第5章杂交育种.ppt

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1、第五章第五章 杂交育种杂交育种 本章重点本章重点：了解杂交育种的地位，掌握杂交育种的亲本选配原则、杂交育种的基本技术与程序。授课内容：授课内容：一、杂交育种的地位和意义一、杂交育种的地位和意义二、杂交育种技术二、杂交育种技术三、三、杂交育种程序杂交育种程序一、杂交育种的地位和意义一、杂交育种的地位和意义（一）杂交育种的概念（一）杂交育种的概念 1、定义：指通过品种间人工有性杂交获得杂种，并在杂种分离世代中选择符合目标要求的新品种的育种技术。2、组合育种与超亲育种 根据指导思想，可将杂交育种分为两类：（1）组合育种：）组合育种：将分属于不同亲本中控制不同性状的优良基因通过杂交重组于一体，从而培育

2、新品种的育种技术。组合育种的结果是纯系品种或杂交种品种的亲本（不育系、恢复系、自交系），其遗传机理是基因重组或互作。长期以来，自交作物、常异交作物的育种基本上按组合育种的指导思想进行。它的时间短、易出成果。如：亲本1（高产、感病）亲本2（抗病、产量低）新品种（高产、抗病）。（2）超亲育种：超亲育种：将分散于不同亲本中控制同一性状的多基因通过杂交累加到一个体中，从而培育在该性状上超过其双亲的育种技术。超亲育种的结果是优良的超级亲本。其主要遗传机理是基因的累加。（二）杂交育种的意义（二）杂交育种的意义 杂交育种技术是作物常规育种（选择育种、杂交育种、回交育种）的主要方法，各种作物通过杂交育种均育成

3、了大批品种在生产上推广应用。自交（常异交）作物：自交（常异交）作物：不同品本间杂交单株选择纯系品种（近似纯系品种）或杂交种的亲本异交作物：异交作物：不同品本间杂交混合选择综合品种。不同品本间杂交强迫自交、单株选择自交系无性繁殖作物：无性繁殖作物：不同品本间杂交单株选择无性系品种。通过不同亲本间的杂交，可以产生基因重组、基因互作、基因累加等遗传效应，从而获得综合双亲的优良性状（基因重组）、产生新性状（基因互作）、或产生超亲性状（基因累加）。这是杂交育种的优点。但是，杂交育种只能产生新基因型，不能产生新基因，而且由于基因连锁的存在，在有利基因重组的同时，也可能带进不良基因（即，所谓的连锁累赘）。这

4、是杂交育种的局限。二、杂交育种技术二、杂交育种技术 包括四个主要技术环节：亲本选配技术、杂交技术、后代处理技术、加速育种进程技术。（一）亲本选配（一）亲本选配 亲本选配是杂交育种成败的关键，亲本选配得当，可以收到事半功倍的效果，而亲本选配不当，则往往事倍功半，甚至劳而无获。1、亲本的选与配 选择选择什么样的亲本才能实现育种目标？如何根据不同的亲本优缺点采取最佳的交配交配顺序？2、亲本选配原则、亲本选配原则（1）优点多、缺点少。）优点多、缺点少。实践表明，如果双亲的优点多、缺点少（即优良基因多，不良基因少），双亲杂交后通过基因重组，出现综合性状优良的个体几率也大。特别是由多基因控制的经济性状改良

5、，双亲的优点多尤其重要 F1=(P1+P2)/2，且随着世代的增加，加性方差逐步提高。（2）性状互补）性状互补:亲本间可以有共同的优点，不能有共同的主要主要缺点。互补的含义：在一个亲本选定之后，与之交配的其它亲本必须具有克服第一个亲本主要缺点的优良性状。互补杂交互补杂交万利香 D18B 系谱法选育 BC7、F12 金山A(B)-3万利香:米质优、有香味、异交不好.D18B:异交率高，株叶态好实例1米米质优、有香味，异交率高质优、有香味，异交率高互补杂交互补杂交万利香 D702B 系谱法选育 BC7、F12 金山A(B)-4 万利香：优质、香味，柱头白色、异交不佳；D702B：株叶态好、外露率高

