第6章优势杂交育种-课件.ppt
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1、1第六章第六章 优势杂交育种优势杂交育种2杂种优势利用概况杂种优势利用概况杂种优势的早期预测与固定杂种优势的早期预测与固定杂种优势的分类杂种优势的分类杂种优势的表现特点杂种优势的表现特点3杂种优势自交衰退一、概念一、概念杂杂交交自自交交4二、overover5DAAbbccDdaaBBCCdAbcDdaBCDAAbbccDdaaBBCCdP1P2F1P1P26Aa AA和 aa a1a2a1a3a1a4.anan-1a1a1a2a2a3a3.anan7相同点相同点相异点相异点基本原理和采用基本原理和采用的手段相同的手段相同8(1)超中优势指杂交种(F1)的产量或某一数量性状的平均值 与双亲(P
2、1或P2)同一性状之和平均值差数的比率。F1-(P1+P2)/2H=100%(P1+P2)/2三、杂种优势的度量方法三、杂种优势的度量方法9(2)超亲优势指杂交种(F1)的产量或某一数量性状的平均值与高值亲本(Ph)同一性状平均值差数的比率。F1-PhH=X 100%Ph10(3)超标优势指杂交种(F1)的产量或某一数量性状的平均值与当地推广品种(CK)同一性状的平均值差数的比率。也有称为竞争优势。F1-CKH=X100%CK11(4)杂种优势指数杂交种某一数量性状的平均值与双亲同一性状的平均值的比值,也用百分率表示。F1H=X100%(P1+P2)/212(5)离中优势又叫平均显性度。以双亲
3、平均数之差的一半衡量F1优势的方法。F1-(P1+P2)/2H=X100%(P1-P2)/213四、杂种优势利用概况四、杂种优势利用概况 G.H.Shull(1914)G.H.Shull(1914)首次提出杂种优势术语;首次提出杂种优势术语;H Pearson(1932)H Pearson(1932)首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一代;代;D.F.Jones(1943)D.F.Jones(1943)利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代;利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种一代;日本:二十世纪日本:二十世纪20-3020-30年代开展茄子、西瓜、黄瓜、番茄
4、等杂年代开展茄子、西瓜、黄瓜、番茄等杂优利用研究。优利用研究。6060年代中期,甘蓝、番茄、大白菜、茄子、黄瓜年代中期,甘蓝、番茄、大白菜、茄子、黄瓜的一代杂种已占总栽培面积的一代杂种已占总栽培面积8080。目前,番茄、白菜、甘蓝、。目前,番茄、白菜、甘蓝、萝卜等几乎萝卜等几乎100100是杂交种。是杂交种。美国:胡萝卜、洋葱、黄瓜杂种一代占美国:胡萝卜、洋葱、黄瓜杂种一代占85%85%;菠菜;菠菜100%100%。中国:从中国:从5050年代开始利用:甘蓝、白菜、番茄、茄子、辣椒、年代开始利用:甘蓝、白菜、番茄、茄子、辣椒、黄瓜、西瓜、甜瓜大面积生产。目前已经育成黄瓜、西瓜、甜瓜大面积生产。
5、目前已经育成2020种园艺作物种园艺作物40400 0个杂交品种。个杂交品种。14五、杂种优势的分类五、杂种优势的分类体质型:杂种的营养器官发育良好。如茎、叶生长发育旺体质型:杂种的营养器官发育良好。如茎、叶生长发育旺盛,产量高;盛,产量高;生殖型:杂种的生殖器官发育较强。如结实器官增大,结生殖型:杂种的生殖器官发育较强。如结实器官增大,结实性增强,种子和果实产量高;实性增强,种子和果实产量高;适应型:杂种具有较高的生活力、适应性和生长竞争能力。适应型:杂种具有较高的生活力、适应性和生长竞争能力。15六、杂种优势表现的特点六、杂种优势表现的特点 杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同
