作物育种6第六章杂交育种课件

作物育种6第六章杂交育种用基因型不同的亲本材料,通过有性杂交,使符合育种目标的性状在杂种后代中组合在一起,经过对杂种后代的选择培育新品种的方法。

配选比杂交技术杂交方式亲本选配单籽传法衍生系统法混合种植法系谱法区试品比鉴定杂交育种的指导思想组合育种：将分属不同品种、控制不同性状的优良基因随机结合后，通过定向选择选育集双亲优点于一体的新品种。其遗传机理为基因重组和互作。超亲育种：将双亲中控制同一性状的不同微效基因累积于一个杂种个体，形成在该性状上超过亲本的类型。其遗传机理为基因累加和互作。第一节亲本选配胜利麦×燕大1817农大183(北京农业大学)农大311(北京农业大学)农大36(北京农业大学)华北187(原华北农科所)石家庄407(原河北省农科所)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)有芒白4号×洛夫林10号有芒红7号×洛夫林10号丰抗1号丰抗2号丰抗3号丰抗4号丰抗5号78-527278-524978-5283丰抗7号丰抗8号丰抗9号丰抗10号一亲本选配的原则

1双亲应具有较多的优点,较少的缺点，而且其优缺点尽可能互补。小麦抽穗期的亲子相关系数：

F1与P1、P2平均值间：0.72**；

F2与F1间：0.88**。复交组合中，F1与几个亲本平均值间：0.98**F2与F1间：0.96**。双亲互补实例越成抗株抗穗籽粒分耐亲本和品种冬熟条倒粒大蘖旱性期性高性数小力性胜利麦较差中早免疫中较抗少大中差

×燕大1817强晚感染高易倒多小强强农大183强较早免疫中较抗多大强强

蚂蚱麦较好中早感染中较弱多小中较强

×碧玉麦差中早免疫中高较弱少大中弱较强碧蚂一号中中早高抗较高中中多中大中较强

越成抗株抗穗籽粒分耐亲本和品种冬熟条倒粒大蘖旱性期性高性数小力性桂阳矮49号茎秆生长比较集中丛生性生长类型朝阳18号叶片直立，光合功能较高的矮杆类型桂朝2号结合母本茎叶形态特点和父本较强的光合功能。穗粒数超越双亲，千粒重高，丰产性强，适应性广×3亲本间应在遗传上有较大的差异碧玉麦×蚂蚱麦碧蚂一、四号（澳大利亚）（陕西关中）胜利麦×燕大1817农大183、311、36

（美国）（山西平遥）辉县红×阿勃泰山四号（河南）（意大利）

[碧蚂四号×早熟一号]×欧柔泰山一号（中国）（前苏联）（智利）2亲本中应包括适应当地条件、丰产性好的推广品种4杂交亲本应具有较好的一般配合力配合力是生物体能够遗传的一种固有属性，但不能从外部形态性状或生理性状上观察出来，须通过杂交，从杂交后代的表现来进行测定。

一般配合力：某一品种与其它若干品种杂交后，杂种后代在某个数量性状上的平均表现。

特殊配合力：某一特定组合值偏离用一般配合力效应预测值的多少。5×7格子方试验35个F1的平均产量及一般配合力与特殊配合力自交系ABCDEFG平均GCAK10.3(0.03)9.9(0.07)10.4(0.45)9.4(-0.27)9.4(-0.41)9.7(-0.45)9.8(0.54)9.840.17L10.8(-0.07)10.7(0.33)10.7(0.21)10.9(0.69)9.6(-0.75)11.5(0.81)8.5(-1.25)10.380.71M9.5(-0.29)9.0(-0.29)8.8(-0.61)9.3(0.17)9.6(0.33)9.6(-0.01)9.3(0.63)9.3-0.37N10.9(0.47)8.8(-1.13)10.3(0.25)9.6(-0.17)10.1(0.19)10.3(0.05)9.6(0.29)9.940.27P9.3(-0.09)9.7(0.81)8.7(-0.31)8.3(-0.43)9.5(0.63)8.8(-0.41)8.0(0.02)8.9-0.77平均10.169.669.789.509.649.989.049.67GCA0.49-0.010.11-0.17-0.030.31-0.63二、杂交方式

