第五章杂交育种课件.ppt

《第五章杂交育种课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章杂交育种课件.ppt（85页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、本章主要内容:,常规杂交的作用和意义 常规杂交育种杂交方式 杂交亲本选配原则 杂交技术 杂种后代处理方法,第五章 常规杂交育种,自发突变人工杂交物理诱变化学诱变组培诱变DNA插入,变异群体,原始群体,选育过程,表型选择,优良品种,第一节 常规杂交育种的概念和意义,杂交育种的概念杂交（Hybridization): 基因型不同的类型配子间的结合产生杂种。,自交：近缘杂交：远缘杂交：,常规杂交育种（Conventional cross breeding )：按育种目标选择选配亲本，通过人工杂交的方法将分散在不同亲本上的优良性状组合到杂种中，并对其后代进行多代选育，获得基因型纯合或接近纯合的新品种的

2、育种途径。,杂交育种遗传学原理,先杂后纯,杂交的遗传学效应：,综合双亲优良性状 不同亲本中的优良基因聚合到新品种中。,基因累加：通过基因效应的累加，从后代中选出受微效 多基因控制的某些数量性状超过亲本的个体 打破不利基因连锁 改善基因位点间的互作关系：分散在不同亲本的不同显 性互补基因结合，产生双亲没有的新性状。,实现优良基因重组：,节间长、单节结荚多的甜豌豆品种与节间短的品种杂交后代，通过自交可选育出节间短、单节结荚多的新品种,(AAbb),(aaBB),(AABB),常规杂交育种的重要性：,人为能动地创造变异,子代,P,选择育种,自花授粉作物育种途径分析图,子代与亲代差异小选择的机会不大,

3、F1,子代,新品种,变异被“放大”,变异,杂交育种的应用,自花授粉植物品种自然变异小，基因型相对纯合，两纯系亲本杂 交后通过分离选择可以育成新的固定品种；常异花授粉植物也可采用类似的方法选育新的固定品种；异花授粉植物品种为杂合群体，一但自交表现不亲和或生长势衰退，但两个亲本杂交后在控制授粉条件下，通过混合选择或轮回选择可以育成新的固定品种，也可将若干优良品种（自交系）混合，任其自由授粉，育成具有一定杂种优势的综合品种；无性繁殖作物品种为杂合的无性系，杂交后即可在杂种F1的繁殖后代中选育出新的优良品种，供生产上应用。,第二节 常规杂交育种的杂交方式,两亲杂交 单交 回交多亲杂交 添加杂交 合成杂

4、交 多父本杂交,两亲杂交,单交（Single cross ) 杂交亲本为两个，又称成对杂交。,胞质不参与遗传时，正反交杂种后代性状一致。胞质参与遗传时，杂种性状倾向于母本。,育种实践中，通常以优良性状较多的品种作母本。栽培种与野生种或半栽培种杂交时，多以栽培品种为母本。,回交（Back cross),杂种第一代及其以后世代与其亲本之一进行杂交称之为 回交; 只参加一次杂交的亲本为非轮回亲本 （nocurrent parent)，也叫做“供体亲本”; 参加多次回交的亲本为轮回亲本（current parent)。也叫做“受体亲本”., ( A B ) B B,代数 轮回亲本基因型% BC1 50

5、% BC2 75.0% BC3 87.5% BCn 1-1/2r 100%,增加杂种后代内具有轮回亲本性状个体的比率。,回交的遗传效应,2. 回交可以增强杂种后代轮回亲本的性状。,回交育种实例,花大、花多品种,逐步回交法 双回交法,回交方法,回交的主要目的在于增加轮回亲本基因在杂种群体中所占比重，尽快恢复轮回亲本性状，同时把非轮回亲本的某一优良性状转移到杂种中去。,随着回交次数的增加，后代各个轮回亲本的性状逐步加强，因此只要在每次回交后代选择那些具有供体（非轮回亲本）优良性状的个体回交，经过大约4-5代的回交就能获得既有供体的优良性状，又在其他性状方面与轮回亲本十分相似的个体。,多亲交配（mu

6、ltiple cross),多个（3 个或 3 个以上）亲本参与杂交(A B)CD多亲交配的优点： 将分散于各个亲本上的优良性状综合于杂种之中，大大丰富杂种的遗传性，有可能育成综合性状优良，适应性广，多种用途的优良品种。,克洛特克斯塔基 矮红金（早熟、直立、 （果实发育快、有限生长 有限生长） 果色一致、果形良好） F1 比松 （早花，矮生性） 沈农2号番茄 （早熟、丰产、有限生长、大果）,冀蜜1号（多亲杂交实例）,河北农业大学园艺系采用复式杂交途径育成的厚皮甜瓜品种。1988年通过河北省农作物品种审定。1990年获农业部科技进步三等奖。 早熟（苏联女庄员）、优质（兰州蜜瓜）、抗病抗逆（意大利

