3.第六章-杂交育种课件

杂交育种的地位及理论基础杂交亲本选配杂交技术与杂交方式杂种后代的选择杂交育种程序,第六章杂交育种,第一节杂交育种的地位及理论基础,杂交：不同基因型配子结合通过双授精途径产生杂种的过程（植物中）杂交育种：通过人工杂交将两个或两个以上亲本的优良性状综合到一个个体中，继而从分离的后代群体中，通过人工选择和比较鉴定，获得新品种（或新材料）的育种方法,2,一、基本概念,二、杂交育种的地位,目前最重要的育种手段,3,几乎所有水稻和小麦等自花授粉作物常规品种绝大多数棉花常规品种当前玉米、水稻和油菜等作物杂交种的亲本,三、杂交育种的遗传原理,基因重组：分散在不同亲本中控制不同有利性状的基因组合在一起，综合不同亲本优点基因累积：受多基因控制的某些数量性状可以累积在同一个体中，产生超亲性状基因互作：非等位基因之间的互作产生不同于双亲的新的优良性状,4,第二节杂交亲本的选配,亲本选配根据育种目标选择携带不同有利基因的亲本,5,胜利麦燕大1817,6,农大183,农大311,农大36,华北187(原华北农科所),石家庄407(原河北省农所),太谷49(原山西农学院),华北497(原华北农科所),华北6727(原华北农科所),北京5号(中国农科院),北京6号(中国农科院),北京7号(中国农科院),亲本选配的几个原则,选优原则互补原则适应性原则遗传差异原则配合力原则,7,选优原则,优点多主要优良性状（或待改良的性状）突出尽量避免明显的缺点,8,从杂交种中选择自交系的二环系育种方法,双亲在主要性状上的优缺点尽可能互补,9,互补原则,10,碧玛一号的亲本选配,亲本之一最好能适应当地生态条件（合理评价外来种质资源的适应性）,北京农业大学对150个国内外小麦推广良种的系谱分析（1980），双亲为推广品种的有64个，父母本一方或祖代一方（复交）为推广品种的有74个，两者总和占调查品种数的94%。,11,适应性原则,徐州142徐州154、徐棉6号、中棉所12、鲁棉6号的亲本之一邢台6871中棉所12、鲁棉6号和冀棉10号的亲本之一中棉所10号中375、鲁S2、豫早58等夏播短季棉的亲本之一,12,这三个品种在黄河流域棉区都曾是丰产性和适应性较好的推广品种,注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材料杂交,我国杂交育成的冬小麦推广品种的系谱分析表明（1983），几乎全部都是在杂交亲本中，使用一个国外品种或有国外品种亲缘的品种育成的。,13,遗传差异原则,14,岱字棉系统、斯字棉系统、乌干达棉系统的遗传基础复杂鲁棉1号、陕棉4号、豫棉1号、泗棉2号、鄂沙28、鄂荆92等（亲本之一：岱字棉15）以斯字棉2号的衍生品种为亲本之一，杂交育成的优良品种有冀棉8号等,15,棉花,杂交亲本应具有较好的一般配合力,配合力的概念在一般配合力好的基础上，选择特殊配合力高的杂交组合一个优良亲本，其配合力高，且自身综合性状也优良，优良品种优良亲本,16,配合力原则,第三节杂交技术与杂交方式,杂交前准备工作杂交授粉后的管理,17,一、杂交技术,18,杂交前准备工作,了解花器构造和开花习性,花期调节,二、杂交方式,杂交方式：指一个杂交组合里要用多少亲本，以及亲本间如何配置的问题,19,（一）单交（singlecross）,又称成对杂交，用两个亲本进行杂交。以符号AB或A/B表示正反交（reciprocalcross）：如果称A（）/B（）为正交，则B（）/A（）为反交中棉12（乌干达4号邢台6871）、徐州514（中7徐州114）,20,棉花叶形正交和反交的F1和F2表现,21,22,不育系和保持系的选育受母性遗传控制的或目前不清楚的性状遗传,又称多亲杂交、复合杂交：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三交、双交、四交、五交、聚合杂交,23,（二）复交（multiplecross）,复交方式的应用,棉花育种中，70年代复交育成的品种只有7个，占杂交育成品种总数的18%而80年代复交育成的品种有24个，占杂交育成品种数的52%。