1、课题十四课题十四 有性杂交育种有性杂交育种n根据选育目标，有目的选择遗传性状不同根据选育目标，有目的选择遗传性状不同的材料作为亲本，杂交产生变异的后代，的材料作为亲本，杂交产生变异的后代，从后代中获得新品种，称之。从后代中获得新品种，称之。n有性杂交育种是性状分离，基因重组的结有性杂交育种是性状分离，基因重组的结果，故又叫重组育种和常规育种。果，故又叫重组育种和常规育种。一、一、有性杂交育种的定义有性杂交育种的定义1 概述概述课题十四课题十四 有性杂交育种有性杂交育种n1、亲本是人工选择的，对亲本的某些性状往往、亲本是人工选择的，对亲本的某些性状往往进行了遗传规律的研究，即使没有研究，对后进行
2、了遗传规律的研究，即使没有研究，对后代的变异方向也能预测和控制，甚至可以估计代的变异方向也能预测和控制，甚至可以估计变异范围以及群体的大小。变异范围以及群体的大小。n2、经过亲本基因重组，可以把亲本的不利性状、经过亲本基因重组，可以把亲本的不利性状克服或削弱。克服或削弱。n3、配子结合，形成合子，杂种的生活力加强。、配子结合，形成合子，杂种的生活力加强。二、二、有性杂交育种的意义有性杂交育种的意义区 别引种是以品种品种为单位的对已经存在的变异的选择利用；选种是以个体个体为单位的对自然出现的变异的选择利用；杂交育种是以性状性状为单位的对自然出现变异的选择利用。杂种亲本1亲本2亲本3亲本4亲本5亲
3、本n 指不存在杂交障碍的同一物种内，不同品种或变种间的杂交。指植物学上不同种、属以上类型间的杂交。1、杂交可以实现基因重组，获得变异类型，从而为优良品种的选育提供更多的机会。遗传效果综合亲本的优良性状综合亲本的优良性状 2、有性杂交可广泛应用于各种授粉方式和繁殖方式的植物。自花授粉作物有性繁殖作物无性繁殖作物常异花授粉作物 异花授粉作物子代PF1子代2 杂交亲本的选择和选配杂交亲本的选择和选配亲本选择选配的意义亲本选择选配的意义杂交亲本传递给杂种的基因是杂种性状形成的内在物质基础。杂交亲本传递给杂种的基因是杂种性状形成的内在物质基础。有性杂交育种的首要工作就是正确选择选配杂交亲本。是育种有性杂
4、交育种的首要工作就是正确选择选配杂交亲本。是育种成功的重要基础，从而节约人力、物力和时间。成功的重要基础，从而节约人力、物力和时间。亲本选择是根据品种选育目标选用具有优良性状的品种类型作亲本选择是根据品种选育目标选用具有优良性状的品种类型作为杂交亲本。为杂交亲本。亲本选配是指从中选用那两个（或两个以上）亲本配组杂交和亲本选配是指从中选用那两个（或两个以上）亲本配组杂交和配组的方式（如决定父母本，多亲杂交时那两个亲本先配组配组的方式（如决定父母本，多亲杂交时那两个亲本先配组等）。等）。亲本选择的原则亲本选择的原则E明确选择亲本的目标性状明确选择亲本的目标性状 E掌握大量原始材料，研究了解目标性状
5、的遗传规律掌握大量原始材料，研究了解目标性状的遗传规律 E亲本应具有尽可能多的优良性状和最少不良性状亲本应具有尽可能多的优良性状和最少不良性状 E重视选用地方品种重视选用地方品种 E亲本优良性状的遗传传递力要强亲本优良性状的遗传传递力要强 亲本选配的原则亲本选配的原则z亲本性状互补亲本性状互补z亲缘关系远些好，不同类型的或不同地理起源亲缘关系远些好，不同类型的或不同地理起源的亲本相配组的亲本相配组z以具有最多优良性状的亲本作母本以具有最多优良性状的亲本作母本z质量性状，双亲之一要符合育种目标用质量性状，双亲之一要符合育种目标用z一般配合力高的亲本相配一般配合力高的亲本相配3 有性杂交的方式和技