7、抗选）亲本的优良遗传基因重组于一体，再通过年的系统分离、选择、比较、鉴定和多点生产试验示范选育而成的。,添加杂交 多个亲本本逐个参与杂交,优良性状多的亲本和性状遗传力低的亲本靠后参加杂交。,1、育种年限,2、交配次序与遗传组成问题,添加杂交实例,月月红（中国月季） 突厥蔷薇 Rosa chinensis R. demascena,波帮蔷薇 法国蔷薇 R. Bonrbobiana R. gallica,杂交波帮 月月红,杂种常春月季 香水月季Hybrid peretuals R. odorota,杂种香水月季 Hybrid Teas,杂种香水月季选育过程,杂种香水月季综合了四季开花、花香浓郁、花

8、蕾秀丽，花色，花型丰富、花梗长而坚韧等多种优点的月季新品种。,合成杂交 参加杂交的亲本先两两单交，然后两个单交种再杂交。,若目标性状是隐性性状, 应把单交杂种自交, 从分离的 F2 中选出综合性状优良且含目标性状的个体进行不同 F2 之间的杂交。,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称多父本授粉。方法是将母种植在若干选定的父本之间，去雄后任其自由授粉。这种方式简单易行，在一个母本品种上同时可得到 多个单交组合，后代为多组合 的混合群体，分离类型较丰富， 有利于选择。,第三节 杂交亲本的选择与选配,亲本选择 是指根据育种目标选用具有优良性状的品种类型或育种材料作为杂交亲

9、本。,一 亲本选择,条件：丰产性好 抗病性强 品质优异,招聘广告,有以上特长者请速来报名,这样的成员我有上几个就可以了，不必太多,Thats OK,亲本选择原则,广泛搜集符合育种目标的原始材料，了解目标性状遗传规律，从大量原始材料中精选亲本。亲本具有尽可能多的优良性状, 不良性状少。 亲本优良性状越多，需要改良完善的性状就越少, 育成优良品种的几率越大。,明确育种目标性状，突出育种的主要矛盾。 目标性状要具体, 更重要的是要明确目标性状的构成性状。构成性状比由它们构成的综合性状的遗传更简单, 更具可操作性, 选择效果更好。 育种目标涉及的性状很多, 要求所有性状均优良的材料是不现实的。只能根据

10、育种目标, 突出主要性状。,重视选用地方品种。 地方品种对当地的自然条件和栽培条件都有良好的适应性, 也适合当地的消费习惯。在自然条件严酷、气候变化大的地区，地方良种选育更为重要。,先考虑数量性状，兼顾质量性状。 许多经济性状都不同程度地属于数量性状，受多基因控制，改良比质量性状难度大。,选用配合力高的材料作亲本。 配合力高的材料优良性状传递给后代的能力较高。 一个优良品种一般是一个好亲本，但并非优良品种都是好亲本。 有时，一个表现一般的品种却是好亲本，能育出优良品种，即这个亲本的配合力好。,优先考虑用稀有珍贵性状的材料作亲本。 育种上的突破往往有赖于特殊种质资源的发掘与利用。 稀有珍贵材料的

11、利用，有可能使育种工作取得大的进展。,绿绒蒿 珍稀高山花卉，含抗寒，蓝色花色素基因.,夜皇后,二 亲本的选配及其原则亲本选配 根据育种目标选择携带不同有利基因的亲本，进行适当的组配，为杂交后代提供恰当而广泛的遗传基础，为杂交育种的成功创造必要的条件。,亲本性状互补，能够达到“取长补段”的目的。 不同性状的互补。 同一性状的不同单位性状互补。 当育种目标要求在某个主要性状上有所突破时，则选择双亲在这个性状上表现都好，而且又有互补作用。 亲本之间互补性状不宜过多，以免延长分离世代，而且也难以得到亲本缺点得到完全克服的后代。,互补原则,红菜薹（丰产晚熟）四九菜心（早熟低产） 红菜薹品系（早熟丰产）,

12、选育番茄的早熟品种,亲本 1现蕾开花早,亲本 2果实发育快、转色快,更早熟品种,遗传差异原则 不同生态型、不同地理来源和不同亲缘关系的亲本，由于遗传基础差异大，杂交后代分离比较广，易于选出超越亲本和适应性比较强的新品种。,以较多优良性状的亲本作母本。 考虑性状遗传规律。 繁殖器官的可育性和结实性。 借鉴前人经验。,多亲杂交的亲本选配特点,优良性状多的亲本及性状的遗传力低的亲本较晚参加杂交隐性目标性状在杂合状态时无法根据表型进行选择，通常需通过自交或互交，使隐性目标性状不致再添加杂交过程中丢失。,回交的亲本选配特点,轮回亲本的综合性状优良而且有发展前途。非轮回亲本具有十分突出的目的性状。目的性状