,24,三交,三交：3个亲本进行两次杂交表示为A/B/C，即(AB)C：/表示第一次杂交，/表示第二次杂交，即先将A、B杂交，A作母本，B作父本，子一代A/B再与C杂交如果三交方式为A/B/C，则表示以A作母本，子一代B/C作父本再次杂交,25,三交育种实例,26,农大17鹅冠168(穗长、晚熟、茎粗壮),F1早洋麦(综合性状好、穗小),农大45及其选系东方红1,2,3号(中晚熟、穗大、综合性状好),双交,指两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是三个或四个亲本(AB)(CD)或A/B/C/D(AC)(CD)或A/C/C/D,27,双交育种实例1,28,聚合杂交,概念：通过多次杂交将多个亲本的优良性状聚合在一个后代群体中的杂交方式。控制某一亲本在后代的遗传组成比例决定了聚合杂交的方式,29,30,甘蓝型油菜中油821的选育过程,甘蓝型油菜中油821的选育过程,31,聚合杂交的特点,个体遗传差异大，聚合不同亲本材料优点可能性大育成的品种往往具有突破性育种周期长后代分离复杂，选择难度大育种群体相对较大,32,回交,两个品种杂交后，子一代再和双亲之一重复杂交，称为回交（backcross）(AB)AA或A3/B或A3B或A3B回交是杂交的一种特殊形式,33,第四节杂种后代的选择,34,河南白小麦与密穗小麦杂交后代F2分离情况,35,（一）系谱法（pedigreemethod）,系谱法是从杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始选株，分别种成株行，即系统。以后各世代均在优良的系统中选优良单株，直到选出优良一致的系统，并将其升级进行产量比较试验为止的过程。,36,一、杂种后代的选择方法,37,1.系谱法的工作要点,主要任务是分辨真假杂种，除掉与假杂种，淘汰具有严重缺点的组合。不进行选单株。,38,杂种一代(F1),播种时，按杂交组合排列，点播，组合两旁分别种植父母本。,收获时，同一组合的单株混合收获，写明行号、组合名称及编号。不同组合分别脱粒装袋保存,39,杂种二代(F2)或复交一代,再次淘汰不良组合,40,播种时，按杂交组合点播,组合前后分别种植父母本,同时,每逢10或20行种植一行推广品种做为对照,从优良组合中选拔优良单株，其中选单株是这一世代的工作重点,收获时，入选植株分株收获,稻麦等有分蘖的禾谷类作物应连根拔起，将同一组合的各个单株捆成一捆，每个单株单独编号（行号）在田间选择的基础上，在室内进行细致的分株考种脱粒，分株保存。并编写组合号、行号和株号,41,42,对入选F2单株进一步鉴定和选择的重要世代（系统或株系的概念）主要工作内容是淘汰不良系统，并从优良系统中选择优良单株（杂交组合是否优良基本可以判断）,43,杂种第三代(F3),收获时，将优良系统的中选单株连根拔起，同一系内的单株捆成一捆，挂牌标明行号，按株分别脱粒保存。,播种时，将F2当选单株的种子点播成行，按组合先后顺序排列。在适当位置种植对照品种,44,45,杂种四代(F4)及其以后世代,收获同F3由单株选择转向株系选择和单株选择并重。选择优良株系及其优良单株。选择所依据的性状要求应更加全面来自同一个系统（F3）的不同株系（F4）成为姊妹系，姊妹系构成株系群（系群）,46,收获同F3，将优良系统的中选单株连根拔起，同一株系内的单株捆成一捆，挂牌标明行号，按株分别脱粒保存,47,F4表现优良但分离还相当明显的系统，一般只进行选株，以便使其性状进一步纯化稳定。而其中表现优异的稳定株系，也可以升级进行产量试验,F5及其以后世代,48,第二年升入鉴定圃进行产量试验。