第四章有性杂交育种PPT课件

1、 不同基因型间的配子结合产生杂种，谓之杂交。它是生物遗传变异的重要来源。杂交的遗传学基础是基因重组，通过杂交途径获得新品种叫杂交育种（cross breeding）。 根据作物繁殖习性、育种程序、育成品种的类别的不同，可将杂交育种分为常规杂交育种（包括回交）、优势杂交育种和营养系杂交育种。 本章仅介绍常规杂交育种的原理与技术。指木本果树先通过有性杂交后，获得有优势的组合后，再通过无性繁殖保持优势性状第1页/共98页1 不是对品种的改良，而是创造新的品种。 通过基因重组，利用基因的互补效应，综合双亲的优良性状。利用基因的累加效应，产生超亲性状2、预见性强3、周期长、战地多、见效慢，需要高额投资。

2、因此，从事育种事业，特别需要：敬业精神，奉献精神第2页/共98页4.1 有性杂交育种的概念 常规杂交育种(conventional cross breeding)也称组合育种，重组育种，杂交育种、有性杂交育种等，系通过人工杂交，把分散于不同亲本上的优良性状组合到杂种中，对其后代进行多代培育选择，获得基因型纯合或接近纯合的新品种的育种途径。 根据杂交亲本亲缘关系的远近，可分为近缘杂交和远缘杂交。常规杂交育种一般是指不存在杂交障碍的同一物种之内不同品种或变种之间的杂交。 远缘杂交是指种以上类型之间的杂交。远缘杂交有些与一般杂交不同的特点，将另述。第3页/共98页有性杂交育种的意义第4页/共98页虽

3、然目前在生产上，已经大量使用杂种一代品种，但对某些有性繁殖的自花授粉植物来说，如豆类蔬菜作物、莴苣、凤仙、千日红、飞燕草、一串红、鸡冠花等，由于每授粉一朵花所结的种子数少，但又没有简化生产杂种一代种子方法。因此，杂种种子生产成本很高，在这种情况下，常规杂交育种法仍是最主要的育种方法。 有性杂交育种目前主要用于自花授粉作物，自花授粉作物的自然变异性比异花受粉作物小，且通过选种获得优良品种的机会小，而用于杂交后代选择的主要选择方法，易于在自花授粉作物上进行。第5页/共98页意义 孟德尔的杂交试验奠定了杂交在育种中的重要地位。 由于杂交可以实现基因重组，把不同育种材料上的优良性状组合在一起，能分离出

4、更多的变异类型，可为优良品种的选育提供更多的机会。通过基因重组，它可以用有利位点代替不利位点（包括质量性状和数量性状）；改善位点间的互作关系，产生新性状；打破不利的连锁关系。番茄抗病基因与黄化基因连锁，可以打破常规杂交育种可育成纯育品种；自交系；多系品种和自由授粉品种等。综合双亲优良性状；产生新的性状；产生超亲性状；第6页/共98页花卉中红色与黄色杂交，得到橙色花第7页/共98页4.2园艺植物主要性状遗传表现 自己看书产量、果重、品质、熟性、成熟期等属于数量性状 大多数性状杂交后，表现为中间型第8页/共98页第9页/共98页第10页/共98页4.3 杂交亲本的选择与选配第11页/共98页亲本的

5、选择 亲本选择的意义 是指根据品种选育目标选用具有优良性状的品种类型作为杂交亲本。 根据育种目标，选用亲本是杂种后代性状形成的基础，亲本选用得如何直接影响到杂交育种的效果。如果亲本选得不好，则降低育种效率，或难以实现预期目标。因此，必须认真选择最符合要求的原始材料作亲本。 第12页/共98页 亲本选择原则 从大量种质资源中精选亲本 首先应该尽可能多地搜集资源，然后从中精选具有育种目标性状的材料作亲本。尽可能选用优良性状多的种质材料作亲本 优良性状越多，需要改良完善的性状越少，从而可以提高选育出符合育种目标要求的品种的概率。 第13页/共98页 明确目标性状，突出重点 目标性状要具体，更重要的是

6、要明确目标性状的构成性状。 因为许多经济性状如产量、品质等都可以分解成许多构成性状。构成性状比由它们构成的综合性状的遗传更简单，更具可操作性，选择效果更好(如番茄的单株产量是由单位面积株数、单株花数、坐果率和单果重等性状构成的)。在抗病育种中要明确抵抗的具体病害的种类和主次(主抗和兼抗)，生理小种(或株系)，期望达到的抗病水平(病情指数)。育种目标涉及的性状很多，要求所有性状均优良的材料是不现实的。在这种情况下只能根据育种目标，突出主要性状。如春甘蓝育种中不易先期抽薹比产量更重要。因此，尽管不易先期抽薹产量较低，但不易先期抽薹的材料更适合作亲本。 第14页/共98页 重视选用地方品种 地方品种

