第11章--杂交育种..ppt

1、1,11.1杂交育种的概念和意义,11.1.1杂交育种的概念及分类 基因型不同的类型或个体间配子的结合叫做杂交。 根据杂交亲本亲缘关系的远近，可分为近缘杂交和远缘杂交。 近缘杂交是品种内、品种间或类型间的杂交； 远缘杂交是种间、属间、或地理上相隔很远不同生态类型间的杂交。此外，还有无性杂交，如体细胞融合或体细胞杂交。 通过杂交途径获得新品种的方法称杂交育种。 按照植物繁殖习性、育种程序、育成品种类型不同，杂交育种分为常规杂交育种、营养系杂交育种、远缘杂交育种和优势杂交育种。,第11章 杂交育种,2,杂种,3,11.1.2杂交育种的意义,1）综合亲本的优良性状 2）产生新性状 3）产生超亲性状

2、4）新品种有重大的经济效益,4,11.2 杂交育种的准备工作,11.2.1制订杂交计划 11.2.2杂交方式的确定 11.2.3 杂交亲本选择与选配 11.2.4 了解亲本开花授粉生物学特性 11.2.5 准备杂交用具 11.2.6 培育亲本种株和花粉处理技术,5,11.2.1制订杂交计划,根据整个育种计划要求和育种对象的开花授粉习性，制订杂交工作计划。杂交育种计划从大的方面讲包括育种目标的确定，杂交组合、杂交方式的选择，亲本开花授粉生物学特性的了解，调节花期的措施，亲本种源的选择，杂交数量和日程安排，克服杂交不孕性的措施和人力、物品、经济预算等。 另外，制订杂交工作计划，主要考虑杂交组合数、

3、具体的杂交组合、每个杂交组合杂交的花数（杂交株数和每株杂交的花数等）、杂交进程（花粉采集和杂交日期）、操作规程（杂交用花枝与花朵的选择标准、去雄、花粉采集与处理、授粉技术和授粉后管理要求）等。杂交花数取决于计划培育的杂种株数。一般来说，对一、二年生有性繁殖植物来说。坚持“多组合、小群体”的原则，即尽可能多做杂交组合，每个组合种植的株数可适当少一些。,6,11.2.2杂交方式的确定,）两亲杂交 （1）单交 （2）回交 ）多亲杂交 （1）添加杂交 三交 四交 （2）合成杂交 3）聚合杂交 ）多父本混合授粉杂交,7,第二节 杂交的方式,）两亲杂交,指参加杂交的原始亲本只有两个。 （1）单交,成对杂交

4、，AB 或 A/B 有正交、反交之分 方法简便、变异较易控制 杂交群体和后代群体规模小,8,（2）回交 杂交第一代及其以后世代与其亲本之一再进行杂交的方式。 轮回亲本 (recurrent parent)：多次参加回交的亲本 非轮回亲本 (nonrecurrent parent) ：只参加一次杂交的亲本,9,P1,F1,回交,轮回亲本,非轮回亲本 OR 供体亲本,B,结论：轮回亲本最初作为母本出现的，但 问题例外,育 性,育性,?,10,添加杂交,P1,F1,1、育种年限,2、交配次序与遗传组成问题,1、参与杂交的亲本数,2、参与杂交的次序,3、优为隐，先自交,先高后低,F1,F2, P,多个

5、亲本逐个参与杂交的方式,11,三交：（A B） C 四交：（A B） C） D （英国野生菊栽培雏菊）德国雏菊）日本雏菊 沙斯塔雏菊 （大花、纯白、高度重瓣）,12,P1,合成杂交,P3,单交种1,单交种2,特点：杂种群体的遗传基础丰富，亲本的核遗传组成均等,参加杂交的亲本先配成单交种，然后将两个单交种杂交，这种多亲杂交方式，称合成杂交。,13,多父本授粉,用一个以上父本品种的混合花粉授给一个母本品种的方式,A B、C、D、E,杂交后代,优点：操作简便易行，后代分离丰富，利于选择,14,11.2.3 杂交亲本选择与选配,）亲本选择的原则 （1）明确目标性状，分清主次 （2）掌握育种目标所要求的

