第九组 第八章 优势杂交育种.ppt

1、第八章优势杂交育种，杨明佳： 152201210032赵云雄： 201322010123朱熙： 201322010124张笑： 201322010151，第一节杂种优势概念和利用概况，1.1杂种优势概念杂种优势，杂种优势测定方法1，超中优势(中H=F1-(P1 P2)/2/(P1 P2)/2 2、超亲优势：杂种(F1)的产量或某数量性状的平均值与高值亲本(Ph )的同一性状的平均值差数的比率。 H=(F1- Ph)/Ph，3，超过标准值的优势：杂种(F1 )的产量或数量性状的平均值与当地推进品种(CK )的同一性状的平均值差数的比率。 H=(F1-CK)/CK 4，距离中优势：也称为平均优势度

2、，是用父母平均差的一半来测量F1优势的方法。 h=f1- (p1p2)/2/(p1- p2)/2，1.2杂种优势的遗传机制1显性假说Bruce(1910 )提出了显性假说，认为杂种优势来源于等位基因间的显性效应和非等位基因间的显性效应的累积作用。 2 .超显性假说Shull(1908 )提出了超显性假说认为等位基因之间有着超越显着关系的相互作用效应(AaAA或aa )的非等位基因之间存在超过累积作用的相互作用效应。 两个等位基因可以分别产生不同的产物，也可以调控不同的反应，杂合体可以同时产生两种产物，也可以进行两种反应，因此F1具有超越父母的功能。 所谓超优性，是因为杂合物产生杂种物质(AA产

3、生一种物质，AA产生另一种物质，AA不仅产生前两种物质，还产生第三种物质)。 共同点是，两者必须首先收集品质资源，选择与期权亲本杂交，经品种试验验证新品种的增产潜力、稳定性、适应性和特异性，委托品种管理部门审定、认定或登记。 不同点：1.3优势杂交育种与普通杂交育种的比较，1.4杂种优势利用概况，目前发达国家杂交品种的利用率越来越高。 例如，日本：西红柿、白菜、洋白菜杂交种的栽培面积占同类作物栽培面积的90%以上，黄瓜占100%。 美国：胡萝卜、洋葱、黄瓜杂种世代占85%，菠菜占100%。 中国杂种优势的利用，自20世纪50年代开始研究园艺植物杂种优势利用的70年代末期，卷心菜、白菜、西红柿、

4、茄子、青椒、黄瓜、西瓜、甜瓜等杂交品种已应用于生产。 1.5杂种优势的测定和固定、杂种优势的预测可以在亲本配组之前根据亲本情况预测杂种优势的大小，可以在目的地配合杂交组合，减少配合数量，提高育种效率。 酵母测定法：具体方法为热水浸煮法，从植物组织中获得提取液(干物质和水的比例为1:50 )。 测定时，先在试管中加入啤酒酵母菌悬浮液20ml，然后加入植物组织提取液0.5ml，在2830温箱中培养24h，用比浊法测定酵母菌的生长状况。 如果两种材料提取液的混合液刺激酵母菌生长的速度大于一种材料提取液的刺激作用，则这两种材料组合得到的F1可能具有较强的杂种优势。 线粒体相补法： McDaniel等从

5、大麦的杂交亲本中分离线粒体，将父母本线粒体混合，测定混合物的呼吸率(从每1毫摩尔的ADP转化为ATP所需的毫摩尔氧)，混合物的呼吸率为父母本单独线粒体的呼吸同工酶分析法：如果父母的同工酶谱不同，他们组合得到的f-1可能具有强的杂种优势。分子生物学方法：利用分子标记技术，分析杂交亲本间遗传多态性的差异，估计遗传距离，根据亲缘关系远优势强的原则，预测杂种优势的大小。 杂种优势的固定无性繁殖法杂交品种进行无性繁殖，可以在不改变播种材料的杂合基因型的情况下固定杂种优势。 无融合生殖法不定胚和二倍配子体无融合生殖的种子完全继承母体的遗传组成。 禾本科、百合科、兰科、蔷薇科、桔子科、菊科、仙人掌科等科内存

6、在许多种类的这种无融合生殖，可以通过选择提高无融合生殖率，形成遗传稳定的性状，用于固定杂种优势。 人工种子法的人工种子幼胚来源于体细胞和组织，具有与亲本相同的基因型，因此其栽培组能够与亲本的杂种优势保持个体间的整齐一致。 第二节杂种选育过程、自交系概念自交系是一株经过连续几代自交和严格选择产生的性状整齐、基因型纯、遗传稳定的自交后代系统。 评价自交系好坏的标准是能否选择优势明显的杂种世代，能否生产大量的杂种世代和亲本自身的种子。 2.1选育自交系、选育优良自交系应具备的条件、选育自交系的一般方法系统选择法1 .选择优良品种作为选育自交系的基础材料(尽可能选择基因型纯粹的)2.选股自交：在所选择

