作物育種學(xué)總論第六章雜交育種

教學(xué)目的：了解雜交育種的概念及作用明確親本選配的原則掌握雜交育種方式、后代處理、育種程序及加速育種進(jìn)程的方法第六章雜交育種返回當(dāng)前第1頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容概念與原理親本選配的原則雜交的方式雜交后代的處理雜交育種的程序返回當(dāng)前第2頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)概念：指遺傳性狀不同的種、類型或品種間進(jìn)行有性雜交產(chǎn)生雜種，繼而對雜種加以選擇培育，創(chuàng)造新品種的方法。原理：通過雙親的基因重新組合，使雜種后代綜合雙親的優(yōu)良性狀，而且由于來自雙親的不同顯性基因相互作用或互補(bǔ)作用的結(jié)果，產(chǎn)生不同于雙親的新的優(yōu)良性狀。雜交育種的概念與原理返回當(dāng)前第3頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)親本選配的原則親本應(yīng)是優(yōu)點(diǎn)多，優(yōu)良性狀突出，缺點(diǎn)少，且雙親主要性狀的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)；親本中要有一個能適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件的品種；選用生態(tài)類型差異大，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的材料做親本；選用遺傳傳遞力強(qiáng)，配合力好的品種（材料）做親本。返回當(dāng)前第5頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)小麥品種碧螞1號親本選配實(shí)例親本和新品種越冬性成熟性抗條銹性抗倒伏性復(fù)粒性子粒大小母本碧玉麥差較早免疫較強(qiáng)好大父本螞蚱麥較好中感染較差差小新品種碧螞1號中中高抗中中大返回當(dāng)前第6頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)雜交的方式單交：就是用兩個親本材料進(jìn)行一次雜交。復(fù)交：采用兩個以上親本進(jìn)行的雜交，又稱復(fù)合雜交。三交：兩個親本單交后再與另一個親本雜交。雙交：兩個單交后代再進(jìn)行雜交的方式。三品種雙交：是選一個基本親本品種分別同其他兩個親本配成單交，然后兩個單交再進(jìn)行雜交。四品種雙交：是選用四個親本分成兩組先進(jìn)行單交，然后再將單交后代進(jìn)行雜交?；亟唬菏莾蓚€品種雜交后，雜交后代再和兩個親本之一進(jìn)行重復(fù)雜交。聚合雜交：把多個親本基因綜合在一起，使雜種后代具有豐富的遺傳基礎(chǔ)。返回當(dāng)前第7頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)單交華北187×阿桑晉中849晉陽829返回當(dāng)前第8頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)晉中849返回當(dāng)前第9頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)晉陽829返回當(dāng)前第10頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)三交農(nóng)大17×鵝冠186

F1×早洋麥

農(nóng)大45返回當(dāng)前第11頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)三品種雙交華北672×辛石麥早熟1號×華北672

F1×F1北京10號返回當(dāng)前第12頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)北京10號返回當(dāng)前第13頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)四品種雙交（農(nóng)大183×維爾）（1817×30983）

F1×F1

農(nóng)大139返回當(dāng)前第14頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)回交（豐產(chǎn)感?。┺r(nóng)大183×伊利亞能（抗條銹）↓F1×農(nóng)大183↓B1×農(nóng)大183↓B2×農(nóng)大183↓

……農(nóng)大155農(nóng)大156返回當(dāng)前第15頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)輪回親本和非輪回親本輪回親本：用作重復(fù)雜交的親本品種叫輪回親本。（農(nóng)大183

）非輪回親本：只參加一次雜交的親本品種叫非輪回親本。（伊利亞能）返回當(dāng)前第16頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)聚合雜交（一）假定A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H為品種代號。要是各個親本的優(yōu)良性狀在雜種后代的遺傳成分相同，則：第一年：A×BC×DE×FG×H第二年：（A×B）F1×（C×D）F1

