林木育种策略和多世代育种
第一节林木育种策略
林木育种策略是针对某个特定树种的育种目标,依据树种的生物学和林学特性、遗传变异特点、资源状况、已取得的育种进展,并考虑当前的社会和经济条件,可能投入的人力、物力和财力,对该树种遗传改良作出长期的总体安排。
一、育种各环节间的相互关系及与林业生产的联系
根据育种目标、树种特性、资源状况、育种进展,综合地、巧妙地运用这些环节,使林木育种工作,既能为当前生产提供经过不同程度改良的种苗,又能不断满足林木长远改良工作的需要。
二、育种的一般程序
林木育种过程实际上是使遗传基础由宽变窄,再由窄变宽的螺旋式上升发展过程。
第一步是根据育种目标从群体中选择符合要求的个体或淘汰不符合要求的个体,是遗传基础变窄的过程;
第二步,对选择出来的个体,通过杂交,进行基因重组,是遗传基础变宽的过程。
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选择和经过重组的繁殖材料通过遗传测定进行再选择,又是遗传基础变窄的过程。
如此反复循环,使需要的遗传基因频率不断提高,繁殖材料的遗传品质不断优化。
育种的各个阶段经过选择和遗传测定的繁殖材料,可以通过种子园或采穗圃大量繁殖,用于造林生产。
四、制定育种策略的原则
1.既能满足当前生产的需要,又能符合长远遗传改良的要求。
2.育种途径和方法既要符合树种生物学特性和遗传特点,又要考虑该树种遗传改良的社会经济条件。
3.合理地运用育种的各个环节,并做好各个环节间的衔接。
4.具备灵活应变和适应的能力,要保持种内遗传多样性。
5.各项试验设计,应尽可能简单。
第二节多世代育种
一、多世代改良程序
1.区别对待选择测定用繁殖材料和生产性种子园繁殖材料。
在测定繁殖材料中允许有亲缘关系的子代存在,但为防止生产用种子中存在亲缘关系,不允许有亲缘关系的繁殖材料进人生产性种子园。
2.广泛收集并不断增加新的育种资源,
以维持育种群体的广泛遗传基础,防止群体遗传基础变窄。
3.把选育和良种生产过程密切结合起来。
繁殖材料每经过一次选择、测定,都要及时为生产提供改良程度有所提高的种子。
4.缩短育种周期,增加选育世代
二、保持基因多样性及延缓近交发展的技术
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1.建立多种群体
基本群体: 是由育种工作者选择出的、可供下一世代选择用的群体。
由若干个基因型组成。
育种群体:由基本群体中挑选出来的优良植株所组成,是育种工作的基础繁殖材料。
生产群体:从育种群体中选择和组建的,遗传基础比育种群体窄,是大量繁殖生产用种子或穗条的群体。
当前生产群体的主要形式是种子园和采穗圃,一般由几十个优良基因型组成。
生产群体能够达到最大的遗传增益,但从育种观点看,选择强度大、规模小的生产群体是一个“死胡同”,因为它非常狭窄的遗传基础降低了进一步改良的效果,并且很快导致高度的近交。
由于育种群体和生产群体的区分,在同一世代中,多了一次选择,这可以明显提高改良的效果;而选育工作每发展一个世代,由于基因的分离和重组,再通过选择,所需基因的频率得到提高,遗传增益也会提高。
2.选用适当的交配设计
交配设计是育种策略中的重要组成内容。
交配设计有多种,应根据具体要求和条件加以选择。
不同的设计可以达到下列目的:
为控制共祖率,并维持所需的选择差,要采用控制授粉,生产足够数量的家系和个体。
在发展高世代育种过程中,常采用下列几类交配设计。
(1)不连续交配(disconnected mating)
不连续交配设计是将一个大的育种群体划分成较小的几个子群体。
在子群体间相互不交配,
以便在较少人力和物力支出下,提供没有亲缘关系的亚系。
在这种设计中,最常用的有4×4或5×5不连续析因设计,以及6个亲本的不连续半双列杂交。
复合群体交配设计,是近年来开始流行的一种育种方案,能满足延缓近交在生产林分中发展的要求。
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将一个大的育种群体划分为许多育种小群。
一个育种小群一般由5—25个无性系组成。
交配只在每个小群内进行,
除在生产性种子园外,不同群体的个体之间不作交配。
每个小群内的交配设计,可根据育种需要和要求选择。
虽然在每个育种小群内会很快发生近交,但建立生产性种子园时,只用每个育种小群中的最优个体。
(2)互补交配(complementary mating)
3、采用适当的选择方法
按家系选择,要从育种群体中淘汰掉大量家系,这虽然可在短期内获得较大的遗传增益,但将会导致改良群体的近交速度迅速提高,同时淘汰了表现较差家系所拥有的有价值的等位基因,会加速遗传基础变窄,最终会使长期获得遗传增益受到限制。
所以,在第二代优树选择中,要权衡得失,妥善处理。
一种较为可行的方法是,在每个世代中多选一些家系,而在选择家系中少留个体。
然而,不管采用什么选择方法,在数量有限的群体中进行选择,最终都会降低长远的增益。
为保证不断取得增益,要尽可能在选择群体中保持足够多的个体,同时区分不同群体。
三、缩短育种世代
(一)加速育种
减少从选择到亲本交配及采收种子所需要的时间。
通过缩短每个周期的时间跨度,就有可能提高单位时间的增益。
表为北方松类加速育种假定方案。
(二)早期选择
早期选择是(early selection) 指在树木幼龄期,对采伐龄时的生长量、材质、抗病虫害能力,以及适应性等,作出的判断。
一般认为,早期鉴定和选择是可能的,而且是必要的。
多数结果认为,小于1/3轮伐期对性状作出评价是完全可能的。
树木性状的早期预测,主要有下列途径:
1.亲代与子代遗传相关
2.早期与晚期性状相关
3.形态、解剖与性状相关
4.生理生化指标与性状相关
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