优势杂交育种.pptx
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1、1杂种优势自交衰退两个遗传组成不同两个遗传组成不同两个遗传组成不同两个遗传组成不同的亲本杂交产生的的亲本杂交产生的的亲本杂交产生的的亲本杂交产生的F F1 1植株在生活力、生植株在生活力、生植株在生活力、生植株在生活力、生长势、抗逆性和丰长势、抗逆性和丰长势、抗逆性和丰长势、抗逆性和丰产性等方面超过双产性等方面超过双产性等方面超过双产性等方面超过双亲的现象亲的现象亲的现象亲的现象一、概念一、概念异花授粉植物连续自交多异花授粉植物连续自交多异花授粉植物连续自交多异花授粉植物连续自交多代出现生理机能衰退,如代出现生理机能衰退,如代出现生理机能衰退,如代出现生理机能衰退,如植株生长势及抗性减弱,植株
2、生长势及抗性减弱,植株生长势及抗性减弱,植株生长势及抗性减弱,生活力下降,经济性状退生活力下降,经济性状退生活力下降,经济性状退生活力下降,经济性状退化,产量降低的现象化,产量降低的现象化,产量降低的现象化,产量降低的现象杂杂交交显显显显性性性性自自交交隐隐隐隐性性性性第1页/共125页2二、杂种优势的遗传机制杂种优势的遗传机制显性假说显性假说显性假说显性假说(dominance hypothesisdominance hypothesisdominance hypothesisdominance hypothesis)超显性假说超显性假说超显性假说超显性假说(overoverdominanc
3、e hypothesisdominance hypothesisdominance hypothesisdominance hypothesis)第2页/共125页3优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的显性效应显性效应显性效应显性效应和非等位基因间这些显性效应的和非等位基因间这些显性效应的和非等位基因间这些显性效应的和非等位基因间这些显性效应的累积累积累积累积作用。作用。作用。作用。DAAbbccDdaaBBCCdAbcDdaBCDAAbbccDdaaBBCCdP1P2F1P1P2显性假说观点显性假说观点显性假说观点显性假说观点第3页/共12
4、5页4优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的优势来源于等位基因间的互作互作互作互作,基因间无显、隐关系。,基因间无显、隐关系。,基因间无显、隐关系。,基因间无显、隐关系。Aa AA和 aa 若在一基因位点上存在若干复等位基因,那么若在一基因位点上存在若干复等位基因,那么若在一基因位点上存在若干复等位基因,那么若在一基因位点上存在若干复等位基因,那么a1a2a1a3a1a4.anan-1a1a1a2a2a3a3.anan超显性假说观点超显性假说观点超显性假说观点超显性假说观点第4页/共125页5优势杂交育种与常规杂交育种的比较优势杂交育种与常规杂交育种的比较优势杂交育
5、种与常规杂交育种的比较优势杂交育种与常规杂交育种的比较相同点相同点相异点相异点基本原理和采用的手基本原理和采用的手段相同段相同杂种杂种杂种杂种1 1、所利用的遗传效应不同、所利用的遗传效应不同、所利用的遗传效应不同、所利用的遗传效应不同优势育种优势育种优势育种优势育种杂交育种杂交育种杂交育种杂交育种加性效应加性效应加性效应加性效应显性效应显性效应显性效应显性效应上位性效应上位性效应上位性效应上位性效应 部分部分部分部分 2 2、育种程序不同、育种程序不同、育种程序不同、育种程序不同先纯后杂先纯后杂先纯后杂先纯后杂先杂后纯先杂后纯先杂后纯先杂后纯3 3、制种方法不同、制种方法不同、制种方法不同、
6、制种方法不同程序繁杂,成本高程序繁杂,成本高程序繁杂,成本高程序繁杂,成本高方法简便方法简便方法简便方法简便成本低成本低成本低成本低第5页/共125页6(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(P1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第6页/共125页7(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%Ph第7页/共125页8(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
7、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%CK第8页/共125页9(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)/2第9页/共125页10(5)离中优势又叫平均显性度。以双亲平均数之差的一半衡量F1优势的方法。F1-(P1+P2)/2H=X100%(P1-P2)/2第10页/共125页11四、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(
8、1932)首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种首次提出利用自交不亲和系配制甘蓝杂种一代;一代;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、番茄等年代开展茄子、西瓜、黄瓜、番茄等杂优利用研究。杂优利用研究。6060年代中期,甘蓝、番茄、大白菜、茄子、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黄瓜的一代杂种已占总栽培面积8080。目前,番茄、白菜、。目前,番茄、白菜、甘蓝、萝卜等几乎甘蓝、萝卜等几乎100100是
9、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。目前已经育成2020种园艺作物种园艺作物400400个杂交品种。个杂交品种。第11页/共125页12五、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;旺盛,产量高;生殖型:杂种的生殖器官发育较强。
10、如结实器官增大,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;结实性增强,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适应型:杂种具有较高的生活力、适应性和生长竞争能力。力。第12页/共125页13六、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。同而呈现复杂多样性。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,粉品种间的杂种优势;不同自交系组
11、合间的杂种优势,也有很大差异。也有很大差异。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为较强的杂种优势,而在一些单一性状上个别组合的果重还存在负向优势。果重还存在负向优势。(一)复杂性(一)复杂性第13页/共125页14(二)杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密(二)杂种优势强弱与亲本性状的差异及纯度关系密切切一般来说,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
12、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。第14页/共125页15(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。第15页/共125页16线粒体互补法线粒体互补法酵母培养法酵母培养法同工酶分析法同工酶分析法酵 母P P1 1P
13、 P2 2P P1 1P P2 2F F1 1B B N N分子生物学方法分子生物学方法RFLPRFLPRAPDRAPD七、杂种优势的早期预测与固定七、杂种优势的早期预测与固定预预预预测测测测第16页/共125页17杂种优势的固定染色体加倍法染色体加倍法无性繁殖法无性繁殖法无融合生殖法无融合生殖法平衡致死法平衡致死法第17页/共125页18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殖,或是成本过高,甚至比每年制种所需的费用还大。费用还大。第18页/共125页19无融合生殖
