第6章回交育种汇编课件.ppt

1、2022-12-16共43页1第六章第六章 回回 交交 育育 种种n回交及其遗传效应回交及其遗传效应n回交育种及方法回交育种及方法n回交育种的特点及其应用价值回交育种的特点及其应用价值本章重难知识点本章重难知识点2022-12-16共43页2第一节第一节 回交育种的意义及回交育种的意义及 遗传效应遗传效应2022-12-16共43页3一、基本概念一、基本概念回交：回交：两个品种杂交后，子一代与其亲本之一两个品种杂交后，子一代与其亲本之一 再进行杂交，称为再进行杂交，称为回交回交 AB B为为轮回亲本轮回亲本，A为为供体亲本供体亲本 F1B BC1 (或或BC1F1),BC1B BC2（或或BC

2、2F1）回交育种：回交育种：将供体的目标性状通过将供体的目标性状通过一次或多次一次或多次 回交导入受体的育种方法称为回交育种回交导入受体的育种方法称为回交育种2022-12-16共43页4轮回亲本与非轮回亲本轮回亲本与非轮回亲本n用于多次回交的亲本称用于多次回交的亲本称轮回亲本轮回亲本（recurent parent）n只在第一次杂交时应用的亲本称只在第一次杂交时应用的亲本称非轮回非轮回亲本（亲本（non-recurent parent）（A X B）X A X A 2022-12-16共43页5受体亲本与供体亲本受体亲本与供体亲本n有利性状（目标性状）的接受者，称有利性状（目标性状）的接受者

3、，称受受体亲本（体亲本（receptor）；）；目标性状的提供目标性状的提供者，称者，称供体亲本（供体亲本（donor）（A X B）X A X A2022-12-16共43页6二、采用回交育种的条件二、采用回交育种的条件轮回亲本轮回亲本综合性状综合性状(背景性状背景性状，background character)优良，但有个优良，但有个别缺点别缺点非轮回亲本非轮回亲本恰好具有能克服缺点的有恰好具有能克服缺点的有利性状利性状(目标性状，目标性状，Target character)三、回交育种步骤三、回交育种步骤年次年次回交程序回交程序工作内容工作内容1ABB杂交，杂交，A为轮回亲本，为轮回亲本

4、，B为抗病亲本，为抗病亲本，（抗病性为（抗病性为显性显性）2 F1AAF1与与A回交回交3 BC1F1AA一次回交一代中选抗病株与一次回交一代中选抗病株与A回交回交4 BC2F1AA二次回交一代中选抗病株与二次回交一代中选抗病株与A回交回交5 BC3F1AA三次回交一代中选抗病株与三次回交一代中选抗病株与A回交回交6 BC4F1四次回交一代四次回交一代F1自交并选优良抗病株自交并选优良抗病株7 BC4F2自交，选抗病株种成株系，选农艺性状优良自交，选抗病株种成株系，选农艺性状优良的抗病株系的抗病株系2022-12-16共43页8四、回交的遗传效应四、回交的遗传效应背景性状：背景性状：每回交一次

5、，每回交一次，受体受体的有利遗传物质的有利遗传物质较上代增加一半（较上代增加一半（1-1/21-1/2r+1r+1），而），而供体供体的不利的不利遗传物质较上代减少一半（遗传物质较上代减少一半（1/21/2r+1r+1）目标性状：目标性状：不加选择不加选择，则出现的频率逐代下降，则出现的频率逐代下降直至消失；直至消失；选择选择目标性状携带者回交，则下一目标性状携带者回交，则下一代受体和供体的遗传物质各一半代受体和供体的遗传物质各一半2022-12-16共43页9（二）回交后代中受体基因的（二）回交后代中受体基因的纯合体纯合体频率频率 回交后代回交后代受体受体基因的基因的纯合体频率纯合体频率：f

6、=(1-f=(1-1/21/2r r)n n控制某性状的基因对数控制某性状的基因对数n n越少越少，回交次数，回交次数r r越越多，回交后代中该性状纯合率多，回交后代中该性状纯合率越高越高2022-12-16共43页10（三）相邻回交世代纯合体频率（三）相邻回交世代纯合体频率递增量递增量性状受性状受1 1对基因控制：对基因控制：从回交从回交r-1r-1代到代到r r代，回交后代中纯合体频率的递增量为代，回交后代中纯合体频率的递增量为1/21/2r r性状受多对基因控制：性状受多对基因控制：随基因对数的增随基因对数的增加，纯合体频率显著递增的世代逐步向加，纯合体频率显著递增的世代逐步向后推移后推