7、的优良品种中选择一致的，自交5 -。 每株自交种3 .逐代选择淘汰：根据选育的目标性状对各S1代进行比较鉴定，先淘汰一部分不良自交系，然后在入选的各植株中自交，直至优良性状稳定纯粹。 轮回杂交选择法在准备作为亲本材料选择株的自交的同时，与试验种杂交，播种与各杂交系相应的自交系，进行比较鉴定，选择10个左右的自交后代系进行系间杂交，进行综合品种系(系内自然授粉)、自交分离纯化、亲本自交系、 2.2配合力测定一般配合力(gca )和特殊配合力(sca) 1.一般配合力：可分为一个亲本自交系或品种(纯合子)一系列杂交组合产量的平均表现。 4个父本和5个母本配合的20个F1的小区平均产量，2 .特殊配

8、合力：特定组合的实际产量和从父母的普通配合力预测的平均产量的偏差。 Sij=Xij-u-gi-gj Sij是第I和第j亲本的具有杂交组合性状的特殊配合力。 Xij是第I亲本和第j亲本的杂交组合的某性状的小区平均实测值。 u是这个实验的各组合的某性状的小区的总平均值。 例如： SF.b=xf.b-u-gf-GB=9.1-8.9- (-0.3 )-0.2=0. 3、2.3组配比方式的确定1 .单杂交种由两个亲本杂交配比而成的杂种、优势基因型杂合度高、杂种优势强、集体内株间的一致性强的育种专业缺点：自交系种子产量低、成本高、育种手段不足，其应用受到限制。 2、双杂交种由4个亲本先组成2个单杂交种，然

9、后由2个单杂交种组成杂交种。 优点：种子繁殖数扩增2次，生产成本低，F1适应性强。 缺点：株间一致性差。 3、三交种在两个自交系中以单交种为母本，再与第三个自交系杂交。 优缺点在单交种和双交种之间。 目的降低生产成本，利用有效的育种手段。 4、综合品种是在隔离区内混合栽培多种配合力强的异花授粉作物亲本，通过自由授粉获得的品种。遗传基础复杂、适应性强、育种简单，但一致性差异年F1差异大，隔离区、自由混合授粉、第三节杂种生产、杂种种子生产与普通品种相比，增加了栽培父本、脱雄、采粉、授粉杂交等操作，大幅提高育种成本，限制了许多农作物杂种优势某些具体的园艺植物能否利用杂种优势，取决于杂种优势的增产增产

10、作用是否超过杂交育种的增加成本。 因此，降低杂交育种成本的技术是利用杂种优势的关键。 在选择杂交育种途径时，主要应考虑杂交率和杂交率两个因素，第二是杂交育种的成本。 3.1利用天然异花授粉习性，简易育种法异花授粉植物天然异交率在50%以上，部分种类和品种异交率可达90%以上。 利用这种作物的天然异花受粉习性，将杂交双亲种植在一个隔离区，依靠其自然受粉来调配杂种。 该方法的优点是杂交育种成本低，且易于组合。 缺点是天然的异交率在基因型之间有很大差异，而且受虫源、气候等条件的影响，杂种纯度有保证。 该方法适用于异交频率高的异花授粉植物。 采用苗期标记性状育种法，利用父母与一代杂种苗期出现的某些植物

11、学性状差异，在苗期正确鉴别和消除假杂种苗。 标记性状应具备两个条件：苗期表现明显不同，且易目测识别形式遗传稳定。 3.2人工脱雄育种法，人工去除雄蕊、雄花或雄株，然后利用父本自然授粉或人工辅助授粉，从母本收获杂种育种途径。 关于雌雄同花作物，除去雄蕊调制杂种，关于雌雄异花作物，除去雄花，关于雌雄异株作物，除去雄株。 适用范围：花器大，去雄容易，种子繁殖系数大，每亩栽培植株数少，单花种子多的作物，如番茄、茄子、辣椒、三色堇等。 人工脱雄育种法的具体操作因植物种类而异。 雌雄异株植物育种比较简单，父母在隔离区内相邻栽培，雌雄株行比为3:15:1。 雌、雄能识别时，请拔出母本行的雄株。 每隔23天拔

12、一次，连续23周，开花时依靠风力和昆虫授粉。 3.3化学脱雄制种法用化学杀雄剂处理杂交母本，然后进行杂交授粉。 化学杀雄剂应具备的条件：杀死雄蕊，能使花粉失败，但不影响雌蕊发育的杀雄效果稳定，对人和家畜无害。 3.3利用雌雄同株或异株单性花植物，如瓜类植物、菠菜和石刁等，具有雌株的突变，经过一定的选育过程，可以得到稳定的雌株系。 以雌株系为母本配制杂交种，可消除脱雄操作，降低杂交育种成本。 3.4延迟序列育种法的自交延迟序列也称自交延迟序列，是指同种基因型花粉管在花柱上的伸长速度慢于异种基因型花粉管在花柱上的伸长速度的现象。 经过一定的选育过程，可以培养出自交延迟分配系统，简称延迟分配系统。