6、术有性杂交的方式和技术成对杂交成对杂交 亲本是两个，又叫单交。亲本是两个，又叫单交。AB 母本（母本（）父本（）父本（）方法简便，常用。方法简便，常用。回交：杂种后代与其亲本之一再杂交。回交：杂种后代与其亲本之一再杂交。多亲杂交：添加杂交、合成杂交。多亲杂交：添加杂交、合成杂交。参加杂交的亲本是三个及三个以上，又称复交参加杂交的亲本是三个及三个以上，又称复交或复合杂交。或复合杂交。有性杂交方式有性杂交方式 添加杂交（梯级杂交）添加杂交（梯级杂交）合成杂交合成杂交 A AB B A AB CB CD D F1（或后代（或后代）C 单交杂种单交杂种单交杂种单交杂种 F1（或后代（或后代）D 双交杂
7、种双交杂种 F1 注意把具有较多优良性状的亲本放在后面添加。注意把具有较多优良性状的亲本放在后面添加。理论上各亲本基因频率各占理论上各亲本基因频率各占1/4，一亲本可用两次。，一亲本可用两次。多亲杂交方式多亲杂交方式 添加杂交P1P2F1F1F1PnF1P3P41、参与杂交的亲本数2、参与杂交的次序育种年限的长短受性状遗传力的影响3、优为隐，先自交先高后低F1F2 PP1F1F1P1P1 回交P2F1P1F1轮回亲本非轮回亲本OR供体亲本多次回交后，回交后代的性状与轮回亲本基本一致轮回亲本最初作为母本出现的，但问题例外有性杂交技术有性杂交技术 进行有性杂交应了解或熟知进行有性杂交应了解或熟知繁
8、殖生物学繁殖生物学，如花芽分化、，如花芽分化、性别分化、花器结构、授粉方式、传粉媒介、雌雄蕊成性别分化、花器结构、授粉方式、传粉媒介、雌雄蕊成熟进程等。熟进程等。1.亲本种株和杂交用花的培育和选择亲本种株和杂交用花的培育和选择 种株典型、健壮、花期适宜，杂交时选植株、花枝和种株典型、健壮、花期适宜，杂交时选植株、花枝和花蕾等。可盆栽，便于移动。调整花期相遇的方法：调花蕾等。可盆栽，便于移动。调整花期相遇的方法：调整播种、定植期；植株调整；温度、光照处理；植物生整播种、定植期；植株调整；温度、光照处理；植物生长调节剂处理等。长调节剂处理等。有性杂交技术有性杂交技术2 2.隔离隔离 目的是防止母本
9、的杂交用花接受非目的花粉而发生目的是防止母本的杂交用花接受非目的花粉而发生的非目的的杂交；防止父本的采粉花朵被其它近缘植的非目的的杂交；防止父本的采粉花朵被其它近缘植物的花粉污染而发生的非目的的杂交。物的花粉污染而发生的非目的的杂交。常用半透明的纸袋（硫酸纸或羊皮纸）对花枝或花朵常用半透明的纸袋（硫酸纸或羊皮纸）对花枝或花朵进行局部隔离进行局部隔离套袋。此外，有网室隔离（虫媒花），套袋。此外，有网室隔离（虫媒花），套纸袋、麦管或特制夹等。套纸袋、麦管或特制夹等。亲本种株培育套袋隔离有性杂交技术（有性杂交技术（3）3.去雄去雄 去雄即摘除两性花植物母本花中的雄性器官，防止因自花授粉而得不到杂交种
10、子。有手工去雄和物理、化学方法去雄（杀死雄蕊或花粉）。4.授粉授粉 授粉工具如橡皮头、泡沫塑料头、毛笔、镊子等。取父本成熟花粉授到有生活力的母本柱头上。更换授粉的父本系统前注意工具和手指等的消毒。5.花粉的采集、贮存和生活力检验花粉的采集、贮存和生活力检验了解花器构造和开花习性 去雄与授粉植物杂交实训草本植物杂交实训园林植物杂交实训有性杂交技术（有性杂交技术（4）6.标记和登记标记和登记7.杂交后的管理检查杂交后的管理检查隔离物、标牌、种株隔离物、标牌、种株状况等。状况等。8.杂交种子的收获和杂交种子的收获和贮存贮存 4 杂交后代的处理杂交后代的处理 通过有性杂交（包括远缘杂交）所得到的杂种，
