2023学年完整公开课版回交育种

单元六作物育种方法

6-4回交育种杂交育种的一种特殊方式甲品种：有许多优良性状，而个别性状有欠缺；乙品种：具有甲品种欠缺的优良性状；?

苏香粳1号（感稻瘟病）回交导入抗病基因

杂交与回交比较？一、概念

表示方法

[（AXB）XA]XA……；

A3

XB；

AX3/B

BC1回交一次BC1F1回交一次的一代

BC2回交二次BC2F2回交两次自交一次二代

A×B

F1×ABC1F1×A

BC2F1BC2F2二、回交育种的意义及遗传效应(一)、回交育种的意义速度快，在改良作物品种个别缺点时是一种快速有效方法精确改良某个性状非常有效控制育种群体发展方向控制杂种后代群体规模(二)、回交的遗传效应1、回交群体中纯合基因型比率在回交杂合基因群体中，杂合基因型逐渐减少，纯合基因型相应地增加，纯合基因型变化的频率是(1-1/2r)n(n为杂种的杂合基因对数，r为回交(自交)的次数)，其中纯合基因型仅为轮回亲本的基因型。

假设二亲本只有一对基因的差异：

世代数12345678Aa×Aa25.037.543.7546.8848.4449.2249.6150Aa×AA50.07587.593.7596.8898.4499.2299.66一对基因自交和回交群体内AA型个体的比率(%)就一种纯合基因型来说，回交比自交达到某种纯合基因型个体的频率快。F1自交和回交后代群体内某种纯合基因型(轮回亲本基因型)出现的频率基因对数(n)1234567nF1

×F11/41/161/641/2561/10241/40961/16384(1/4)nF1

×纯合亲本1/21/41/81/161/321/641/128(1/2)n回交次数和涉及基因对数与后代群体内具轮回亲本纯合基因型个体的%基因对数(n)回交代数(r)12345678910

150758894979899100-100-100-532451728592969899100-106265273859296989915113386279899497992072853738592969830214396279899497408285373869296504204668829195759315675869310042146688291

在不加选择的情况下：

回交的最后产物为轮回亲本；在选择的情况下：

可得到非轮回亲本的目标性状+轮回亲本综合性状的后代，即将供体亲本的目标性状转移到受体亲本。

2、回交消除不利基因连锁的概率

例：抗病亲本乙（抗病基因R与不良基因b连锁）：消除不利基因的概率（不选择情况下）1-（1-p）m+1P：连锁基因的重组率，m回交次数。重组率消除非目标基因的概率回交5次自交5代0.500.980.500.200.740.200.100.470.100.020.110.020.010.060.010.0010.0060.001三.回交育种方法

(一)、回交亲本选择轮回亲本（受体亲本）应选用在当地栽培时间长,综合性状好，某一、二个性状存在缺点，经数年改良后仍有发展前途的推广品种或最有希望推广的优良品种。非轮回亲本（供体亲本）：

它必须具备轮回亲本所缺少的那一、二个优良性状，而且这一、二个优良性状要非常突出。控制该性状的基因只能有一、两个，最好是显性的，较高的遗传力，尽可能没有严重缺点，不与不利性状基因连锁。（二）、回交的次数

以轮回亲本的特征特性基本得到恢复为准。一般双亲差异小，回交次数可少些；相反，亲本差异大，或目标性状与不良性状连锁时，应适当增加回交次数。

1.轮回亲本性状的回复程度轮回亲本性状的回复在不存在基因连锁的情况下，如果双亲间有n对基因差异，则回交r次以后，从轮回亲本导入基因的纯合体比率可按公式（1-1/2r）n计算出来。世代数12345678Aa×AA50.07587.593.7596.8898.4499.2299.66回交次数和涉及基因对数与后代群体内具轮回亲本纯合基因型个体的%基因对数(n)回交代数(r)12345678910

150758894979899100-100-100-532451728592969899100-106265273859296989915113386279899497992072853738592969830214396279899497408285373869296504204668829195759315675869310042146688291

2.非轮回亲本的目标性状和不利性状连锁的程度：假如用P表示重组率，那么打破不利的连锁，获得希望的重组类型的机率为1-（1-P）r。r是表示回交的次数。不同重组率下经不同次数的回交后出现重组类型的频率（%）回交次数(r)连锁基因的交换值(p)0.50.20.10.020.010.00115020.010.02.01.00.127536.019.04.02.00.2387.548.827.15.93.00.3493.859.034.47.83.90.4596.967.240.99.24.90.5698.473.846.911.45.90.6799.279.052.213.26.80.7899.683.257.014.97.70.8999.887.161.316.68.60.93.严格选择有助于轮回亲本性状的迅速恢复，可以减少回交次数。严格选择相当于多做1-3次回交。

（三）、回交中所需要的植株数

log(1-a)n≥log(1-p)m代表所需的植株数，p代表在杂种群体中合乎需要的基因型的期望比率，α代表机率水准。问题：1、在选用轮回亲本和非轮回亲本时要注意哪些问题？2、总结回交遗传效应？独立阅读教材及云课堂学习资源10min，小组讨论8min，抽查，全班交流7min。

在回交中所需要的植株数需要转移的基因数回交后代目标基因型比例回交后代群体植株数概率平准0.95概率平准0.9911/24.36.621/410.416.031/822.434.541/1646.371.251/329514661/64191296(四)、回交育种程序年次回交程式工作内容1A×B杂交，A为轮回亲本，B为抗病亲本，抗病性为显性2F1×AF1回交于A3BC1F1×A从回交一代中选择抗病株回交于A4BC2F1×A从二次回交一代中选择抗病株回交于A年次回交程式工作内容5BC3F1×A从三次回交一代中选择抗病株回交于A6BC4F1四次回交F1自交并选择优良抗病株7BC4F2自交选择抗病株种成株系，选择农艺性状优良的抗病株系杂交：双亲杂交，F1

