第三组第八章优势杂交育种

1、遗 传 育 种 学优势杂种选育组长：李晨荣组长：李晨荣（201322010107 ）组员：组员： 孙娅玲（孙娅玲（201322010138） 和志松（和志松（201322010103） 王亚男（王亚男（201322010140）2015年10月10日制 杂种优势的概念和利用杂交种选育程序杂交种子生产 自交不亲和系的选育雄性不育系的选育与利用第一节 杂种优势的概念和利用杂种优势杂种优势 两个遗传组合不同的生物体杂交所产生的杂交种，在生长势、抗逆性、适应性和产量等方面超过其双亲的现象（一）度量标准： 超中优势超中优势 以中亲值（某一性状的双亲平均值的平均）为尺度衡量F1平均值与中亲值之差的方法 1

2、、公式：H=F1-(P1+P2)/2/(P1+P2)/2 2、杂种优势=（杂种一代的平均值-双亲平均值）/双亲平均值 超亲优势超亲优势 用较优良亲本的平均值(Ph)作为尺度，衡量F1平均值与高亲平均值之差的方法 1、公式：H=(F1-Ph)/Ph 2、杂种优势=（杂种一代平均值-较优亲本平均值）/较优亲本平均值第一节 杂种优势的概念和利用超标优势超标优势 以标准品种（如生产上正在应用的同类优良品种）的平均值（CK）为尺度，衡量F1与标准品种之间的差异 1、公式：H=(F1-CK)/CK 2、杂种优势=（杂种子一代平均值-标准品种平均值）/标准品种平均值 3、缺点：不能提供与亲本有关的遗传消息离

3、中优势离中优势 以双亲平均值之差的一半为尺度衡量F1优势的方法 1、公式：H=F1-(P1+P2)/2/(P1-P2)/2 2、杂种优势=（杂种子一代平均值-双亲平均值之和的一半）/（双亲平均值之差的一半） 3、如果将公式中的F1、P1和P2用遗传效率表示，则F1为h显性效应，P1为d加性效应，P2为-dH=h-d+(-d)/2/d-(-d)/2=h/d第一节 杂种优势的概念和利用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 1、杂种优势的来源：等位基因的显性效应和非等位基因间显性效应的累加作用 2、理论的基础：显性基因对生长发育有利，隐性基因对生长发育不利 3、理论内容：亲本之一与

4、亲本之二的某些有利显性基因掩盖了相互的等位不利隐性基因 超显性假说超显性假说 理论内容：等位基因之间有超过显隐关系的互作效应，例如：Aa的效应值有可能大于AA的效应值；非等位基因之间也存在超过累加作用的互作效应，杂合体能产生纯合体没有的杂种物质。第一节 杂种优势的概念和利用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（一）相同点： 1、都要先收集种质资源，选择与选配亲本 2、都要经过品种试验验证新品种的增产潜力、稳定性、适应性和特异性 3、都要报请品种管理部门审定、认定和登记（二）不同点： 1、利用基因效应不同；常规杂交育种利用加性效应和上位效应，优势杂交育种初以上两者之外

5、，还包括显性效应和超显性效应 2、育种程序不同；常规杂交育种是先杂交后自交分离选择纯合品种，优势杂交育种是先选择培育较纯合亲本，后杂交产生杂交种。第一节 杂种优势的概念和利用杂种优势利用概况杂种优势利用概况 （1）18世纪中期 最现在烟草上发现杂种优势 （2）1866年 达尔文在玉米上发现“异花授粉一般对后代有益” （3）1914年 GH Shull首次提出“杂种优势”术语及选育单交种基本程序 （4）1932年 H Pearson首次提出用自交不亲和系配置甘蓝杂种一代 (5)、1943年 D F Jones最早利用细胞质雄性不育系生产洋葱杂种子一代 (6)、目前，发达国家在蔬菜作物、林木和观赏

