果树育种学(2).ppt
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1、果树育种学(2)第一节第一节 杂交育种的意义和特点杂交育种的意义和特点 一 杂交育种的意义 1 什么是杂交育种?狭义定义利用两个或两个以上具有不同基因型的配子间结合,从而获得 杂种,并对杂种进行培育、选择以获得新的品种称为杂交育种。广义定义利用两个或两个以上具有不同遗传型的有机体,经过人工授粉或分 离融合获得杂种,并对杂种进行培育、选择以获得新的品种称为杂 交育种。2 杂交育种的意义:杂交育种可以获得人为所需的优良新品种。杂交育种利用基因重组,产生两种不同的效应,可获得超亲的新类型。A 加性效应综合来自不同亲本控制有利性状的基因,使新培育的品种具有 双亲优良的经济性状。B 非加性效应利用生态地
2、理起源上距离较远的品种类型间相互杂交,由于 杂种杂结合位点数加多,杂种优势强,使新培育的品种产生超 越双亲的性状。二 果树杂交育种的特点:1 既有组合育种,又有优势育种。即:杂种既综合双亲的优良基因,又能利用配子间良好的结合力。2 果树杂交育种周期长。(果树-从杂交到新品种一般需10-15年,原因:果树是多年生的植物。)3 双亲杂结合程度较高,导致后代分离广泛,因此育种群体较大。4 果树大部分树种由于异花授粉,使后代性状不易估计。(即:有的杂交计划达不到预期的目的。)第三节第三节 果树性状遗传的研究果树性状遗传的研究 一一 质量性状遗传的研究质量性状遗传的研究 1 质量性状遗传方式的研究 遗传
3、杂交试验法 如番木瓜:a 红茎类型 绿茎类型 F1全部红茎类型 b F1 绿茎 F2 红茎:绿茎(1:1)结论:红茎对绿茎为一对基因控制的完全显隐性遗传。结论:红茎对绿茎为一对基因控制的完全显隐性遗传。育种记录分析法 如桃:a 普通桃 油桃 F1普通桃(果面有毛)b F1(自交或互交)F2普通桃较多;少数为油桃。c 油桃(自交或互交)F1全部为油桃(稳定遗传)根据记录结果:可以判断果面有毛对果面无毛为一对基因控制的根据记录结果:可以判断果面有毛对果面无毛为一对基因控制的 完全显隐性遗传(完全显隐性遗传(HhHh)。)。2 质量性状基因型的分析 测交法:M?mm F1 Mm(同质结合)Mm:mm
4、 1:1(异质结合)自交法:M?(自交)F1 MM(同质)MM:Mm:mm1:2:1(异质)3 3 质量性状遗传传递力的研究质量性状遗传传递力的研究 用于未知基因对数控制的质量性状的研究,方法-测交法。如:苹果、葡萄的果实颜色和葡萄无籽性状等的传递力。测定苹果色泽性状遗传传递力的强弱。要求:测交品种必须是无色品种。计算公式:苹果果色传递力指数苹果果色传递力指数=(各级次株数(各级次株数各级代表值)各级代表值)总株数总株数最高级次代表值最高级次代表值 苹果不同品种色泽传递力:伏红(0.698)祝光(0.649)金红 (0.444)元帅(0.433)红奎(0.426)印度(0.084)。测定葡萄无
5、籽性状的遗传传递力的强弱。测交品种的条件:a 具有无籽的倾向。b 测交品种必须为母本。无籽传递力的顺序 如:恰乌什 科林卡 -F1 489株(100%有籽)4 恰乌什 大果无核-F1 123株(100%有籽)4 恰乌什 无籽康科尔德 F1 341株(100%有籽)4 恰乌什 粉果无核-F1 122株(37.7%无籽)3 恰乌什 无核白 -F1 163株(44.8%无籽)2 恰乌什 无核黑 -F1 47株(53.2%无籽)1 二 数量性状遗传的研究 1 1 亲本品种育种值及传递力的研究亲本品种育种值及传递力的研究 a 遗传力:群体加性变量在总的表型变量中所占的百分率。公式表示:h2(指数)=A/
6、P 100%b 育种值:遗传值中基因的加性效应值(A)。(即:G=A+D+I)c 传递力:某一性状总遗传值中育种值所占的百分率。公式表示:Ta=A/G 100%由无性系群体的表现值估算品种的遗传值:由无性系群体的表现值估算品种的遗传值:根据 P表现值可直接度量,而 P=G+E 如-有N个个体,那么 P/N=G/N+E/N 当N时,E值有正、有负,可互相抵消。即:E/N=0 那么:P/N G/N;即:(平均值)由上推算可知,由上推算可知,无性系品种的平均表型值近似等于平均遗传值。无性系品种的平均表型值近似等于平均遗传值。例:白凤桃 200株,果实均重为100克(表型值),幅度为 80-120克,
