910）提出，基本观点如下：杂种F1集中了控制双亲有利性状的显性基因，每个基因都能产生完全显性或部分显性效应，由于双亲显性基因的互补作用，从而产生杂种优势。显性假说的不足之处：并非所有显性基因都控制好性状；而隐性基因控制不良性状。,精选,19,假如，两个亲本控制某一数量性状的基因型分别为AABBccdd和aabbCCDD，F1的基因型及表现型图示如下：PAABBccddaabbCCDD1210436586等位基因显性效应值2925非等位基因累计效应值F1AaBbCcDd假设完全显性12+10+8+6=36无显性(12+6+10+5+4+8+3+6)2=27（双亲平均值）不完全显性27S2S1S2S1S1表现不亲和。C.独立（S1=S2）则不亲和D.竞争减弱S1存在削弱S2，S2存在削弱S1，结果为弱亲和。S1S1S1S2S1S1+S1S2（这两种基因型比例不是1：1，结实率低下）,精选,52,（二）自交不亲和系的选育1.优良自交不亲和系应具有的特点(1)优良的经济性状，配合力高；(2)高度稳定的花期自交不亲和性；亲和指数K（结实指数）=结籽总粒数/授粉花朵数(3)较高的蕾期自交亲和指数；(4)自交衰退不显著。.自交不亲和系选育方法通过连续多代自交分离而获得（1）S0代选株自交选择自交不亲和植株。十字花科中，估计约有30%自交不亲和单株，首先选经济性状好，配合力高的优良单株，作两种自交：花期自交测定亲和指数K1；蕾期自交测定K值，以获得种子,精选,53,（2）S1-S4-5代连续自交，分离出综合经济性状好、配合力高、花期自交不亲和性、蕾期自交亲和性稳定的植株。（3）S5-6代筛选出S基因型纯合体系统。常用的测定方法有3种：全组混合授粉法：同一系内全部抽样单株的花粉等量混合，分别对每一单株进行的人工授粉，结实后统计亲和指数。隔离区自然授粉法：各个系统分别种植在各自隔离区内，花期自然传粉，结实后统计亲和指数。省工省事；如果发现亲和指数高，难以判断株间基因型。轮配法：配制全部株间的正反交组合，共n（n-1）个组合。测定结果可靠，但工作量大。,精选,54,（三）自交不亲和系的利用1.SI（自交不亲和系）SC（自交亲和系）只能从SI上收获杂种一代种子。优点：父本选择范围广，易选出配合力高的组合。缺点：父本上收获的种子不能用于生产。种子生产：至少设两个隔离区：（1）制种区：SISC开花前2-4天，母本蕾期人工自交套袋，繁殖自交不亲和系。（2）父本繁殖区：典型单株间姊妹交、套袋，供下年繁殖父本用。其余单株种子，供下年制种的父本用。,精选,55,2.SI（自交不亲和系）SI（自交不亲和系）优点：可同时从父、母本上收获杂交种子。缺点：需有两种不同基因型的自交不亲和系，配合力受到限制。隔离区设置：1个：从父、母本上分别蕾期自交，种子供繁殖自交系用；2个：父本另设繁殖区；3个：制种区、母本繁殖区、父本繁殖区。,精选,56,（四）自交不亲和系的繁殖1.蕾期人工授粉目前在大白菜、小白菜、结球甘蓝、花椰菜、青花菜、萝卜等自交不亲和系繁殖中应用最普遍。将开花前2-4天的花蕾用镊子剥开，授以本株或同系其他植株的花粉。缺点：蕾期人工授粉麻烦。2.隔离区自然授粉省去了人工蕾期授粉，还能减轻和延缓自交衰退。但连续多代花期自然授粉会使花期自交亲和性逐渐提高。提高结实率的辅助手段：毛刷授粉（先擦成熟花药，再擦伤柱头）；花期喷盐水：1-5%NaCl提高温度和CO2浓度,精选,57,三、利用标志性状生产杂种种子,利用植株苗期的某一显性/隐性相对性状作标志，区别真假杂种，就可以不进行人工去雄而利用杂种优势。如水稻紫叶鞘、小麦红色芽鞘、棉花红叶和鸡脚叶，棉花的芽黄和无腺体方法：选育（转育）苗期显性性状为父本，或隐性性状的母本。父、母本按比例种植，隔离区内自由授粉。母本上收获种子：自交种子和杂种种子。根据标志性状间苗，去除隐性性状的假杂种，保留显性的真杂种。