13、最好是单基因或寡基因控制的质量性状，遗传力强。非轮回亲本的目标性状不要与不良性状紧密连锁或一因多效。目标性状为隐性时，每回交一代后需自交一代，以防性状丢失，如能找到与目的基因紧密连锁的分子标记，可根据分子标记选择目标性状。 为防止多代近交导致活力衰退，可选用同类型的其它品种作轮回亲本。,雄性不育系转育波里玛不育油菜十月红红菜薹 F1 十月红 BC1 十月红 BC2 十月红 BC3 十月红, 十月红不育系,第四节 有性杂交技术,对育种工作者来说，掌握熟练的有性杂交技术是最起码的要求。,A 了解育种对象的开花生物学习性；B 制定杂交计划；C 必要的生产资料购置；D 杂交工具准备。,有 性 杂 交

14、技 术 流 程,杂交组合数。 组配方式。 具体的杂交组合、是否需要正反交。 杂交组合杂交花朵数等。,杂交计划制定,一 杂交前的准备,镊子、套袋用的硫酸纸、标签、授粉工具、贮藏花粉的干燥器和干燥剂、消毒用的酒精等。,准备杂交用具,采用适当栽培条件和管理技术，保证亲本植株生长正常、发育健壮无病虫，亲本特征特性充分表现。 选择典型、健康无病株作为杂交株，杂交之前选择健壮花枝花蕾、疏花疏枝和非杂种果实。,二 亲本种株及杂交花的培育选择,十字花科和伞形科植物应选主枝和一级侧枝上的花朵杂交。百合科植物以选上、中部花朵杂交。 茄科植物中的番茄以第二花序的花杂交，茄子应以门茄花杂交为宜。葫芦科植物以第二、第三

15、朵雌花杂交。豆科植物以下部花序上的花杂交为好。,选择杂交用花的经验,为了保证杂交亲本花期可遇，依据亲本开花授粉习性，注意花期调整。 花期调节方法： 调节播种期 光温处理 植物生长调节剂处理 栽培管理措施 植株调节 切株贮藏、水培。,三 隔离和去雄,隔离（Isolation) 防止母本杂交用花接受非目的花粉，防止父本花朵花粉被其它近源植物花粉污染。 空间隔离：杂交材料种植于相隔一定距离的地块 时节隔离：错开时间种植，花期不遇。 器械隔离：硫酸纸 羊皮纸 纱网或尼龙网,去雄（Emasculation) 去除隔离范围的花粉来源，包括雄株、雄花和雄蕊。 有性杂交中通常采用手工去雄，在母本花药开裂散粉前

16、摘除雄蕊或花药。去雄彻底又不伤雌蕊。,四 花粉制备与活力检测,花粉收集与贮藏 授粉前一天择取次日将要开放的花蕾，带回室内，取出花药在室温下干燥，待花药自然散粉后收集花粉。不同园艺植物花粉保存方法和寿命不同，依具体种类而定。,花粉活力检测 形态检验： 饱满，形态正常 染色法：K-KI2(蓝色） 四氮唑（TTC)(红色） 培养基发芽检测： 培养基母液+ 蔗糖（10-15%） H3BO3 100mg/L Ca(NO 3)2 300mg/L MgSO4 100mg/L KNO3 100mg/L 花柱压片检测：授粉18-24 h后取花柱压片检查花粉管萌发情况。,五 授粉、标记、登录和授粉后的管理,授粉

17、直接用雄蕊涂抹柱头或用授粉工具（橡皮头、毛笔、泡沫塑料头等）蘸取花粉授粉。 掌握好授粉时机。,标记 母本花去雄后，在其基部挂上标牌标记清楚，对杂交授粉的花枝或花朵挂牌标记。标记牌应标记杂交父母本及株号和授粉日期，并与记录本一一对应。,授粉后的管理 检查套袋和杂交情况、加强母株肥水管理、及时除去未杂交花果、注意防治虫害、鸟害和鼠害。果实达到生理成熟时及时采收，严防杂交组合混杂。,登记 对杂交情况包括杂交组合、日期、花数、授粉情况、结实情况等进行详尽登记。,第五节 杂种后代的处理,通过有性杂交获得的杂种，只是经过基因重组后产生的育种原始材料，即提供了综合优良性状于同一个体的可能性。 优良基因型能否

