第六章回交育种

1、第六章回交育种 第六章 回交育种 第六章回交育种 一、概念一、概念 两个品种杂交后，子一代与其亲本之两个品种杂交后，子一代与其亲本之 一再进行杂交，称为回交。一再进行杂交，称为回交。 A B F1 B BC1, BC1 B BC2 采用一次或多次回交的育种方法采用一次或多次回交的育种方法 ，称，称 为回交育种。为回交育种。 第六章回交育种 回交育种图示 第六章回交育种 二、表示方法二、表示方法 （A X B） X A X A； A3 X B； A X 3 / B 第六章回交育种 明确两对概念 轮回亲本（轮回亲本（recurrent parent）与）与 非轮回亲本非轮回亲本(non-recur

2、rent parent) 用于多次回交的亲本称轮回亲本（亲本用于多次回交的亲本称轮回亲本（亲本 A A）；只在第一次杂交时应用的亲本称）；只在第一次杂交时应用的亲本称 非轮回亲（亲本非轮回亲（亲本B B）。）。 （A X BA X B） X A X AX A X A 第六章回交育种 受体亲本受体亲本(receptor)与供体亲本与供体亲本(donor) 有利性状（目标性状）的接受者，称受有利性状（目标性状）的接受者，称受 体亲本（亲本体亲本（亲本A A）；目标性状的提供者，称）；目标性状的提供者，称 供体亲本（亲本供体亲本（亲本B B） 。 （A X BA X B） X A X AX A X

3、A 第六章回交育种 第一节第一节 回交育种的意义及遗传效应回交育种的意义及遗传效应 第六章回交育种 一、回交育种的意义 回交育种法速度快，在改良作物品种回交育种法速度快，在改良作物品种 个别缺点时是一种快速有效方法个别缺点时是一种快速有效方法 第六章回交育种 二、回交的遗传效应 在回交杂合基因群体中，杂合基因型逐渐减少，纯在回交杂合基因群体中，杂合基因型逐渐减少，纯 合基因型相应地增加，纯合基因型变化的频率是合基因型相应地增加，纯合基因型变化的频率是 (1-1/2(1-1/2r r) )n n ( (n n为杂种的杂合基因对数， 为杂种的杂合基因对数， r r为回交的为回交的 次数次数) )，

4、其中纯合基因型仅为轮回亲本的基因型。，其中纯合基因型仅为轮回亲本的基因型。 一对基因自交和回交群体内一对基因自交和回交群体内aaaa型个体的比率型个体的比率(%)(%) 世代数世代数 1 12 23 34 45 56 67 78 8 AaAaAaAa 25.025.037.537.543.7543.7546.8846.8848.4448.4449.2249.2249.6149.615050 AaAaaaaa 50.050.0757587.587.593.7593.7596.8896.8898.4498.4499.2299.22100100 第六章回交育种 回交的遗传效应 假设二亲本只有一对基因

5、的差异： 不论是回交还是自交，不论是回交还是自交， 每增加一个世代，杂每增加一个世代，杂 合体合体 减少减少 1/2 1/2 ，纯合，纯合 体增加体增加 1/2 1/2 ； 所不同的是在自交后所不同的是在自交后 代，代， 纯合体中纯合体中 AA AA 和和 aa aa 基基 因型各占一半，因型各占一半， 而回交后代的全部纯而回交后代的全部纯 合体均属于与轮回亲合体均属于与轮回亲 本相同的本相同的 AA AA 基因基因 型。型。 第六章回交育种 1. 在不加选择的情况下，回交的最后产物 为轮回亲本 ； 在选择的情况下可得到非轮回亲本的目 标性状 + 轮回亲本综合性状的后代 ，即 将供体亲本的目标