6、大量原始材料，研究了解目标性状的遗传规律 （3）亲本具有尽可能多的优良性状 （）重视选用地方品种 （5）优先考虑数量性状 （6）用一般配合力高的材料作亲本 （7）优先考虑用稀有可贵性状的材料作亲本,15,）亲本选配的原则 （1）父母本性状互补 （2）选择地理上起源较远、生态型差别较大的亲本组合 （3）选择具有较多优良性状的亲本为母本 （4）要考虑亲本的育性及亲本杂交亲和力 （5）分析亲本的遗传规律,16,11.2.4 了解亲本开花授粉生物学特性,自花授粉：如牵牛花、凤仙花、香豌豆等。 两性花：蔬菜植物中的番茄、茄子、辣椒、大白菜和甘蓝等；果树植物中的桃、葡萄；观赏植物中的月季、山茶等。 在两性

7、花中有雌雄蕊同时成熟的，如梅花；雄蕊早于雌蕊成熟的，如香石竹；雌蕊早于雄蕊成熟的，如银胶菊、鹅掌楸等；甚至同一花序内开花顺序也有不同，如苹果中心花先开（离心开），梨边花先开（向心开）；也有柱头异长的，如百合属。 有的虽是两性花，有自花不孕的，如油茶；也有自花能孕的，如翠菊；一些自花授粉植物，开花前已授粉，即闭花授粉，如豇豆等豆类植物。 单性花：雌花和雄花着生在同一植株上为雌雄同株，如葫芦科蔬菜植物，果树中的核桃、板栗、柿子，观赏植物中的，如柏、松等。雌花和雄花分别着生在不同植株上的为雌雄异株，如蔬菜中的菠菜、芦笋，果树中的银杏、杨梅，观赏植物中的杨树、柳树等。 花的传粉方式有虫媒花和风媒花两种

8、。,17,花部构造,1）两性花 2）单性花,雌雄蕊同熟; 雌蕊早熟; 雄蕊早熟; 柱头异长; 雌雄蕊不等长.,雌雄同株 雌雄异株,18,3）传粉方式： 虫媒花 风媒花 4）授粉特性： 自花授粉; 异花授粉; 常异花授粉,19,11.2.5 准备杂交用具,确定杂交计划后，应将所需的杂交用具准备妥当，主要有去雄用镊子或去雄剪，贮粉瓶，干燥器或干燥剂，授粉器，塑料牌，扩大镜，铅笔，70%酒精，隔离袋，覆盖材料，缚扎材料，记录本等。,20,11.2.6 培育亲本种株和花粉处理技术,）花期调整 （1）调节温度 （2）调节日照时间 （3）栽培措施 通过摘心、摘蕾、修剪、环剥、嫁接、肥水供给等调节花期。 （

9、4）调整播种期 （5）植物生长调节剂处理,21,2）花粉的收集,花粉采集一般在杂交授粉前一天进行。把次日将要开放的花蕾采集回来，夹取花药或直接将花蕾放于铺有硫酸纸的容器中，在干燥、室温条件下，一般 内花药会破裂，散出花粉，然后将杂物去除，收集花粉于小瓶中，贴上标签，注明品种名、采集时间，用透气薄膜、硫酸纸等封口，用于次日的授粉工作。杨柳科的某些物种则可以切取花枝瓶插，下铺硫酸纸，散粉时轻轻敲击花序，使花粉落于纸上，然后去杂收集。,22,3）花粉的贮藏,贮藏的方法是将花粉采集后阴干，除净杂物，分装在小瓶里，数量为小瓶的 15，瓶口用双层纱布封扎，然后贴上标签，注明花粉品种和采集日期。 阴凉、干燥

10、、黑暗 大多数植物的花粉在干燥、低温、黑暗的条件下能保持较高的生活力。,23,4）花粉生活力的测定,（1）直接测定法 （2）培养基萌发法 （3）化学染色法,24,11.3 杂交技术,11.3.1植株上杂交 1）选择亲本种株和杂交花 2）去雄 3）隔离 4）授粉、标记和登记 5）杂交后管理 6）采收杂交种子,25,26,去雄,授粉,套袋,野外落叶松树上杂交,27,白桦杂种果穗,采收白桦种子,白桦杂交种子室内处理,白桦套袋杂交,白桦室内杂交,28,欧洲落叶松室外培育室内杂交,29,11.3.2 室内切枝杂交,种子小而成熟期短的某些园艺植物，如杨树、柳树、榆树、白蜡树、小菊等可剪下花枝，在室内水培杂