6、植物上用杂交品种进行生产 (7)、我国自20世纪50年代开始园艺植物杂种优势利用的研究.第一节 杂种优势的概念和利用杂种优势的预测与固定杂种优势的预测与固定 （一）杂种优势的预测 1、目的好处：在亲本配组之前，据亲本情况预测杂种优势大小，可减少配置组合数和品种试验的工作量，提高育种效率 2、预测方法： （1）、酵母测定法酵母测定法 过程：用热水浸煮植物组织得到提取液，在试管中加20ml啤酒酵母菌悬浮液，后再加0.5ml提取液，于2830摄氏度温箱中培养24h,最后用比浊法测定酵母菌的生长情况 结论分析：若两个材料提取液的混合液刺激酵母菌生长的速度大于单个材料提取液的刺激作用，则两个材料配组得到

7、F1可能具较强杂种优势第一节 杂种优势的概念和利用（2）、线粒体互补法线粒体互补法 过程：从杂交亲本中分离出线粒体，将其混合，测定混合物呼吸速率 结论分析：若混合物呼吸速率大于两亲本单独线粒体的呼吸速率，则其杂交产生F1可能具较强杂种优势（3）、分子生物学方法分子生物学方法 过程：用分子标记技术估算遗传距离，按亲缘关系远而优势强的原则，预测杂种优势大小 结论分析：遗传距离越远杂交产生F1可能杂种优势越强 第一节 杂种优势的概念和利用（4）、同工酶分析法同工酶分析法 过程：测定两个亲本的同工酶谱，据杂种和双亲酶谱之间的关系，可分为： 单亲型 （杂种酶谱与亲本之一相同） 无差异型（杂种与双亲酶谱基

8、本相同） 杂种型 （出现双亲所没有的新谱带） 结论分析：若两个亲本同工酶谱不一样，则其所得F1可能有较强的杂种优势，若杂种与亲本酶谱比较为杂种型，则F1有较强的杂种优势 优点：可快速、简便的预测杂种优势，且取样量少，不伤优点：可快速、简便的预测杂种优势，且取样量少，不伤植株植株第一节 杂种优势的概念和利用（二）杂种优势的固定 1、原因：由于杂交种的配置增加了制作成本，使杂交品种的种子价格高于常规品种，可带来更大的经济效益 2、方法： （1）无性繁殖法无性繁殖法 用于无性繁殖植物 过程：杂交品种无性繁殖可保持播种材料杂合基因型，从而固定杂种优势 （2）无融合生殖法无融合生殖法 用于木本科、百合科

9、、兰科、蔷薇科、芸香科、菊科、仙人掌科等 过程：对不定胚和二倍配子体无融合生殖形成的植株选择，有可能使无融合生殖率提高，成为一个可遗传的稳定性状 （3）、人工种子法人工种子法 过程：利用和亲本具相同基因型的体细胞和组织上的幼胚制作人工种子，可保持亲本的杂种优势和个体间的整齐一致 。第二节 杂交种选育程序优良的杂交种品种应该具备整齐一致的杂种优势，即一方面要求每代繁育或用于生产的杂交种种子都具有相似的基因型；另一方面，在杂种群体内个体间具有相似的杂合基因型，实现上述目标有赖于亲本系统的纯合化。对于一、二年生园艺植物，优势育种应首先从培育自交系开始；对于严格自交不亲和的植物，克用近交系配制杂交组合

10、。 一、二年生园艺作物一代杂种的一般选育程序： 1、自交系的选育 2、配合力测定 3、配组方式的确定第二节 杂交种选育程序 一、自交系的选育一、自交系的选育 选育自交系首先必须收集大量的原始材料，原始材料可以是农家品种、常规品种或杂交种。选育自交系的方法有： 系谱选择法系谱选择法 1、选择优良的育种材料作为选育自交系的基础材料 基础材料应具有育种目标所要求的性状，尽量选用基因型较纯合的育种材料，这样可以缩短培育自交系的时间 2、选株自交 在选定的基础材料中选择无病虫为害的优良单株自交，自交株数取决于基础材料的一致性程度 3、逐代选择淘汰 首先进行株系间的比较鉴定，在当选的株系内选择优良单株自交

