作物育种学总论第5章第五章杂交育种

第五章杂交育种杂交育种的理论基础

杂交亲本选配原则杂交技术与杂交方式杂种后代的选择方法杂交育种程序本章重难知识点1/15/20231共73页第一节、杂交育种的重要性及其理论基础杂交(cross)：不同基因型配子结合或相互交配产生杂种的过程杂交育种(sexualcrossbreeding)：通过人工杂交将两个或两个以上亲本的优良性状综合到一个个体中，继而从分离的后代群体中，通过人工选择、培育和比较鉴定，获得遗传相对稳定、有栽培利用价值的定型新品种的育种方法一、基本概念1/15/20232共73页二、杂交育种的重要性是重要的育种手段之一是与其它育种途径相配套的重要程序杂交育种可同时改良多个目标性状

更适于自花授粉植物的品种选育1/15/20233共73页三、杂交育种的遗传原理基因重组：使分散在不同亲本中控制不同有利性状的基因组合在一起，形成具有不同亲本优点的后代基因累加：通过基因效应的累加，从后代中选出受微效多基因控制的某些数量性状超过亲本的个体基因互作：通过非等位基因之间的互作产生不同于双亲的新的优良性状1/15/20234共73页第二节、亲本选配亲本选配：根据育种目标选择携带不同有利基因的亲本，进行适当的组配，为杂交后代提供恰当而广泛的遗传基础，为杂交育种的成功创造必要条件包括杂交亲本选择和杂交组合配置两方面的含义1/15/20235共73页亲本选配的重要性亲本选配是杂交育种成败的关键：亲本选配得当，在杂交后代中就能选育出优良品种。而亲本选配不当则往往事倍功半，甚至劳而无获提供广泛而适宜的遗传基础，创造更多的选择机会：有利基因一般存在于种内不同变种、不同品种的不同种质内1/15/20236共73页农大183农大311农大36华北187(原华北农科所)石家庄407(原河北省农所)太谷49(原山西农学院)华北497(原华北农科所)华北6727(原华北农科所)北京5号(中国农科院)北京6号(中国农科院)北京7号(中国农科院)胜利麦×燕大1817胜利麦×燕大1817组合中选育的优良品种1/15/20237共73页亲本选配的原则1/15/20238共73页1、互补原则：

双亲都具有较多的优点，没有突出的缺

点，在主要性状上的优缺点尽可能互补1/15/20239共73页1/15/202310共73页桂阳矮49号×茎秆生长比较集中丛生性生长类型朝阳18号→叶片直立光合功能较高的矮杆类型桂朝2号结合母本茎叶形态特点和父本较强的光合功能。穗粒数超越双亲，千粒重高，丰产性强，适应性广桂朝2号水稻品种的亲本选配1/15/202311共73页亲本和品种越冬性成熟期抗条锈病株高抗倒伏性每穗粒数子粒大小分蘖力耐旱性蚂蚱麦×碧玉麦↓碧蚂1号较差差中中早中早中早感染免疫*高抗*中中高较高较弱较强中多少中多小大中大中中弱中较强较强较强碧玛一号的亲本选配1/15/202312共73页小麦杂交育种的经验1/15/202313共73页2、适应性原则：

亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状较好的推广品种

北京农业大学对150个国内外小麦推广良种的系谱分析（1980），双亲为推广品种的有64个，父母本一方或祖代一方（复交）为推广品种的有74个，两者总和占调查品种数的94%。1/15/202314共73页徐州142：作为徐州154、徐棉6号、中棉所12、鲁棉6号的亲本之一邢台6871：作为中棉所12、鲁棉6号和冀棉10号的亲本之一中棉所10号：作为中375、鲁S2、豫早58等夏播短季棉的亲本之一这三个品种在黄河流域棉区都曾是丰产性和适应性较好的推广品种。适应性原则实例1/15/202315共73页3、遗传差异原则：注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大，亲缘关系较远的亲本材料相互杂交

我国杂交育成的冬小麦推广品种的系谱分析表明（1983），几乎全部都是在杂交亲本中，使用一个国外品种或有国外品种亲缘的品种育成的。

1/15/202316共73页岱字棉系统、斯字棉系统、乌干达棉系统的遗传基础复杂，系统来源不同，生态类型差异较大，从各系统中选择性状较好的品种作杂交亲本，杂种后代都表现较好鲁棉1号、陕棉4号、豫棉1号、泗棉2号、鄂沙28、鄂荆92等（亲本之一：岱字棉15）以斯字棉2号的衍生品种为亲本之一，杂交育成的优良品种有冀棉8号等。棉花杂交育种的经验1/15/202317共73页4、配合力（combiningability）原则：杂交亲本应具有较好的配合力选择一般配合力高的亲本，在此基础上选择特殊配合力高的杂交组合，以提高基因的累加效应，从中选育新品种配合力的高低只有通过测配杂交组合，根据后代的表现才能知道油菜：206A角果粒数的一般配合力高，是很多高产组合的亲本；华杂6号双亲的特殊配合力高优良品种≠优良亲本：好品种不一定是个好亲本，而好亲本最好同时也是个好品种（一个优良亲本，其配合力高，且自身综合性状也优良）1/15/202318共73页第三节杂交技术与杂交方式一、杂交技术调节开花期控制授粉授粉后的管理