7、移2022-12-16共43页11回交次数和涉及基因对数与后代群体内具轮回亲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本纯合基因型个体的%基因基因对数对数(n)回交代数回交代数(r)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 50 75 88 94 97 98 99 100-100-100-5 3 24 51 72 85 92 96 98 99 100-10 6 26 52 73 85 92 96 98 99 15 1 13 38 62 79 89 94 97 99 20 7 28 53 73 85 92 96 98 30 2 14 39 62 79 89 94 97 40

8、 8 28 53 73 86 92 96 50 4 20 46 68 82 91 95 75 9 31 56 75 86 93 100 4 21 46 68 82 91 2022-12-16共43页12五、回交育种工作程序五、回交育种工作程序杂交杂交：中选轮回亲本和非轮回亲本杂交中选轮回亲本和非轮回亲本杂交回交：回交：选具有目标性状的回交后代与轮回亲本选具有目标性状的回交后代与轮回亲本 回交回交自交：自交：回交进行到适宜世代，自交回交进行到适宜世代，自交l-2l-2代（次）代（次）比较鉴定：比较鉴定：评判新品系是否保持着原品种的主评判新品系是否保持着原品种的主要优点，有重要缺陷的性状是否得到改

9、良要优点，有重要缺陷的性状是否得到改良2022-12-16共43页13第二节第二节 回交育种方法回交育种方法2022-12-16共43页14一、回交亲本的选择一、回交亲本的选择1 1、轮回亲本（或受体亲本）、轮回亲本（或受体亲本）n必须各方面性状都很好，仅有个别缺点需要改造必须各方面性状都很好，仅有个别缺点需要改造2 2、非轮回亲本（或供体亲本）、非轮回亲本（或供体亲本）n必须具有改进轮回亲本缺点所必须的基因必须具有改进轮回亲本缺点所必须的基因n目标性状最好不与某不利性状基因连锁目标性状最好不与某不利性状基因连锁n被转移基因最好是简单的显性基因被转移基因最好是简单的显性基因n目标性状以外的基因

10、应尽可能与轮回亲本相似目标性状以外的基因应尽可能与轮回亲本相似 2022-12-16共43页15二、回交后代的选择二、回交后代的选择1 1、被转移的目标性状为、被转移的目标性状为显性显性(一一)质量性状基因的回交转育质量性状基因的回交转育2022-12-1616 非轮回亲本非轮回亲本 轮回亲本轮回亲本P 乙乙aabbCC 甲甲AABBccF1 AaBbCc AABBcc BC1 A-B-Cc AABBcc BC2 A-B-Cc AABBcc BC3F1 A-B-Cc BC3F2 A-B-C-BC3F3 AABBCC由一对显性基因控制的性状转移由一对显性基因控制的性状转移2022-12-16共4

11、3页172 2、被转移的目标性状为、被转移的目标性状为隐性隐性 (1)同时进行回交和自交同时进行回交和自交 (2)每次回交之前均自交一次每次回交之前均自交一次2022-12-16共43页18 非轮回亲本非轮回亲本 轮回亲本轮回亲本P 乙乙aabbcc 甲甲AABBCCF1 AaBbCc AABBCC BC3F1 A_B_Cc BC3F2 A_B_cc BC3F3 AABBcc转移一对隐性基因控制的性状转移一对隐性基因控制的性状BC1 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰）BC2 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰）回交流程回交流程2022-12

12、-16共43页19 非轮回亲本非轮回亲本 轮回亲本轮回亲本1 乙乙aabbcc 甲甲AABBCC2 AaBbCc AABBCC 7 A_B_Cc8 A_B_cc9 AABBcc3-4 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰）5-6 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰）转移一对隐性基因控制的性状转移一对隐性基因控制的性状回交年限回交年限2022-12-16共43页20（二）数量性状基因的回交转育（二）数量性状基因的回交转育n与质量性状相比数量性状基因的回与质量性状相比数量性状基因的回交转育交转育较困难较困难n决定因素决定因素：控制性状的基因数目和：

13、控制性状的基因数目和环境的作用环境的作用2022-12-16共43页21数量性状改良注意：数量性状改良注意：n种植群体要大种植群体要大n非轮回亲本的目标性状要求高非轮回亲本的目标性状要求高n环境影响大时，目标性状鉴定较难环境影响大时，目标性状鉴定较难n多个目标性状基因导入时，须采用多个目标性状基因导入时，须采用逐步回交法逐步回交法2022-12-16共43页22三、回交次数三、回交次数n决定于轮回亲本性状的回复：一般决定于轮回亲本性状的回复：一般4-54-5次次n也决定于非轮回亲本的目标性状与也决定于非轮回亲本的目标性状与不利性状的连锁不利性状的连锁程度程度n严格选择严格选择可减少回交次数可减