7、可以认为白凤桃的遗传值G为100克。由杂种群体的表型值来估算亲本组合的育种值由杂种群体的表型值来估算亲本组合的育种值 根据杂种后代的遗传值 G=A+D+I;P=G+E P=A+(D+I+E);当:(D+I+E)=R乘余值 N时,R值有正、有负,可互相抵消。即:R/N=0 P/N=A/N+R/N;即:即:(平均值)(平均值)由上推断可知:由上推断可知:杂种群体的平均表型值近似等于杂交亲本的组合平均育种值。杂种群体的平均表型值近似等于杂交亲本的组合平均育种值。将亲本组合育种值剖分为品种育种值从而估算品种性状传递力将亲本组合育种值剖分为品种育种值从而估算品种性状传递力 原理:根据有性杂交父本与母本对
8、杂种各提供一半的遗传物质,因此,杂种平均育种值应为双亲育种值的平均数。公式表示:Aij=(Ai+Aj)/2;或 2Aij=Ai+Aj 常用方法 a 三角估算法(景士西(景士西 1978 1978年)年)b 线性方程组估算法(P75-77)如:金帅(A1)印度(A2)得:(A1+A2)/2=3.21 (A1+A3)/2=2.09 国光(A3)(A2+A3)/2=1.78 解三元一次方程组 得:A1=3.52(金帅的育种值)A2=2.90(印度的育种值)A3=0.66(国光的育种值)2 品种间性状配合力的研究 配合力(Combining ability)是指亲本类型产生“杂种优势”后代的能力。果树
9、品种间配合力的形式:一般配合力一般配合力:在所有杂交组合中观察到杂种表现的平均数值。公式表示:Ca=F/N(注:Ca-配合力,F-杂种的表现,N-组合数或个体数)如:元帅 Ca=F/N=(3.28+3.00+2.08+1.86+2.24+1.92+2.30+2.15)/8=2.354 红玉 Ca=F/N=(1.9020+2.9416+2.805+1.437)/(20+16+5+7)=2.27 特殊配合力特殊配合力:在某个具体的组合中杂种表现和双亲一般配合力平均值 的差数。公式表示:Ca(12)=CaF-(Ca1+Ca2)/2 (注:CaF-组合的杂种表现;Ca1-亲本一配合力;Ca2-亲本一配
10、合力)如:苹果不同杂交组合品质性状的特殊配合力。Ca(元帅金帅)=3.28(2.35+2.63)/2=+0.79(具有优势)Ca(旭大秋果)=3.67(1.70+2.65)/2=+1.50(具有优势)Ca(元帅国光)=1.86(2.35+1.88)/2=-0.26(具有劣势)第四节第四节 杂交亲本的选择和选配杂交亲本的选择和选配 一 杂交亲本的选择 1 1 亲本的具体要求:亲本的具体要求:符合育种目标(如-优质育种,应优先选元帅、金帅等)。优点最多,缺点最少。2 2 选择亲本的主要来源:选择亲本的主要来源:收集现有的育种资源(如-野生、半野生、栽培品种等)。收集当时人工创造的杂种资源(如-选育
11、出的新品种、新品系、新类型 及育种圃中的株系、优良单株等)。3 3 具体选择亲本时考虑的因素:具体选择亲本时考虑的因素:以重要性状为主(原则不能贪多求全,无目标。)以多基因控制的综合性状为主。如:桃 有毛、优质无毛、质差F1 有毛、品质(优、中、差等)(自交或互交)F2 有毛、品质(优、中、差等):无毛无毛、品质(优优、中、差等)育种目标是选育无毛、优质的新品种。要优先考虑亲本的基因型。应选择育种值较大的性状。优先考虑一些少见的有利性状和珍贵性状的类型。二二 杂交亲本的选配杂交亲本的选配(亲本选配原则-6点)1 尽可能使亲本间优缺点互补 如-苹果育种:早熟、质差中(晚)熟、优质 F1 早熟、优
