园林植物育种学选择育种.ppt
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1、美国著名育种学家布尔班克(美国著名育种学家布尔班克(Luthe Luthe BurbankBurbank)就曾经说过:)就曾经说过:“关于在植物改关于在植物改良中任何理想的实现,第一个因素是选良中任何理想的实现,第一个因素是选择,最后一个因素还是选择。选择是理择,最后一个因素还是选择。选择是理想本身的一部分,是实现理想的每一步想本身的一部分,是实现理想的每一步骤的一部分,也是每株理想植物生产过骤的一部分,也是每株理想植物生产过程的一部分。程的一部分。”内容回顾引种?引种?引种的类型?引种的类型?引种的原则?引种的原则?引种原理(影响因素)?引种原理(影响因素)?引种程序?引种程序?观赏植物引种
2、原则?观赏植物引种原则?(二)引种的程序(二)引种的程序1.引种目标及其可行性分析;引种目标及其可行性分析;2.选择引入材料选择引入材料3.引种材料的收集和编号登记引种材料的收集和编号登记4.引种材料的检疫引种材料的检疫5.引种试验引种试验6.栽培性试验和推广栽培性试验和推广第三章第三章 选择育种选择育种第节选择与选择育种第节选择与选择育种一、选择育种的意义一、选择育种的意义(一)概念:(一)概念:利用现有种类、品种的自然变异群体,通利用现有种类、品种的自然变异群体,通过选择、提纯以及比较鉴定等手段育成新过选择、提纯以及比较鉴定等手段育成新品种的途径叫做品种的途径叫做选择育种选择育种(sele
3、ction(selection breeding)breeding),简称,简称选种选种。1990-19921990-1992年年(三年间三年间)世界范围新育成的桃世界范围新育成的桃6868个和李个和李258258个品种个品种,其中来自杂交育种的其中来自杂交育种的分别占分别占48%48%和和25%,25%,通过实生选种育成的分通过实生选种育成的分别占别占22%22%和和35%35%,通过芽变选种育成的分别通过芽变选种育成的分别占占6%6%和和17%17%。所以。所以,在未来的园艺植物育在未来的园艺植物育种事业中种事业中,选择育种仍然是不可忽视的重选择育种仍然是不可忽视的重要育种途径。要育种途径
4、。二、选择的作用基础与实质二、选择的作用基础与实质群体的遗传变异群体的遗传变异是选择的作用基础是选择的作用基础一、群体的遗传组成一、群体的遗传组成一、群体的遗传组成一、群体的遗传组成(一)孟德尔群体:(一)孟德尔群体:(一)孟德尔群体:(一)孟德尔群体:有性繁殖有性繁殖有性繁殖有性繁殖 、2n 2n 生物,个体之间自由交配,基因在个生物,个体之间自由交配,基因在个生物,个体之间自由交配,基因在个生物,个体之间自由交配,基因在个体之间自由交换的群体。又叫基因库(体之间自由交换的群体。又叫基因库(体之间自由交换的群体。又叫基因库(体之间自由交换的群体。又叫基因库(gene poolgene poo
5、l)。)。)。)。一个物种、或者一个品种是一个最大的孟德尔群体。一个物种、或者一个品种是一个最大的孟德尔群体。一个物种、或者一个品种是一个最大的孟德尔群体。一个物种、或者一个品种是一个最大的孟德尔群体。群体遗传学群体遗传学(二)基因频率和基因型频率(二)基因频率和基因型频率(二)基因频率和基因型频率(二)基因频率和基因型频率 对于某一对等位基因对于某一对等位基因对于某一对等位基因对于某一对等位基因 A-aA-a:群体中只有群体中只有群体中只有群体中只有AAAA,AaAa,aa aa 三种基因型个体。三种基因型个体。三种基因型个体。三种基因型个体。设:设:设:设:某群体:某群体:某群体:某群体:
6、AA Aa aaAA Aa aa 个体数:个体数:个体数:个体数:D D H H R R N N 基因型频率:基因型频率:基因型频率:基因型频率:D D H H R R 基因频率:基因频率:基因频率:基因频率:P P(A A)p p D D H H P P(a a)q q R R H HDDN NHN RN2 DH2N122 RH2N12二、二、二、二、Hardy Hardy Weinberg Weinberg 定律定律定律定律(一)定律的推导:(一)定律的推导:(一)定律的推导:(一)定律的推导:A Aa a 位于常染色体,设一个原始群体位于常染色体,设一个原始群体位于常染色体,设一个原始群