14、少回交次数2022-12-16共43页23四、回交所需植株数四、回交所需植株数 (1-a)nm (1-p)转移基因数 1 2 3 4 5 6概率 95%4.3 10.4 22.4 46.3 95 191 99%6.6 16 34.5 71.2 146 296预期比例 1/8 1/16 1/32 1/64a:几率水平几率水平p:期望比率期望比率2022-12-16共43页24五、回交方法五、回交方法1、逐步回交法逐步回交法（stepwise backcross method）：）：当目标性状分别来自不同当目标性状分别来自不同供体时，可将受体与不同供体的回交供体时，可将受体与不同供体的回交分步骤先

15、后进行，这种方法称为逐步分步骤先后进行，这种方法称为逐步回交法回交法 2022-12-16共43页25 用回交育种法培育大棍棒用回交育种法培育大棍棒 5353号小麦的成功实例号小麦的成功实例美国加州大学美国加州大学2022-12-16共43页26马丁马丁 大棍棒大棍棒 用大棍棒作用大棍棒作轮回亲本轮回亲本BC6自交自交1932年选出抗腥黑穗年选出抗腥黑穗病的大棍棒病的大棍棒35品种品种先选育抗腥黑穗病的大棍棒先选育抗腥黑穗病的大棍棒35352022-12-16共43页27道逊道逊 大棍棒大棍棒 用大棍棒作轮回亲本用大棍棒作轮回亲本BC3F1自交自交BC3F2用用抗腥黑穗病抗腥黑穗病的大棍的大棍

16、棒小麦作轮回亲本棒小麦作轮回亲本BC5F1自交自交BC5F21937年选出抗腥黑穗病和抗年选出抗腥黑穗病和抗麦秆蝇的大棍棒小麦麦秆蝇的大棍棒小麦再选育抗腥黑穗病再选育抗腥黑穗病和抗麦秆蝇的大棍和抗麦秆蝇的大棍棒小麦品种棒小麦品种抗麦秆蝇抗麦秆蝇2022-12-1628希望希望巴特巴特用巴特做轮回亲本用巴特做轮回亲本BC3F1 大棍棒大棍棒 用大棍棒做轮回亲本用大棍棒做轮回亲本BC4 用抗腥黑穗病大棍棒做轮回亲本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用抗腥黑穗病和麦秆蝇的大棍棒小麦做轮回亲本小麦做轮回亲本BC8 再自交，于再自交，于1939年育成了抗年育成了抗三种病虫害

17、的大棍棒三种病虫害的大棍棒53号号育成抗三种病虫害的大棍棒育成抗三种病虫害的大棍棒5353号号抗秆锈抗秆锈2022-12-16共43页292 2、回交系谱法、回交系谱法 杂交育种中用系谱法处理杂种后代杂交育种中用系谱法处理杂种后代时，为扩大某一亲本对杂种后代的遗时，为扩大某一亲本对杂种后代的遗传影响，可用该亲本与杂种传影响，可用该亲本与杂种回交回交1-21-2次次，然后再改用系谱法继续选育，然后再改用系谱法继续选育回交回交1-21-2次的不完全回交也称次的不完全回交也称有限回有限回交法交法2022-12-16共43页30 当一个优良单交种当一个优良单交种A/B的两个亲本自交系的两个亲本自交系A

18、和和B的综合性状及配合力都比较好，但的综合性状及配合力都比较好，但各自还具有各自还具有个别互不相同的缺陷个别互不相同的缺陷 A的缺陷可为的缺陷可为B克服，克服，B的缺陷又可被的缺陷又可被A所所克服克服3 3、双回交法、双回交法2022-12-16共43页31BBAF1ABC1ABC2ABC3 BAABF1BBC1BBC2BC3BC3F2BC3F2自交自交自交自交F1F2自交自交选出优于双亲的品种选出优于双亲的品种每代选种皮柔嫩，每代选种皮柔嫩，具有香味的个体具有香味的个体进行回交进行回交双回交法在玉米上的应用示意图双回交法在玉米上的应用示意图2022-12-16共43页324 4、聚合回交法（

19、、聚合回交法（convergent backcrossconvergent backcross method method）当目标性状来自当目标性状来自较多供体较多供体时，可将欲改良时，可将欲改良品种与多个供体同时分别回交几代，然后品种与多个供体同时分别回交几代，然后再进行聚合杂交，选育出兼具各供体亲本再进行聚合杂交，选育出兼具各供体亲本所特有的优良性状的改良品种所特有的优良性状的改良品种 2022-12-16共43页33（1）根据超亲重组与不完全回交结合原理的聚合杂交：）根据超亲重组与不完全回交结合原理的聚合杂交：第一年第一年AB AC AD AE A占占50%第二年第二年 A A A A