12、质早熟、优质(目标)葡萄育种 穗重、粒大、粒少穗轻、粒小、粒多 F1 穗重、粒大、粒多穗重、粒大、粒多(目标)即-F1代选出的性状表现是双亲互补的结果。2 应考虑主要经济性状的遗传规律 如-罐桃育种:同质结合 YY mmyy MM F1 Yy Mm(白肉、溶质白肉、溶质 100%100%)杂结合 Yy mmyy Mm F1 Yy Mm:yy mm(黄肉、不溶质黄肉、不溶质 50%50%)即-冈山3号、冈山白等品种的基因型是杂结合的(Yy Mm),表现型为白肉、溶质。3 应选配在生态地理起源上相距远的双亲(目的-获得较大的非加性效应)如-北京植物园(1960年),用欧洲葡萄中的玫瑰香(含糖18%
13、)和我国东北原产的山葡 萄(含糖 15%)杂交,F1杂种平均含糖量20%,最高为24.9%,显著高于亲中值16.5%。4 应考虑母本和父本在性状遗传上的差异(即-胞质遗传)5 应考虑品种繁殖器官的能育性和交配的亲和性。能育性指雌雄配子是否能正常产生,并能授粉受精和结籽的特性。能育性的表现形式:a 雌性繁殖器官不健全,表现为不能正常受精或不能形成正常的杂交种子(不能作母本)。b 雄性器官退化,表现为不能形成健全花粉粒的品种(不能作父本)。c 雌雄性器官都发生退化的种或品种类型(不能作杂交亲本)。交配的亲和性指不同基因型的雌雄配子能正常结合而形成种子的特性。交配的不亲和性指父母本性器官均发育健全,
14、由于不同基因型的雌雄配子间互相不适应 而不能形成种子。)6 应考虑杂交效率上的因素(如-着果率、种子发育程度等)第五节第五节 果树的有性杂交技术果树的有性杂交技术 一 果树的受精结实生物学 1 1 果树的授粉结实特性果树的授粉结实特性 果树花器 单性花 a 雄花如:葡萄中的山葡萄,猕猴桃等。b 雌花如:葡萄,柑橘等,需异花授粉。两性花 a 自交能孕如:桃、葡萄、柑橘等。b 自交不孕如:苹果、梨、板栗等。2 2 杂交亲和性杂交亲和性(是指基因型不同类型个体间能受精结籽的特性。)亲缘关系远的杂交不亲和,由于性隔离所造成。原因:a 染色体数量上的不同苹果(34)、桃(16)、葡萄(38)等。b 染色
15、体结构上的差异。亲缘关系近的(品种内)杂交不亲和,主要是由于受拮抗基因的影响,花粉进入花柱受到生理障碍,不能正常受精,形成合子。3 3 不育性不育性在果树中有些品种有功能性的雄性不育和雌性不孕现象。4 4 无配生殖无配生殖不经过授粉受精而形成种子的特性。如:柑橘类的种、品种所具有的多胚性(如-红桔);苹果的湖北海棠、锡金海棠等。二二 有性杂交的方式有性杂交的方式 1 简单杂交利用两个亲本进行一次杂交的方式称为简单杂交。方式:A B F1(AB)类型:a 正交 A B F1(AB)b 反交 B A F1(BA)即-两个亲本互为父母本。2 回交利用杂种于亲本之一进行再杂交的方式称为回交。方式:A
16、B F1(AB)B F2(AB)B 注:B回交亲本。3 复式杂交利用两个以上亲本进行两次以上的杂交方式称为复式杂交。方式:a A B F1(AB)C F2(AB)C (三亲杂交)b A B F1(AB)F2(AB)(CD)(四亲杂交)C D F1(CD)三三 有性杂交的方法有性杂交的方法 1 杂交前的准备工作:制定杂交育种计划。熟悉亲本的花器构造和开花习性。准备杂交的材料和工具。2 杂交的步骤和方法:花粉的采集和储藏;母本树和杂交花朵的选择;去雄和套袋;授粉和挂牌。附:Prima的选育途径(美国的Shay于1970年育成):金冠金冠 14-51014-510(抗病)(抗病)9433-2-2 9
17、433-2-2 瑞光瑞光 F226829-2-2 F226829-2-2 Prima 9433-2-8 Prima 9433-2-8 多花海棠多花海棠821821(抗病)(抗病)美尔巴美尔巴 N.J.117637 N.J.117637 N.J.23249 N.J.23249(优质)(优质)花嫁(栽培品种)花嫁(栽培品种)N.J.130 N.J.130 Starr Starr Red Rome Red Rome(品种)(品种)N.J.12 N.J.12 美尔巴(栽培品种)美尔巴(栽培品种)注:Prima的选育进行了8次杂交,16个亲本材料。3 3 杂交果实的采收和种子处理杂交果实的采收和种子处理