7、体位于常染色体,设一个原始群体亲代(或者亲代(或者亲代(或者亲代(或者 0 0 世代):世代):世代):世代):三种基因型频率:三种基因型频率:三种基因型频率:三种基因型频率:AA Aa aa AA Aa aa D0 H0 R0 D0 H0 R0 基因频率:基因频率:基因频率:基因频率:p p0 0 D D0 0 1/2 H1/2 H0 0 q q0 0 R R0 0 1/2 H1/2 H0 0 根据孟德尔群体的定义,如果该群体随机交配一代,即根据孟德尔群体的定义,如果该群体随机交配一代,即根据孟德尔群体的定义,如果该群体随机交配一代,即根据孟德尔群体的定义,如果该群体随机交配一代,即A A(
8、p0p0)和)和)和)和a a(q0q0)的雌雄配子可以随机结合成合子:)的雌雄配子可以随机结合成合子:)的雌雄配子可以随机结合成合子:)的雌雄配子可以随机结合成合子:子代子代子代子代:基因型频率:基因型频率:基因型频率:基因型频率:AA AA:D D1 1 P P0 02 2 Aa Aa :HH1 12 2p p0 0q q0 0 aa aa :R R1 1 q q0 02 2 基因频率:基因频率:基因频率:基因频率:p p1 1D D1 11/2 H1/2 H1 1p p0 02 2 1/21/22 2p p0 0q q0 0p p0 0(p(p0 0q q0 0)p p0 0 q q1
9、1R R1 11/2 H1/2 H1 1q q0 02 2 1/21/22 2p p0 0q q0 0q q0 0(p(p0 0q q0 0)q q0 0 A A(p p0 0 )a a(q q0 0)A A(p p0 0)AA AA(p p0 02 2)Aa Aa(p p0 0q q0 0)a a(q q0 0)Aa Aa(p p0 0q q0 0)aa aa(q q0 02 2)规律:随机交配一代之后得到的子代与原始群体相规律:随机交配一代之后得到的子代与原始群体相规律:随机交配一代之后得到的子代与原始群体相规律:随机交配一代之后得到的子代与原始群体相比:比:比:比:基因型频率与亲代没有直
10、接相关。基因型频率与亲代没有直接相关。基因型频率与亲代没有直接相关。基因型频率与亲代没有直接相关。基因频率不变:基因频率不变:基因频率不变:基因频率不变:P1P1q0q0,q1q1q0q01.随机交配的大群体,如果没有干扰,基因随机交配的大群体,如果没有干扰,基因随机交配的大群体,如果没有干扰,基因随机交配的大群体,如果没有干扰,基因频率代代不变。频率代代不变。频率代代不变。频率代代不变。2.无论原始群体基因频率和基因型频率如何,无论原始群体基因频率和基因型频率如何,无论原始群体基因频率和基因型频率如何,无论原始群体基因频率和基因型频率如何,只要随机交配一代,即可固定下来。只要随机交配一代,即
11、可固定下来。只要随机交配一代,即可固定下来。只要随机交配一代,即可固定下来。3.遗传平衡群体:基因型频率(遗传平衡群体:基因型频率(遗传平衡群体:基因型频率(遗传平衡群体:基因型频率(p+qp+q)(二)(二)HardyWeinberg 定律:定律:一个物种,即是一个平衡的孟德尔群体。但是生物的繁一个物种,即是一个平衡的孟德尔群体。但是生物的繁一个物种,即是一个平衡的孟德尔群体。但是生物的繁一个物种,即是一个平衡的孟德尔群体。但是生物的繁衍不可能没有衍不可能没有衍不可能没有衍不可能没有“干扰干扰干扰干扰”,因此,因此,因此,因此,平衡:相对的、物种保持种性的基础。平衡:相对的、物种保持种性的基
12、础。平衡:相对的、物种保持种性的基础。平衡:相对的、物种保持种性的基础。不平衡:绝对的、物种进化。不平衡:绝对的、物种进化。不平衡:绝对的、物种进化。不平衡:绝对的、物种进化。平衡平衡平衡平衡 不平衡不平衡不平衡不平衡 新的平衡新的平衡新的平衡新的平衡。三、改变群体遗传组成的因素三、改变群体遗传组成的因素三、改变群体遗传组成的因素三、改变群体遗传组成的因素(一)基因突变(一)基因突变(一)基因突变(一)基因突变 A aA a 每代每代每代每代 A A a pu a pu a a A qv A qv if pu qv then a if pu qv then a pu qv then A pu