7、是在当地长期自然选择和人工选择的产物。对当地的自然条件和栽培条件都有良好的适应性，也适合当地居民的消费习惯。用它们做亲本选育的品种对当地的适应性强，容易在当地推广。因为很多园艺植物产品受欢迎的程度与当地的消费或欣赏习惯有很大的关系。如华南人偏爱长紫茄，北方人喜欢圆茄等。优先考虑数量性状 数量性状受多基因控制，它的改良比质量性状困难得多。因此数量性状和质量性状都要考虑时，应首先根据数量性状的优劣选择亲本，然后再考虑质量性状。 第15页/共98页 用一般配合力高的材料作亲本 一般配合力是指某一亲本品种或品系与其它品种或品系杂交的全部组合的平均表现。它主要决定于可以固定遗传的加性效应。但是一般配合力

8、高低目前还不能根据亲本性状的表现估算，只能根据杂种的表现来判断。优先考虑用具稀有可贵性状的材料作亲本 在现有的种质资源中，有些性状出现的频率比较高，有些珍稀可贵性状出现的频率很低。如雌雄同株黄瓜很普遍，雌性株极少。抗热而品质优良的夏秋甘蓝少，品质好不耐热的秋甘蓝材料比较多。风仙花花型中单花型、叶腋开花型常见，并蒂双开的对子型，枝端开花型罕见，花色中紫、红、白等色普遍，而绿、黄色为珍稀类型。 第16页/共98页亲本的选配概念与意义 亲本的选配是指从人选的亲本中选用哪些亲本配组杂交。多亲杂交时，应确定采取添加杂交还是合成杂交。合成杂交时，应确定哪两个亲本先配成单交种，然后再用它们配组杂交。亲本选配

9、得当，可以提高育种效率。第17页/共98页亲本选配的原则 第18页/共98页父母本性状互补 性状互补是指父本或母本的缺点能被另一方的优点弥补。性状互补还包括同一性状不同构成性状的互补。荚用菜豆丰产育种中用长荚品种相互杂交的效果不如长荚与短荚（但肉厚）的效果好，如一尺青(长荚) 棍儿豆(厚荚肉)，一尺青皂角豆(宽荚)，丰收1号(长荚，多荚) 肯特奇异(厚荚肉，多荚)等。配组亲本双方可以有共同的优点，而且愈多愈好。但不允许有共同的缺点特别是难以改进的缺点。 亲本性状互补，后代并非完全表现优亲的性状。数量性状，杂种往往难以超过大值亲本(优亲)，甚至连中亲值都达不到。如小果、抗病的番茄与大果不抗病的番

10、茄杂交，杂种一代的果实重量多接近于双亲的几何平均值()，而不是算术平均值(P1+P2)2。因此要选育大果抗病的品种，必须避免选用小果亲本。第19页/共98页选用不同生态型的亲本配组 在不同生态条件下，经长期自然选择，可能产生了一些变异，尤其是在适应性方面。因此，用不同生态型材料作杂交亲本，在其后代选育出广适应性品种的可能性会更大。 近年来国内在甜瓜育种中利用大陆性气候生态群和东亚生态群的品种间杂交育成了一批优质、高产、抗病、适应性广的新品种，使厚皮甜瓜的栽培区由传统的大西北东移到华北各地(周长久等，1996)。第20页/共98页用经济性状优良、遗传差异大的亲本配组 在一定的范围内，亲本间的遗传

11、差异愈大，后代中分离出的变异类型愈多，选出理想类型的机会愈大。以具有较多优良性状的亲本作母本 细胞质控制的性状只能通过母性遗传（父本只提供核基因），为了使胞质基因控制的有用性状也得到充分利用，一般应以具有较多优良性状的亲本作母本，只具少数特殊优良性状的材料作父本。在实际育种工作中，用栽培品种与野生类型杂交时，一般用栽培品种作母本。外地品种与本地品种杂交时，一般用本地品种作母本。 第21页/共98页 借鉴前人的经验 前人所得出的成功经验可以反映所用亲本材料具有较高的一般配合力。用已取得成功的材料作亲本可提高选育优良新品种的可能性。 繁殖器官的能育性和结实性 用雌性器官发育正常和结实性好的材料作母

12、本。用雄性器官发育正常，花粉量多的材料作父本。如果正交的结实率很低，可考虑进行反交，因为在胞子体自交不亲和性材料中，亲和性存在正反交差异。 第22页/共98页开花期 如果两个亲本的花期不遇，则用开花晚的材料做母本，开花早的材料做父本。因为花粉可在适当的条件下贮藏一段时间，等到晚开花亲本开花后授粉。而雌蕊是无法贮藏的。 以上只是一般的指导性原则。由于园艺植物的种类多，性状多，群体小，至今仍有很多园艺植物的许多性状的遗传规律尚不清楚。只能通过大量地配制杂交组合，来增加选出优良品种的机会。 第23页/共98页多亲杂交的亲本选配特点 多亲杂交的亲本选配除了应遵循前面所介绍的一般原则外，还应根据多亲杂交

13、自身的特点考虑。（1）添加杂交中先参加杂交的亲本对后代的影响较小，因此应使优良性状多的亲本及性状的遗传力低的亲本较晚地参加杂交。（2）隐性目标性状在杂结合状态时无法根据表型进行选择，通常须通过自交或互交，使隐性目标性状不致在添加杂交过程中丢失。也可以先找到它（们）的分子标记或利用前人已经报道的分子标记，然后根据分子标记直接选择。第24页/共98页4.4有性杂交的方式与技术 两亲杂交 顾名思义，两亲杂交是指参加杂交的原始亲本只有两个。如果只杂交一次叫做单交。如果某一个亲本连续杂交多次称为回交。 （一）单交（ single cross） 单交又叫成对杂交。AB示A为母本，B为父本。单交有正反交之分