6、杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同而呈现复杂多样性。而呈现复杂多样性。从基因型看,自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉从基因型看,自交系之间的杂种优势往往强于自由授粉品种间的杂种优势;不同自交系组合间的杂种优势,也品种间的杂种优势;不同自交系组合间的杂种优势,也有很大差异。有很大差异。从性状看也是不一致的,在一些综合性状上往往表现为从性状看也是不一致的,在一些综合性状上往往表现为较强的杂种优势,而在一些单一性状上个别组合的果重较强的杂种优势,而在一些单一性状上个别组合的果重还存在负向优势。还存在负向优势。(一)复杂性(一)复杂性16(二)杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切
7、(二)杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切 一般来说,当亲本自然杂交亲和前提下,亲本间一般来说,当亲本自然杂交亲和前提下,亲本间的亲缘关系、生态类型、地理距离及性状上的亲缘关系、生态类型、地理距离及性状上差异差异大且性状具有互补性大且性状具有互补性时,其时,其F F1 1优势往往较强。优势往往较强。17(三)(三)F F2 2及以后世代杂种优势的衰退及以后世代杂种优势的衰退 F F1 1群体间基因型的高度杂合及表现型的整齐群体间基因型的高度杂合及表现型的整齐一致性是构成强杂种优势的基本条件。一致性是构成强杂种优势的基本条件。F F2 2及以后世代的基因分离重组则破坏了这个及以后世代的基因
8、分离重组则破坏了这个基本条件。基因的分离也导致了表现型的不基本条件。基因的分离也导致了表现型的不一致。一致。18酵 母1920无性繁殖法无性繁殖法 无性繁殖或组培。无性繁殖或组培。问题:多数有性繁殖植物不容易实行无性繁殖,问题:多数有性繁殖植物不容易实行无性繁殖,或是成本过高,甚至比每年制种所需的费用还或是成本过高,甚至比每年制种所需的费用还大。大。21无融合生殖法无融合生殖法 无融合生殖无融合生殖是由未经减数分裂的珠心、珠被的体是由未经减数分裂的珠心、珠被的体细胞发育成的种子。无性繁殖的一种特殊形式。细胞发育成的种子。无性繁殖的一种特殊形式。无融合生殖也可通过选择、诱变、远缘杂交等方无融合生
9、殖也可通过选择、诱变、远缘杂交等方法获得。法获得。22染色体加倍法染色体加倍法 以一对基因以一对基因AaAa为例,根据显性假说,为例,根据显性假说,F F2 2之所以之所以优势下降是因为优势下降是因为F F2 2中出现了中出现了25%25%的的aaaa基因型。基因型。如果将如果将F F1 1(AaAa)加倍变成双二倍体)加倍变成双二倍体AAaaAAaa,这种,这种双二倍体自交留种,下一代双二倍体自交留种,下一代aaaaaaaa基因型的个体基因型的个体只占只占1/161/16(6.5%6.5%)。)。此法可部分固定杂种优势,但随着留种代数的此法可部分固定杂种优势,但随着留种代数的增加,基因型为纯