14、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体细胞发育成的种子。无性繁殖的一种特殊形式。式。无融合生殖也可通过选择、诱变、远缘杂交等无融合生殖也可通过选择、诱变、远缘杂交等方法获得。方法获得。第19页/共125页20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之所之所以优势下降是因为以优势下降是因为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AAaaAA
15、aa,这,这种双二倍体自交留种,下一代种双二倍体自交留种,下一代aaaaaaaa基因型的基因型的个体只占个体只占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,基因型为纯合隐性的个体会逐渐增的增加,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。加。因此,此法的实用价值不大。第20页/共125页21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,的性状,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。使存
16、活下来的个体都有杂种优势。第21页/共125页22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第二节 杂种优势育种的一般程序B B N N第22页/共125页231.1.概念概念一一.优良自交系的选育优良自交系的选育B B N N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产生的性状整齐一致、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系统。基因型
17、纯合、遗传稳定的自交后代系统。2.2.评价自交系的标准评价自交系的标准第23页/共125页243.3.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”第24页/共125页254.4.选育自交系的一般方法选育自交系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第25页/共125页26B B N N2
18、)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第26页/共125页27第27页/共125页28二、自交系配合力的测定二、自交系配合力的测定 配合力的概念配合力的概念配合力的概念配合力的概念 配合力的测定方法配合力的测定方法配合力的测定方法配合力的测定方法B B N N第28页/共125页291.1.配合力的概念配合力的概念又称组合力,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中某种性状的好坏与中某种性状的好坏与强弱的指标。强弱的指标。指某一亲本系与其他亲本系所配的几个
19、指某一亲本系与其他亲本系所配的几个F F1 1某种性状平均值与该试验全某种性状平均值与该试验全部部F F1 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配合力算得的理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。论值的离差。特殊配合力特殊配合力特殊配合力特殊配合力(s.c.a)(s.c.a)(s.c.a)(s.c.a)一般配合力一般配合力一般配合力一般配合力(g.c.a)(g.c.a)(g.c.a)(g.c.a)第29页/共125页30s.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
20、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。第30页/共125页31S SC3 C3=X=Xc3c3-u-g-u-gc c-g g3 3=11.6-10.6-0.3-0.1=0.6=11.6-10.6-0.3-0.1=0.610.2 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 11.510.79.910.910.910.010.910.710.710.6平均平均g.c.a0.1-0.70.30.3g.c.a-0.60.30.10.12134ABC
21、D某某某某亲亲亲亲本本本本组组组组合合合合的的的的性性性性状状状状调调调调查查查查值值值值B B N N第31页/共125页322.配合力的测定方法顶交法顶交法B B N N半轮配法半轮配法不等配组法不等配组法第32页/共125页33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,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下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。的高低。测交种产量高的组合,其被测自交系的配合力高;反测交种产量高的组合,其被测自交系的配合力高;反之,其被测自交系的配合力低。之,其被测自交系的配合力低。优点:配制组合数少,结
22、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测算结果只代表各被测验者与这一特定测验者验者 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测验种第33页/共125页34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,从而各个良的自交系多配一些,不突出的自交
23、系少配一些,从而各个自交系实际配成的组合数不相等。自交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优点: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。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。缺点:有些自交系所配组合数目过少,配合力计算结果可靠缺点: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。性较差。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。条件限制只能在少数组合之间进行比较的情况。
24、第34页/共125页35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。3241231X12X13X14X23X24X344第35页/共125页36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
25、的。亲本自交系的一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较高虽能使般配合力较高虽能使F F1 1有关性状的水平较高,但两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个一般配合力较高的自交系相配所得的F F1 1,并不一,并不一定优于两个一般配合力稍差的自交系相配的定优于两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。会漏掉最优组合。缺点:需要配成的组合数较多,不适于自交系数较缺点:需要配成的组合数较多,不适于自交系数较多时采用。多时采用。第36页/共125页37三三
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