14、。正反交是相对而言的。如AB叫正交，则BA为反交。单交的方法简便，变异较易控制，在常规杂交育种中普遍采用。 （二） 回交(back cross) 多次参加回交的亲本叫轮回亲本(recurrent parent), 只参加一次杂交的亲本称作非轮回亲本(nonrecurrent parent)或供体。(后述) 第25页/共98页多亲杂交 参加杂交的亲本是3个或3个以上的杂交叫多亲杂交(multiple cross)，又称复合杂交或复交。根据亲本参加杂交的次序不同可分为添加杂交和合成杂交。 第26页/共98页(一)添加杂交 多个亲本逐个参与杂交的叫添加杂交。每杂交一次，加入一个亲本的性状。添加的亲本

15、越多，杂种综合优良性状越多，当然也可能综合不良性状，这就需要我们去选择。但参与杂交的亲本也不宜太多。否则育种年限会延长。一般以34个亲本为宜。 A A B B F1 F1 C C F1 F1 D D 添加杂交示意图第27页/共98页 例如原沈阳农学院育成的早熟、丰产、有限生长、大果的沈农2号番茄，就是以3个亲本通过添加杂交方式育成的。它综合了克洛特克斯塔基的早熟、直立、有限生长特性，矮红金的果实发育快、有限生长、果色一致、果形良好性和比松的早花、矮生性。 矮红金 克洛特克斯塔基 69号 比松 （ 多代选择） 沈农2号番茄 第28页/共98页布尔班克用英国野生菊、英国栽培雏菊、德国雏菊、日本雏菊

16、经过多次添加杂交，选育出了大花、纯白、高度重瓣的理想型沙斯塔雏菊。 添加杂交也可用于选育杂种一代的亲本自交系，如中国农科院蔬菜花卉研究所张宝玺等（2001）于1981年以抗TMV（烟草花叶病毒），中抗CMV（黄瓜花叶病毒）的辣椒抗源材料“二斧头”作父本与经济性状优良、抗病性弱的晚熟甜椒75-7-3-1“ 进行杂交，1982年回交，1983年在回交分离后代中选择抗病性强的单株再与引自法国的大果型、田间抗病性强的甜椒自交系 78-1进行添加杂交，获得了优良杂种一代甜椒新品种“中椒11号”的优良亲本。添加杂交方式的图解呈阶梯状，因而也被称为“阶梯杂交”。添加杂交的亲本数愈多，早期参加杂交的亲本在杂种

17、遗传组成中所占的比例愈小。 一般把综合性状好的或具有主要育种目标性状的亲本放在最后杂交。第29页/共98页( (二) ) 合成杂交 参加杂交的亲本先两两配成单交杂种，然后将两个单交杂种杂交。这种多亲杂交方式叫做合成杂交(双杂交，见下图)。合成杂交与添加杂交相比，可以在短期内综合多个亲本的优良性状，若目标性状是隐性性状，应把单交杂种自交，从分离的，F2中选出综合性状优良且含目标性状的个体进行不同F2之间的杂交。 AB、 CD 单交选系单交选系 合成杂交种 合成杂交示意图第30页/共98页多亲杂交与两亲杂交相比，最大的优点是将分散于多数亲本上的优良性状综合于杂种中，丰富了杂种的遗传基础，增加了变异

18、类型，为选育出适应性强，综合经济性状优良的品种，提供了更多的机会。为了育成综合优良经济性状更多，适应性更强的品种，多系杂交后代变异幅度大，故后代播种群体要大，以增加出现综合多数亲本优良性状个体的机会。美国Florida大学农业研究中心JMCrall等(1977)曾历时17年(19611977)，使用W5，Summit等6个亲本通过合成杂交育成了多抗、优质的西瓜品种Sugarlee和Dixlee。第31页/共98页（三）多父本混合授粉杂交 属于多亲杂交的范畴，将多个父本的花粉同时授予同一母本株上，减少多次杂交的麻烦，用于远缘杂交，可以有助于解决远缘杂交的不育性问题，提高结实率，杂交亲和性。第32

19、页/共98页杂交技术 园艺植物的种类繁多，花器结构和授粉习性因植物种类而有很大的差异。 在这里主要介绍共性的杂交技术环节。 第33页/共98页杂交前的准备 (一)制定杂交计划 根据整个育种计划要求，育种对象的开花授粉习性，制定详细的杂交工作计划，包括杂交组合数；具体的杂交组合(是否进行正反交等)；每个杂交组合杂交的花数(杂交株数和每株杂交的花数等)。杂交花数取决于计划培育的杂种株数。第34页/共98页(二)亲本种株及杂交花的培育选择 亲本选定后，从中选择具有该亲本典型特征特性的植株，用适当的栽培条件和栽培管理技术，使性状能充分表现，植株发育健壮，以保证有足够数量的母本植株和杂交用花，并能获得充