11、。总的原则是主要经济性状不再分离，生活力不再继续明显衰退，自交系选育出来后，每个自交系种一个小区进行隔离繁殖，系内株间自由授粉。第二节 杂交种选育程序系谱法的一般程序:确定初选的亲本材料选取优良单株自交S1自交系在优良系统内继续选取优良单株自交S2自交系 亲本自交系 系谱选择法只能根据自身的性状表现进行选择，选择得到的自交系，与其他亲本配组的杂种后代的表现如何不得而知。第二节 杂交种选育程序 轮回选择法轮回选择法 通过轮回选择培育的自交系不仅可以根据自身的性状表现进行选择，而且还可以通过选择提高育成自交系的配合力，选择的依据是它与基因型处于杂合状态的测交后代的表现，此方法有利于提高选出的亲本自

12、交系有利基因频率，可以进一步用第一次综合品种进行下一循环的轮回选择。第二节 杂交种选育程序 轮回选择的一般程序：准备作为亲本的材料自交，同时与测验种杂交播种各测交系和相应的自交系，进行比较鉴定（分区）选出10个左右自交后代系统进行系间杂交综合品系（系内自然传粉）自交分离纯化 亲本自交系第二节 杂交种选育程序 1、第一代：自交和测交 在基础材料中选择百余株至数百株自交，同时，作为父本与测验种进行测交，测交种子单独收获。 测验种测验种：是测交用共同亲本，宜选用杂合型群体如自然授粉品种、双交种等。 2、第二代：测交种比较和自交种贮存 每个测交组合播种一个小区，设34次重复，按随机区组设计排列，比较测

13、交组合性状的优劣，选出10%最优测交组合，测交组合的父本自交种在这一代不播种，用于下一代播种 3、第三代：组配杂交种 把当选的优良测交组合的相应父本自交种子分区播种，用半轮配法（只有正交组合，没有反交组合）配成n(n-1)/2个单交种（n指亲本数）或用等量种子在隔离区内繁殖，合成改良群体。选育自交系的目的是使杂交亲本的基因型趋于纯合化。第二节 杂交种选育程序（一）配合力的概念（一）配合力的概念 配合力是指作为亲本杂交后F1表现优良与否的能力，配合力分为一般配合力（gca）和特殊配合（sca）。 gca是指一个自交系在一系列杂交组合中的平均表现。 sca是指某特定组合某性状的观测值与根据双亲的g

14、ca所预测的值之差，用通式表示： Sij=Xij-uSij=Xij-u- -gi-gjgi-gj Sij Sij表示第i个亲本与第j亲本的杂交组合的sca效应， Xij Xij表示第i个亲本与第j个亲本的杂交组合F1的某一性状观测值， u u表示群体的总平均， gi gi(gjgj)表示第i(j)i(j)个亲本的gca 二、配合力测定二、配合力测定第二节 杂交种选育程序（二）（二） 配合力分析的意义配合力分析的意义gcagca高而scasca低时宜用于常规杂交育种gcagca和scasca均高时既可用于常规杂交育种，也可用于优势杂交育种gcagca低而scasca高时宜用于优势杂交育种gcag

15、ca和scasca均均低时 这样的株系和组合应淘汰（三）配合力分析方法（三）配合力分析方法 1、粗略分析 当材料很多时采用这种方法第二节 杂交种选育程序2、精确分析 分为完全双列杂交法和不完全双列杂交法 （1）完全双列杂交法的特点是参试材料都要作父、母本参与杂交；有4 种方案：包括正反交和自交组合包括正交和自交组合包括正反交组合只有正交组合（半轮配法） （2）不完全双列杂交法的特点是把参试材料分成两部分，一部分作为父本，另一部分作为母本参与杂交；用雄性不育材料配组测定配合力时用这种方法。进行配合力分析时，可用小区的平均数，也可用单株的观测值作为最基础的数据进行分析。第二节 杂交种选育程序第一步