,精选,58,母本父本制种A（mm)B（MM)大田A(mm)+F1(Mm)去除保留,精选,59,四、化学杀雄生产杂种种子化学杀雄利用杂种优势具有配组容易、自由及制种手续简单等特点。但不宜用于花时较长的棉花、大豆等作物。用于杂交制种的必须具备以下条件：1、处理母本后杀伤雄蕊，花粉不育，不影响雌蕊正常发育。2、处理后不引起遗传变异。3、方法简便、药剂便宜、效果稳定。4、对人、畜无害，不污染坏境。,精选,60,五、F2剩余杂种优势的利用为什么有的F2仍然可以利用？多基因控制的经济性状在F2分布特征F2基因型多样性对抵抗逆境具有群体缓冲性，对病虫害具有群体互作抗性种子成本低廉,精选,61,并非所有的杂交种都可以利用剩余杂种优势异花授粉作物的综合杂交种和品种间杂交种后代可以利用；人工去雄、化学杀雄技术生产F1种子后代有时可以利用；亲本主要农艺性状差异小的单交种后代有的也可以利用如棉花的湘杂棉1号、2号，中棉所28等杂交种后代,精选,62,六、雄性不育性利用克服雌雄同花作物人工去雄困难的最有效途径雄性不育特性可遗传特性核质互作雄性不育基因型-环境互作（光温敏）雄性不育隐性核不育显性核不育,精选,63,思考题1、名词解释：杂种优势一般配合力特殊配合力测交测交种测验种一环系二环系配子体自交不亲和孢子体自交不亲和核质杂种2、利用作物杂种优势的途径有哪些?各有什么特点？3、试写出度量作物杂种优势的方法。4、试述杂种品种的亲本选配原则及理由。5、利用作物杂种优势的基本条件是什么?6、作物杂种品种有哪些类别？7、作物杂种优势表现特点有那些？8、对作物杂种优势的遗传成因都有哪些解释？你对这些解释有什么看法？9、测定配合力都有哪些方法？这些方法各有什么特点？,精选,64,一、杂种优势利用的基本条件（一）强优势的杂交组合1、满足品种三条件，即DUS（特异性、一致性、稳定性）2、强优势：配合力、亲本性状,第二节杂种品种的选育,精选,65,（二）异交结实率高大批量生产杂交种低成本生产杂交种（尤其自花、常异花授粉作物）（三）亲本繁殖与杂交制种技术简单易行可靠亲本繁殖（产量与纯度）杂交种种子生产（质量与产量）,精选,66,二、亲本选配(一)对杂种亲本的基本要求杂种的亲本一般为纯系或自交系，不直接用于生产。基本要求：1.纯度高是杂交种高度一致性和稳定性的基础2.一般配合力高是产生强优势杂种的遗传基础3.优良农艺性状是强优势杂种的基础平台4.亲本（尤其是母本）产量高，开花习性符合制种要求,精选,67,（二）亲本系（自交系）的选育自花授粉植物，品种本身就是纯合的；异花授粉植物，一个品种实际上是一个杂合群体，遗传背景复杂，而且隐性基因控制的性状常被显性作用所掩盖，必须经过人工自交选择，以形成基因型纯合的、性状整齐一致的自交系，成为杂交种的亲本；常异花授粉植物，可根据其天然异交率的高低，适当进行自交纯化即可达到高度纯合的要求。,精选,68,基因型纯合，表现型整齐一致；具有较高的一般配合力；具有优良的农艺性状；具有优良的繁殖与制种性状。,对品种或自交系的要求,精选,69,选育方法,1、亲本品种的选育方法：自花授粉作物或常异花授粉作物的杂交亲本是以品种形式出现，因此一个纯合的品种就是一个用于杂交的亲本品种。亲本来源：品种资源中的地方品种、系统选育法育成的品种、杂交育种法育成的品种、杂交回交相结合育种法育成的品种。,精选,70,2、亲本自交系的选育方法,原始材料：地方品种和推广品种、各类杂交种、综合品种或人工组成的群体。自交系选育方法系谱法连续多代自交结合农艺性状选择和配合力测定来进行，在自交选育过程中形成系谱，并始终按照农艺性状优良，一般配合力高和遗传纯合3项基本目标进行选择。人工套袋自交。,精选,71,二、亲本选配(一)对杂种亲本的基本要求杂种的亲本一般为纯系或自交系，不直接用于生产。基本要求：1.纯度高是杂交种高度一致性和稳定性的基础2.