1/15/202319共73页二、杂交方式杂交方式：指一个杂交组合里要用多少亲本，以及亲本间如何配置的问题1/15/202320共73页（一）单交（singlecross）又称成对杂交，用两个亲本进行杂交。以符号A×B或A/B表示正反交（reciprocalcross）：如果称A（♀）/B（♂）为正交，则B（♀）/A（♂）为反交中棉12（乌干达4号×邢台6871）、徐州514（中7×徐州114）1/15/202321共73页棉花叶形正交和反交的F1和F2表现1/15/202322共73页又称多亲杂交、复合杂交：涉及三个或三个以上的亲本，要进行两次或两次以上的杂交三交、双交、四交、五交…、聚合杂交（二）复交（multiplecross）1/15/202323共73页1、三交（threewaycross）三交：3个亲本进行两次杂交表示为A/B//C，即(A×B)×C：/表示第一次杂交，//表示第二次杂交，即先将A、B杂交，A作母本，B作父本，子一代A/B再与C杂交如果三交方式为A//B/C，则表示以A作母本，子一代B/C作父本再次杂交1/15/202324共73页三交育种实例农大17×鹅冠168(穗长、晚熟、茎粗壮)F1×早洋麦(综合性状好、穗小)农大45及其选系东方红1,2,3号(中晚熟、穗大、综合性状好)1/15/202325共73页2、双交(doublecross)双交：是指两个单交的F1再杂交，参加杂交的可以是三个或四个亲本。

(A×B)×(C×D)或A/B//C/D(A×C)×(C×D)或A/C//C/D1/15/202326共73页双交育种实例1(综合性状好,不抗病)（秆矮壮,穗大,抗锈病）越冬性强,成穗率高,晚熟冬性,晚熟,抗三锈F1×F1农大139(综合性状好，穗较大，成穗率高，抗锈，越冬性好，分蘖力高，成熟偏晚)农大183×维尔1817×309831/15/202327共73页双交育种实例2华北672х辛石麦早熟1号х华北672(综合性状好,丰产,晚熟,粒小,不抗病)抗三锈,早熟,粒大抗三锈,综合性状好F1хF1北京10号(株矮,秆壮,长相好,中熟,抗锈能力有所提高,丰产,粒中等)1/15/202328共73页3、四交四交：四个亲本先后杂交

(AхB)хCхD或A/B//C/3/D或A/B//C///D五交，六交……1/15/202329共73页4、循序杂交也叫添加杂交或阶梯杂交：多个亲本逐个参与杂交的方式。每杂交一次，加入一个亲本的性状。添加的亲本越多，杂种综合优良性状越多，但也可能综合不良性状杂交方式:A/B//C/3/D/4/E……在采用4个以上亲本进行循序杂交时，一般要求各个亲本综合性状都较好，且杂交次序越后，对亲本综合性状水平要求越高1/15/202330共73页循序杂交需注意的问题①遗传力高的性状先进行杂交②综合性状好的亲本后用于杂交③当单交亲本之一的优良性状为隐性时，应将F1自交后再与第三个亲本杂交。

1/15/202331共73页5、聚合杂交（Convergentcross）

概念：通过多次杂交将多个亲本的优良性状聚合在一个后代群体中的杂交方式。

类别：分为最大基因重组、超亲基因重组、超亲基因重组与不完全回交结合、超亲基因积累与回交结合的原则进行的聚合杂交等四种类型1/15/202332共73页第一年 A×BC×DE×FG×HA占50%第二年 × × A占25% 第三年 × A占12.5%（1）根据最大重组原理的聚合杂交：1/15/202333共73页

第一年 A×BA×CA×DA×EA占50%第二年 × × A占50% 第三年 × A占50% （2）根据超亲重组原理的聚合杂交：1/15/202334共73页（3）根据超亲重组与不完全回交结合原理的聚合杂交：第一年 A×BA×CA×DA×EA占50%第二年 ×A×A×A×AA占75% 第三年 ××A占75% 第四年 × A占75%1/15/202335共73页（4）根据超亲积累与回交结合原理的聚合杂交（聚合回交）：第一年A×BA×CA×DA×E A占50%第二年A2×BA2×CA2×DA2×E A占75%第三年A3×BA3×CA3×DA3×E A占87.5%第四年A4×BA4×CA4×DA4×E A占93.8%第五年 × × A占93.8%