16、 进行一般方差分析第二步 配合力方差分析第三步 配合力效应值的计算。第四步 配合力效应值差异性的分析。 然后用LSD法，根据查表所得的t值乘以标准差（上述计算所得的方差开方即得标准差）即得到LSD值。进行差异显著性检验。第二节 杂交种选育程序配组方式确定配组方式确定 1、单交种 单交 指用2个亲本杂交配成的杂种一代。 优点：杂种基因杂合度高，群体一致性强。 缺点：存在生活力衰退，制种产量低。 2、双交种 4个亲本先两两配成2个单交种，再由两个单交种配成杂交品种。 优点：制种产量高，降低制种成本。 缺点：杂种整齐性不如单交种。 第二节 杂交种选育程序3、三交种 先两个亲本配成单交种在与另一个亲本

17、杂交得到品种。 优点：杂交成本低， 缺点：存在杂种优势和整齐性低。4、综合品种 将多个配合力高的异花授粉植物亲本在隔离区内混种，任其自由传粉得到的品种。 优点：适应性强， 缺点：各个时期的种遗传组成不尽相同，生产表现不稳定，整齐度差。第三节 杂交种子生产在选择杂交制种途径时，主要考虑两方面，一是杂交率，二是 杂交制种成本。由于农作物种类不同，其开花、结果和传粉习性也不同，适用的杂交制种方法也不同，方法分为以下几种： 一、天然异花授粉习性的利用一、天然异花授粉习性的利用 利用作物的天然异花传粉习性，将杂交双亲种植在同一个隔离内，任其自然传粉配制杂交种。此方法适用于异交率高的异花授粉作物。优点优点

18、： 杂交制种成本低；容易配组缺点缺点： 1、天然异交率在基因型间往往有较大差异； 2、受虫源和气候等条件的影响，杂交种纯度难以保证为提高生产用种杂种植株百分率，可以引入苗期标记性状来淘汰假杂种，即用具有隐性性状的亲本为母本、显性性状亲本为父本，在苗期去除杂交苗。第三节 杂交种子生产标记性状应具备两个条件： （1）、苗期表现明显差异，且容易目测识别 （2)、 性状遗传稳定二、人工去雄制种法二、人工去雄制种法 人工去除雄蕊、雄花或雄株，然后与父本杂交（天然授粉或人工授粉），次方法适用于花器官较大、单花结籽多的作物。人工去雄制种法的具体操作依植物种类而异：（1）、雌雄异株作物拔除雄株 将双亲在隔离区

19、内相邻种植，雌雄株的行比为3:15:1,在雌雄可辨时。把把母本行的雄株拔掉即可，开花时依靠风力或昆虫传粉。（2）、雌雄同花的植物中，繁殖系数高的作物主要是采用手术去除雄蕊配制杂交种 （3）、雌雄同株异花作物是去除雄花 制种时将父母本按1:10的行比种在隔离区内，开花前一天将杂交的雌、雄花夹住（花束），第二天开花后授粉。第三节 杂交种子生产三、化学去雄制种法三、化学去雄制种法 利用化学杀雄剂处理杂交母本，然后进行杂交授粉。 1、化学杀雄剂应具备的条件： （1）能杀死雄蕊，使花粉败育，但是不影响雌蕊发育 （2）杀雄效果稳定 （3）对人、畜无害2、有杀雄作用的化学剂有： 二氯乙酸、二氯丙酸、乙烯利、