6、、柱头紫色、配合力强实例2米质优、米质优、外露率高、外露率高、柱头紫色、配合力强柱头紫色、配合力强（3）亲缘关系较远，即，亲本间要有一定的遗）亲缘关系较远，即，亲本间要有一定的遗传差异。传差异。一般地，选用生态类型差异大，亲缘关系较远的亲本材料杂交，后代分离较大，容易选出超越亲本和适应性较广的新品种。但亲缘关系并非越大越好，亲缘关系太大，分离世代太长，稳定慢，育种年限长。（4）选用核心亲本。）选用核心亲本。亲本之一最好是当地大面积推广的品种，这样的品种综合性状好，适应当地的生态条件。新育成的较容易在当地推广。（5 5）一般配合力好）一般配合力好 优良性状多，缺点少是选择亲本的重要依据。优良品种

7、常常也是个好亲本（核心亲本），但并非所有优良品种都是好亲本。不少情况下，利用好品种做亲本，就是选不出新的优良品种，而利用并不突出的材料做亲本，却育出好品种。原因何在？这就是不同亲本间存在不同的配合力问题。配合力配合力（Combining ability）的概念：是指一亲本与其它亲本杂交时产生优良后代的能力。可分为一般配合力一般配合力(General Combining ability,GCA)和特殊配合力特殊配合力（Special Combining ability,SCA）一般配合力一般配合力(GCA)：指一亲本与其他若干亲本杂交后，杂种后代在产量（或某个性状）上的平均表现。育种实践表明，选

8、用一般配合力高的材料做亲本，其优良性状传递给后代的能力较强，育种效果好。不过，亲本自身性状的优劣可以在杂交之前预先鉴定，而配合力的高低却只有通过大量测配杂交组合，根据后代的表现才能确定。特殊配合力特殊配合力(SCA)：指杂种的性状观测值与双亲一般配合力预测值的偏差。（二）杂交方式与杂交技术1、杂交方式（1）单交（成对杂交）：两个亲本进行一次杂交。正交：A/B 反交：B/A优点：简便易行，省时省工。不足：难于综合改良。应用：在双亲的优缺点能够互补、总体上基本符合育种目标时采用。华北华北187 阿阿 桑桑 晋中晋中849 晋阳晋阳829（2）复交（复合杂交、多元杂交）：两个以上亲本进行多次杂交。常

9、用的有三种：三交（三交（A/B/C）：）：两个亲本单交后再与另一个亲本杂交。通常把综合性状最好的亲本放在最后（第二次）进行杂交。使其遗传基础在杂种后代中占一半。C占50%，A和B各占25%。农大农大17 鹅冠鹅冠186 F1早洋麦 农大农大45双交：双交：两个单交种之间进行的杂交。可分为：三亲本（A/C/B/C）：C（基础亲本）占50%，A和B 各占25%。三亲本双交与三交相比，优点是可以提早一三亲本双交与三交相比，优点是可以提早一年进行选择，故常用双交。年进行选择，故常用双交。四亲本（A/B/C/D）：四个亲本两两单交，然后两个单交种再杂交，四个亲本各占25%。华北华北672辛石麦辛石麦 早

10、熟早熟1号号华北华北672 F1 F1北京北京10号号（农大（农大183维尔）维尔）（181730983）F1 F1 农大农大139四交（四交（A/B/C/D）：）：4个亲本根据综合性状优劣依次进行杂交。个亲本根据综合性状优劣依次进行杂交。把综合性状最好的亲本放在最后杂交，使其遗传基础在杂种后代中占50%。D 占50%，C占25%，A和B各占12.5%。还可以根据需要增加亲本。采用复交方式可以综合改良品种，但育种年限长。（3）其它杂交方式）其它杂交方式聚合杂交：聚合杂交：把分散在多个亲本中优良基因通过多次杂交聚合到一个个体上，培养具有丰富遗传基础的品种或超级亲本。该杂交方式也可归为复交。多父本

11、混合授粉多父本混合授粉:将几个父本的花粉混合后，对一个母本进行授粉，有利于母本选择性受精，杂种的遗传基础较宽。如，徐州209(岱字棉15紫锦葵)花粉中棉所5号自由授粉：自由授粉：将母本去雄后放置于父本行中，天然授粉。聚合杂交：聚合杂交：（1）如果亲本A，B，C，D，E，F，G，H的性状没有特别，可使它们在杂种后代中的遗传成分相同。第一年：第一年：AB CD EF GH第二年：第二年：（AB）F1（CD）F1 （EF）F1（GH）F1第三年：第三年：（AB）（CD）F1 （EF）（GH）F1（2）如果某个亲本特别突出，可以用它为基础亲本（主干亲本），使其在杂种后代中的遗传基础占1/2。第一年：第

