近亲繁殖与杂种优势

近亲繁殖与杂种优势第一节近亲繁殖及其遗传效应第二节纯系学说第三节杂种优势第十三章近亲繁殖与杂种优势第2页,共38页，2024年2月25日，星期天第一节近亲繁殖及其遗传效应一、近亲繁殖的概念二、近交程度的度量三、自交的遗传效应四、回交的遗传效应第3页,共38页，2024年2月25日，星期天一、近亲繁殖的概念■近亲繁殖也叫近亲交配，是指血统或亲缘关系相近的个体间交配，也就是指基因型相似的个体间交配。◆全同胞(full-sib)：同父母的兄妹交；◆半同胞(half-sib)：同父或同母兄妹交；◆亲表兄妹(first-cousins)交配(交配个体间有一个共同祖代)。

按亲本间的亲缘关系远近可将近交分为：◆回交第4页,共38页，2024年2月25日，星期天◆自交(selfing)：即植物通过自花授粉(self-fertilization)方式产生后代的过程，其雌雄配子来源于同一植株或同一朵花。在植物遗传研究和育种工作中，为了保持生物遗传特性的纯合稳定，常需要人为控制进行自交。近亲繁殖中最极端的方式称为自交第5页,共38页，2024年2月25日，星期天二、近交程度的度量◆（一）近交系数近亲繁殖的程度，用近交系数(F)来度量：指个体的某个基因位点上两个等位基因来源于共同祖先某个基因的概率。第6页,共38页，2024年2月25日，星期天同一基因座上的两个等位基因，如果分别来自没有亲缘关系的两个祖先，即使功能上是相同的，仍然不能看着在遗传上是等同的；只有同一祖先某一基因座上的某个等位基因的拷贝，在遗传上才是等同的。两个有亲缘关系的个体有可能从共同祖先那里得到同一个基因。第7页,共38页，2024年2月25日，星期天这两个个体交配，又有可能把同一个基因传递给同一个子女。这样，下代个体得到的一对等位基因可能不仅是纯合的，而且在遗传上也是等同的。一个个体得到这样一对在遗传上完全等同的基因的概率就是近交系数。第8页,共38页，2024年2月25日，星期天

例如，杂合体Aa自交，子代中一半是纯合体AA、aa。纯合体AA或aa，不仅是纯合的，而且在遗传上也是等同的。因为AA（或aa）就是杂种亲本仅有的两个基因之一的两份拷贝。自交一代中，纯合体占1/2，就是两个等位基因在遗传上等同的个体的比例是1/2，也就是近交系数等于1/2。

第9页,共38页，2024年2月25日，星期天（二）近交系数的计算

♀A1A2、♂A3A4子代的基因型为同胞兄妹间随机交配，子女中应该有四种纯合基因型，A1A1、A2A2、A3A3和A4A4

这些纯合体的两个等位基因不但是纯合的，在遗传上也是等同的。这些纯合体出现的概率累加起来，就等于全同胞交配后代的近交系数，F＝1/4。

第10页,共38页，2024年2月25日，星期天全同胞交配子代近交系数的计算第11页,共38页，2024年2月25日，星期天

如果双亲都是杂合体，而且等位基因的来源不同，则子代中有四种基因型。同胞间随机交配，不同基因型的配子有16种组合方式，频率各为1/16。其中纯合体占16/64，即1/4，这就是全同胞交配的近交系数。

第12页,共38页，2024年2月25日，星期天近交系数的计算第13页,共38页，2024年2月25日，星期天三、近交的遗传学效应（一）杂合基因分离，后代群体遗传组成趋于纯合化（二）等位基因纯合，使隐性基因表现出来，淘汰有害的隐性性状(基因)，改良群体遗传组成第14页,共38页，2024年2月25日，星期天AA×aa→F1Aa，F1自交产生F2，1/4AA、1/2Aa和1/4aa。F1100％Aa，F2中50%AaF3代中，3/8AA、2/8Aa、3/8aa，Aa的比例下降到1/4。

杂合体自交导致基因的分离和纯合第15页,共38页，2024年2月25日，星期天

杂合体Aa连续自交后代基因型比例的变化第16页,共38页，2024年2月25日，星期天（三）每自交一代，杂合体比例下降1/2，逐渐→0，但是只要没有选择在起作用，就永远不会等于0。（四）纯合体增加的速度和强度，杂合体下降的速度和强度，与所涉及的基因对数、自交次数和是否选择有关。（五）设n对异质基因，自交r代，其后代群体中纯合体的比例为：第17页,共38页，2024年2月25日，星期天杂合基因对数与自交后代纯合速度的关系第18页,共38页，2024年2月25日，星期天应用这个公式的2个前提条件各对基因是独立遗传的，不存在连锁；各种基因型个体的生活力、繁殖力相等。第19页,共38页，2024年2月25日，星期天隐性性状通过自交得以表现