20、实饱满的杂交种子。如果种株生长瘦弱，既会影响柱头接受花粉的能力以及父本花粉的生活力，也会影响杂交种子的发育，严重时得不到杂交种子。种株的培育除了要注意肥水管理、防虫、防病等外，还应注意亲本花期的调节。 第35页/共98页通常采取以下措施调节花期： 调节播种期 1年生花卉和蔬菜通过这种方法调节开花期一般是有效的。通常将母本按正常时期播种，父本分期播种，保证使其中的一期与母本相遇。 植株调整 对于开花过早的亲本，可摘除已开花的花枝和花朵，达到调节开花期的目的。 温度、光照处理 很多园艺植物的开花与温度和光照有关。一般来说，低温促进2年生园艺植物(如萝卜、甘蓝、白菜等)，短日照促进短日性植物如瓜类、

21、豆类作物、波斯菊、大花牵牛、一串红等花芽的形成。形成花芽后的植株置于高温下可促进抽薹开花，低温下延迟开花。长日照促进长日性植物(如翠菊、蒲包花)提前开花。瓜叶菊花芽分化要求短日照，而开花要求长日照。 采用适当的栽培管理措施 通过控制氮、磷、钾施用量与比例及土壤湿度等均可在一定程度上改变花期。一般来说，氮肥可延迟开花。断根也是控制开花的办法，一般有提早花期的作用。 第36页/共98页植物生长调节剂处理 植物生长调节剂(如赤霉素、萘乙酸等)可改变植物营养生长和生殖生长的平衡关系，起到调节花期的效果。10mgL的赤霉素(GA3)对2年生作物有促进开花的作用。ABA可促进牵牛、草莓等植物开花，但使万寿

22、菊延迟开花。在诱导开花的低温期用10mgL邻氯苯氧丙酸(CIPP)处理甘蓝、芹菜可延迟抽薹。但如果在花芽形成后处理反而会促进抽薹开花。 切枝贮藏、切枝水培 对于父本可以通过这一措施延迟或提早开花。对母本一般不采取这种方法，因为一般来说，切枝水培难以结出饱满的果实和种子。但杨树、柳树、榆树等的切枝在水培条件下杂交也可收到种子。嫁接 把晚开花的嫁接在早开花的砧木（同一物种其它品种或嫁接亲和的其它物种均可）上，可以诱导接穗提早开花。在大豆中，有这样的成功报道。马铃薯嫁接到番茄上，也获得了成功。 在杂交前还要选择健壮的花枝、花蕾和花朵，以保证杂交种子充实饱满。十字花科和伞形科植物应选主枝和一级侧枝上的

23、花朵杂交。百合科植物以选上、中部花杂交为宜。番茄以第二花序上的第13朵花较好。茄子应选门果花杂交。葫芦科植物以第23朵雌花杂交才能结出充实饱满的果实和种子。豆科植物以下部花序上的花杂交为好。菊科植物以周围的花适合。 第37页/共98页隔离和去雄 (一)隔离(isolation) 隔离的目的是防止隔离范围外花粉的混入。父本和母本都需要隔离。隔离的方法有很多种，大致上可分为空间隔离、器械隔离和时间隔离三大类。器械隔离包括网室隔离，硫酸纸袋隔离等。空间隔离一般用于种子生产。在育种试验地里，一般用硫酸纸袋或纱网或尼龙网罩或大棚网室进行器械隔离。对于较大的花朵也可用塑料夹将花冠夹住或用细铁丝将花冠束住，

24、也可用废纸做成比即将开花的花蕾稍大的纸筒，套住第二天将要开花的花蕾。对辣椒也可用棉花将花蕾在开放前一天裹起来。花枝太纤细的材料，如苦瓜和风仙等最好用网室隔离。时间隔离一般很少采用，因为时间隔离与花期相遇是一对矛盾。第38页/共98页(二)去雄(emasculation) 去雄是除去隔离范围的花粉来源，包括雄株、雄花和雄蕊。对于两性花，除严格自交不亲和和雄性不育材料外，在花药开裂前必须去雄，包括去除雄蕊或杀死隔离范围内的花粉，去雄时间因植物种类而异。除闭花受精植物(如菜豆和豌豆应在开花前35天去雄)外，一般都在开花前2448h去雄。 去雄方法因植物种类不同而不同。一般用镊子先将花瓣或花冠苞片剥开

25、，然后用镊子将花丝一根一根地夹断去掉。也可用专用的剥蕾器去雄，剥蕾器的内径与花蕾直径一样大或稍大(茄科植物和十字花科植物可采用此法)。菊科植物一般用吸管吸足水后用水流冲去花粉。某些严格自交不亲和的虫媒花植物如雏菊、熊耳草可摘去花冠，免除去雄和套袋。去雄必须及时和彻底。在去雄操作中，不能损伤子房、花柱和柱头，不能弄破花药或有所遗漏。如果连续对两个以上材料去雄，给下一个材料去雄时，所有用具及手都必须用70酒精处理以杀死前一个亲本附着的花粉。第39页/共98页花粉的制备 通常在授粉前一天摘取次日将开放的花蕾，带回室内，挑取花药置于培养皿内，在室温和干燥条件下，经过一定时间，花药会自然开裂。将散出的花