12、一年：AB AC AD AE AF AG AH AI第二年：第二年：(AB)F1(AC)F1 (AD)F1(AE)F1 (AF)F1(AG)F1 (AH)F1 (AI)F1 第三年：第三年：(AB)(AC)(AD)(AE)(AF)(AG)(AH)(AI)A就是基础亲本就是基础亲本2、杂交技术（1）制定计划：包括组合数量、配组方式，父母本的确定，是否进行正、反交及每个组合所需的种子数等。一般以优良性状较多的亲本为母本，以散粉好、花粉多，带有标记性状的亲本为父本。（2）亲本花期调节：父母本的生育期一般是不一致的，必须采取适当措施，调整父本或母本的开花期，使之花期相遇。措施主要有：措施主要有：v调节

13、播种期：母本适期播，父本分期播。v低温春化处理：低温促进植物的花芽分化。v光温处理：根据作物对温光的反应特性，进行光温处理，以延长或缩短生育期。v栽培措施：肥水调节。（3）控制授粉）控制授粉 选定杂交的母本，并挂牌写上母本名称。去雄：去雄：去除母本中的雄性器官(或杀死其雄配子体)。包括雌雄异株群体中的雄株，雌雄同株异花的雄花，两性花植物的雄蕊。去雄应在开花前进行，去雄的方法因作物而异:人工去雄：即人工夹除雄蕊。适用于雄蕊大、数量少，繁殖系数大的作物，如棉花、豆科植物、烟草（繁殖系数大）、小麦（雄蕊仅3枚）等。温汤去雄：利用雌雄蕊对温度敏感性差异进行杀雄。如，水稻用温水45左右，3-6min，粳

14、稻可稍高。高粱46，10min；隔离：隔离：不论采用哪种去雄方式，去雄后均要隔离（人工套袋），以防串粉。授粉：授粉：授粉应当在去雄的当天进行。花粉的寿命较短，而柱头的寿命一般可维持3-5天，甚至更长，故也可延迟授粉。（4）授粉后管理）授粉后管理 授粉后应在原先的挂牌上补上父本的名称。并加强田间管理和收获后的各项管理工作，以保证所做杂交组合的种子安全收回和安全贮藏。如，在子房膨大时要及时去掉套袋，以防止发霉。（三）杂种后代的处理1 1、系谱法、系谱法（1）基本过程：从杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始单株选择，并分别种植成株行，每个株行成为一个系统（株系）。以后各世代都在优良系统中继续

15、选择优良单株，直至性状整齐一致。继而将优良系统升级进行品系比较试验等。在选择过程中，每个世代均进行系统编号，育成的品种有系谱可查，故称系谱法（pedigree method）。系谱法的实质是多次单株选择法，它是自花授粉作物和常异花授粉作物杂交育种中最常用的方法。（2）具体过程：具体过程：F1：按组合顺序排列种植。单交F1个体基因型高度杂合，但个体间在遗传上是一致的（除非亲本本身不纯），所以F1不选单株。主要任务是比较不同F1的综合表现，淘汰有严重缺陷的个别组合，并拔除各F1群体内的假杂种。F2 或复交一代：是性状主要分离世代，是选择的重要世代。首先选择优良组合，然后在中选组合中选择优良单株。对

16、整体表现水平差、有严重缺陷的组合继续予以淘汰。这一世代所选单株的优劣，在很大程度上决定了以后各世代的选择效果。在F2代的单株选择中，对生育期、熟相、株高、抗性、株型等遗传力高的性状可进 行严格选择，而对多基因控制的数量性状的选择不宜过严，因为随着世代增加，数量性状的遗传力提高，在高代选择效果较好。但对产量性状也不能放得过宽。F3：从F2 入选的各个单株在F3分别种成小区，每个小区即一个株系(株行或系统)。株系在F3仍在分离，即株系内不同单株之间有差异。然而，不同株系之间的差异大于株系内不同单株之间的差异。因此，对F3的选择，应首先选择优良的株系，然后在上选株系中选择优良的单株。因为，在优良株系中，出现优良单株的机会更多。这种分步选择策略的优越性在于放弃一部分出现优良单株可能性不大的株系，而集中精力于出现优良单株可能性大的株系。F3株系是F2一个单株的后代，对F3株系的鉴定显然也是对F2当选单株的进一步鉴定。所以对F3株系的选择也是处理杂种后代的关键世代。F4：来自F3同一株系的各单株种成的F4各株系，合称株系群(或系统群)。同一株系群内的各株系称为姊妹系。就遗传差异而言，在F4中，株系