近亲繁殖与杂种优势PPT

关于近亲繁殖与杂种优势PPT第一页，共三十三页，编辑于2023年，星期三一、近亲繁殖的概念近亲繁殖：也称近亲交配，是指血统或亲缘关系相近的个体间的交配。根据近亲繁殖的近远程度一般可分为：

★全同胞（同父母的兄妹）

★半同胞（同父异母或同母异父的兄妹）

★亲表兄妹交配第一节近亲繁殖及其遗传学效应第二页，共三十三页，编辑于2023年，星期三自体受精或自花授粉回交全同胞半同胞表兄妹品种内品种间远缘杂交第三页，共三十三页，编辑于2023年，星期三《婚姻法》第七条第一项规定：“直系血亲和三代以内的旁系血亲”禁止结婚。

直系血亲是具有直接关系的亲属，即生育自己和自己所生育的上下各代亲属。例如父母与子女、祖父母与孙子女、外祖父母与外孙子女等。直系亲属不管代数多远，均不得结婚。（包括养父母）

三代以内的旁系血亲是在血缘上和自己同出于三代以内的亲属。旁系血亲是具有间接血缘关系的亲属，即非直系血亲而在血缘上和自己同出一源的亲属。例如舅父、姨母、表兄弟姊妹和自己同源于外祖父母，自己是第一代，母亲和舅父、姨母是第二代，外祖父母是第三代，而这些亲属都源于第三代，所以自己与舅父、姨母、表兄弟姊妹之间也是三代以内旁系血亲。第四页，共三十三页，编辑于2023年，星期三植物群体或个体近亲繁殖的程度通常是根据天然杂交率的高低而划分的。一般可分自花授粉植物、常异花授粉植物和异花授粉植物三种类型自花授粉植物（self-pollinatedplant）天然杂交率为1－4%，如水稻、小麦、大豆、烟草常异花授粉植物（oftencross-pollinatedplant）天然杂交率为5－20%,如高粱异花授粉植物（cross-pollinatedplant）天然杂交率为＞20－50%,如玉米、白菜、油菜等第五页，共三十三页，编辑于2023年，星期三二、自交的遗传学效应（一）导致杂合基因型的纯合一对杂合基因连续自交的后代基因型比例的变化第六页，共三十三页，编辑于2023年，星期三设以一对基因为例：AA×aaF1：100%杂合体，F1自交产生F2，将分离1/4AA∶2/4Aa∶1/4aa，F2群体：纯合体(AA和aa)占1/2，杂合体(Aa)也占1/2。如继续自交，纯合个体只产生纯合的后代，而杂合的个体则又产生1/2纯合的后代。这样连续自交r代，其后代群体中杂合体将逐代减少为(1/2)r，纯合体将相应地逐代增加为1－(1/2)r第七页，共三十三页，编辑于2023年，星期三n对异质基因自交r代后，Fr＋1群体中纯合个体数可用[1＋(2r-1)]n

的展开式来计算前一项为1，其n次方表示具有杂合基因对的个体数，后一项为(2r-1)，其n次方表示具有纯合基因对的个体数条件：各对基因独立遗传各种基因型后代的繁殖能力相同Fr＋1群体中纯合率也可用(1-1/2r)n×100％计算自交后代纯合体增加的速度，决定于异质基因的对数和自交的代数第八页，共三十三页，编辑于2023年，星期三例如设有3对异质基因，自交5代，即n＝3，r＝5，则代入上式展开为：

[1＋(2r-1)]n＝[1＋(25-1)]3

＝1＋93＋2883＋29791

上列数字说明在F6群体中，一个个体的三对基因均为杂合，93个个体的二对基因杂合和一对基因纯合，2883个个体的一对基因杂合和二对基因纯合，29791个个体三对基因均为纯合。纯合率为：29791/32768＝90.91%或纯合率＝(1-1/2r)n×100％＝(1-1/25)3×100％＝90.91％第九页，共三十三页，编辑于2023年，星期三

（二）淘汰有害隐性纯合体

杂合体通过自交能够导致等位基因纯合，使隐性性状得以表现出来，从而可以淘汰有害的隐性个体，改良群体的遗传组成

（三）获取不同纯合基因型

杂合体通过自交遗传性状分离和重组，使同一群体内出现多个不同的纯合基因型。例如，两对基因的杂种AaBb，通过长期自交自然会分离为：AABB、AAbb、aaBB和aabb四种纯合的基因型。第十页，共三十三页，编辑于2023年，星期三三、回交的遗传学效应回交（backcross）也是近亲繁殖的一种方式，指杂种后代与其两个亲本之一的再次交配，例如

甲×乙

甲×乙

↓

↓

F1×乙

或

F1×甲

↓

↓

BC1×乙

BC1×甲

↓

↓

BC2

BC2用于连续回交的亲本称为轮回亲本第十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期三三、回交的遗传效应基因代换通过连续回交，其后代细胞核内基因将逐渐被轮回亲本的核内基因所取代，后代性状的表现将趋同于轮回亲本。定向纯合回交后代的基因型纯合严格受其轮回亲本的控制第十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期三非轮回亲本轮回亲本第十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期三回交后代纯合率虽然同样可以用公式(1-1/2r)n