11、交。剪取健壮枝条，如杨树雄花枝应尽量保留全部花芽，以收集大量花粉；雌花枝则每枝留12个叶芽和35个花芽，多余的去掉，以免过多消耗枝条养分，影响种子的发育。把剪修好的枝条插在盛有清水的广口瓶或其他容器中，每隔23换水1次，如发现枝条切口变色或粘液过多，必须在水中修剪切口。室内应保持空气流通，防止病虫发生。去雄、隔离和授粉等与上述相同。,30,11.3.3 提高杂交效率的方法,1）提高杂交亲和率 （1）采用正反交 （2）调节亲本花期 （3）异地采粉或花粉贮藏 （4）利用雌蕊的不同时期授粉 2）提高杂交结实率和种子数 （1）提高杂交结实率 （2）提高杂交种子数,31,3）提高杂交工作效率,（1）对自

12、交不结实的母本，可以不去雄杂交，如菊花。 （2）对于可以进行蕾期授粉的母本，可以在大蕾期授粉，如番茄、白菜、甘蓝等。 （3）为免除人工去雄的繁重工作，可采用化学去雄。 （4）采用去花冠去雄法方便操作，且可不用套袋。 （5）用稀释的花粉授粉，可节约花粉用量；利用喷雾器授粉可提高工作效率。 （6）虫媒花植物，可用尼龙纱罩覆盖杂交树，防止天然杂交，减少单花套袋的工作量。,32,11.4 杂种后代的处理,11.4.1 杂种后代的选择 1）有性繁殖的草本蔬菜及花卉杂种后代的选择 （1）系谱法 （2）混合法 2）木本园艺植物杂种的选择 （1）杂交种子的选择 （2）杂种幼苗的选择 （3）杂种实生苗的早期选择

13、 （4）杂种实生苗的相关选择 （5）杂种幼树的选择 （6）杂种实生树花期的选择 （7）杂种实生树结果期的选择,33,11.4.2 杂种后代的培育,1）培育条件一致 2）培育条件与育种目标对应 3）根据杂种性状发育规律培育 4）提高杂种实生苗的成苗率 5）促进实生苗提早结果,34,11.5 远缘杂交困难及其克服方法,11.5.1克服远缘杂交不亲和方法 ）选择正确的亲本并注意正反交 ）改变授粉方式 （1）混合授粉 （2）重复授粉 （3）柱头液处理 （4）射线处理法 ）预先无性接近法 4）利用桥梁种 5）柱头切割移植或子房内授粉 6）应用化学药剂 7）离体授粉、试管受精 8）创造适宜的授粉条件,35

14、,11.5.2克服远缘杂种不育的方法,1）胚胎培养 2）改善生长发育条件 3）嫁接,36,11.5.3 杂种不稔性,1）染色体加倍 2）回交 3）蒙导 4）延长杂种生育期 5）改善营养条件 6）选择提高法,37,11.5.4 杂种的杂种优势、返亲遗传和剧烈分离,远缘杂交的亲本亲缘关系较远，在遗传和生理上差异较大，其杂种比近缘杂种表现更强大的优势。如柑桔类果树的属间杂种“枳橙”，生长比枳壳旺盛，且具有枳壳对柑桔抗衰退病的抗性。也有因远缘杂交双亲遗传或生理的不协调，生活力表现衰退的情况。 远缘杂交的F1有时出现与母本性状相似的个体，可能是因亲缘关系太远、受精过程中两性配子不能正常结合，卵细胞受花粉

15、刺激，孤雌生殖形成种子，播种后产生母本型的个体。 远缘杂种从F2发生剧烈分离，分离范围较品种间分离广泛，后代中出现杂种类型、与亲本相似的类型或亲本没有的新类型。这种现象往往持续许多世代而不易稳定。分离产生的近缘杂交不能形成的新类型，为选育特殊的新品种提供了珍贵的原始材料。,38,11.6 杂种优势及其利用价值,11.6.1 杂种优势的概念与表现 杂种优势是生物界普遍存在的现象，指两个不同基因型的亲本杂交产生的杂种一代（F1）在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量、品质等方面比双亲优越的现象。 并非所有杂种一代都存在杂种优势。 杂种优势的表现有三种类型： 一是营养型。 二是生殖型。 三是适应型。