26、粉收集于小瓶中，贴上标签，注明品种，尽快置于盛有氯化钙或变色硅胶的干燥器内，放在低温(05oC)、黑暗和干燥条件下贮藏。但要注意有些植物的花粉不适宜在干燥条件下贮藏，如郁金香、君子兰等花粉贮藏的湿度不得低于40。也可用蜂棒或海绵头在散粉时收集花粉。番茄等茄科植物也可使用电力震动采粉器采粉。不同植物的花粉寿命不同。如百合花粉在05oC、35相对湿度的条件下贮藏194天后仍有很高萌发率；苹果、松、雪松、，银杏等的花粉在一般冰箱和干燥器中保存一年以上仍有较高的发芽率；郁金香花粉在20 oC 、90相对湿度下，贮藏10天后，萌发率便由45降至15；萝卜花粉在自然条件下可保持3天的生活力；唐菖蒲花粉在室

27、温下2天就失去发芽力；黄瓜花粉在自然条件下45h后便丧失生活力。 第40页/共98页经长期贮藏或从外地寄来的花粉，在杂交前应先检验花粉的生活力。授粉之前检验花粉生活力的方法有形态检验法、化学试剂染色检验法和培养基发芽检验法。简要介绍如下： 形态检验法：在显微镜下观察，一般畸形、皱缩的花粉无生活力。 化学试剂染色检验法：用过氧化氢、联苯胺和-萘酚染色后，花粉呈蓝色、红色或紫红色者表示有生活力，不变色者无生活力。此外还可用I-KI2、中性红和氯化三苯基四氮唑染色检验。 培养基发芽检验法：采用悬滴法将花粉以适当的密度撒播或条播在5一15蔗糖和1琼脂的固体培养基上，悬盖于事先制好的保湿小室玻璃环内，在

28、2025 oC下，经数小时至24h(因作物而异)便可开始检查花粉生活力。在培养基中加入lmgL硼酸可促进花粉萌发。 授粉花柱压片镜检：授粉后1824h取授粉花柱压片直接在显微镜下检查，花粉萌发表示花粉有生活力。 第41页/共98页授粉、标记和登录第42页/共98页(一) 授粉授粉是将花粉传播到柱头上的操作过程。少量授粉可直接将正在散粉的父本雄蕊碰触母本柱头，也可用镊子挑取花粉直接涂抹到母本柱头上。 如果授粉量大或用专门贮备的花粉授粉，则需要授粉工具。授粉工具包括橡皮头，海绵头，毛笔，蜂棒等。在十字花科植物中，一个收集足量花粉的蜂棒可授粉100朵花左右。装在培养皿或指形管中的花粉，可用橡皮头或毛

29、笔蘸取花粉授在母本的柱头上。母本花最好是在雌蕊生活力最强的时期。父本花粉最好也是生活力最强的，这样可以提高杂交结实率。大多数植物的雌、雄蕊都是开花当天生活力最强。 第43页/共98页(二)标记 为了防止收获杂交种子时发生差错，对套袋授粉的花枝必须挂牌标记。标记牌上标明父母本及其株号，授粉花数和授粉日期，以便以后考种。由于标牌较小，不宜写字太多，通常杂交组合等内容可用符号代替，并记在记录本中。为了一目了然，便于找到杂交花朵，可用不同颜色的牌子加以区分。牌子应挂在杂交花枝最下面的一朵花的下面。挂牌部位以上的花都是授过粉的花 第44页/共98页(三)登录 除对杂交组合、花数、日期等有关杂交的情况进行

30、挂牌标记外，还应该登记在记录本上，以供以后分析总结，同时，也可防止遗漏，登记表如下表 。母本株号去雄日期授粉日期授粉花数果实成熟期结果数结果率有效种子数果均种子数备注 组合名称：第45页/共98页授粉后的管理 为防止套袋不严、脱落或破损，保证结果准确可靠，杂交后的头几天内应注意检查，以便及时采取补救措施。雌蕊的有效期过去后，应及时摘袋，加强母本种株的管理，如提供良好的肥水条件，及时摘除没有杂交的花果等，保证杂交果实发育良好。对易倒伏的种株，还应该在种株旁插竹竿，将种株扎缚在竹竿上。还要注意防治病虫害、鸟害和鼠害。 第46页/共98页杂交种子的收获与贮存果实达到生理成熟后应该及时收获，防止组合混

31、杂，及时脱粒，储存。第47页/共98页提高有性杂交效率的方法 （1）提高杂交受精可能性 利用雌蕊不同年龄时期授粉 采用正反交 调节亲本花期 异地采粉或花粉储藏第48页/共98页 （2）提高杂交结实率和种子数 提高结实率 选用结实率高的亲本 提高杂交种子数 进行多次重复授粉，授生活力高的花粉 提高杂交工作效率（见书）第49页/共98页4.5杂种后代的处理第50页/共98页杂种的培育 杂种的培育应遵循下列原则：使杂种能正常发育 根据不同的作物和不同的生长季节的需要，提供杂种生长所需的条件，使杂种能够正常地发育，以供选择；培育条件均匀一致 培育条件通常应均匀一致，减少由于环境对杂种植株的影响而产生的