10、合隐性的个体会逐渐增加。增加,基因型为纯合隐性的个体会逐渐增加。因此,此法的实用价值不大。因此,此法的实用价值不大。23平衡致死法平衡致死法 有些染色体片段处于杂合状态时表现为正常的有些染色体片段处于杂合状态时表现为正常的性状,处于纯合状态时,表现为植株致死,使性状,处于纯合状态时,表现为植株致死,使存活下来的个体都有杂种优势。存活下来的个体都有杂种优势。24自交系配合力的测定自交系配合力的测定配组方式的确定配组方式的确定优良自交系的选育优良自交系的选育251.1.概念概念一一.优良自交系的选育优良自交系的选育能否选配出优势明显的杂种一代能否选配出优势明显的杂种一代 能否生产出大量的杂种一代种
11、子和亲本自身种子能否生产出大量的杂种一代种子和亲本自身种子 自交系是由一个单株经过连续数代自交和严格选择而自交系是由一个单株经过连续数代自交和严格选择而产生的性状整齐一致、基因型纯合、遗传稳定的自交后代产生的性状整齐一致、基因型纯合、遗传稳定的自交后代系统。系统。2.2.评价自交系的标准评价自交系的标准263.3.优良自交系应具备的条件优良自交系应具备的条件“三高三高”:指配合力高、整齐度高、产量指配合力高、整齐度高、产量高。高。“两抗两抗”:指抗病、抗逆境。指抗病、抗逆境。“一好一好”:指综合性状好。指综合性状好。“三高、两抗、一好三高、两抗、一好”274.4.选育自交系的一般方法选育自交系
12、的一般方法原始材料的原始材料的搜集、鉴定、选择搜集、鉴定、选择优株的选择与自交优株的选择与自交逐代自交选择淘汰逐代自交选择淘汰1)1)系谱选择法系谱选择法282)轮回选择法轮回选择法第一代第一代 自交和侧交自交和侧交第二代第二代 侧交种比较和自交种贮藏侧交种比较和自交种贮藏第三代第三代 组配杂交种组配杂交种293031又称组合力,是衡量亲本系在其所配的又称组合力,是衡量亲本系在其所配的F F1 1中中某种性状的好坏与强弱的指标。某种性状的好坏与强弱的指标。指某一亲本系与其他亲本系所配的几个指某一亲本系与其他亲本系所配的几个F F1 1某种性状某种性状平均值与该试验全部平均值与该试验全部F F1
13、 1的总平均值相比的差值。的总平均值相比的差值。指某特定组合的某性状的实测值与据双亲一般指某特定组合的某性状的实测值与据双亲一般配合力算得的理论值的离差。配合力算得的理论值的离差。32s.c.aij=xij-x-g.c.ai-g.c.ajXij: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。3310.2 11.0 10.6 10.810.1 10.0 9.6 9.89.2 12.0 11.6 10.810.6 10.3 11.1 11.510.79.910.910.910.010.910.710
14、.710.6平均平均g.c.a0.1-0.70.30.3g.c.a-0.60.30.10.12134ABCD3435顶交法顶交法 以普通品种作测验种,与各个被测自交系配组杂交,下以普通品种作测验种,与各个被测自交系配组杂交,下一代比较各个测交种产量一代比较各个测交种产量(或某种性状值或某种性状值)的高低。测交的高低。测交种产量高的组合,其被测自交系的配合力高;反之,其种产量高的组合,其被测自交系的配合力高;反之,其被测自交系的配合力低。被测自交系的配合力低。优点:配制组合数少,结果便于比较。优点:配制组合数少,结果便于比较。缺点:缺点:a.a.不能分别测算一般配合力和特殊配合力;不能分别测算一
15、般配合力和特殊配合力;b.b.测算结果只代表各被测验者与这一特定测验者测算结果只代表各被测验者与这一特定测验者 的配合力。的配合力。适用:早代适用:早代(如如S0S0或或S1)S1)的配合力测试比较。的配合力测试比较。亲本测验者X1X2X3X4测验种36不等配组法不等配组法 育成的自交系,按亲本选择选配的原则配成若干个组合。优良育成的自交系,按亲本选择选配的原则配成若干个组合。优良的自交系多配一些,不突出的自交系少配一些,从而各个自交的自交系多配一些,不突出的自交系少配一些,从而各个自交系实际配成的组合数不相等。系实际配成的组合数不相等。优点:方法简单,工作量少。只要每一个亲本配制两个以上组优