参加产量试验的株系可改称品系。在升级品系中仍可继续选株，以便进一步观察性状分离情况和综合性状表现。,杂种各世代工作内容简表,49,（二）混合法（bulkmethod）,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，才开始选择一次单株，下一代即成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验。,50,1、工作要点,育种目标涉及的许多性状是数量性状，受多基因控制，在杂种早代纯合个体很少对生产不利的性状在种植过程中可自然选择而淘汰,51,2、理论依据,3、系谱法与混合法的比较,系谱法从第一次分离世代开始选单株，直至外部形态性状基本稳定混合法在分离的早期世代不选单株，按组合混合种植，直到群体中纯合体频率达80%左右的世代选择一次单株在获得稳定株系后，两种方法在处理品系方面采用相同或相似的手段,52,选择方法比较,系谱法的优点,杂种后代的系谱详尽当选结果可以得到较为可靠的最终评价能及早掌握遗传力较高的一批优良材料。遗传力较低的性状则延迟到纯合度高的后期世代进行选择便于及时繁殖推广利于消除不同类型株间的竞争性干扰,53,系谱法的缺点,不可避免地丢失了一部分受多基因支配的优良基因型（优良性状未完全表现）育种规模随当选株的数目的增加呈指数级扩增人力物力的因素限制了能处理的杂交组合数和能选择的植株数，从而限制了所能保持的变异类型,54,混合法的优点,对遗传力低的数量性状到晚代进行选择的效果较好有利于加强育成品种的适应性和抗逆性简单易行，工作量小能保持较多的变异类型,55,混合法的缺点,缺乏系统的系谱观察资料具有重要农艺性状的单株由于竞争力弱可能被淘汰；而对植株本身有利但不符合育种目标的性状得到发展延长了育种年限异花授粉或常异花作物使用受限制,56,（三）衍生系统法,衍生系统：指可追溯于同一单株的混播后代群体。在杂种第一或二次分离世代选择一或二次单株，随后改用混合法种植各单株形成的派生系统，每代根据派生系统的综合性状、产量表现及品质测定结果，选留优良派生系统，淘汰不良派生系统，直到当选派生系统的外观性状趋于稳定时，再进行一次单株选择，下年种成株系，以后选优系进行产量试验,57,衍生系统法的优点,系谱法与混合法相结合：在混合进级过程中，表现了混合法的优点，在杂种早代选株又体现了系谱法的优点既可尽早获得优良株系材料，又可在系统内保存较大的变异既可减少早期世代的工作量，又可避免混播条件下群体中不同类型的竞争,58,（四）单籽传法,从杂种第一次分离世代开始每一个单株或大量选株上取1粒(或者2粒)自交种子混合组成下一代群体，直到纯合程度达到要求时(F6及以后世代)再按株(穗)收获，下年种成株(穗)行，从中选择优良株(穗)系，以后进行产量比较,59,加性效应在世代间是稳定的：随着世代推进，株系间加性遗传方差逐代增大，株系内加性遗传方差逐代减小,60,“一粒传”的理论依据,适合温室加代或异地异季加代，缩短育种年限。广泛应用于遗传研究中（RIL群体）,61,杂种后代处理方法比较图,二、杂交育种程序,原始材料圃和亲本圃选种圃鉴定圃品种比较试验,62,（一）原始材料圃和亲本圃,种植原始材料或亲本根据材料性质分类亲本圃中材料的种植密度,63,（二）选种圃,种植杂种各世代当选单株株系或杂种混合群体按照世代进程统一安排实验条件的一致性非常关键,64,（三）鉴定圃,主要种植从选种圃升级的新品系以进行初步的产量比较试验及性状的进一步评定条播，种植密度接近大田生产一般小区面积较小，2-4次重复，进行1-2年,65,（四）品种比较试验,种植鉴定圃升级品系或继续进行试验的优良品种小区面积较大，重复可设4-5次，遵照田间试验设计要求进行，试验一般2-3年,66,小麦原始材料圃的苗期,67,亲本圃,68,F1表现整齐一致,69,F2的分离。可看到株高、穗形、叶色等都有分离。,70