20、A占占75%第三年第三年 A占占75%第四年第四年 A占占75%2022-12-16共43页34（2）根据超亲积累与回交结合原理的）根据超亲积累与回交结合原理的 聚合杂交（聚合回交）：聚合杂交（聚合回交）：第一年第一年 AB AC AD AEA占占50%第二年第二年 A2B A2C A2D A2EA占占75%第三年第三年 A3B A3C A3D A3EA占占88%第四年第四年 A4B A4C A4D A4EA占占94%第五年第五年 A占占94%第六年第六年 2022-12-16共43页35第三节第三节 回交育种的特点及其应回交育种的特点及其应 用价值用价值2022-12-16共43页36一、回

21、交育种的特点回交育种的特点1 1、回交育种的有利性、回交育种的有利性(1)性状的遗传变异易于控制性状的遗传变异易于控制(2)回交后代所需群体的容量较小，有利于缩短回交后代所需群体的容量较小，有利于缩短 育种年限育种年限(3)有利于打破目标基因与不利基因间的连锁有利于打破目标基因与不利基因间的连锁(4)目标性状的选择易于操作目标性状的选择易于操作(5)育成品种易于推广育成品种易于推广2022-12-16共43页372 2、回交育种的局限性、回交育种的局限性(1)只能改良只能改良个别个别性状性状(2)限于限于主效基因主效基因控制的目标性状控制的目标性状(3)目标性状的目标性状的遗传力较低遗传力较低

22、时，难于鉴定识别，时，难于鉴定识别，不易获得较好的改良效果不易获得较好的改良效果(4)回交的每一世代都要进行较大数量的杂交，回交的每一世代都要进行较大数量的杂交，工作量大工作量大:每代所需植株数每代所需植株数 mlog(1-)/log(1-p)2022-12-16共43页38二、回交育种的其他用途二、回交育种的其他用途1 1、近等基因系（、近等基因系（near-isolinesnear-isolines，NILNIL）的）的 培育培育 近等基因系近等基因系：只有目标性状基因有差：只有目标性状基因有差 异，其它性状基因相同的两个群体异，其它性状基因相同的两个群体 2022-12-16共43页39

23、2 2、培育多系品种、培育多系品种 将不同的抗病主效基因分别导入同一将不同的抗病主效基因分别导入同一推广品种中，育成以该品种为遗传背推广品种中，育成以该品种为遗传背景，但具景，但具不同抗性基因不同抗性基因的多个近等基的多个近等基因系，然后按照需要混合其中若干品因系，然后按照需要混合其中若干品系组成多系品种用于生产系组成多系品种用于生产2022-12-16共43页403 3、细胞质雄性不育系的培育和恢、细胞质雄性不育系的培育和恢 复系的转育复系的转育2022-12-16共43页41提莫菲维小麦提莫菲维小麦的细胞质置换的细胞质置换上普通小麦的上普通小麦的细胞核细胞核提型小麦雄性不育提型小麦雄性不育

24、系的核代换过程系的核代换过程2022-12-16共43页42西非高梁西非高梁 南非高梁南非高梁迈罗迈罗S（RfRf）卡佛尔卡佛尔N（rfrf）F1可育可育S（Rfrf）自交自交 F2S（RfRf），），S（Rfrf），），S（rfrf）卡佛尔卡佛尔N N（rfrfrfrf）3可育可育 ：1不育不育 BC1 卡佛尔卡佛尔 S（rfrf）N（rfrf）（大部分不育）（大部分不育）BC2 卡佛尔卡佛尔 S（rfrf）N（rfrf）（99%不育）不育）BC4或或BC5 卡佛尔卡佛尔 3197A不育系不育系 3197B保持系保持系 S（rfrf）N（rfrf）回交法选育不育系及保持系回交法选育不育系及保

25、持系2022-12-16共43页434 4、回交在远缘杂交中的应用、回交在远缘杂交中的应用异源种质的渐渗异源种质的渐渗在远缘杂交种，回交可提高杂种的育在远缘杂交种，回交可提高杂种的育 性，控制杂种后代的分离，提高理想性，控制杂种后代的分离，提高理想 类型的出现频率类型的出现频率2022-12-16共43页44特青特青元江野生稻元江野生稻以栽培稻（特青）为遗传背景的元江野生稻基因渗入系图示基因组以栽培稻（特青）为遗传背景的元江野生稻基因渗入系图示基因组2022-12-16共43页45以栽培稻（特青）为遗传背景的元江野生稻基因渗入系图示基因组以栽培稻（特青）为遗传背景的元江野生稻基因渗入系图示基因组2022-12-16共43页46小结：回交育种的应用小结：回交育种的应用控制杂种群体，精确地改良品种控制杂种群体，精确地改良品种培育近等基因系培育近等基因系雄性不育转育雄性不育转育 克服远缘杂交的困难，创造新种质克服远缘杂交的困难，创造新种质改善杂交材料某些指示性状改善杂交材料某些指示性状