13、利用迟配系调制杂种，以迟配系为母本，或者将2个迟配系之间栽植在1个隔离区内，委托其自然异花受粉，从迟配系收获的种子为杂种。 利用迟配系制备杂交种的优点是制种成本低，亲本繁殖容易。 3.5自交不亲和育种法制备的两性花植物雌雄配体具有正常受精能力，不同基因型的植株可以直接受粉结籽，但花期的自交不结籽或结实率极低的现象称为自交不亲和(self-incompatibility )。 自交不亲和系花期自交不结种，同系株间相互授粉也不亲和。 利用自交不亲和系统生产一代杂交种子，跨越两个自交不亲和系统栽培，自由授粉即可。3.6利用雄性不育系育种法的雄性不育系(male sterility )指两性花植物，是

14、雄性器官退化或丧失功能的现象。 对于异花受粉作物，可以在隔离区内进行自然受粉。 对于自花授粉作物，需要人工辅助授粉。 因此，在不育系收获的种子是杂种子。 利用雄性不育系配制杂交种的突出优点是育种成本低、效果稳定、杂交率高、异花受粉作物杂交种的最理想育种方法。 缺点是稳定遗传的雄性不育系选育困难，迄今许多农作物优良的雄性不育系尚未选育，是杂种优势利用上的热点问题。 第四节自交不亲和系的选育、4.1自交不亲和的遗传和发生机制许多经济作物的自交不亲和受同一部位(s )的多基因控制。 当雌雄器官具有相同的s基因时，交配不亲和，当雌雄双方的s基因不同时，交配有亲和性。 s基因调控的自交不亲和性可分为配子

15、体型和孢子体型两种。 (1)配子体型自交不亲和配子体型自交不亲和的亲和性取决于花粉本身所具有的生物s基因与雌蕊所具有的s基因是否相同。 1、S1S1XS1S1和s1s1s 2、S1S1XS1S2和s1s2xs1s3这样的部分亲和性、S1S2XS3S4这样的完全亲和性、(2)孢子体型自交不亲和性孢子体型自亲和性取决于产生花粉的父本营养体不是花粉本身而是与雌蕊是否相同没有亲和基因的同质结合体是群体的正常组成(由于显性反转和竞争减弱)。 子女可能与父本双方或一方不亲和。 在自交亲和性或弱非亲和性的子孙中有可能出现自交非亲和性株。 自交不亲和株的子孙中会出现自交亲和株。 这是因为含有隐性亲和基因时，与

16、显性非亲和基因组合成为杂合基因型，经过自交隐性亲和基因的同质结后出现自交亲和株。 非亲和组内可能含有不同基因型的个体。 4.2自交不亲和系的选育方法(1)优良自交不亲和系应具备的条件(1)具有高度的自交及花期系内株间交配的不亲和性，且稳定。 (2)蕾期自交与系内株间交配有较高的亲和性。 (3)自交多代年轻人的活力没有明显衰退。 (4)具有整齐良好的经济性状。 (5)与其他自交不亲和系或自交系的杂交有较强的配合力。 (6)胚珠和花粉有正常的生活力。 (2)在自交不亲和性的选育未选育品种中，s基因数比高度选择的品种内的s基因数多。 方法选择优良单株进行花期和蕾期自交授粉，测定亲和指数，留种。 亲和

17、指数=花期自交平均花结实数/花期混合花粉异交平均花结实数亲和指数0.05为亲和。 初期得到的自交不亲和株系有可能是不纯的，需要多世代(一般为45世代)的自交选择。 像这样选育的系统，必须淘汰系内兄妹交和指数(遵照原式)大于2的系统。 方法： 1、全组混合授粉法等量混合10株花药，提高花粉给予10株柱头，测定亲和指数。 优点：省事。 缺点：不便于基因型分析和淘汰选择。 2、轮配法的各株同时产生父本和母本，分别与其他各株杂交，包括所有株之间组合的正反交和自交。 优点：测定结果准确，发现亲和性组合时可判定各株的基因型，用于基因型分析。 缺点：组合数量过多，工作量大。 3 .隔离区内自然授粉法是将10株种植在一个隔离区内自由授粉。 优点：省事。 缺点：同时检测几个株系需要几个隔离区，很难判断株间基因型的异同。4.3自交不亲和系繁殖1，蕾期授粉植物自交不亲和性出现在开花期，多数植物开花前的