1单交（成对杂交）:

两个亲本进行的杂交。表示方式：A×B或A/B。双亲遗传比重各占1/2。正交和反交：A/B和B/A。×小麦穗部性状F1与F2分离母本为白壳无芒无毛，父本为红壳有芒有毛，F1表现红壳顶芒有毛，F2表现分离的各类型河南白小麦与密穗小麦杂交F2分离情况棉花叶形正交和反交的F1和F2表现2复交(复合杂交):两个以上亲本间的二次以上的杂交。

三交：三个亲本之间的杂交。

(A×B)×C或A/B//C

双交:(A×B)×(C×D)或A/B//C/D(A×B)×(B×C)或A/B//B/C

四交:(A×B)×C×D或A/B//C/3/D

五交,六交……聚合杂交

第一年

A×BC×DE×FG×H

第二年

× ×

第三年

×

3多父本授粉:将一个以上的父本品种花粉混合起来,给一个母本授粉的方式。

4回交:两个品种杂交后,子代再和双亲之一重复杂交。

(A×B)×A×A…

或A/B//A/3/A…单交与复交的区别：1.应用条件：两个亲本的性状基本上符合育种目标，优缺点可以互补时，可采用单交方式。当育种目标要求较高，单交后代难以满足时；或某亲本有非常突出的优点，但缺点也很明显，一次杂交难以克服时，可采用复交方式。2.性状分离世代：由于复交亲本至少有一个是杂种，复交F1就出现性状分离。3.育种进程：复交比单交能提供更多的变异类型，但其遗传基础比较复杂，性状稳定较慢，所需育种年限较长。4.杂交工作量：因复交分离世代出现在F1，而F1种子是靠人工杂交获得的，如果希望得到单交F2的分离群体，杂交工作量要大几十倍。三亲本三交与双交在育种进程和选择效果上的差异：1）双交方式在选择进度上比三交提前一代。2）三亲本双交时，在对双交后代进行选择的同时两个单交组合也具有较高的选择价值。3）双交方式的两个单交亲本可以在不同世代进行复交，比较灵活。而三交方式则主要在单交F1进行复交。

复交实例：农大17×鹅冠168(穗长、晚熟、茎粗壮)

(苏远缘后代)F1×早洋麦(综合性状好、穗小)

(美国)

农大45及其选系东方红1,2,3号

(中晚熟、穗大、综合性状好)

华北672×辛石麦早熟1号×华北672(综合性状好,丰产,晚熟,粒小,不抗病)抗三锈,早熟,粒大抗三锈,综合性状好冬性,晚熟,抗三锈F1×F1北京10号(株矮,秆壮,长相好,中熟,抗锈能力有所提高,丰产,粒中等)

农大183×维尔(意大利)1817×30983(美国)(综合性状好,不抗病)秆矮壮,穗大,抗锈病越冬性强,成穗率高,晚熟冬性,晚熟,抗三锈F1×F1农大139(综合性状好,穗较大,成穗率高,抗锈,越冬性好,分蘖力高,成熟偏晚)三杂交技术：

1调节花期：分期播种；调节光照；地膜覆盖；春化处理等。

2控制授粉。

3授粉后加强管理。第二节杂种后代的处理一、系谱法(PedigreeMethod)（一）概念：

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。在这一过程中,各世代的中选单株或系统均予以系统的编号,以便考查株系历史和亲缘关系,故称系谱法。系谱法育种示意图。

杂种一代(F1)

主要任务是分辨真假杂种，除掉与母本完全相同的假杂种，淘汰具有严重缺点的组合。不进行选单株。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。