6、性状转移到受体亲本。 2. 有利打破连锁 若非轮回亲本中目标性状基因与不良 基因连锁时，则轮回亲本优良基因置换非 轮回亲本的相应不良基因的进程将要减缓， 其减缓程度依连锁的紧密程度即交换价 （ C ）的大小而异。 例：抗病亲本乙（抗病基因 R 与不良基因 b 连锁）： 第六章回交育种 第六章回交育种 在不施加选择的条件下，轮回亲本的相 对基因置换连锁的不良基因的获得重组的 机率是： 1-（1-P）m+1 其中 P 是连锁基因的重组率， m 是 回交次数 第六章回交育种 二、回交的遗传效应 就一种纯合基因型来说，回交比自交达到就一种纯合基因型来说，回交比自交达到 某种纯合基因型个体的频率快。某种

7、纯合基因型个体的频率快。 F F1 1自交和回交后代群体内某种纯合基因型自交和回交后代群体内某种纯合基因型 ( (轮回亲本基因型轮回亲本基因型) )出现的频率出现的频率 基因对基因对 数数(n)(n) 1 12 23 34 45 56 67 7 n n F F1 1 F F1 11/41/41/161/161/641/641/2561/2561/10241/10241/40961/40961/163841/16384 (1/4)(1/4)n n F F1 1 纯纯 合亲本合亲本 1/21/21/41/41/81/81/161/161/321/321/641/641/1281/128(1/2)(

8、1/2)n n 第六章回交育种 三、回交育种步骤 年次年次回交程式回交程式工作内容工作内容 1 1A AB B杂交，杂交，A A为轮回亲本，为轮回亲本，B B为抗为抗 病亲本，病亲本， 抗病性为显性抗病性为显性 2 2 F F1 1A AF F1 1回交于回交于A A 3 3 BC BC1 1F F1 1A A从回交一代中选择抗病株回从回交一代中选择抗病株回 交于交于A A 4 4 BCBC2 2F F1 1A A 从二次回交一代中选择抗病从二次回交一代中选择抗病 株回交于株回交于A A 第六章回交育种 年次年次回交程式回交程式工作内容工作内容 5 5 BCBC3 3F F1 1A A 从三次

9、回交一代中选择抗病株从三次回交一代中选择抗病株 回交于回交于A A 6 6 BCBC4 4F F1 1 四次回交四次回交F F1 1自交并选择优良抗自交并选择优良抗 病株病株 7 7 BCBC4 4F F2 2 自交选择抗病株种成株系，选自交选择抗病株种成株系，选 择农艺性状优良的抗病株系择农艺性状优良的抗病株系 第六章回交育种 三、回交育种步骤 1. 双亲杂交， F 1 回交于轮回亲本； 2. 从回交后代中选择具有目标性状（象非轮回 亲本）和综合性状（象轮回亲本）的植株与轮回 亲本连续回交； 3. 自交纯化，在自交过程中选择具有目标性状 且农艺性状优良的植株及稳定系统。 4. 按常规进行产量

10、比较试验，区域试验，生产 试验。 第六章回交育种 第二节第二节 回交育种方法回交育种方法 第六章回交育种 一、回交亲本选择 n轮回亲本（或受体亲本）轮回亲本（或受体亲本） 轮回亲本是接受改良的对象，要求综合性轮回亲本是接受改良的对象，要求综合性 状好、适应性强、有丰产潜力。应选用在当地状好、适应性强、有丰产潜力。应选用在当地 栽培时间长栽培时间长, ,综合性状好的推广品种或最有希综合性状好的推广品种或最有希 望推广的优良品种。这些品种某一、二个性状望推广的优良品种。这些品种某一、二个性状 存在缺点。这些缺点经回交可以得到改良，并存在缺点。这些缺点经回交可以得到改良，并 在改良后仍能在生产上有较

11、长时期的使用价值。在改良后仍能在生产上有较长时期的使用价值。 第六章回交育种 n非轮回亲本（或供体亲本）：非轮回亲本（或供体亲本）： 供体亲本是目标性状的提供者，它必供体亲本是目标性状的提供者，它必 须具备轮回亲本所缺少的那一、二个优良须具备轮回亲本所缺少的那一、二个优良 性状，而且这一、二个优良性状要非常突性状，而且这一、二个优良性状要非常突 出。控制该性状的基因只能有一、两个，出。控制该性状的基因只能有一、两个， 最好是显性的，以利于回交后代的选择。最好是显性的，以利于回交后代的选择。 尽可能没有严重缺点。尽可能没有严重缺点。 第六章回交育种 二、回交后代的选择二、回交后代的选择 （一）质