32、差异，以便正确选择；创造使目标性状的遗传差异能充分表现的培育条件，作为杂种后代的培育条件，则不一定与生产性栽培的条件完全一致。 如，抗病育种要有意识地创造发病条件。选育抗先期抽薹的春甘蓝品种时，应该比春甘蓝正常播种时间提前10d左右播种等。在这种条件下选育出来的品种，便能经受严峻条件的考验，即使遇上了多年难遇的不利于春甘蓝生长和结球的条件，也不至于大量抽薹。但选择压不能太大，需掌握好这个“度”。要通过试验找出一个感病对照和抗病对照。创造一个使感病对照出现症状而抗病对照不出现明显症状的最适条件。第51页/共98页杂种的选择蔬菜及花卉植物杂种后代选择常用系谱法、；混合法和单子传代法。 第52页/共

33、98页 (一)系谱法(pedigree method) 工作程序和内容如图 第53页/共98页（ 1）杂种一代(F1) 分别按杂交组合播种，每组合种植约30-50株。两边种植母本和父本，以便鉴别假杂种和鉴定性状的遗传表现。理论上，自花授粉植物品种间杂交，F1植株间没有多大的差异，因此，在F1代一般不作严格的选择，只是淘汰假杂种和个别显著不良的植株。组合内F1植株间不隔离，但应与父母本和其它材料隔离。 以组合为单位混收种子。多亲杂交的Fl(指最后一个亲本参与杂交所得到的杂种一代)和异花授粉植物品种间杂交F1的处理同自花授粉植物单交种的F2，不仅播种的株数要多，而且从Fl起在优良组合内就进行单株选

34、择。 第54页/共98页（2）杂种二代(F2) 将从每组合混收获的种子分区播种。F2是性状强烈分离的世代。种植的株数要多，才能使每一种基因型都有表现的机会。理论上F2的种植株数可作如下估算： 如果控制目标性状为单基因隐性，且具相对性状的亲本基因型为纯合时，F2出现具有目标性状个体的比率为14；若目标性状为显性，则F2出现具目标性状个体的比率为34。控制目标性状的隐性基因为r对，显性基因为d对，而又无连锁时，则F2出现具有目标性状个体的比率应为 (14)r(34)dp当机率为a时，出现1株具有目标性状个体所需要种植的株数要满足（1-p）n1-a，即种植的株数应为 x=log(1-a)log(1-

35、p)x为F2种植的株数，a为机率，p为F2出现具有目标性状个体的比率。若目标性状为主效显、隐性基因各3对所控制，且基因不连锁，为保证有95机会(a=095)出现1株，则F2种植的株数应该为：x=log(1-a)log(1-p) =log(1-0.95)log1-（14）3(34)3 =451.39(株) 若保证有99%的机会出现1株，至少需种植694.4株 第55页/共98页 如果育种目标要求的性状较多，或连锁或目标性状是由多基因控制的或为多亲杂交的后代，种植的株数要求更多。在实际育种工作中，F2一般都要求种植1000株以上。株行距很大的植株如西瓜、冬瓜等园艺植物的F2群体可适当减少。种植F2

36、可不设重复。首先进行组合间的比较选择，淘汰综合表现较差的组合。自花授粉植物品种间杂交的F2是开始分离的世代，重点针对质量性状进行选择，因为数量性状易受环境的影响，必须根据有重复的群体的表现才能较准确地选择。 异花授粉、自由授粉和常自花授粉植物品种间或多亲杂交的F2，按自花授粉植物品种间杂交F3的选择标准和内容进行选择。 当选植株必须单株自交留种(异花授粉、自由授粉和常自花授粉植物须套袋自交)。第56页/共98页（3）杂种三代(F3) 每个株系(一个F2单株的后代)种一个小区，按顺序排列。每小区种植3050株，每隔510个小区设一个对照小区。F3的选择仍以质量性状选择为主，并开始对数量性状尤其是

37、遗传力较大的数量性状进行选择。 淘汰不良株，当选的优良单株应自交留种(异花和常自花授粉植物必须隔离自交)。 F3人选的系统(株系)应多一些，每个当选系统选留的单株可以少一些(每系统人选610株)，似防优良系统漏选。 如果在F3中发现比较整齐一致而又优良的系统(这种情况很少)，则可系统内混合留种(系统内单株间不必隔离，只须防止本系统外的花粉传粉)，下一代升级鉴定。 第57页/共98页 （4）杂种四代(F4) 重复F3代的工作，优系中选优株自交，直到系内纯合一致。 F3人选优良单株的后代(株系)种一个小区。每小区种植30100株(因植物种类而异)，重复23次，随机排列。 来自F3同一系统的不同F4

38、系统为一个系统群(sib group)，同一系统群内系统为姊妹系(sib line)。不同系统群之间的差异一般比同一系统群内不同姊妹系之间的差异大。因此，在F4应首先比较系统群的优劣，在当选系统群内，选择优良系统，再从当选系统中选择优良单株。 F4是对质量性状和数量性状选择并重的世代。因此，必须有重复(凡对数量性状进行选择都应有重复)，而且小区内种植的株数也要多于F3。 F4可能开始较多出现稳定的系统。对稳定的系统，可系统内自由授粉留种(系统间隔离)，下一代升级鉴定。第58页/共98页杂种五代(F5)及其以后世代 这是以对数量性状选择为主的世代。每个系统种一个小区，随机排列，每小区种植3010