11、通过有性杂交（包括远缘杂交）所得到的杂种，只是基因重组的育种原始材料，即提供了综合优只是基因重组的育种原始材料，即提供了综合优良性状于同一体的基础或可能性。优良基因型能良性状于同一体的基础或可能性。优良基因型能否出现和被保留下来，并被纯化为优良品种，还否出现和被保留下来，并被纯化为优良品种，还决定于对杂交后代的培育和选择手段及一系列的决定于对杂交后代的培育和选择手段及一系列的试验。下面介绍杂交后代的选择方法。试验。下面介绍杂交后代的选择方法。系谱法系谱法多次单株选择法F1代代 与父本和母本同播比较，鉴别是否假杂种，观察组合表现，淘汰差组合，淘汰假杂种和显著不良的单株等。F2代代 所留F2代种子
12、按组合分别播种。该代是性状强烈分离的世代，群体要大，选择要慎重，优良组合（入选率可比一般组合高）中选择优良单株，编号分别自交留种。F3代代 F2代入选单株分别播种一个小区，成株系，5-10株系设一对照。可继续株选和选择优良株系。F4代代 株系或系统群（较稳定），可开始品系预试。株系选择和系统群选优或去劣等。F5代及后期世代代及后期世代 优选株系或品系，去劣，品种比较试验和生产试验及区域试验等程序。混合混合单株选择法单株选择法 F1代代F4或或F5代按组合混种，再株选，升级鉴定。适宜代按组合混种，再株选，升级鉴定。适宜于自花授粉植物。但入选系统的历史和亲缘关系无法考察，于自花授粉植物。但入选系统
13、的历史和亲缘关系无法考察，取舍较系谱法难。群体规模也较大。取舍较系谱法难。群体规模也较大。单子传代法单子传代法 混合混合单株选择法的一种衍生法，适宜于自花单株选择法的一种衍生法，适宜于自花授粉植物。授粉植物。另如果另如果F F1 1代优势明确，可升级鉴定，作优良一代代优势明确，可升级鉴定，作优良一代杂种推广应用。杂种推广应用。优点优点：1、分离世代群体大，不会丢失最优良的基因型；分离世代群体大，不会丢失最优良的基因型；2、选择效率高；、选择效率高；3、易获得对生物有利的性状；、易获得对生物有利的性状；4、适于多系杂种的选择；、适于多系杂种的选择；5、可能得到育种目标以外的优良类型。、可能得到育
14、种目标以外的优良类型。缺点：缺点：1、人工选择与自然选择目标不一致的性状易丢失；、人工选择与自然选择目标不一致的性状易丢失；2、未选择，存在许多不良基因类型；、未选择，存在许多不良基因类型；3、杂种后代要求大群体；、杂种后代要求大群体；4、高代选择工作量大；、高代选择工作量大；5、亲缘关系无法考证。、亲缘关系无法考证。与混合法比较：与混合法比较：优点优点：1、适于株行距大的作物和保护地加代；适于株行距大的作物和保护地加代；2、F2个体繁殖机会均等，规模易控制；个体繁殖机会均等，规模易控制；与系谱法比较：与系谱法比较：优点：优点：1、减少了、减少了F3、F4分系种植和选择的工作量；分系种植和选择
15、的工作量；2、保证了高世代选留单株较多时，仍有大量性状差异、保证了高世代选留单株较多时，仍有大量性状差异较大的纯育株系供比较选择；较大的纯育株系供比较选择；缺点：缺点：1、育种目标期望的性状可能丢失；、育种目标期望的性状可能丢失；2、亲缘关系无法考证。、亲缘关系无法考证。杂种后代的培育杂种后代的培育 整个选育过程中，提供合适的培育条件，使性整个选育过程中，提供合适的培育条件，使性状表现充分而可靠，遗传性差异充分暴露，环境状表现充分而可靠，遗传性差异充分暴露，环境条件影响降低到最低程度条件影响降低到最低程度。控制目标性状的等位基因对数目标性状表现及各自所占比例1显隐3/41/42双显（3/4）2