（E×F）F1×（G×H）F1第三年：［（A×B）×（C×D）］F1×［（E×F）×（G×H）］F1下頁當(dāng)前第17頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)第一年：A×BA×CA×DA×EA×FA×GA×HA×I第二年：（A×B）F1×（A×C）F1（A×D）F1×A×E）F1（A×F）F1×（A×G）F1（A×H）F1×（A×I）F1第三年：［（A×B）×（A×C）］F1×［（A×D）×（A×E）］F1［（A×F）×（A×G）］F1×［（A×H）×（A×I）］F1（二）以某一親本為基礎(chǔ)，使在雜種后代中基礎(chǔ)親本的遺傳成分占1/2：下頁當(dāng)前第18頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)第一、二年：基礎(chǔ)親本分別與各親本單交，A×BA×CA×DA×E……，再分別進(jìn)行回交（A×B）×A（A×C）×A（A×D）×A（A×E）×A……第三年：兩個回交一代間復(fù)交，［（A×B）×A］B1×［（A×C）×A］B1（［A×D）×A］B1×［（A×E）×A］B1……返回（三）采用不完全回交相結(jié)合的聚合雜交，雜交中基礎(chǔ)親本的遺傳成分占3/4，保持其綜合優(yōu)良性狀：當(dāng)前第19頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)雜種后代的處理系譜法：混合法：派生法：派生系統(tǒng)法：“一粒傳”混合法：集團(tuán)混合法：返回當(dāng)前第20頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)系譜法即多次單株選擇法，是自花授粉作物和常異花授粉作物雜交育種中最常用的方法。雜交后先按組合進(jìn)行種植，從雜種第一次分離世代（單交F2，復(fù)交F1）開始選株，并分別種植成株行，每個株行成為一個系統(tǒng)（株系）。以后各世代都在優(yōu)良系統(tǒng)中繼續(xù)選擇優(yōu)良單株，直至選到整齊一致的優(yōu)良系統(tǒng)，便不在選株。繼而進(jìn)行鑒定、品比試驗(yàn)，最后育成品種的方法。當(dāng)前第21頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)大田推廣生多產(chǎn)點(diǎn)試試驗(yàn)驗(yàn)品比圃鑒定圃系譜法選擇示意圖F1PF2F3F6F4F5F7P1×P1雜交淘汰組合選單株在優(yōu)良株系中選擇單株同上,選優(yōu)良一致株系升級同上,優(yōu)良株系鑒定品比試驗(yàn)鑒定圃鑒定圃種子繁殖區(qū)種子繁殖區(qū)區(qū)域試驗(yàn)↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓瘋狂的分離世代返回當(dāng)前第22頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)〔8302（1）-8×長武131〕單交的F1返回當(dāng)前第23頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)〔G408×長武131〕單交的F1返回當(dāng)前第24頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)對形成的雜種后代進(jìn)行嚴(yán)格選擇返回當(dāng)前第25頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)慶農(nóng)6號新品種在大田推廣返回當(dāng)前第26頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)混合選擇法混合選擇法，就是在自花授粉作物雜種分離的世代，按組合混合種植，不進(jìn)行選株，只淘汰雜株、劣株，直到估計雜種的遺傳性狀已趨于穩(wěn)定，純合個體數(shù)達(dá)80%的世代（約在F5—F6），才選擇一次單株，下一代種成株系，選擇表現(xiàn)優(yōu)異、性狀穩(wěn)定的系統(tǒng)，進(jìn)行品系試驗(yàn)。