39、0株(因植物种类而异)，34次重复。对数量性状进行统计学上的差异显著性检验，表现一致或者很相近的都混合留种。性状不同的系统间仍需隔离(严格的自花授粉植物不必人为隔离)。 系谱法的优点是基因型稳定的速度比较快；容易追溯亲本来源。缺点是手续较复杂、费工多。 第59页/共98页4、品种比较试验 条件一致、三次重复、设置对照（ck），保护行。人选最佳品系。5、区域试验（多点试验） 在与品比试验方法相似的基础上，按不同地区多点设置。一般由省或省级以上品种审定委员会安派，相应级别种子管理部门组织实施。 育种者可申请参加。最优者通过品种审定。第60页/共98页(二)混合一单株选择法 (derived bul

40、k selection) （混合法）这种方法适合于株行距比较小的自花授粉植物，异花授粉植物的杂交后代选择，其程序如图 第61页/共98页 从F1开始分组合(甚至不分组合)混合播种，一直到F4或F5。一种植物的一个育种计划(项目)最好能有5000株以上。株行距较大(30cm以上)的植物也应有3000株左右。在F4或F5代以前只针对质量性状和遗传力大的性状进行混合选择；有时甚至在此之前不进行选择。到F4或F5进行一次单株选择。入选的株数为200500株，尽可能包括各种类型。F5或F6按株系种植，每小区3050株，随机区组设计，2-3次重复。对质量性状和数量性状都进行选择。入选少数优良株系（约5%）

41、，升级鉴定。 第62页/共98页改良混合选择法的理论依据是：自花授粉植物经过45代繁殖后，群体内大多数个体的基因型已接近纯合。在分离世代保持较大的群体，可保证各种重组基因型都有表现的机会。 第63页/共98页混合选择法的优点有： 优良基因型被丢失的可能性小；方法简便易行；用于自花授粉植物的选择效果不亚于系谱法；可以利用自然选择的作用，使对生物本身有利的性状得到改良；有可能获得育种目标以外的优良类型。 第64页/共98页该法的缺点是：与自然选择方向不一致的优良性状难以积累改良；高代群体大，增加了选择工作量，因为许多不良类型均保留到了高世代；占地比较多；无法考证人选系统的历史、亲缘关系。第65页/

42、共98页 (三)单子传代法(single seed descent method) 常简写成SSD法，这是混合选择法的一种变通形式。适用于自花授粉植物 ，从F2开始，每代都保持同样规模的群体。一般为200400株。单株采种。每代从每一单株上收获的种子中，选一粒非常健康饱满的种子播种下一代，保证下一代仍有同样的株数。各代均不进行选择。繁殖到遗传性状稳定不再分离的世代为止(一般为45代)。再从每一单株上多收获一些种子，按株系播种，构成200400个株系。进行株系间的比较选择。次选出符合育种目标要求，性状整齐一致的品系，进行品种比较试验、区域试验和生产试验。 第66页/共98页 番茄单子传代法与系谱

43、法育成品系的产量比较 单位：kg组合世代系普法平均产量单子传代法平均产量优 于 系 谱 法（%）1F770.874.24.82F846.262.735.7 第67页/共98页SSD法与混合选择法相比的优点有：约束F3至F5(F2一F4进行单子传代时)代群体大小不超过F2，而且群体不大，可以节约土地和人力，适于株行距大的植物和在保护地内加代繁殖选择。在栽培条件和措施都有保障的情况下，可保证每个F2个体都有同样的机会繁殖后代，F2有多少单株，F5仍有多少单株，而混合选择法则不能办到。因此，近年来多采用SSD法。亚洲蔬菜研究发展中心在番茄育种中广泛采用SSD法进行番茄的抗热和抗青枯病育种取得了显著成

44、果。第68页/共98页SSD法也有一些缺点：当目标性状为多基因控制的性状，而F2的群体又较小时，有些优良基因型可能从已出现的杂合体后代中分离出来，但由于每个F2个体只繁殖一个后代，上述基因型被分离出来的机会少。系谱法对F2进行了选择，为那些基因型频率比较低而性状又优良的个体提供了更多的繁殖机会。混合选择法由于有较大的群体，使杂合体后代有较多的机会分离和表现出来。同混合选择法一样无法考证亲缘关系，缺乏多代表现的系谱考证资料。因而对株系的取舍难以精确地判断。由于影响植物生长发育的因素很多，难以保证每一粒种子播种后都能萌发、正常地生长发育直至结出种子。因此，F2以200400粒种子单子传下去，到F5