第六年 × 1/15/202336共73页复交方式的应用

随着生产的发展，育种目标日益全面，复交方式已被广泛应用。如我国棉花育种中，上世纪70年代复交育成的品种只有7个，占杂交育成品种总数的18%；而80年代复交育成的品种有24个，占杂交育成品种数的52%。1/15/202337共73页甘蓝型油菜中油821的选育过程1/15/202338共73页甘蓝型油菜中油821的选育过程1/15/202339共73页（三）多父本授粉用一个以上父本品种的混合花粉对一个母本进行一次授粉的方式。如甲×(乙+丙)方法：将母本种植在若干选定的父本之间，去雄后任其自然授粉1/15/202340共73页（四）回交两个品种杂交后，子一代再和双亲之一重复杂交，称为回交（backcross）符号表示：(A×B)×A×A或A3/B或A3×B回交是杂交的一种特殊形式1/15/202341共73页第四节、杂种后代的选择一、系谱法1/15/202342共73页（一）系谱法(PedigreeMethod)系谱法是从杂种第一次分离世代（单交F2，复交F1）开始选株，分别种成株行，即系统，以后各世代均在优良的系统中选择优良单株，直到选出优良一致的系统，并将其升级进行产量比较试验为止的过程。1/15/202343共73页F1选优势组合F2选择优势组合中的优良单株F3选定优良的系统F4促进系统的稳定（二）系谱法的工作要点1/15/202344共73页杂种各世代工作内容简表同上。按升级时选种圃编号。同F4。全部小区分收、分脱，测产。同F4鉴定系统产量的一致性，选择优良品系升级。同F4小区条播,设重复。选种圃同F4。F599(1)-1-1-1按系统分收当选株。优系分别混收。优良系统群内选优系，优系内选优株，选优良系统升级。株行点播，姊妹系相邻种植。系统群间差异明显，群内系间有差异，开始出现一致系统F499(1)-1-1按系统分收当选株。优良系统中选单株。按组合株行点播。系统间差异明显，系统内有分离F399(1)-1按组合收当选株。选单株，淘汰组合。同上分离F299(1)按组合混收。淘汰组合，拔除假杂种。按组合点播一致，有优势F1收获后室内编号收获方法工作内容种植方法性状表现世代1/15/202345共73页系谱法育种示意图1/15/202346共73页二、混合法(bulkmethod)

（一）工作要点：

在自花授粉作物的杂种分离世代，按组合混合种植，不加选择，直到估计杂种后代纯合百分率达到80%以上时，才开始选择一次单株，下一代即成为系统（株系），然后选拔优良系统进行升级试验。1/15/202347共73页

育种目标涉及的许多性状是数量性状，受多基因控制，在杂种早代纯合个体很少。（二）理论依据：1/15/202348共73页系谱法与混合法的比较系谱法从第一次分离世代开始选单株，直至外部形态性状基本稳定；混合法在分离的早期世代不选单株，按组合混合种植，直到群体中纯合体频率达80%左右的世代选择一次单株；在获得稳定株系后，两种方法在处理品系方面采用相同或相似的手段。

选择方法比较：1/15/202349共73页系谱法与混合法的比较对质量性状及遗传力高的数量性状系谱法可及早掌握优良材料，效率高；对遗传力低的数量性状混合法在晚代进行选择，效果好；系谱法利于消除不同植株间的生存竞争，保留育种目标性状，混合法利于发展植株的适应性和抗逆性，但也会保留不利性状。

选择效果比较：1/15/202350共73页系谱法与混合法的比较系谱法工作量大，混合法工作量小；系谱法便于及时繁殖推广优良品种；系谱法系谱详尽，且当代选择结果在次年可得到验证；混合法育种年限较长。工作量等比较：1/15/202351共73页三、衍生系统法(derived-linemethod)

衍生系统：指可追溯于同一单株的混播后代群体。在杂种第一或二次分离世代选择一或二次单株，随后改用混合法种植各单株形成的派生系统，每代根据派生系统的综合性状、产量表现及品质测定结果，选留优良派生系统，淘汰不良派生系统，直到当选派生系统的外观性状趋于稳定时，再进行一次单株选择，下年种成株系，以后选优系进行产量试验

1/15/202352共73页衍生系统法的优点系谱法与混合法相结合：在混合进级过程中，表现了混合法的优点，在杂种早代选株又体现了系谱法的优点。既可尽早获得优良株系材料，又可在系统内保存较大的变异。既可减少早期世代的工作量，又可避免混播条件下群体中不同类型的竞争。1/15/202353共73页四、单籽传法(SingleSeedDescentMethod)即SSD法

从杂种第一次分离世代开始，每株取1粒(或者2粒)种子混合组成下一代群体，直到纯合程度达到要求时(F6及以后世代)再按株(穗)收获，下年种成株(穗)行，从中选择优良株(穗)系，以后进行产量比较1/15/202354共73页

加性效应在世代间是稳定的：随着世代推进，株系间加性遗传方差逐代增大，株系内加性遗传方差逐代减小“一粒传”的理论依据1/15/202355共73页杂种后代处理方法比较图1/15/202356共73页第五节杂交育种程序1、原始材料圃和亲本圃2、选种圃、杂种圃或混合种植圃3、鉴定圃4、品种比较试验5、区域试验，生产试验，多点试验6、种子繁殖一、杂交育种程序1/15/202357共73页1、原始材料圃和亲本圃种植原始材料或亲本1/15/202358共73页小麦原始材料圃的苗期1/15/202359共73页