18、 4 4 提高杂交效率的途径提高杂交效率的途径(3方面)提高杂交受精的可能性 a 利用雌蕊不同年龄时期进行多次授粉。b 采用正反交,提高结实率。c 调节亲本花期,实现杂交的可能性。延长开花(用于母本):树体覆盖、延迟修剪、嫁接结果枝、早春灌水、喷生长调节剂、盆栽树移于冷凉地方。促进开花(用于父本):花枝室内人工培养、树体簿膜覆盖、盆栽树移于温室内、提早 低温处理。d 父本花粉的储藏。提高杂交结实率和种子数 a 提高杂交结实率。b 提高杂交种子数。提高杂交工作效率 a 自交不实的树种可不去雄;b 在大蕾期去雄、授粉同时进行;c 用化学方法去雄;d 采用去花冠去雄法,省去套袋;e 利用稀释的花粉授
19、粉;f 采用喷粉器授粉,节省时间,提高效率。第六节第六节 杂种的培育杂种的培育 一一 培育杂种的基本原则培育杂种的基本原则 1 提高杂种实生苗的成活率。2 培育条件均匀一致而良好。3 根据杂种性状发育的规律进行培育。4 有利于实生苗提早结果。二二 培育杂种的方法培育杂种的方法 常用方法:1 播种育苗有利于成苗与生长、提早定植。2 实生苗的定植快速生长,提早结果。三三 果树实生苗的童期果树实生苗的童期 1 童期概念:童期是指杂种实生苗第一次开花以前的时期。或:童期是指果树从种子发芽起到第一次开花结果所经历的时期或年数。2 童程和童区 童程:实生苗第一次开花时,最下部的花距根颈部的枝条长度称为童程
20、。童区:以童程为半径的树冠区域称为童区。转变区:童期阶段结束,已可能形成花芽的这一转折区域称为转变区。成年区:指实生苗树冠上最低始花点以上的区域称为成年区。3 童性(童期征状)概念:童性是指果树实生苗童期阶段所表现的外部形态特征、解剖结构和 生理特性。一般用童稚度表示。童期的外部形态特征包括:叶片、芽、枝、针刺等。童期的组织结构特征指:叶肉、栅栏组织、表皮细胞、气孔数等。童期的生理生化特性包括:生化成分、细胞液浓度、物质代谢、酶的活性、激素、种类和含量、光合作用等。4 童期的长短(因树种不同而有明显的差异)一般分为四类:长的类型(10年以上):银杏、杨梅等。较长类型(7-9年):柑橘、核桃、板
21、栗、柿等。较短类型(5-7年):苹果、梨、李等。短的类型(2-4年):桃、葡萄、枣等。四四 果树实生苗的提早结果果树实生苗的提早结果 1 选择培育杂种的良好自然环境条件:北种南育北方杂交南方培育;。温室及人工气候室育苗不受地区、气候等因素的影响,但价格昂贵。2 采用各种合理的农业技术措施:适当的栽植距离;提早育苗;减少移栽的次数;改善耕作方式和土壤营养条件;合理进行修剪和枝条处理;高接;环剥、环缢、环状倒贴皮;利用矮化砧木;应用生长调节剂;加强综合管理。第七节第七节 杂种的选择杂种的选择 一一 杂种的编号杂种的编号 1 多树种育种单位的编号(一般是国家级的研究所,如兴城、郑州等)项目包括 树种
22、号:苹果-A(apple);桃-P(peach)。组合号:AB-1;CD-2;YZ-n。年号:2005;2006;2010。株号:1;2;3;或 001;002;003;如:K 2005-18-79 或 K 2005-18-0079(柿、05年、18组合、79株)2 单树种的育种单位编号(一般是省市级的研究所等)注把多树种的编号中去掉树种号即得单树种的编号。如:2008-9-198(2008年、9组合、198株。)-树种另记。二二 杂交种子的选择杂交种子的选择 要求发育正常,种子饱满,色泽鲜艳,无异常现象。三三 杂种幼苗的选择杂种幼苗的选择 要求幼苗发育正常,子叶肥大,节间粗短,叶色较深,无异
23、常生长现象。四四 杂种实生苗的早期选择杂种实生苗的早期选择 1 选择方法 直接选择根据所需性状,进行直接的保留和淘汰。间接选择根据性状的相关性,进行间接选择。2 早期间接选择的依据:相关性的遗传学基础:a 基因的紧密连锁;b 基因的系统性相关;c 基因的多效性;d 未明原因的某些相关。发育生理学基础根据器官组织的形态特征和组织结构特点来预测性状的 相关表现。如:苹果的叶片大小与果实大小为正相关,果树的多倍化是果实增大的基础等。3 若干相关性状的早期鉴定 栽培性和丰产性;早实性;果实形状和大小;果实颜色;果实品质;果实成熟期;抗病性;抗虫性;生长势;矮化性。矮化性鉴定方法:根皮率测定、气孔测定、
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