16、点:方法简单,工作量少。只要每一个亲本配制两个以上组合,就可计算各亲本的一般配合力和各组合的特殊配合力。合,就可计算各亲本的一般配合力和各组合的特殊配合力。缺点:有些自交系所配组合数目过少,配合力计算结果可靠性缺点:有些自交系所配组合数目过少,配合力计算结果可靠性较差。较差。适用于亲本材料较多并希望直接从中选出优良组合,而由于条适用于亲本材料较多并希望直接从中选出优良组合,而由于条件限制只能在少数组合之间进行比较的情况。件限制只能在少数组合之间进行比较的情况。37半轮配法半轮配法 将每一个自交系将每一个自交系(或品种或品种)与其他与其他自交系自交系(或品种或品种)一一相配,但不一一相配,但不包
17、括自交和反交组合。包括自交和反交组合。组合数公式:组合数公式:n=P(P-1)n=P(P-1)2 2,n n为组合数;为组合数;P P为亲本数。为亲本数。3241231X12X13X14X23X24X344ninijijniiXnnXnacg)2(421.ninijijnjjniininijijXnnXXnXacs)2)(1(4)(21.38半轮配法特点半轮配法特点 既能测定一般配合力又能测定特殊配合力。既能测定一般配合力又能测定特殊配合力。某一杂交组合的实际配合力是由这一对亲本的一般配某一杂交组合的实际配合力是由这一对亲本的一般配合力和特殊配合力双方决定的。亲本自交系的一般配合力和特殊配合力
18、双方决定的。亲本自交系的一般配合力较高虽能使合力较高虽能使F F1 1有关性状的水平较高,但两个一般有关性状的水平较高,但两个一般配合力较高的自交系相配所得的配合力较高的自交系相配所得的F F1 1,并不一定优于两,并不一定优于两个一般配合力稍差的自交系相配的个一般配合力稍差的自交系相配的F F1 1。优点:包含了亲本自交系的各种可能相配组合,不会优点:包含了亲本自交系的各种可能相配组合,不会漏掉最优组合。漏掉最优组合。缺点:需要配成的组合数较多,不适于自交系数较多缺点:需要配成的组合数较多,不适于自交系数较多时采用。时采用。3940 两个自交系间的杂种一代。两个自交系间的杂种一代。优点:杂种
19、优势极强,株间高度整齐优点:杂种优势极强,株间高度整齐一致。制种手续较简单。一致。制种手续较简单。缺点:有时缺点:有时对环境条件的适应力较弱对环境条件的适应力较弱,生产成本高。生产成本高。1)单交种()单交种(AB)()(single cross hybrid)41确定单交种父母本的原则确定单交种父母本的原则 双亲本身生产力差异大时,以高产者作母本;双亲本身生产力差异大时,以高产者作母本;双亲经济性状差异大时,以优良性状多者为母本,一双亲经济性状差异大时,以优良性状多者为母本,一般用当地丰产品种育成的自交系作母本,而以需要引般用当地丰产品种育成的自交系作母本,而以需要引入特殊性状的外地品种的自
20、交系作父本;入特殊性状的外地品种的自交系作父本;选繁殖力强的自交系作母本,因其种子生产能力高,选繁殖力强的自交系作母本,因其种子生产能力高,可降低种子的生产成本;可降低种子的生产成本;父本应具有产生大量花粉的能力;父本应具有产生大量花粉的能力;父本的开花期较母本为长,且开花较早;父本的开花期较母本为长,且开花较早;选择具有苗期隐性性状的自交系作母本,以便在苗期选择具有苗期隐性性状的自交系作母本,以便在苗期间苗时淘汰非杂交株。间苗时淘汰非杂交株。42 4 4个自交系先配成两个单交种,再用两个单交种配成用于个自交系先配成两个单交种,再用两个单交种配成用于生产的杂种一代种子。生产的杂种一代种子。优点
