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杂交育种之杂种优势的利用


测交组合产量比较试验(随机区组设计),
取得各测交组合产量(或其它数量性状)的平均值后,
计算出一般配合力和特殊配合力。
(3)多系法(系×测验系法) 测验种:几个优系或骨干系 方法:例如用A、B、C、D四个系作测验种,分别与许多(N)待测系测 交,可配成4*N个单交组合,比较试验,各组合的平均产量,计算出一般 配合力和特殊配合力。 优点:同时测定待测系、测验种(骨干系)的一般配合力和特殊配合力;
杂交育种之— 杂种优势利用
常规育种和优势育种的区别
常规杂交育种
优势育种
遗传效应 加性效应和部分上位 加性效应和不能固定遗 效应,是可以固定遗 传的非加性效应 传的部分
育种程序 先“杂”后“纯” 先“纯”后“杂”
种子生产 每年直接从生产田或 不能在生产田留种,每
种子田内植株上收获 年必须专设亲本繁殖区
自交不亲和性广泛存在于十字花科(羽衣甘蓝)、禾本科、豆科、茄科 等许多植物中,十字花科中自交不亲和性尤为普遍。
自交不亲和系的繁殖 1. 蕾期人工授粉
目前在大白菜、小白菜、结球甘蓝、花椰菜、青花菜、萝卜等自交不 亲和系繁殖中应用最普遍。 将开花前2-4天的花蕾用镊子剥开,授以本株或同系其他植株的花粉。 缺点:蕾期人工授粉麻烦。
2. 隔离区自然授粉
省去了人工蕾期授粉,还能减轻和延缓自交衰退。 但连续多代花期自然授粉会使花期自交亲和性逐渐提高。 提高结实率的辅助手段: 毛刷授粉(先擦成熟花药,再擦伤柱头); 花期喷盐水:1-5%NaCl 提高温度和CO2浓度
三、雄性不育性利用
克服雌雄同花作物人工去雄困难的最有效途径 雄性不育特性可遗传特性 核不育 核质互作雄性不育
直接选择优良杂种,可及时作为商品杂种品种投入生产利用; 结果可相互比较
是当前最常用测配方法 如: 不育系的选育时配合力测定
四、杂种品种的亲本选配原则
(一) 配合力高
(二) 亲缘关系相对较远 地理远缘 血缘较远 类型和性状差异较大
(三) 综合性状良好,双亲间性状互补
(四) 亲本自身产量高,花期相近,易于授粉
环境作用 杂种优势体现在数量性状,数量性状受环境影响大 不同环境下杂种优势的表现程度不同
三、杂种优势的度量
(一)中亲优势或相对优势 (杂种优势理论研究) 以中亲值(某一性状的双亲平均值的平均)作为尺度用以衡量F1平均值和中
亲值之差的方法。 中亲优势(%)=(F1-MP)/MP×100 MP=(P1+P2)/2
自交系 A B C D E F G K 10.3 9.9 10.4 9.4 9.4 9.7 9.8 0.03 0.07 0.45 -0.27 -0.41 -0.45 0.54 L 10.8 10.7 10.7 10.9 9.6 11.5 8.5 -0.07 0.33 0.21 0.69 -0.75 0.81 -1.25 M 9.5 9.0 8.8 9.3 9.6 9.6 9.3 -0.29 -0.29 -0.61 0.17 0.33 -0.01 0.63 N 10.9 8.8 10.3 9.6 10.1 10.3 9.6 0.47 -1.13 0.25 -0.17 0.19 0.05 0.29 O 9.3 9.7 8.7 8.3 9.5 8.8 8.0 -0.09 0.81 -0.31 -0.43 0.63 -0.41 0.02
玉米马齿型和硬粒型杂交
五、杂种品种的类型
(一)品种间杂种品种
(二) 品种-自交系间杂种品种顶交种 (三)自交系间杂种品种
1.单交种 用两个自交系组配而成。
单交种增产幅度大,性状整齐,制种程序比较简单,
是当前利用杂种优势的主要类型。 2.三交种 对于自交系产量和制种产量低的作物,(A/B)//C ,如甜菜 3.双交种 4.综合杂交种 用多个自交系组配而成。 (1)亲本等量种子混匀,隔离区种植,自由授粉3~5代,遗传平衡。 (2)亲本双列杂交,等量混匀,隔离种植,自由授粉,遗传平衡。 其特点是F2及其后代的杂种优势衰退不显著,不需每年制种,适应性较 强。 (四)雄性不育杂种品种 (五)自交不亲和系杂种品种 (六)种间与亚种间杂种品种 (七)核质杂种
P
AA BB cc dd × aa bb CC DD
12 10 4 3
6586
29
25

F1
Aa Bb Cc Dd
等位基因显性效应值 非等位基因累计效应值
假设完全显性 无显性 不完全显性
12+10+8+6=36 (12+6+10+5+4+8+3+6) ÷ 2 =27 (双亲平均值) 27< F1 <36
平均 9.84
GCA 0.17(9.84-9.67)
10.38 0.71
9.3 -0.37
9.94 0.27
8.9 -0.77
平均 10.16 9.68 9.78 9.50 9.64 9.98 9.04 9.67
CGA 0.49 -0.01 0.11 -0.17 -0.03 0.31 -0.63
0
组合的实际产量=全部组合平均产量+双亲一般配合力 + 双亲特殊配合力 如 L / A 组合的特殊配合力=10.8 - 9.67 -(0.49+0.71)= -0.07
优点:测配组合少,工作量较轻。
但不能测定特殊配合力
综合品种
G1 G2 G3 G4…… ×
G
GG1 GG2 GG3 GG4….
ABC…
A
(2)双列杂交
B
自交系既是测验种又是被测系。
C
方法:采用完全或部分双列杂交法。