當(dāng)前第27頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)多點(diǎn)試驗(yàn)生產(chǎn)試驗(yàn)大面積推廣種子區(qū)繁殖區(qū)混合種植法示意圖P1×P2F1新品種推廣F4F5F2F3F6鑒定圃品比試驗(yàn)鑒定圃區(qū)域試驗(yàn)品比試驗(yàn)種子區(qū)繁殖區(qū)淘汰劣株剔除雜株返回當(dāng)前第28頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)混合法與系譜法的比較對質(zhì)量性狀或遺傳力較高的數(shù)量性狀，用系譜法在早代選擇，可以起到定向選擇的作用，育種工作者可以集中力量掌握少數(shù)優(yōu)良的系統(tǒng)，及時組織試驗(yàn)、示范繁殖，這是系譜法的優(yōu)點(diǎn)?；旌戏ɑ旌戏N植多年，才進(jìn)行個體選擇，建成系統(tǒng)，群體中選擇要比在系統(tǒng)中選擇要困難得多，選擇數(shù)量大，系統(tǒng)選拔工作繁重，花費(fèi)年限長，這是混合法的缺點(diǎn)。當(dāng)前第29頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)系譜法從F2代嚴(yán)格選擇，不少優(yōu)良類型被淘汰；混合法可以保存更多的類型，有更多的機(jī)會選到高產(chǎn)、性狀優(yōu)良的系統(tǒng)?；旌戏梢栽谕韧恋孛娣e上種植更多類型的植株。當(dāng)前第30頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)派生法為了利用系譜法和混合法的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，在這兩個方法的基礎(chǔ)上，派生出許多處理雜種后代的方法。主要有：派生系統(tǒng)法：“一粒傳”混合法：集團(tuán)混合法：返回當(dāng)前第31頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)派生系統(tǒng)法概念：就是采取早代（單交F2，復(fù)交F1）和晚代（F5或F6）各進(jìn)行一次單株選擇，中間世代（F3—F4）進(jìn)行混合條播的方式。方法：F2或F1按組合點(diǎn)播稀植，從中選擇一定數(shù)量的優(yōu)良單株，F(xiàn)3每個單株條播成為一個株系，經(jīng)過產(chǎn)量和品質(zhì)比較鑒定，淘汰不良株系，在優(yōu)良株系中去雜去劣后混合收獲。下年分別按派生系統(tǒng)（混合群體）混合條播，如此連續(xù)處理兩三代，各代根據(jù)產(chǎn)量測定結(jié)果，淘汰不良的派生系統(tǒng)，到少數(shù)入選系統(tǒng)遺傳性狀穩(wěn)定之后（F5或F6），再按系統(tǒng)進(jìn)行一次優(yōu)良單株的選擇，單株后代進(jìn)行比較，將穩(wěn)定的新品系進(jìn)行產(chǎn)量試驗(yàn)，選出新品種。當(dāng)前第32頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)派生系統(tǒng)法特點(diǎn)：可以在較早世代針對遺傳力較強(qiáng)、可靠性較大的性狀進(jìn)行選擇單株，掌握優(yōu)良材料，又可減少因早代多次單株選擇的工作量，和過于嚴(yán)格選擇而丟掉一些優(yōu)良材料的弱點(diǎn)，能夠保留多樣化類型和高產(chǎn)材料，同時可以減輕在混合選擇過程中群體在自然選擇作用下某些性狀被削弱的程度，且可根據(jù)早代測產(chǎn)結(jié)果，集中精力在有希望的系統(tǒng)中，提高選擇效果，比混合選擇法縮短育種年限。返回當(dāng)前第33頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)