在异交物种中，有害的隐性基因多存在于杂合体中，一旦自交或近交，隐性基因得以纯合而表现隐性有害性状。自花授粉植物由于长期自交，有害的性状已经被长期的自然选择和人工选择所淘汰，后代中很少出现隐性有害性状，也不会因为近交而使生活力显著降低。第20页,共38页，2024年2月25日，星期天自交导致遗传性状的稳定纯合体在遗传上是稳定的，杂合体在遗传上是不稳定的。自交使得基因型不断得到纯合，从而使遗传性状的表现稳定一致。自交和近交对于农作物品种的保纯和物种的稳定性都具有重要的意义。

第21页,共38页，2024年2月25日，星期天四、回交的遗传效应回交也是近交的一种形式。回交在遗传学研究和育种上都是常用的方法利用隐性亲本和F1回交，可以测定F1产生的配子的种类和比例。通过连续多代回交可以向特定的遗传背景中导入个别基因或染色体区段。

第22页,共38页，2024年2月25日，星期天回交的遗传效应第23页,共38页，2024年2月25日，星期天回交也能够导致基因型纯合。每回交一次，非轮回亲本的遗传组成就下降1/2。经过若干代回交，后代将基本上恢复为轮回亲本的遗传组成。一般来说，连续回交的过程都会伴随人工选择，保留非轮回亲本的目标性状，否则回交就失去了意义。

第24页,共38页，2024年2月25日，星期天回交与自交的区别回交和自交都能导致后代基因型的纯合自交后代中纯合基因型的种类多种多样而回交后代中基因型严格受轮回亲本的制约第25页,共38页，2024年2月25日，星期天假设涉及3对基因，自交后代应该有23=8种纯合基因型

AABBCCAABBccAAbbCCAAbbccaaBBCCaaBBccaabbCCaabbcc自交r次以后，后代群体中纯合基因型的比例均为

每一种纯合基因型的比例只有第26页,共38页，2024年2月25日，星期天同样涉及3对基因，回交后代只有1种与轮回亲本相同的纯合基因型

AABBCC或AABBcc或AAbbCC或AAbbcc或aaBBCC或aaBBcc或aabbCC或aabbcc回交r次以后，后代群体中这一种纯合基因型的比例为第27页,共38页，2024年2月25日，星期天第二节纯系学说一、纯系学说的概念及内容二、纯系学说的相对性第28页,共38页，2024年2月25日，星期天一、纯系学说的概念及内容（一）内容

自花授粉的一个植株的自交后代称为纯系。由基因型纯合的个体自交产生的后代群体的基因型也是纯合的，在一个自花授粉植物的天然混杂群体中，通过选择可以分离出许多纯系。丹麦遗传学家W.L.Johanson，1857－1927提出的。

第29页,共38页，2024年2月25日，星期天（二）纯系学说的内容凡由一同质的亲代自交而产生的子代为纯系自花授粉的农家品种内常存在若干纯系单株选择法的最大效能在于分离纯系已经形成纯系的群体，再进行选择无效第30页,共38页，2024年2月25日，星期天Johanson的菜豆试验从天然混杂的一批菜豆商品种子中，选出粒重显著不同的100粒种子分别播种成熟后分株收获，记录每株种子的单粒重从中又选出19个单株，每个单株后代为一个株系这些株系的平均粒重之间有明显差异，最重者高达64.2g/100粒，轻者仅35.1g同时，每个株系内又选出最重和最轻的两类种子分别播种，如此进行了6个世代第31页,共38页，2024年2月25日，星期天

（三）纯系学说的意义自花授粉植物单株选择育种的理论基础区分了可遗传的变异和不可遗传的变异在基因型杂合的群体内选择有效，在基因型纯合的群体中选择无效Johanson首次区分了表现型和基因型的概念第32页,共38页，2024年2月25日，星期天二、纯系学说的相对性纯系概念是建立在单一性状基础上的，不可能所有基因都纯合。天然杂交会导致基因重组。自发突变也会改变基因的纯合性。基因型和环境互作，会出现新的表现型。因此，“纯”只是相对的、局部的和暂时的。稻、麦中许多优良品种就是通过连续选择而育成的。所谓“纯”只是相对的、局部的和暂时的。我国的稻、麦中许多优良品种就是通过连续选择而育成的。第33页,共38页，2024年2月25日，星期天第三节杂种优势一、F1杂种优势的表现二、F1杂种优势的衰退三、杂种优势理论第34页,共38页，2024年2月25日，星期天两个遗传组成不同的亲本杂交产生的杂种F1在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量、品质等上优越于双亲的现象。杂种优势所涉及的性状大都为数量性状。

一、F1杂种优势的表现XF1第35页,共38页，2024年2月25日，星期天（一）杂种优势的度量第36页,共38页，2024年2月25日，星期天营养型，营养体发育旺盛；生殖型，生殖器官发育旺盛；适应型，适应能力增强。这种划分是相对的，仅仅是为研究方便起见，划分的依据是杂种优势表现最突出的性状。（二）杂种优势表现类型第37页