完全双列杂交:n(n—1)个杂交组合(含正交和反交)
不完全双列杂交:n(n—1)/2个杂交组合
这一假说的基本论点是: 杂种F1集中了控制双亲有利性状的显性基因, 每个基因都能产生完全显性或部分显性效应, 由于双亲显性基因的互补作用,从而产生杂种优势。
假 如 , 两 个 亲 本 控 制 某 一 数 量 性 状 的 基 因 型 分 别 为 AABBccdd 和 aabbCCDD,F1的基因型及表现型图示如下:
(二)超显性假说(等位基因异质结合假说)
由Shull(1908,1910)提出,
这一假说基本点是:
杂种优势是由于双亲基因型的异质结合所引起的等位基因间的相互作用 的结果。
等位基因间没有显隐性关系
杂合等位基因相互作用大于纯合等位基因的作用
同时存在非等位基因之间互作
Aa >AA或aa,Bb>BB或bb
二、亲本选配
(一)对杂种亲本的基本要求 杂种的亲本一般为纯系或自交系,不直接用于生产。
1. 纯度高 是杂交种高度一致性和稳定性的基础 2. 一般配合力高 是产生强优势杂种的遗传基础 3. 优良农艺性状 是强优势杂种的基础平台 4. 亲本(尤其是母本)产量高,开花习性符合制种要求 (二)选配方法 自花授粉作物:直接从品种(系)中筛选(除特殊要求) 常异花授粉作物:2~3代的自交; 异花授粉作物:多代的自交与选择 自交—单株自交留种,常发现单株留种,但种子混杂的现象
种子
和生产用种基地
第一节 杂种优势利用的简史与现状
观赏植物的杂种优势的利用开始于20世纪30年代,1930年在日本利用 杂种优势培育成矮牵牛杂种一代。到20世纪70年代,杂种优势的利用已 经非常普遍。
80年代,利用杂种优势制种的花卉有:矮牵牛、瓜叶菊、万寿菊、金鱼 草、天竺葵、藿香蓟、秋海棠、仙客来、报春花、半支莲、三色堇、百日 草、羽衣甘蓝、石竹等等
2、测配方法
(1)顶交法
选用遗传基础广泛的品种群体作为测验种测定自交系的配合力。
顶交法产生的杂交种成为顶交种。
方法:A为测验种,1、2、3、4、5、...n个自交系为被测系
组配 1×A,2×A,3×A、...n×A等杂交组合(有时正反交)
对测交组合进行产量(或其它性状)比较
计算出各被测系的一般配合力。
母本 杂交种 父本
(四)产量和产量因素方面
生殖生长方面杂种表现出结实器 官增大,结实性增强,果实与籽 粒产量提高等
纯系
F1 单交
F1 双交
(五)品质方面 有效成分提高 整齐度(一致性) 亲本品质改造
(六)生化表现方面 线粒体互补与叶绿体互补 同功酶出现互补带、显性带、杂合带
二、杂种优势表现的复杂多样性
第二节 杂种优势表现特性
一、杂种优势的普遍性
杂种优势 F1杂种表现出的某些性状或综合性状优越于其亲本品种(系)的现象。
杂种优势的表现是多方面的,主要在以下几个方面:
(一)生长势和营养体 蔬菜烟草作物 株型优势
(二)抗逆性和适应性 抗病性(显性基因)
(三)生理功能方面 光合能力
有效光合期延长 光合面积增加 营养吸收能力等
四、杂种品种的亲本选配原则 五、杂种品种的类型
一、杂种优势利用的基本条件
(一)强优势的杂交组合 1、满足品种三条件,即DUS(特异性、一致性、稳定性) 2、强优势:配合力、亲本性状
(二)异交结实率高 大批量生产杂交种 低成本生产杂交种 (尤其自花、常异花授粉作物)
(三)亲本繁殖与杂交制种技术简单易行可靠 亲本繁殖(产量与纯度) 杂交种种子生产(质量与产量)
四、F2及以后世代杂种优势的衰退
表 型:整齐度下降,自花授粉作物衰退快 而异花授粉作物自交衰退快
基因型:杂合度下降,基因型多样
第三节 杂种优势表现的遗传基础
一、杂种优势表现的遗传机理假说
(一)显性假说(有利显性基因假说) 由Davenport(1908)提出的, 后经Bruce(1910)等发展而成为显性假说。
三、配合力及其测定
配合力指一个亲本与另外的亲本杂交后杂种一代的生产力的大小。 配合力是自交系的一种内在属性,受多种基因效应支配。 不能通过自交系自身的性状表现出来 通过自交系组配的杂种的产量(或其它性状)的平均值估算出来 (一)配合力的种类 1、一般配合力(GCA)
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