一般配合力高是产生强优势杂种的遗传基础3.优良农艺性状是强优势杂种的基础平台4.亲本（尤其是母本）产量高，开花习性符合制种要求,精选,72,产量性状品质性状植株性状抗逆性生育特性,对自交系农艺性状的选择,精选,73,对自交系生育性状的选育，如雌雄花期的协调性，雌蕊接受花粉能力强，亲和性好，可长时间接受受精；花药散粉时间长，花粉量大，结实率高等。在选择优良农艺性状的基础上，还需要对自交系进行配合力测定。配合力测定通常在完成自交系选育之后进行，但也有主张在早代进行配合力测定，一般在自交34代（S3S4）时进行。根据配合力的高低，作进一步选择，最后才能选出农艺性状优良、配合力高、表型整齐一致、能稳定遗传的自交系。,精选,74,（一）改良的目的在亲本系或自交系的选育过程中，很难选出十全十美的亲本系或自交系，难免存在个别缺点。如果个别缺点性状不加以改良，将影响这些优良亲本系的利用。为了提高优系的利用价值，有必要对有个别缺点的优系进行改良，即在保持优系全部或绝大部分优良性状和高配合力特性的前提下，改良它的不良性状，以便更有效地利用。,二、亲本系（自交系）的改良,精选,75,杂种亲本的选育自花授粉作物：直接从品种（系）中筛选（除特殊要求）常异花授粉作物：23代的自交；异花授粉作物：多代的自交与选择1.选育自交系的原始材料地方品种、推广品种、杂交种、综合品种等从这些原始材料中选育的自交系称为一环系自交系间杂交种后代中选育的自交系称为二环系,精选,76,三、配合力及其测定,配合力为自交系组配杂交种的一种潜在能力。是通过由自交系组配的杂交种产量（或其他性状）的平均值估算出来的。（一）、配合力的概念：1、一般配合力（generalcombiningabilityGCA）：一个被测自交系和其它自交系组配的一系列杂交组合的产量（或其它数量性状）的平均表现。2、特殊配合力（specificcombiningabilitySCA）：两个特定亲本自交系所组配的杂交种的产量水平。,精选,77,3、特殊配合力效应值：某个杂交种与所有被测自交系一般配合力平均值的差。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。,精选,78,测定配合力,（二）、配合力的测定,精选,79,1、几个概念,测交（testcrossing）：测定自交系配合力所进行的杂交。测验种(tester)：测交所用的共同亲本。测交种(testcrossvariety)：测交所得后代。2、测验种的选择普通品种、品种间杂交种、综合杂交种：GCA单交种、自交系：SCA,精选,80,测验种的配合力：配合力效应值是一个估算值。如果测验种选择不好，偏差会很大。所以在配合力的测验中，如果测验种改变了，其效应值也会发生变化。测验种与被测系的亲缘关系：姊妹交近交衰退，估算值偏低；亲缘关系太远，测验结果偏高。,精选,81,3、配合力的测定方法,配合力测定包括两个环节：第一是被测系与测验种杂交获得测交种种子；第二是用测交种种子进行测交种的田间试验，进而进行配合力的统计分析。,精选,82,顶交法（topcrossmethod）：被测系与品种群体的杂交，品种群体是一个遗传基础广泛的普通品种，也可以是多自交系组成的综合种。GCA通过顶交所得的杂交种叫顶交种。在顶交法测定中，由于采用了一个共同的测验种，因此可以认为各测交种之间的产量差异就是由被测系的配合力不同所引起的。如果某个测交种的产量高，就表明该组合中的被测自交系的配合力高。,精选,83,双列杂交（diallelcrossmethod）：,一组被测系，既是被测系又互为测验种，进行两两的成对杂交，获得测交种。如有n个被测自交系，可组配成n(n-1)个测交种（包括正交和反交）；下一季节把测交种按随机区组设计进行田间产量比较试验。估算GCA和SCA。