18、在杂种后代出现和被保留下来，并纯化为优良品种，还决定于对杂种后代进行培育和选择的手段以及一系列的试验鉴定（如品种比较试验、区域试验、生产试验等）。,首先保证杂交后代有较高成苗率。为了使杂种后代性状能够充分体现以及杂种后代之间有可比性，必须保证杂种生长发育正常，培育条件均匀一致，尽量减少环境因素的影响，有时还需要创造使目标性状的遗传差异有充分展现机会的特殊环境。,一 杂种的培育,不同世代选择的依据和效应 不同性状在同一世代的遗传力不同，质量性状遗传力 高，可以早代开始选择。数量性状遗传力低早代选择 效果不好。 同一性状在不同世代遗传力不同，随世代增加，遗传力 逐渐增高。数量性状早代遗传力较差，在

19、较晚世代选 择效果较好。 同一性状在同一世代系统间选择效果最好，株系间选 择次之，单株选择效果最差。,二 杂种后代的选择,三 杂种后代的选择方法,系谱法（Pedigree method)混合单株选择法（Bulk-population method)单子传代法（Single seed descent method),系谱法（Pedigree method) 自杂种第一次分离世代（单交F2, 复交F1 )开始选株，分别种植成株行（系统），以后各世代均在优良系统中继续进行单株选择，直至选出性状优良一致的系统，升级进行品比和区试。 在选择过程中，各世代都予以系统编号，以便考察株系历史和亲缘关系，故称系

20、谱法。,常异花授粉作物和异花授粉作物杂种后代进行系谱选择时，需要分株套袋，以防止因杂交而达不到系谱选择的放果。 对于异花授粉作物为了加速系统纯化并防止生活力衰退，除采用二三代单株自交后进行同一系统内株间交配或相似的姐妹系交配外，还可采用母系选择法。,混合单株选择法（Bulk-population method),适应于株行距小的自花授粉蔬菜花卉的杂交后代处理 。从F1代开始分组合混播，不加选择，在高代纯合度较高时（F4-F5代后）进行一次单株选择，下一代成为系统（株系）， 然后选拔优良系统 进行升级试验。,混 合 单 株 选 择 法,混合单株选择法要点,许多重要经济性状是由多基因控制的数量性状

21、，易受环境影响，早代选择可靠性差。 自花授粉植物经4-5代繁殖后，群体内个体大多数接近纯合，后期选择可靠性更强。分离世代混播群体要大，代表性要广泛，保证各种基因型在选单株时有表现机会。选择世代适当放宽标准，入选株数尽可能多些，然后依照系统表现严格淘汰。,单子传法（Single seed descent method),适应于自花授粉植物 F2分离世代种植200-400株，F2 代后，每代从每一单株上选取一粒饱满健康种子，混合播种，每代不进行选择，直至遗传性比较稳定时（F4-F5), 将单株种子分别采收，下一代播种成200-400个株系，比较选择优良株系，一次选出符合育种目标要求的整齐一致的品种

22、。,P1P2, , , , ,P,F1,F2,F3,F4,F5,品系比较,株系比较,遗传逐渐稳定,80,三种选择方法的评价,系谱法优缺点： 基因型稳定速度快，亲缘关系可考，育种世代少，育成年限比较短，可以较快选育出优良的品种。 F2 起进行严格选择，中选率低，对多基因控制性状，早期选择效果差，使不少优良类型可能被淘汰。程序比较繁杂。,混合-单株法优缺点： 优良基因丢失的可能性小，使生物适应环境的性状得到改良，有可能育成意外优良类型。 基因型稳定速度相对较慢，高代群体大，无系谱可考，后期选择难度和工作量大。,单子传法优缺点： 可以有效控制群体，种植群体小，利于温室或异地加代。 保留了群体的丰富遗

23、传性。育种程序相对简单。 当F2分离较大时, 仅选单株上一粒种子，导致一部分优良 基因丢失，无系谱可考，株系取舍困难。,加速育种进程的方法,加速世代进程 利用异地、异季节或利用温室加代。 混合法和单子传法早代以增代为主，不进行选 株，适于加代。,加速试验进程 优异材料越级提升 提早生产试验,分子标记辅助选择 不依赖于表型 苗期进行选择 准确性高,课后思考题：,比较引种、选择育种和杂交育种在变异的来源和创造新品种方面的差异。试述杂交育种中亲本选择和选配原则。试述回交育种中亲本选配原则和育种步骤。有性杂交技术的操作步骤。试述以系谱法对杂种后代进行处理的方法和步骤。试比较系谱法、混合选择法和单子传方法的应用范围及各自的优缺点。设计一个培育某种园艺作物高产、优质、早熟、 抗病新品种的杂交育种程序（包括选择亲本、杂交方式、杂种后代处理、田间试验等内容）,