P×雜交

F1淘汰組合F2選擇優(yōu)良單株

F3淘汰不良F2衍生系統(tǒng)

F4

同上

F5在優(yōu)良衍生系統(tǒng)中選擇

F6選擇優(yōu)良系統(tǒng)升級

F7產(chǎn)量比較試驗(yàn)派生系統(tǒng)法示意圖返回當(dāng)前第34頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)“一粒傳”混合法概念：一般從F2開始，各世代在淘汰屬于簡單遺傳不良性狀的基礎(chǔ)上，按組合自每株采收幾粒甚至一粒種子，混合繁殖，直到F5或F6，在變異豐富的F5或F6群體中，選擇大量基本達(dá)到純合的單株，于下年種成株系，以后選拔少數(shù)優(yōu)系進(jìn)行比較試驗(yàn)。特點(diǎn)：盡量保持組合內(nèi)的株間變異量，保留群體的豐富遺傳性。返回當(dāng)前第35頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)集團(tuán)混合法概念：在F2選株，每組合按類型分為若干個集團(tuán)，F(xiàn)3各世代按集團(tuán)混合播種。至性狀基本穩(wěn)定后再在各集團(tuán)中選株，各株的后代進(jìn)行株系試驗(yàn)和產(chǎn)量試驗(yàn)。特點(diǎn)：具有混合法的保持豐富的變異性和保留多樣化類型的優(yōu)點(diǎn)，而又減少了混合法不同類型的互相干擾的缺點(diǎn)。返回當(dāng)前第36頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)雜交育種的程序原始材料圃原始材料圃親本圃雜種圃株系選擇圃（選種圃）鑒定圃品種（系）比較試驗(yàn)圃區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)返回當(dāng)前第37頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)有性雜交育種程序原始材料圃親本圃×雜種圃觀察、研究、選擇中心親本和優(yōu)良親本按親本選配原則配組合雜交剔除假雜種選擇好組合優(yōu)中選優(yōu)繼續(xù)選優(yōu)選擇優(yōu)良變異單株選種圃品種審定國家、省區(qū)域試驗(yàn)和市品比、生產(chǎn)試驗(yàn)品系比較和省聯(lián)合鑒定試驗(yàn)品系鑒定圃品種推廣返回優(yōu)良、穩(wěn)定的株系進(jìn)行鑒定試驗(yàn)當(dāng)前第38頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)原始材料圃概念：種植國內(nèi)外收集到的供育種用的種質(zhì)資源的地段稱原始材料圃。方法：可按類型種植，采用點(diǎn)播或稀條播。工作內(nèi)容：生育期間對主要性狀要進(jìn)行比較系統(tǒng)的觀察記載，并根據(jù)育種目標(biāo)的要求，從眾多原始材料中選擇所需性狀的種質(zhì)供做親本用。

返回當(dāng)前第39頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)親本圃概念：從原始材料圃中選出符合育種目標(biāo)要求的若干做雜交親本的材料種于親本圃，以備雜交。方法：用于雜交的親本材料按組合父母本相鄰種植。如果一個品種與多個品種配制組合，可相近種植。若組合很多，而土地和其它條件限制，不能將全部親本材料種于親本圃時，應(yīng)將全部母本和重點(diǎn)父本播種于親本圃內(nèi)，其它父本可在雜交時到原始材料圃中去采集花粉。

返回當(dāng)前第40頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)雜種圃概念：種植雜種的各個世代，直至當(dāng)選株系的基因型趨于純合。（1）雜種一代（F1）雜交得到的種子種下去長出來的植株就是雜種一代。播種時，按組合編號順序點(diǎn)播稀植，每個組合的雜交種子種成一個小區(qū)，單交組合要求10—20株，復(fù)交組合要求100~200株，并在雜交組合小區(qū)相鄰處種植親本，用以比較判斷真假雜種。返回當(dāng)前第41頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)雜種圃（2）雜種二代（F2）F2是性狀分離最多的一個世代，個體間差異很大，具有多種多樣的變異類型，是雜交育種選擇優(yōu)良單株最關(guān)鍵的一代。因此，按組合種植的F2群體不宜太小，以便使優(yōu)良變異出現(xiàn)的機(jī)會增多。對F2的選擇，首先是確定好的組合，然后在好的組合內(nèi)選擇優(yōu)良單株。返回當(dāng)前第42頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)選種圃選種圃的工作重點(diǎn)是對經(jīng)一次或多次選擇的單株進(jìn)行株行試驗(yàn)，從中選出優(yōu)良而穩(wěn)定的品系。雜種三代（F3）及其后的世代從F3開始，按單株分別種成株系。并在以后繼續(xù)分離的幾個世代中，選擇優(yōu)良株系的基礎(chǔ)上選擇優(yōu)良單株。返回當(dāng)前第43頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)品系鑒定和品比試驗(yàn)圃品系鑒定圃：是以較大的小區(qū)種植面積，鑒定品系的生產(chǎn)能力和適應(yīng)性。品種（系）比較試驗(yàn)：是育種單位在一系列育種工作中最后的一個重要環(huán)節(jié)。其任務(wù)是對品系鑒定試驗(yàn)選出的優(yōu)良品系進(jìn)行最后的篩選和全面評價，從中確定顯著優(yōu)于當(dāng)?shù)刂饕茝V品種的新品系。