16、 自交衰退也是生物界的普遍现象，与杂种优势相反，指多数异花授粉植物在连续多代自交后，会出现一定程度的生理机能衰退，表现为生长势、抗病性、抗逆性的减弱，产量下降等现象。,39,11.6.2 杂种优势利用概况,杂交品种迅速发展的原因主要是：（1）杂种优势强；（2）育种周期短；（3）育种者权益易得到保护。因此，凡是有条件利用F1的园艺植物，几乎都在选育和使用杂交品种。,40,11.6.3杂种优势的遗传机理,）显性假说 ）超显性假说,41,优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间这些显性效应的累积作用。,P1,P2,F1,P1,P2,显性假说观点,42,优势来源于等位基因间的互作，基因间无显、隐关

17、系。,若在一基因位点上存在若干复等位基因，那么,超显性假说观点,43,优势杂交育种与常规杂交育种的比较,44,11.7 选育一代杂交种的程序,11.7.1 选育优良自交 1）系谱选择法 （1）选择基础材料 （2）选株自交 （3）逐代选择淘汰 2）轮回选择法 （1）单轮回选择法 （2）配合力轮回选择法 （3）交互轮回选择法,45,11.7.2 配合力测定,1）配合力概念 配合力即组合力，指亲本在其所配的F1中某种性状表现是否优良的能力，分为一般配合力（gca）和特殊配合力（sca）。 2）配合力分析的意义 自交系只是根据亲本本身的表现进行选择的，用它来预测F1的表现并不可靠。因为决定F1杂种优势

18、的非加性效应，只有在基因型杂合时才能表现出来。因此自交系选育出来后，要进行配合力分析，以便确定合适的育种方案。当gca和sca均低时，这样的株系和组合应淘汰；gca高sca低时，应用常规杂交育种；sca高时，应用优势育种。,46,s.c.aij=xij-x-g.c.ai-g.c.aj,Xij：第i个亲本与第j个亲本的杂交组合某性状的小区 平均实测值； x：该试验各组合某性状的小区总平均值； g.c.ai（j）：第i（j）个亲本的一般配合力。,47,SC3 =Xc3-u- gc- g3=11.6-10.6-0.3-0.1=0.6,10.6,B,N,48,3）配合力分析方法,（1）顶交法 （2）不

19、等配组法 （3）半轮配法 （4）全轮配法,49,11.7.3 确定组配方式,1）单交种 单交种是用两个自交系杂交配成的杂种一代，是最常用的配组方式。其优点是基因型杂合程度最高，株间一致性强，制种程序简单。 单交种确定父母本时应注意：母本宜选择高产、优良性状较多、繁殖力强的亲本，最好具有苗期隐性性状；父本宜选择花粉量大、花期长的亲本。 2）双交种 双交种是四个自交系先配成两个单交种，再用两个单交种配成的杂种一代品种。此法可降低杂种的生产成本，但杂种优势和整齐度不如单交种。由于园艺植物对产品的整齐度要求较高，现在生产上较少采用。 3）三交种 三交种是先用两个自交系配成单交种，再用单交种与另一自交系杂交得到的杂交品种。与双交种一样，三交种可降低种子生产成本，但杂种优势和整齐度较单交种差。蔬菜生产中很少应用。 4）综合品种,50,11.7.4 品种比较试验、生产试验和区域试验,优良杂交组合育成后，不能直接在生产中推广应用，必须进行严格的品种比较试验、生产试验和区域试验，才能根据其表现确定是否推广、适合在哪些地区推广、有无上报全国区域试验的价值。衡量组合优劣的标准是对照种（包括统一对照种和地方对照种），一般比对照增产15%以上，或产量增加不明显，但其它主要经济性状有12个显著优于对照者，可认为有推广价值。,51,11.8杂种种子生产,11.8.1 人工去雄制种