13、qv then A pu=qv pu=qv 达到平衡:达到平衡:达到平衡:达到平衡:p+q=1p+q=1,p=q=p=q=v vu+vu+vu uu+vu+v正突变正突变正突变正突变 u u反突变反突变反突变反突变 v v(二)选择(二)选择(二)选择(二)选择 平衡的原始群体:平衡的原始群体:平衡的原始群体:平衡的原始群体:AA Aa aa AA Aa aa D D0 0 H H0 0 R R0 0 p p0 02 2 2 p2 p0 0q q0 0 q q0 02 2 选择淘汰选择淘汰选择淘汰选择淘汰 新的不平衡群体:新的不平衡群体:新的不平衡群体:新的不平衡群体:p p1 1,q q1
14、1 随机交配,达到新的平衡:随机交配,达到新的平衡:随机交配,达到新的平衡:随机交配,达到新的平衡:p p1 12 2 2 p2 p1 1q q1 1 q q1 12 2 选择淘汰选择淘汰选择淘汰选择淘汰 2 2p p0 0q q0 02 2(p p0 02 22 p2 p0 0q q0 0 )q q0 01 1q q0 0 q q2 2 随机交配,达到新的平衡。如此选择随机交配,达到新的平衡。如此选择随机交配,达到新的平衡。如此选择随机交配,达到新的平衡。如此选择 n n 代:代:代:代:n n 问:如使问:如使问:如使问:如使 q q 从从从从 0.1 0.1 降到降到降到降到 0.000
15、1 0.0001,要选择多少代?,要选择多少代?,要选择多少代?,要选择多少代?n n 1/0.0001-1/0.11/0.0001-1/0.199909990 选择效率低。选择效率低。选择效率低。选择效率低。q q1 11 1q q1 1 q q0 01 12q2q0 0 q q0 01 1nqnq0 0 1 1q qn n 1 1q q0 0 1 1q qn n q qn n1 1q q0 0 (三)遗传漂变(三)遗传漂变(三)遗传漂变(三)遗传漂变(genetic driftgenetic drift)随机遗传漂变:小群体抽样误差导致的基因随机遗传漂变:小群体抽样误差导致的基因随机遗传漂
16、变:小群体抽样误差导致的基因随机遗传漂变:小群体抽样误差导致的基因频率的变化。频率的变化。频率的变化。频率的变化。(四)个体迁移(四)个体迁移(四)个体迁移(四)个体迁移(migrationmigration)迁入(迁入(迁入(迁入(immigrationimmigration)迁出(迁出(迁出(迁出(emigrationemigration)选择的实质是差别繁殖选择:使群体内的某些个体(基因型)比另外一些个体(基因型)能够更多的提供配子和繁殖后代,从而改变下一代群体中的基因频率和基因型频率Wilks Wilks 在一块开满猩红色花的虞美人地里发在一块开满猩红色花的虞美人地里发现一朵有很窄白边
17、的花现一朵有很窄白边的花,他保留了它的种子他保留了它的种子,第二年从第二年从200 200 多株后代中找到了四、五个花多株后代中找到了四、五个花瓣有白色的植株。在以后若干年中瓣有白色的植株。在以后若干年中,大部分大部分花增加了白色的成分花增加了白色的成分,个别花色变成很浅的个别花色变成很浅的粉红色粉红色,最后获得了开纯白花的类型。用同最后获得了开纯白花的类型。用同样的选择方法样的选择方法,把花的黑心变成黄色和白色把花的黑心变成黄色和白色,新新 育成的品种育成的品种ShideyShidey成为极受欢迎的花卉。成为极受欢迎的花卉。以后以后布尔班克布尔班克从从 Shirtey Shirtey 无数植
18、株中发现无数植株中发现 1 1 株在白花中似乎有一种若隐若现的蓝色烟株在白花中似乎有一种若隐若现的蓝色烟雾雾,经过多代选择后终于获得了开蓝花的珍经过多代选择后终于获得了开蓝花的珍稀类型。这里的选择可能是作用于花色基因稀类型。这里的选择可能是作用于花色基因以外多基因修饰系统的改进。以外多基因修饰系统的改进。1.1.根据目标性状的主次制定相应选择标准根据目标性状的主次制定相应选择标准 选种中往往需同时兼顾多项性状选种中往往需同时兼顾多项性状,如产量、如产量、品质、成熟期、抗性等。作为具体的选种品质、成熟期、抗性等。作为具体的选种任务任务,在众多的目标性状之间在众多的目标性状之间,必然存在必然存在着
19、相对重要性的差别着相对重要性的差别,应在分清目标性状应在分清目标性状主次的基础上制定各性状的取舍标准。主次的基础上制定各性状的取舍标准。三、选择标准的制定原则三、选择标准的制定原则 2.2.目标性状及其标准必须明确目标性状及其标准必须明确具体选择标准应根据作物的种类、用途和具体选择标准应根据作物的种类、用途和选择目标尽可能明确具体。选择目标尽可能明确具体。例如例如,丰产性的选择丰产性的选择,多数作物可用单株多数作物可用单株产量作为比较标准。选择性状的具体项目产量作为比较标准。选择性状的具体项目及其标准还必须考虑产品的用途及其标准还必须考虑产品的用途,例如菊例如菊花盆栽品种要求株型矮壮花盆栽品种