21、:优点:a.a.适应性强,产量稳定。适应性强,产量稳定。b.b.可使亲本自交系的用种量显著节省,杂种种子的产量显可使亲本自交系的用种量显著节省,杂种种子的产量显著提高,降低制种成本。著提高,降低制种成本。缺点:杂种的增产率和一致性不如单交种;制种程序复杂。缺点:杂种的增产率和一致性不如单交种;制种程序复杂。园艺植物生产中至今很少利用。园艺植物生产中至今很少利用。2)双交种()双交种(AB)(CD)43说说 明明 父母本选配原则同单交种。父母本选配原则同单交种。交配顺序交配顺序:看亲本自交系在重要质量性状方面有无明显差看亲本自交系在重要质量性状方面有无明显差别,如果亲本自交系在某种性状方面显然不
22、同,则配组别,如果亲本自交系在某种性状方面显然不同,则配组顺序应保证一代杂种不分离。顺序应保证一代杂种不分离。如四个番茄品种配制双交种,其中两个为黄果品种,两如四个番茄品种配制双交种,其中两个为黄果品种,两个为红果品种,则应采取(黄个为红果品种,则应采取(黄黄)黄)(红(红红)的配红)的配组方式。组方式。44 用两个自交系先配成单交种,再以单交种作用两个自交系先配成单交种,再以单交种作母本母本与第三个自交系与第三个自交系杂交。杂交。优点优点:单交系生活力强,结实力高,有效降低种子生产成本;单交系生活力强,结实力高,有效降低种子生产成本;可节省一个隔离区,即三交种制种田同时可繁殖作父本可节省一个
23、隔离区,即三交种制种田同时可繁殖作父本 用的自交系;用的自交系;适应性强,产量稳定。适应性强,产量稳定。缺点:缺点:杂种的增产率和一致性较差;制种程序复杂。该方法一般杂种的增产率和一致性较差;制种程序复杂。该方法一般 在园艺植物上很少应用。在园艺植物上很少应用。3)三交种()三交种(AB)C(three way cross hybrid)45第三节第三节 杂交种子的生产杂交种子的生产 人工去雄制种法人工去雄制种法 利用化学去雄剂制种法利用化学去雄剂制种法 利用苗期标记性状制种法利用苗期标记性状制种法 利用利用雌株系制种法利用利用雌株系制种法 利用雄株系的制种法利用雄株系的制种法 利用雌性系的制
24、种法利用雌性系的制种法 利用雄性不育系制种法利用雄性不育系制种法 利用自交不亲和系制种法利用自交不亲和系制种法46一、人工去雄制种法一、人工去雄制种法 将父母本采用合理的将父母本采用合理的配置方式,依靠天然媒介配置方式,依靠天然媒介进行传粉,以生产进行传粉,以生产F F1 1种子。种子。1、异花授粉植物、异花授粉植物47雌雄异株的异花授粉作物雌雄异株的异花授粉作物 生产一代杂种时,将两个亲本系统在隔离区内相邻种植,生产一代杂种时,将两个亲本系统在隔离区内相邻种植,母本母本2 23 3行间种行间种1 1行父本;行父本;在雌雄株可以辨别时,将在雌雄株可以辨别时,将母本系统中的雄株全部拔除母本系统中
25、的雄株全部拔除,每,每隔隔2 23d3d拔一次,连续进行拔一次,连续进行2 23 3周;周;开花时依靠风力传播花粉自然杂交结实,在母本株上收获开花时依靠风力传播花粉自然杂交结实,在母本株上收获的种子即为杂种,可用于生产;父本株上所结种子,即为的种子即为杂种,可用于生产;父本株上所结种子,即为父本系统的原种,供下年配制杂交种之用;而下年配制杂父本系统的原种,供下年配制杂交种之用;而下年配制杂种用的母本系统原种则需在另一隔离区繁殖。种用的母本系统原种则需在另一隔离区繁殖。4849雌雄同株的异花授粉作物雌雄同株的异花授粉作物 将亲本在隔离区内隔行种植,将亲本在隔离区内隔行种植,开花前摘开花前摘除母本
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