45、一般都难以保证仍有200400个株系供选择，从而有可能导致优良基因型的丢失。针对上述不足，SSD法的程序可作适当的改进。可在F2种植较大的群体，针对遗传力高的性状进行一次选择。可以弥补一些不足。第69页/共98页 杂种后代的选择方法除上述3种外，还有多种。在选择育种中介绍的选择方法几乎都能用。究竟采用哪种方法，可根据植物种类、繁殖习性、种植密度、育种目标和F2的分离情况灵活掌握。当F2分离很大时，最好用系谱法；分离小时，用单子传代法也可取得较好的选育效果。 对异花授粉植物，不宜采用系谱法，不宜连续多代自交。可以采用母系选择法或单株选择和混合选择交叉进行。 为了加快育种进程，在杂种后代的选择过程

46、中，可利用已有的分子标记或通过试验找出目标性状的分子标记，在表型尚未充分表现出来的早期世代进行选择。 如果在F F1 1发现了杂种优势很强的组合，也可改变育种方式，采用优势杂交育种。 第70页/共98页回交育种第71页/共98页5.回交育种 5.1 回交的概念 杂交一代及其以后世代与其亲本之一再进行杂交称为回交，应用多次回交的方法育成新品种，称为回交育种。 多次参加回交的亲本叫轮回亲本(recurrent parent), 只参加一次杂交的亲本称作非轮回亲本(nonrecurrent parent)或供体。如大花型的麝香石竹与花色丰富的中国石竹杂交，因F1花型不够大，就与麝香石竹进行回交，取得

47、了花型较大的回交后代。杂种一代与亲本回交的后代为回交一代，记作BC1(或BCFl)，BC1再与轮回亲本回交，其后代为BC2或BC2Fl，BC1自交一代叫BC1F2。杂种一代无论与哪个亲本杂交都叫回交一代(BCl)。 多次回交使回交后代的性状与轮回亲本基本一致，这种回交叫饱和回交。从回交后代可培育轮回亲本的近等基因系(near isogenic lines)。第72页/共98页5.2 回交对后代的影响 回交可以增加杂种后代内具有轮回亲本性状个体的比率。随着回交世代的增加，后代中纯合体的比率与自交一样都按下式增加(2r1)/2rn，式中r为回交世代数。n为杂合基因对数。 增强杂交后代的轮回亲本性状

48、第73页/共98页在各对基因独立分配的情况下，F1自交与回交造成后代内某种纯合基因型的频率差异如表61。从表61可见，涉及的基因数越多，回交与自交后代群体内某种纯合基因型所占比率相差越大。因此，回交杂种分离世代种植的群体无需很大。 表 F1自交与回交后代群体内某种纯合基因型出现的频率交 配 方式杂 合 基 因 对 数1234567NFl自交1/41/161/641/2561/10241/40961/16384（1/4）nF1 纯合 亲 本(回交)1/21/41/81/161/321/641/128(1/2)n 第74页/共98页5.3 回交育种方法 (一) 回交的亲本选配特点 在回交中除了要遵

49、循亲本选配的一般原则外，还要根据回交自身的特点，考虑以下原则： 1要求轮回亲本的综合性状优良而且是将来一段时期内不会过时的品种 回交后代的性状会逐渐趋向于轮回亲本。如果轮回亲本的综合性状(大多数性状)不优良，很难选出既具非轮回亲本的优良性状，其它经济性状也优良的个体。 2要求非轮回亲本的目标性状很突出 如要求改良的性状为抗某一种病害，非轮回亲本必须对这种病害高抗，甚至是免疫的。目标性状必须是单基因或少数基因控制的质量性状。否则目标性状难以达到要求。第75页/共98页3要求非轮回亲本的目标性状不要与不良性状紧密连锁或一因多效 一因多效基因是无法把优良的目标性状与不良性状分开的。在一个连锁群中，如

50、果两个基因位点连锁得太紧密则难以打破。如从美国引进的抗烟草花叶病毒基因Tm-2nv与叶片黄化基因紧密连锁的番茄，经过多代的回交也难以将它们分开。 4目标性状为隐性时，每回交一代后须自交一代，以防丢失目标性状，如能找到与目的基因紧密联锁的分子标记，则可根据分子标记选择目标性状，而毋需自交让隐性性状表现出来，从而缩短回交时间。 5为了保持轮回亲本综合优良性状在回交后代中的强度，防止多代近交导致生活力衰退，可选用同类型的其它品种作轮回亲本(改良回交)。 第76页/共98页回交的优缺点 优点（1）容易预测将来选育的新品种的遗传组成 在回交育种中，要改良的性状很明确，新品种的遗传组成中，除要导入的非轮回

51、亲本遗传成分外，其余都是轮回亲本提供的。其他任何育种方法都不可能象这样能够较准确地预测将来选育的新品种的遗传组成。（2)可减少品种比较试验、区域试验和生产试验的工作量 因为通过回交选育出来的品种除要导入的个别性状外，其余性状都没有变，它的田间表现、适应性等绝大部分性状事先已经知道。所以不必进行详细的品种比较试验、区域试验和生产试验。2第77页/共98页3）需要的环境条件不严格 经过多轮回交，轮回亲本的性状自然回几乎完全地转移到新品种中去，不必将它种植在能够让其性状充分表现的环境下，因此，回交可以在反季节，反适地进行，只要能让将要导入的性状能够充分表现即可。（4）可以使在当地不适应的种质资源得到利用 有些种质资源由于大部分