16、双隐（1/4）2显隐（3/4)(1/4）隐显（3/4）(1/4）.n（3/4）n（1/4）n（1/4）r（3/4）d若要保证具目标性状的植株至少有1株出现的几率为a，那么需种植多少F2植株设至少需种植n株，则有：种植株数目标性状出现的几率非目标性状出现的几率P 11P 2P22P(1-P)（1P）2 CinPi(1-P)n-i+.nPn（1P）n.P（1P）n-1+（1/4）r（3/4）d可以看成是种植 1 株杂种后代中出现目标性状的机会；5 回交育种回交育种杂交后代与其亲本之一再进行杂交称为杂交后代与其亲本之一再进行杂交称为回交回交。采用多代回交的育种法称为采用多代回交的育种法称为回交育种法
17、回交育种法。多代用以回交的亲本称为多代用以回交的亲本称为轮回亲本轮回亲本，只参加一次杂交的亲本，只参加一次杂交的亲本称为称为非轮回亲本非轮回亲本。适用育种目标适用育种目标：给某些具有综合优良性状，而有少数性状需：给某些具有综合优良性状，而有少数性状需要改进的品种。具有综合优良性状的品种作轮回亲本，添加要改进的品种。具有综合优良性状的品种作轮回亲本，添加的性状如抗病性、抗逆性、雄性不育性或高营养成分等。该的性状如抗病性、抗逆性、雄性不育性或高营养成分等。该法可缩小所需后代群体的规模，加速育种进程。法可缩小所需后代群体的规模，加速育种进程。回交对后代的影响回交对后代的影响增强杂种后代的轮回亲本性状
18、增强杂种后代的轮回亲本性状 AB F1 A （F1中中A、B各约各约50%）BC1F1 （BC1F1中中A占约占约75%）增加后代内具有轮回亲本性状个体的比率增加后代内具有轮回亲本性状个体的比率 回交的代数越多，则后代内具有轮回亲本纯合基因型的比率越大；回交的代数越多，则后代内具有轮回亲本纯合基因型的比率越大；但轮回亲本优良性状所涉及的基因对数越多，则回交按轮回亲本基因但轮回亲本优良性状所涉及的基因对数越多，则回交按轮回亲本基因型纯合进展的速度越慢。型纯合进展的速度越慢。回交对后代的影响与自交比较回交对后代的影响与自交比较nP aabbAABBn nF1 AaBbaabb 如果如果 F1自交自
19、交n nBCF1 AaBb Aabb aaBb aabb1/4 aabb 1/16 F2n应选择具有轮回亲本所没有的优良性状杂种后代与轮回系本应选择具有轮回亲本所没有的优良性状杂种后代与轮回系本回交。回交。回交育种方法回交育种方法v亲本选择选配特点亲本选择选配特点 轮回亲本综合性状优良，1-2需改进，非轮回亲本优良性状突出。vF1代及回交子代处理代及回交子代处理 非轮回亲本优良性状是显或隐性时，步骤不同。v回交的次数回交的次数 有限回交和饱和回交（如转育雄性不育系）v回交子代所需种植的群体规模回交子代所需种植的群体规模 主要决定于轮回亲本优良性状所涉及的基因对数。v自交自交 回交停止后具有综合
20、双亲优良性状的个体自交，纯合。回交育种方法回交育种方法n例：甲aa（不抗病、丰产）乙AA（抗病不丰产）n nF1 Aaaan nBC1 Aaaa aan nBC2 Aaaa aan nBC3-5 Aa aan n 1aa：2Aa：1AAn n 分离 AA即稳定新品种回交育种作用回交育种作用n1、基因替换：连续回交，可使后代基因型逐代增加回交亲本的基因成分。nP1P2nnF1P2 轮回亲本占 1/2nnBC1 3/4nnBC2 7/8n n回交工作一般进行BC3或BC4 就可以停止，因为这时绝大部分已经替换成轮回亲本的基因，非轮回亲本的基因所剩极少，而这极少的非轮回亲本基因正是选择保存下来的。回