12、量性状基因的回交转育（一）质量性状基因的回交转育 1. 1. 当被转移的目标性状为显性时当被转移的目标性状为显性时 第六章回交育种 轮回亲本轮回亲本 非轮回亲本非轮回亲本 P P 甲甲 AABBcc AABBcc aabbCC aabbCC 乙乙 F F1 1 AaBbCc AaBbCc AABBcc AABBcc BCBC1 1 A AB BCc Cc AABBcc AABBcc BCBC2 2 A AB BCc Cc AABBcc AABBcc BCBC3 3F F1 1 A AB BCcCc BCBC3 3F F2 2 A AB BC C BCBC3 3F F3 3 AABBCC AAB

13、BCC 由一对显性基因控制的性状转移由一对显性基因控制的性状转移 每代选择的性状为每代选择的性状为 乙的输出性状乙的输出性状 第六章回交育种 第六章回交育种 2. 2. 当被转移的目标性状为隐性时当被转移的目标性状为隐性时 (1)(1)同时进行回交和自交同时进行回交和自交 (2)(2)每次回交之前均自交一次每次回交之前均自交一次 第六章回交育种 轮回亲本轮回亲本 非轮回亲本非轮回亲本 P 甲甲 aabbCC AABBcc 乙乙 F1 AaBbCc aabbCC BC1 ABCc aabbCC A-B-CC（淘汰）（淘汰） BC2 ABCc aabbCC A-B-CC（淘汰）（淘汰） BC3F1

14、 ABCc BC3F2 ABcc BC3F3 aabbcc 由一对隐性基因控制的性状转移由一对隐性基因控制的性状转移 每代选择的性状为每代选择的性状为 乙乙 的输出性状的输出性状 第六章回交育种 第六章回交育种 （二）数量性状基因的回交转育（二）数量性状基因的回交转育 控制某一性状的基因的数目：控制某一性状的基因的数目： 当控制某一性状的基因数目增加时，回交后当控制某一性状的基因数目增加时，回交后 代出现目标性状基因型的比例势必减少。为了导代出现目标性状基因型的比例势必减少。为了导 入目标性状基因，必须种植的植株数应当增加。入目标性状基因，必须种植的植株数应当增加。 所以数量性状转育的第一个问

15、题是回交后代必须所以数量性状转育的第一个问题是回交后代必须 有相当大的群体。进行数量性状基因的转育，尤有相当大的群体。进行数量性状基因的转育，尤 其要注意非轮回亲本的选择。尽可能选择目标性其要注意非轮回亲本的选择。尽可能选择目标性 状比预期要求更好和更高的材料，才能达到理想状比预期要求更好和更高的材料，才能达到理想 的回交育种的结果。的回交育种的结果。 第六章回交育种 环境条件对目标性状基因表现的影响环境条件对目标性状基因表现的影响 回交能否成功决定于每一世代对基因型回交能否成功决定于每一世代对基因型 的准确鉴定。当环境条件对性状的表现有的准确鉴定。当环境条件对性状的表现有 重大影响时，鉴定便

16、比较困难。在这样情重大影响时，鉴定便比较困难。在这样情 况下，最好每回交一次，接着就进行自交况下，最好每回交一次，接着就进行自交 一次，并在一次，并在BCBC1 1F F2 2群体进行选择。群体进行选择。 第六章回交育种 三、回交的次数三、回交的次数 在回交工作中，根据育种目标及亲本性状差异的大在回交工作中，根据育种目标及亲本性状差异的大 小，通常进行小，通常进行4 45 5次回交，即可恢复轮回亲本的次回交，即可恢复轮回亲本的 大部分优良性状。大部分优良性状。 原则：回交次数以轮回亲本的特征特性基本得到恢回交次数以轮回亲本的特征特性基本得到恢 复为准复为准 。一般双亲差异小，回交次数可少些；相