（二）系谱法的工作要点主要任务是选定优良组合，淘汰不良组合，并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。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。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，并标明行号。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。杂种二代(F2)或复交一代——选择的关键世代主要工作内容是在优良系统中选择优良单株，淘汰不良系统。播种时，将F2当选单株的种子点播成行(系统)，按组合先后顺序排列。在适当位置种植对照品种。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。

杂种第三代(F3)——对入选F2单株进一步鉴定和选择的重要世代

有的个别系统(株系)，到了F3，性状已基本一致，对表现突出优良的株系，可将其余植株混合收获，下年提前参加产量比较试验。

选择优良系统群中的优良系统，并从中选拔优良单株。选择系统和选株依据的性状更加全面。种植方式同F3。来自同一个系统的几个单株所组成的几个F4系统称为系统群。系统群中的各系统间互为姊妹系关系。收获同F3。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。

杂种四代(F4)及其以后世代——选拔优良一致的系统

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。对于性状已基本一致,表现突出的株系,选株后可将其余植株混合收获,第二年升入鉴定圃进行产量比较试验。参加产量试验的系统可改称品系。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。F5及其以后世代的工作与F4相同。世代F1F2F3F4F5性状表现一致,有优势分离系统间差异明显,系统内有分离系统群间差异明显,群内系间有差异,开始出现一致系统选种圃同F4。鉴定圃。种植方法按组合点播同上按组合株行点播。株行点播,姊妹系相邻种植。同F4小区条播,设重复。杂种各世代工作内容简表世代F1F2F3F4F5工作内容淘汰组合,拔除假杂种。选单株,淘汰组合。优良系统中选单株。优良系统群内选优系,优系内选优株,选优良系统升级。同F4鉴定系统产量为一致性,选择优良品系升级。收获方法按组合混收。按组合收当选株。按系统分收当选株。按系统分收当选株。优系分别混收。同F4。小区分收、分脱,称产。室内编号99(1)99(1)--199(1)—1—199(1)—1—1—1同上。按升级时选种圃编号。（三）杂种各世代选择的依据和选择效果

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，选择的可靠性不同。遗传力高的性状，选择的可靠性大，可作为杂种早代选择的依据。而遗传力低的性状，易受环境的影响，选择的可靠性低，不宜作为早代选择的依据。

2）同一性状在不同世代遗传力不同。随着世代的进展，遗传力会逐渐增高，选择的可靠性也逐渐加大。因此，遗传力较低的性状，应等到F3或F4世代再进行选择。2.根据单株和系统进行选择的差异

同一世代的同一性状，根据单株的表现进行选择，遗传力最小，可靠性最低，根据系统选择的次之，根据系统群选择的遗传力最高，可靠性最大。系谱法单株选择时的指导思想：优良系统群中选拔优良系统，优良系统中选拔优良单株。（四）系谱法的优缺点优点缺点对遗传力较高的性状有定向选择的作用从F2代超进行严格选择，中选率低，不少优良类型被淘汰每一系统的历年表现都有案可查，系统间的亲缘关系十分清楚，有助于互相参证，育种者可以及早地把注意力集中在少数突出的优良系统上，有计划地加速繁殖和多点试验工作量大，往往受人力、土地条件的限制，不能种植足够大的杂种群体，使优异类型丧失了出现的机会（一）概念及工作要点

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，直到估计杂种后代纯合百分率达到80%以上时(约在F5—F8)，才开始选择一次单株，下一代成为系统(株系)，然后选拔优良系统进行升级试验。二、混合种植法（bulkmethod）（二）混合法的理论依据

1.许多重要的经济性状，是由微效基因控制的数量性状,它们在杂种后代表现出连续变异,其表现型容易受环境条件的影响而发生变化,在杂种早代遗传力低,选择的可靠性差。

2.杂种早代纯合个体很少,如在F2就开始严格选择,选择效果低，且会丢失大量的优良基因。混合种植法,可在杂种群体中最大限度的保存各种优良基因,在世代的进展过种中,它们可以进行重新组合,形成最优良的个体,为选择提供最理想的单株，选择效果好。