估算。n指杂合基因对数，r指回交代数。但：自交导致的纯合是多方向的，后代群体可产生多种纯合基因型。涉及的基因座位数越多，出现的纯合基因型种类也越多，某一种基因型的纯合率为：(1-1/2r)n×(1/2)n

累加为(1-1/2r)n而在回交中，后代基因纯合是定向的，即轮回亲本一种基因型，其纯合率(1-1/2r)n回交与自交的区别第十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期三一、约翰生的菜豆粒重遗传试验1.将菜豆天然混杂群体按豆粒重分类播种，从中选择19个单株自交得到19个株系；株系间平均粒重有明显差异，并能够稳定遗传（图）2.在19个株系中6年连续选择（表、图）L1选择得到最轻/最重为370mg/374mg；L19选择得到最轻/最重为691mg/677mg。表明：在L1到L19这些株系之内轻粒和重粒的后代平均粒重彼此几乎没有差异。第二节纯系学说第十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期三菜豆天然混杂群体中选择第十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期三19个株系内6年连续选择第十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期三二、纯系学说的内容纯系与纯系学说：纯系是指从一个基因型纯合个体自交产生的后代。纯系学说认为在自花授粉植物的天然混杂群体中，可分离出很多基因型纯合的纯系，并认为：1.自花授粉植物天然混杂群体，可以(选择)分离出许多纯系。因此，在一个混杂群体内选择是有效的。2.纯系内个体间差异由环境影响造成，不能遗传。所以在纯系内继续选择是无效的。基因型和表现型的概念也是由约翰生根据上述研究结果提出的。第十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期三三、约翰生的“纯系学说”对遗传学的贡献1.确认了数量性状是可以真实遗传的2.分清了可遗传的变异和不可遗传的变异。指出选择遗传变异的重要性。在自花授粉作物的天然混杂群体中单株选择是有效的，但是在一个经过选择分离而基因纯合的纯系里继续选择是无效的3.分清了基因型和表型的概念。这对后来研究遗传基础、环境和个体发育的相互关系起了很大推动作用第十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期三四、纯系学说的发展1.纯系的纯是相对的、暂时的。纯系繁育过程中，由于突变、天然杂交和机械混杂等因素必然会导致纯系不纯。在良种繁育工作中，要保持品种的纯度，必须提纯留种，防止混杂退化。2.纯系继续选择可能是有效的。纯系中可能由于突变和天然杂交产生遗传变异，出现更优个体。优良品种内继续选择(优中选优)是自花授粉植物系统育种的理论基础依据。第二十页，共三十三页，编辑于2023年，星期三一、F1杂种优势表现杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象杂种优势表示方法：中亲优势超亲优势F1超过双亲平均值的数量中亲优势：超亲优势：

第三节杂种优势第二十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期三珍汕97明恢63汕优63杂交水稻第二十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期三二、F2杂种优势衰退由于F2群体内出现的性状的分离和重组，所以F2与F1相比较，生长势、生活力、抗逆性和产量等方面都显著的表现下降，即所谓衰退现象。第二十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期三三、杂种优势遗传假说显性假说（dominancehypothesis）Bruce等人(1910)提出。认为杂种优势是由双亲的显性基因全部聚集在杂种中所引起的互补作用AA＝Aa>aa根据该假说，杂种优势可以固定只考虑到基因的累加效应，有局限性。第二十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期三以玉米的两个自交系为例，假定它的有5对基因互为显隐性的关系，分别位于两对染色体上。设纯合基因（aa）对性状发育的作用为1，而各显性纯合和杂合基因（AA和Aa）的作用为2。杂交后代表现如下：

AbCDeaBcdEP×

AbCDeaBcdE(2+1+2+2+1=8)↓(1+2+1+1+2=7)

AbCDeF1

aBcdE（2+2+2+2+2=10）第二十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期三超显性假说（overdominancetheory）认为杂种优势来源于双亲基因型的异质结合所引起的基因间的互作。根据这一假说，等位基因间没有显隐性的关系。杂合等位基因的相互作用大于纯合等位基因间的作用A1A1<A1A2>A2A2根据该假说，杂种优势完全不能固定，因为基因一旦纯合，杂种优势就消逝，也有局限性。第二十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期三

举例分析：玉米自交系杂交

a1b1c1d1e1a2b2c2d2e2P×

a1b1c1d1e1a2b2c2d2e2（1+1+1+1+1=5）（1+1+1+1+1=5）

a1b1c1d1e1F1

a2b2c2d2e2（2+2+2+2+2+=10）

由此可见，F1的杂种优势可以显著地超过双亲。第二十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期三一、近亲繁殖的利用固定优良性状近交使基因纯合，再结合严格选择，可固定优良性状，淘汰不良性状个体保持个别优秀个体的优良血统发现和淘汰遗传缺陷近交是一种特殊的育种手段，可加快优良性状的固定和扩散、揭露隐性有害基因、提高杂交亲本的纯合性。注意防范衰退现象：控制近交系数F；严格淘汰第四节近亲繁殖和杂种优势在育种上的应用第二十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期三近交程度对基因纯合速度的影响A：自交6代，纯合体几乎达100%；B：全同胞交配8代纯合子达90%以上；C：半同胞交