17、。一般双亲差异小，回交次数可少些；相 反，亲本差异大，或目标性状与不良性状连锁反，亲本差异大，或目标性状与不良性状连锁 时，时， 应适当增加回交次数。应适当增加回交次数。 第六章回交育种 1. 1. 轮回亲本性状的恢复在不存在基因连轮回亲本性状的恢复在不存在基因连 锁的情况下，如果双亲间有锁的情况下，如果双亲间有n n对基因差对基因差 异，则回交异，则回交t t次以后，从轮回亲本导入次以后，从轮回亲本导入 基因的纯合体比率可按公式（基因的纯合体比率可按公式（1-1/21-1/2t t）n n 计算出来。计算出来。 第六章回交育种 回交次数和涉及基因对数与后代群体内具轮回亲本纯合基因型个体的回交

18、次数和涉及基因对数与后代群体内具轮回亲本纯合基因型个体的% 基因基因 对数对数 (n) 回交代数回交代数(r) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 50 75 88 94 97 98 99 100- 100- 100- 5 3 24 51 72 85 92 96 98 99 100- 10 6 26 52 73 85 92 96 98 99 15 1 13 38 62 79 89 94 97 99 20 7 28 53 73 85 92 96 98 30 2 14 39 62 79 89 94 97 40 8 28 53 73 86 92 96 50 4 20 46 68 82 91

19、 95 75 9 31 56 75 86 93 100 4 21 46 68 82 91 第六章回交育种 2. 2. 非轮回亲本的目标性状和不利性状连锁的非轮回亲本的目标性状和不利性状连锁的 程度：程度： 假如用假如用C C表示重组率，那么打破不利的表示重组率，那么打破不利的 连锁，获得希望的重组类型的机率为连锁，获得希望的重组类型的机率为1-1- （1-C1-C）t t。 t t是表示回交的次数。是表示回交的次数。 第六章回交育种 不同重组率下经不同次数的回交后出现重组类型的频率（不同重组率下经不同次数的回交后出现重组类型的频率（%） 回交次回交次 数数(n) 连锁基因的交换值连锁基因的交换

20、值(c) 0.50.20.10.020.010.001 15020.010.02.01.00.1 27536.019.04.02.00.2 387.548.827.15.93.00.3 493.859.034.47.83.90.4 596.967.240.99.24.90.5 698.473.846.911.45.90.6 799.279.052.213.26.80.7 899.683.257.014.97.70.8 999.887.161.316.68.60.9 第六章回交育种 3. 3. 严格选择有助于轮回亲本性状的迅速恢复，可以严格选择有助于轮回亲本性状的迅速恢复，可以 减少回交次数。减

21、少回交次数。 早期世代在回交群体中，除必须选择非轮回亲本早期世代在回交群体中，除必须选择非轮回亲本 的目标性状外，针对轮回亲本的性状也严格进行的目标性状外，针对轮回亲本的性状也严格进行 选择，这样做对轮回亲本性状的恢复有利，相应选择，这样做对轮回亲本性状的恢复有利，相应 地可以减少回交的次数地可以减少回交的次数。 第六章回交育种 四、回交中所需要的植株数四、回交中所需要的植株数 log(1-a ) M log(1-p) m代表所需的植株数，代表所需的植株数，p代表在杂种群代表在杂种群 体中合乎需要的基因型的期望比率，体中合乎需要的基因型的期望比率，代表代表 机率平准。机率平准。 第六章回交育种

22、 在回交中所需要的植株数在回交中所需要的植株数 需要转移的基因数需要转移的基因数 1 12 23 34 45 56 6 带有转移的优良基因带有转移的优良基因 的植株的预期比例的植株的预期比例 1/21/21/41/41/81/81/161/161/321/321/641/64 机率平准机率平准 0.950.954.34.310.410.422.422.446.346.39595191191 0.990.996.66.616.016.034.534.571.271.2146146296296 （西北农业大学主编（西北农业大学主编作物育种学作物育种学） 第六章回交育种 五、五、 回交方法回交方法