3.混合种植法可使杂种群体经受自然选择，有利于群体适应性的形成。系谱法与混合法比较方法开始选择世代选择压力选择结果系谱法F2人工选择为主目标性状明显改进，许多有利基因可能损失混合法F5—F8自然选择，类型间竞争保存大量基因,有利重组,损失竞争力差的个体方法育种效果利弊系谱法对质量性状或遗传力较高的数量性状可起到定向选择的作用；而对选择可靠性极小的性状实际选择效果并不高。注意力及早集中，但早代费工。混合法有利于基因的保存、重组、累加，用于产量育种；保存更多类型的植株。早代省工，但选择世代费工，年限较长。系谱法与混合法比较（三）混合种植法的改良

在F2代或早期的适当世代进行一次单株选择,按不同性状进行分类,分别混成集团,而后按混合种植法处理。这种以混合种植法为基础适当加一次单株选择的方法,称为改良混合种植法。由F2或F3的一个单株所繁衍的后代群体分别称为F2或F3衍生系统。三、衍生系统法衍生系统法的工作要点：

1.在F2或F3进行一次单株选择,以后各世代按衍生系统分别混合种植。

2.对衍生系统进行测产，以供选择优良衍生系统的参考。

3.淘汰不良衍生系统，确定优良系统，到性状稳定的世代（F5-F8)，在优良衍生系统中进行单株选择。

4.中选单株翌年种成株系，根据株系的表现，选择优良系统，进行产量比较试验。

和系谱法相比,衍生系统法在早代选株,按株系种植,育种家可以尽早获得优良株系材料,发挥了系谱法的长处。采用系谱法要连续在系统内选择单株,选株太多会增加工作量,选少了又可能损失优良基因,而采用衍生系统法不会使所处理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,弥补了系谱法的缺点。

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,可以减少在选择世代大量选株的工作量。这保留了混合法的优点,又由于分系种植,可以减少在混播条件下群体内出现不同类型的竞争问题。

在杂种早期世代，每株各收一粒种子，混合播种，到了后期世代，才选择单株，分株收获，进行株行、株系比较试验的方法。四、单籽传法(SingleSeedDescentMethod，SSD)单籽传法工作要点：

在杂种早期世代（一般F2）,每株只收一粒种子,混合保存。

F3混合播种,F3群体中每株仍收获一粒种子进级到F4。用同法进级到下一代，直到性状稳定的世代（F6-F8)，进行单株收获。进行株系鉴定，选择优良系统，升级进行产量比较试验。单籽传法的优点：在早期世代，种植规模是恒定的，可以节省人力、物力。在能够加代的条件下，可以一年繁殖2-3代，缩短育种年限。可以尽可能保存杂种群体的遗传变异的多样性。杂种F2分离出多少个体，到性状稳定的世代，仍然有相同数目的品系，各个世代都能保存该群体的遗传变异。单籽传法的缺点：只从单株上收获籽粒，缺乏对后代株系的鉴定，品系的纯化、稳定情况不及系谱法。缺少田间评定，最后获得的品系进行产量比较试验时，产量表现差的可能性较大。而且只经过一次选择，不可能不保留较多的品系进行产量比较试验，加大了后期的工作量。第三节杂交育种程序杂交育种工作的过程，包括下列几个不同的实验圃，并形成一定的工作程序：1、原始材料圃和亲本圃2、选种圃3、鉴定圃4、品种比较试验5、生产试验，多点试验育种圃鸟瞰图1、原始材料圃和亲本圃原始材料圃种植从国内外搜集的原始材料：分类型进行种植；对所有材料进行观察记载，选择符合育种目标的材料作为杂交亲本。重点材料进行连年种植。亲本圃种植从原始材料中选出的符合育种目标的材料。小麦原始材料圃的苗期，横行为诱发行亲本圃2、选种圃

种植杂种各世代当选单株、株系（系谱法）或杂种混合群体（混合种植法）等。各圃工作内容及种植要求见杂交后代的处理。F1表现整齐一致F2的分离。可看到株高、抗病性、穗形、叶色等都有分离。F