20、要求株型矮壮,而作为切花品而作为切花品种则要求株高在种则要求株高在80cm 80cm 以上。以上。3.3.各性状的当选标准要定得适当各性状的当选标准要定得适当 当选标准定得太高当选标准定得太高,则人选个体太少则人选个体太少,影影响对其他性状的选择响对其他性状的选择,致使多数综合性状致使多数综合性状优良的个体落选优良的个体落选;定得太低定得太低,则入选个体则入选个体过多过多,使后期工作量加重。使后期工作量加重。第节第节 有性繁殖植物的选择育有性繁殖植物的选择育种种一、基本选择法及其综合应用一、基本选择法及其综合应用(一一)两种基本的选择法两种基本的选择法1.1.混合选择法混合选择法(bulkse
21、lection)(bulkselection)又称又称表表型选择法型选择法。是根据植株的表型性状。是根据植株的表型性状,从从原始群体中选取符合选择标准要求的优原始群体中选取符合选择标准要求的优良单株良单株混合留种混合留种,下一代混合播种在混下一代混合播种在混选区内选区内,相邻栽植对相邻栽植对照品种照品种(当地同类优当地同类优良品种良品种)及及原始群体原始群体的小区进行比较鉴的小区进行比较鉴定的选择法。定的选择法。(1 1)一次混合选择法)一次混合选择法是对原始群体进行一次是对原始群体进行一次混合选择混合选择,当选择的群体当选择的群体表现优于原群体或对照表现优于原群体或对照品种时即进入品种预备品
22、种时即进入品种预备试验圃。试验圃。对照品种对照品种混合选择播种田混合选择播种田原始群体原始群体一次混合选择一次混合选择 法法(2)(2)多次混合选择法多次混合选择法在第一次混合选择的群体中继续进行第二次在第一次混合选择的群体中继续进行第二次混合选择混合选择,或在以后几代连续进行混合选择或在以后几代连续进行混合选择,直至产量比较稳定、性状表现比较一致并胜直至产量比较稳定、性状表现比较一致并胜过对照品种为止过对照品种为止。第一次选择优株原始群体比较鉴定第二次选择比较鉴定第三次选择原始群体对照品种对照品种第一次混合选择种混合采种混合采种混合采种混合采种混合采种混合采种多次混合选择多次混合选择重瓣型重
23、瓣型重瓣型重瓣型重瓣型重瓣型(individualselection)(individualselection)是个体选择和后代鉴定相结合的选择法是个体选择和后代鉴定相结合的选择法,故故又称又称系谱选择法系谱选择法或或基因型选择法基因型选择法,是按照选择标准从原始群体中选出一些优是按照选择标准从原始群体中选出一些优良的单株良的单株,分别编号分别编号,分别留种分别留种,下一代单独下一代单独种植一小区形成株系种植一小区形成株系(一个单株的后代一个单株的后代),),根根据各株系的表现据各株系的表现,鉴定各入选单株基因型优鉴定各入选单株基因型优劣的选择法。劣的选择法。(1)一次单株选择法一次单株选择法
24、 单株选择只进行一次单株选择只进行一次,在株系圃内不再进在株系圃内不再进行单株选择行单株选择,叫做一次单株选择法。通常叫做一次单株选择法。通常隔一定株系种植一个小区的对照品种。隔一定株系种植一个小区的对照品种。株系圃通常设二次重复。根据各株系的株系圃通常设二次重复。根据各株系的表现淘汰不良株系,从当选株系内选择表现淘汰不良株系,从当选株系内选择优良植株混合采种,然后参加品种预备优良植株混合采种,然后参加品种预备试验。试验。对对照照品品种种一次单株选择法一次单株选择法(2)(2)多次单株选择法在第一次株系圃选留多次单株选择法在第一次株系圃选留的株系内的株系内,继续选择优株分别编号、采种继续选择优
25、株分别编号、采种,播种成第二次株系圃播种成第二次株系圃,比较株系的优劣。比较株系的优劣。如此反复进行。实践中究竟进行几次单株如此反复进行。实践中究竟进行几次单株选择选择,主要根据株系内株间的一致性程度主要根据株系内株间的一致性程度而定而定3.3.两种基本选择法比较两种基本选择法比较混合选择法的优点混合选择法的优点(1 1)是简单易行)是简单易行,不需要很多土地、劳力及设备就能迅速不需要很多土地、劳力及设备就能迅速从混杂原始群体中分离出优良类型从混杂原始群体中分离出优良类型,便于普遍采用;便于普遍采用;(2 2)是一次就可以选出大量植株,获得大量种子,因此能)是一次就可以选出大量植株,获得大量种
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