23、1. 1. 逐步回交法（逐步回交法（stepwise backcross methodstepwise backcross method） 即在同一回交方案中同时转移几个目标性状即在同一回交方案中同时转移几个目标性状 基因。选择几个分别具有不同目标性状基因的基因。选择几个分别具有不同目标性状基因的 供体亲本，这几个亲本的基因应该都是独立遗供体亲本，这几个亲本的基因应该都是独立遗 传的。先以一个供体亲本进行性状转移，获得传的。先以一个供体亲本进行性状转移，获得 一个性状得到改良的材料后，再以它为轮回亲一个性状得到改良的材料后，再以它为轮回亲 本，进行第二个性状的转移，如此等等。本，进行第二个性状

24、的转移，如此等等。 第六章回交育种 马丁 大棍棒 用大棍棒作用大棍棒作 轮回亲本轮回亲本 BCBC6 6 自交自交 19321932年选出抗腥黑穗年选出抗腥黑穗 病的大棍棒小麦品种病的大棍棒小麦品种 第六章回交育种 道逊道逊 大棍棒大棍棒 用大棍棒作轮回亲本用大棍棒作轮回亲本 BCBC3 3F F1 1 自交自交 BCBC3 3F F2 2 用抗腥黑穗病的大棍用抗腥黑穗病的大棍 棒小麦作轮回亲本棒小麦作轮回亲本 BCBC5 5F F1 1 自交自交 BCBC5 5F F2 2 19371937年选出抗腥黑穗病和年选出抗腥黑穗病和 抗麦秆蝇的大棍棒小麦抗麦秆蝇的大棍棒小麦 第六章回交育种 希望希

25、望巴特巴特 用巴特做轮回亲本用巴特做轮回亲本 BCBC3 3F F1 1 大棍棒大棍棒 用大棍棒做轮回亲本用大棍棒做轮回亲本 BCBC4 4 用抗腥黑穗病大棍棒做轮回亲本用抗腥黑穗病大棍棒做轮回亲本 BCBC6 6 用抗腥黑穗病和麦秆蝇的大棍棒用抗腥黑穗病和麦秆蝇的大棍棒 小麦做轮回亲本小麦做轮回亲本 BCBC8 8 再自交，于再自交，于19391939年育成了抗年育成了抗 三种病虫害的大棍棒三种病虫害的大棍棒5353号号 第六章回交育种 第六章回交育种 2、双回交法 （1）分散在A和B两个品种内时,先将A和B杂交,并 用其F1分别同轮回亲本A和B进行回交。 （2）从每次回交后代群体中,选取具

26、有轮回亲本优 良性状的个体再进行回交数次。 （3）最后一次回交后进行自交,育成两个品系,一 个具有B品种优良性状的A品系,一个具有A品种优 良性状的B品系。 （4）将A和B两个品系杂交,再自交,就会育成优于 双亲的改良品种。 第六章回交育种 B A F1 A BC1 A BC2 A BC3 B A B F1 B BC1 B BC2 BC3 BCBC3 3F F2 2 BCBC3 3F F2 2 自交自交 自交自交 F1 F2 自交自交 选出优于双亲的品种选出优于双亲的品种 双回交法在玉米上的应用示意图双回交法在玉米上的应用示意图 每代选种皮柔嫩，每代选种皮柔嫩， 具有香味的个体具有香味的个体 进行回交进行回交 第六章回交育种 3、聚合回交法convergent backcross method 在几个不同的回交方案中分别地转移不同基因， 最后通过杂交将它们组合于同一个体中。 在玉米的自交系改良中应用： 第六章回交育种 根据超亲积累与回交结合原理的聚合杂交（聚合回交）根据超亲积累与回交结合原理的聚合杂交（聚合回交） 第一年第一年 AB AC AD AE A 占占50% 第二年第二年 A2B A2C A2D A2E A占占75% 第三年第三年 A3B A3C A3D A3E A占占88% 第四年第四年 A