20、2,4-D、萘乙酸（NAA）等。四、利用自交不亲和系制种法四、利用自交不亲和系制种法 自交不亲和性：两性花植物雌雄配子都有正常受精能力，不同基因型植株之间授粉能正常结籽，但是花期自交不结籽或结籽率极低的现象。经过连续自交选育，可以育成稳定遗传的自交不亲和系，自交不亲和系花期自交不结籽（或结籽率很低），同系株间相互授粉也不亲和，利用自交不亲和系生产一代杂种种子，将2个自交不亲和系隔行种植，任其相互授粉即可。第三节 杂交种子生产五、利用雌株系制种法五、利用雌株系制种法 雌雄同株或异株的单性花植物，具有雌性株（或纯雌株）突变，通过一定的选育程序，可以获得稳定的雌株系，利用雌株系作母本配制杂交种，可以

21、免去去雄操作，从而降低杂交制种成本。六、利用迟配系制种法六、利用迟配系制种法 自交迟配自交迟配，又叫自交受精缓慢，是指同种基因型花粉管在花柱中的生长速度比异花基因型花粉管在花柱中的伸长速度慢的现象。 迟配系迟配系：经过一定的选育程序，可以育成自交迟配系统。利用迟配系配制自交种，以迟配系为母本，或将2个迟配系间行种植在一个隔离区内，任其自然异花传粉，从迟配系上收获的种子即为杂交种。优点优点：制种成本低，亲本繁殖容易缺点缺点：迟配性不够稳定，易受环境条件影响第三节 杂交种子生产七、利用雄性不育系制种法七、利用雄性不育系制种法 雄性不育：指两性花植物，雄性器官发生退化或丧失功能的现象。 按照一定的选

22、育程序，可以育成稳定遗传的雄性不育系，用雄性不育系作母本、可育品系作父本配组杂交，可以简化制种程序，降低制种成本，对于异花授粉的作物来说，可以在隔离区内任其自然传粉授粉；对于自花授粉作物来说，需进行人工辅助授粉。优点优点：制种成本低，效果稳定，杂交率高缺点缺点：稳定遗传的雄性不育系选育比较困难（一）配子体型自交不亲和 配子体型自交不亲和的亲和与否取决于花粉所携带的S基因是否与雌蕊所携带的S基因相同。类型有（1）完全不亲和,S1S1xS1S1和S1S2xS1S2;（2）部分亲和，S1S1xS1S2和S1S2xS1S3（3）完全亲和，S1S2xS3S4（二）孢子体型自交不亲和孢子体型自交不亲和的亲

23、和与否取决于产生花粉的父本营养体而非花粉本身是否具有与雌蕊相同的S基因第四节 自交不亲和系的选育一、自交不亲和性的遗传与发生机制第四节 自交不亲和系的选育孢子体型自交不亲和性的遗传特点： （1）常有正反交的亲和差异性。 （2）不亲和性基因的纯合体是群体的正常组成。 （3）子代可能与亲本双方或一方不亲和。 （4）一个自交亲和或弱不亲和的后代可能会出现自交不亲和株。 （5）一个自交不亲和株的后代会出现自交亲和株。 （6）在一个不亲和群体内可能包含两种不同的基因型的个体。第四节 自交不亲和系的选育二、自交不亲和系的选育方法优良自交不亲和系应具备的条件 1.具有高度的自交及花期系内株间交配的不亲和性，而且表现稳定。 2.蕾期自交和系内株间交配有较高的亲和性。 3.自交多代后生活力无明显衰退。 4.具有整齐一致的良好的经济性状。 5.与其他自交不亲和系或自交系杂交有较强的配合力。 6.配珠和花粉有正常的生活力。第四节 自交不亲和系的选育自交不亲和系的选育 亲和指数=结籽数/授粉花数 亲和指数=花期自交平均每花结籽数/花期混合花粉异交平均每花结籽数 亲和指数0.05为不亲和；0.05为亲和 选育方法： 1.全组混合授粉法 2.轮配法 3.隔离区内自然授粉法第四节 自交不亲和系的选育三、自交不亲和系的繁殖1.蕾期授粉2.盐水处理。开