21、交育种作用回交育种作用n2、基因纯合：纯合速度显然大于自交naabb AABBn n AaBb aabbnF2 aabb 1/16 aabb 1/4 BCF1n因为自交子代基因型的纯合方向无法事先控制，只能等它们已经纯合之后才能加以选择，而回交子代的基因型，在回交的同时，已经为它指定了应该逐渐趋于纯合的基因型。n因此，生产上应选择具有轮回亲本所没有的优良性状杂种后代与轮回亲本回交，即可改善12个性状。6 远缘杂交育种远缘杂交育种概念概念 植物学上种以上分类单位之间杂交都是远缘杂交。近年分为植物学上种以上分类单位之间杂交都是远缘杂交。近年分为精卵结合型和非精卵结合型两类，包括精卵结合型和非精卵结
22、合型两类，包括有性有性和无性两种方式。和无性两种方式。后者如番茄等嫁接组织嵌合体和体细胞杂交（原生质体融合）后者如番茄等嫁接组织嵌合体和体细胞杂交（原生质体融合）等。等。作用作用 1.提高植物的抗病性和抗逆性提高植物的抗病性和抗逆性2.提高蔬菜等植物品质提高蔬菜等植物品质3.创造植物新类型创造植物新类型 如芜菁甘蓝、白蓝等如芜菁甘蓝、白蓝等4.创造雄性不育新类型创造雄性不育新类型5.利用杂种优势利用杂种优势 如动物之驴和马杂交产生骡，芜菁甘蓝等。如动物之驴和马杂交产生骡，芜菁甘蓝等。远缘杂交育种的特点远缘杂交育种的特点杂交不亲和性及其克服途径杂交不亲和性及其克服途径 远缘杂交通常表现远缘杂交通
23、常表现不能结子或结子不正常（种子少或只有秕子等）的现不能结子或结子不正常（种子少或只有秕子等）的现象。是父本和母本的性器官不亲和所致。亲缘关系越象。是父本和母本的性器官不亲和所致。亲缘关系越远，此现象越严重。远，此现象越严重。克服办法克服办法：染色体加倍；适当选择选配亲本；有性媒：染色体加倍；适当选择选配亲本；有性媒介（如米丘林育成抗寒桃）；混合授粉；重复授粉；介（如米丘林育成抗寒桃）；混合授粉；重复授粉；花柱短截、父本柱头组织移植；此外有物理和化学方花柱短截、父本柱头组织移植；此外有物理和化学方法等强化花粉萌发和花粉管生长。法等强化花粉萌发和花粉管生长。杂种不育性及其克服途径杂种不育性及其克
24、服途径 杂交后代不能长成正常植株杂交后代不能长成正常植株的现象。胚胎培养；改善发芽和生长条件；嫁接等。的现象。胚胎培养；改善发芽和生长条件；嫁接等。杂种不杂种不稔稔性及其克服途径性及其克服途径 远缘杂种植株由于生理上的远缘杂种植株由于生理上的不协调不能形成生殖器官，或虽能开花，但由于形成配子的减不协调不能形成生殖器官，或虽能开花，但由于形成配子的减数分裂过程中染色体不能正常联会，不能产生正常的配子，不数分裂过程中染色体不能正常联会，不能产生正常的配子，不能结子的现象。能结子的现象。克服途径克服途径：染色体加倍；回交；蒙导；延长杂：染色体加倍；回交；蒙导；延长杂种个体寿命；改善营养和环境条件；选择提高法。种个体寿命；改善营养和环境条件；选择提高法。远缘杂种的返亲遗传和远缘杂种的返亲遗传和“剧烈分离剧烈分离”n复习题：复习题：n1、杂交育种时，亲本选择选配应如何考虑？、杂交育种时，亲本选择选配应如何考虑？n2、有性杂交有几种方式？各具何特点？、有性杂交有几种方式？各具何特点？n3、杂交后代如何选择？画出异花授粉蔬菜系谱选择简图。、杂交后代如何选择？画出异花授粉蔬菜系谱选择简图。n4、回交育种，远缘杂交育种有何特点？、回交育种，远缘杂交育种有何特点？植物繁殖生物学特点扶桑芦荟五色梅虾衣草豇豆胡萝卜