返回當(dāng)前第44頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)域試驗(yàn)：是對各單位選送的品種（系）在不同的地區(qū)或不同條件下進(jìn)行鑒定，以便客觀地鑒定新品種（系）的主要特征特性，對有推廣價值的優(yōu)良品種（系）劃定最適宜的推廣區(qū)域，為品種布局區(qū)域化提供依據(jù)。生產(chǎn)試驗(yàn)：將區(qū)域試驗(yàn)中選出的最有希望的新品種（系）放在各地接近大田生產(chǎn)的條件下進(jìn)行大面積比較和鑒定試驗(yàn)。

返回當(dāng)前第45頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)省、國家區(qū)域試驗(yàn)和市品比、生產(chǎn)試驗(yàn)返回當(dāng)前第46頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)品種審定與品種推廣返回當(dāng)前第47頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)加速育種進(jìn)程的方法

雜交育種由于基因重組導(dǎo)致雜種后代性狀分離，要使分離的性狀很快穩(wěn)定下來，必須加速育種進(jìn)程。一、加速世代進(jìn)程二、加速試驗(yàn)進(jìn)程三、提高繁殖系數(shù)返回當(dāng)前第48頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)一、加速世代進(jìn)程概念：就是改變一年一代的傳統(tǒng)，在一年內(nèi)種植若干代以加速雜交世代的進(jìn)程。方法：（一）、異地加代和異季加代：北種南繁，南種北育；（二）、利用溫室和人工氣候室加代。返回當(dāng)前第49頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)二、加速試驗(yàn)進(jìn)程早期測產(chǎn)；提早升級；越級試驗(yàn)；多項試驗(yàn)并進(jìn)。返回當(dāng)前第50頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)三、提高繁殖系數(shù)提高繁殖系數(shù)：提高繁殖系數(shù)最常用的是精量播種法，即用極少量的種子在一次種植中獲得大量種子：加大行株距；稀植均勻點(diǎn)播；利用分蘗或蔓、莖扦插；返回當(dāng)前第51頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)遠(yuǎn)緣雜交一、遠(yuǎn)緣雜交的意義和作用二、遠(yuǎn)緣雜交的困難及其克服方法三、遠(yuǎn)緣雜交不育的原因及其克服方法四、遠(yuǎn)緣雜交后代的分離和處理返回當(dāng)前第52頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)一、遠(yuǎn)緣雜交的意義和作用

概念：不同種、屬，甚至不同科的植物間雜交，稱為遠(yuǎn)緣雜交。意義：我國的農(nóng)作物遠(yuǎn)緣雜交已經(jīng)創(chuàng)造了許多品種間所不易得到的新品種和新類型，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和發(fā)展。作用：培育更高產(chǎn)的優(yōu)良新品種；提高品種的抗逆能力；利用雜種優(yōu)勢；獲得雄性不育系。返回當(dāng)前第53頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)二、遠(yuǎn)緣雜交的困難及其克服方法遠(yuǎn)緣雜交由于親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，與品種間雜交相比，雜種內(nèi)部矛盾更大，后代分離更多樣化。因此，常常在育種上出現(xiàn)很大的困難：首先是遠(yuǎn)緣物種間雜交不易成功。其次是雜交后代高度不育，不能傳遞后代。這兩個問題是相互聯(lián)系的，故又常把他們綜合到一起，叫做生殖隔離。

下頁當(dāng)前第54頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)（一）遠(yuǎn)緣雜交不易交配的原因

有的是花粉不能在異種植物柱頭上發(fā)芽；有的是花粉管生長太慢，不能進(jìn)入子房；有的是花粉管雖進(jìn)入子房，但精核不能與卵核融合受精；有的是受精后胚不能發(fā)育，或在種子形成過程中停止發(fā)育；有的是由于胚、胚乳和子房組織間缺乏協(xié)調(diào)性，雖能形成種子，但不能發(fā)芽或發(fā)芽后死亡。下頁當(dāng)前第55頁\共有62頁\編于星期三\20點(diǎn)（二）克服遠(yuǎn)