,精选,84,如果被测系是雄性不育系或雄性不育恢复系，则可以选择相应的恢复系或不育系为测验种，采取不完全双列杂交获得测交种。优点：可同时测定一般GCA和SCA。缺点：被测系数目太多时，田间试验不便。此法适于在精选出少数优良亲本系或骨干自交系后采用。,精选,85,多系测交法（multiplecrossmethod）：,是用几个优良系或骨干系作测验种与被测系杂交获得测交种。下一季节进行比较试验，得到各个测交种的平均产量，估算出GCA和SCA。多系天然杂交法（naturalcrossingmethodofmultiplelines）：多系天然杂交是指异花授粉植物的后代。,精选,86,四、杂种品种的亲本选配原则,1、配合力高2、亲缘关系较远3、性状良好并互补4、亲本自身产量高，花期相近,精选,87,第二节杂种优势育种的一般程序一优良自交系的选育：自交系是由一个单株经过边疆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。,精选,88,二配组方式的确定：,亲本选配的原则；各亲本的一般配合力高，双亲间特殊配合力高；性状优良，且双亲互补；双亲亲缘关系差异适当；亲本自身产量高，两亲花期相近；,精选,89,杂交组合方式的确定；,单交种两个自交系间的杂种一代称为单交种。突出优点是杂种优势极强，株间高度整齐一致。制种手续较简单。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。双交种的优是群体遗传基础广泛，适应性强，产量稳定。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。一般在园艺植物上很少应用。,精选,90,三杂交种子的生产,1简易制种法：杂种一代的父母本自交系相邻种植，当雌株和雄株刚刚能够辨认时，拔除母本系统内的所有能够产生花粉的植株，包括雄株和两性株，只留下纯雌株。从母本系统上收获的种子就是杂种一代种子，从父本系统上收获的种子就是父本系统的纯种。采用人工去雄、人工授粉的杂交制种方法生产杂种一代。,精选,91,2利用苗期标记性状的制种法3利用化学去雄剂的制种法乙烯利能直接杀死花粉，而KMS-1则不影响花粉本身的育性，只是阻止花药店的开裂，控制花粉散布，造成雄性不育。乙烯利常用浓度为4-6g/L，MH为0.1-0.5g/L。,精选,92,3利用雄性不育系的制种法,1)雄性不育系两性花植物中，雄性器官表现退化、畸形或丧失功能的现象，称为雄性不育性。2)雄性不育的表现形式雄蕊退化或变形花药异常雌雄蕊异长产雌性,精选,93,3）雄性不育的遗传类型,细胞质不育型完全是由细胞质基因控制，与细胞核无关。核不育型由核基因单独控制的。核质互作不育型由核基因和细胞质基因共同控制的，又称为胞质不育型。,精选,94,3核质互作不育型,由核基因和细胞质基因共同控制的，又简称为胞质不育型。胞质雄性不育（CMS）系的选育和利用用来给雄性不育系授粉，使每个后代植株继续保持着雄性不育特性的纯合目交系，叫雄性不育保持系，简称保持系或B系，其育性的遗传组成有F（MsMs）两种基因。,精选,95,CMS系制种法,利用GMS系配制杂种一代种子，每年至少需要两个隔离区，即一个不育系繁殖区和杂种一代制种区。在不育系繁殖区内栽植不育系和保持系。从不育系上收获的种了为杂种一代，从恢复系（父本系）行上收获的种子仍为恢复系（父体系），可供播种下一年制种区内父本行之用。,精选,96,三系制种法,精选,97,4利用自交不亲和系的制种法,自交不亲和性（Self-incompatibility，SI）是指两性花植物，雌雄性器官司正常，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。根据花粉不亲和表型的遗传控制方式的不同，同型SI又可分为配子体型和孢子体型两类。花粉