回交于轮回亲本；选择：从回交后代中选择具有目标性状（非轮回亲本）和综合性状（轮回亲本）的植株与轮回亲本连续回交；纯合：自交纯化，在自交过程中选择具有目标性状且农艺性状优良的植株及稳定系统。按常规进行产量比较试验，区域试验，生产试验。

问题：分析回交育种程序1.A（优良品种）×B（抗病）rr×RR2.A（优良品种）×B（抗病）RR×rr学生独立思考分析10min，小组讨论8min，教师抽查，全班交流7min。质量性状基因的回交转育当被转移的目标性状为显性时

轮回亲本非轮回亲本P

甲AABBcc×

aabbCC

乙

F1

AaBbCc

×

AABBccBC1

A—B—Cc

×

AABBccBC2

A—B—Cc

×

AABBccBC3F1

A—B—CcBC3F2

A—B—C—BC3F3

AABBCC由一对显性基因控制的性状转移每代选择的性状为乙的输出性状

显性单基因回交转育质量性状基因的回交转育2.当被转移的目标性状为隐性时隐性单基因回交转育数量性状基因的回交转育控制某一性状的基因的数目：增加种植的植株数，即回交后代必须有相当大的群体。选择目标性状比预期要求更好和更高的材料。环境条件对目标性状基因表现的影响

每回交一次，接着就进行自交一次，并在BC1F2群体进行选择。（五）回交方法育种目标：小麦大棍棒53号:抗秆锈病、抗腥黑穗病、抗麦秆蝇

种质资源：

大棍棒:易感多种病虫害,但综合性状优良马丁:抗腥黑穗病道逊:抗麦秆蝇希望:抗秆锈病逐步回交法

即在同一回交方案中同时转移几个目标性状基因。选择几个分别具有不同目标性状基因的供体亲本，这几个亲本的基因应该都是独立遗传的。先以一个供体亲本进行性状转移，获得一个性状得到改良的材料后，再以它为轮回亲本，进行第二个性状的转移，如此等等马丁

×大棍棒用大棍棒作轮回亲本BC6自交1932年选出抗腥黑穗病的大棍棒小麦品种道逊

×大棍棒用大棍棒作轮回亲本BC3F1自交BC3F2用抗腥黑穗病的大棍棒小麦作轮回亲本BC5F1自交BC5F21937年选出抗腥黑穗病和抗麦秆蝇的大棍棒小麦希望×巴特用巴特做轮回亲本BC3F1×大棍棒用大棍棒做轮回亲本BC4

用抗腥黑穗病大棍棒做轮回亲本BC6

用抗腥黑穗病和麦秆蝇的大棍棒小麦做轮回亲本BC8

再自交，于1939年育成了抗三种病虫害（抗秆锈病、抗腥黑穗病、抗麦秆蝇）的大棍棒53号抗秆锈病“巴特”双回交法分散在A和B两个品种内时,先将A和B杂交,并用其F1分别同轮回亲本A和B进行回交。从每次回交后代群体中,选取具有轮回亲本优良性状的个体再进行回交数次。最后一次回交后进行自交,育成两个品系,一个具有B品种优良性状的A品系,一个具有A品种优良性状的B品系。将A和B两个品系杂交,再自交,就会育成优于双亲的改良品种。B×

AF1×ABC1×ABC2×ABC3

B×AB×F1B×BC1B×BC2BC3BC3F2×BC3F2自交自交F1F2自交选出优于双亲的品种双回交法在玉米自交系的改良上的应用示意图每代选种皮柔嫩，具有香味的个体进行回交A品系B品系聚合回交法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×B

A×C

A×D

A×E

A占50%第二年

A2×B

A2×C

A2×D

A2×E

A占75%第三年

A3×B

A3×C

A3×D

A3×E

A占88%第四年

A4×B

A4×C

A4×D

A4×E

A占94%第五年

× × A占94%

第六年

× A(BCDE)（六）回交育种法的应用价值及其局限性

应用价值：既可保持轮回亲本的基本性状，又增添了非轮回亲本特定的目标性状。育种群体比杂交育种所需的群体小，在回交育种过程中，主要是针对被转移的目标性状进行选择，所以可以利用温室、异地或异季加代以缩短育种年限。有利于打破目标基因与不良基因间的连锁，增加基因重组频率，提高优良重组类型出现的机率。用回交法育成的品种形态上与轮回亲本大体相似，在轮回亲本品种的推广地区容易为农民所接受。局限性：如果轮回亲本选择得不恰当，则回交改良的品种往往不能适应农业生产发展的要求。虽可以逐步回交法，但延长了育种年限。往往仅限于由少数主基因控制的性状，至于改良数量性状则比较困难，回交的每一世代都需进行人工杂交，工作量很大。目标基因可能存在多效性，或目标基因与不利基因紧密连锁仍是回交育种中需要克服的重大障碍。回交群体回复为轮回亲本基因型经常出现一些偏离。

五、回交育种的用途（一）选育近等基因系和多系品种

如：抗病的多系品种，选择一个综合性状好的品种为轮回亲本同具有不同抗病基因的非轮回亲本回交.育成以A品种为遗传背景但具有不同抗性基因的近似品系，然后根据需要混合其中若干品系组成多系品种用于生产。（二）杂种优势利用中，不育系和恢复系的回交转育提莫菲维小麦的细胞质置换上普通小麦的细胞核育成提型小麦雄性不育系的核代换过程♀西非高梁×♂南非高梁迈罗S（RfRf）卡佛尔N（rfrf）F1可育S（Rfr