营养系杂交育种.ppt

1、第一节 营养系品种的性状遗传特点,营养系杂交育种：利用无性繁殖植物同一个种内基因型不同的两个品种相互杂交，获得新品种或新种质的过程。特点：1、杂结合程度高，实生后代常发生复杂的大幅度变异。2、有性后代经济性状平均水平显著下降。3、歧化选择性状在实生后代中表现趋中变异。4、质量性状的异常分离。5、蕴藏较多的体细胞突变。6、常携有较高频率的隐性致死基因。7、常拥有较多的倍性系列。,第二节 营养系品种遗传变异的研究方法,孟德尔研究方法的基本模式大体包括：1、试材的选择和纯化。2、按试验要求有计划地安排杂交、自交、回交等不同类型的交配。3、程序由简到繁，循序渐进。4、按株系分组合逐代播种。5、按系谱进

2、行系统调查记载。6、遗传方式、机制的假说和验证。7、精确地采用统计方法。,一、性状遗传方式质量性状和数量性状,（一）观察现有品种类型间以及实生群体的变异模式。分为连续前者如果树品种中果实的大小，含糖量高低；花卉品种间花冠的大小、花期的长短等。凡是在现有品种间或者在人工杂交、自交、自然实生群体中变现为典型的连续变异的可鉴定为多基因控制的数量性状。后者即现有桃品种可划分为毛桃类、油桃类、白桃类和黄桃类，实生群体中也不存在毛桃，油桃、白桃和黄桃、直枝型和曲枝型之间的中间类型，可鉴别为主基因控制的质量性状。,2、观察极端类型自交或互交后代变异特点 有些性状从现有品种或实生群体还很难鉴定它们的遗传方式。

3、那么可以从极端类型自交或互交后代分离特点加以判别。,例如：葡萄的果色遗传葡萄果皮颜色从白色到紫色之间有浅粉、粉红、红、紫等一系列不同色调的中间类型紫黑品种自交或互交，除少数组合后代全部紫黑，不发生分离外，多数组合分离出不同深度的紫、红和白色后代。而白色品种无论自交或互交，后代全部白色，不发生分离，因此可以判定葡萄果色为质量性状，白色为隐性同质结合。,3、观察芽变的表现效应,营养系品种及多年生观赏树木常发生涉及多种性状的芽变。大体上分为两类：一类是染色体多倍体芽变，如葡萄大粒型品种大无核白是由染色体数，即基因的数量变化引起的，变异性状一般都是数量性状遗传；另一类是突变型芽变，如梨中石家庄垂枝鸭梨

4、、观赏树木中龙爪槐，这类芽变通常都是由表型效应较大的主基因突变引起的，一般属于质量性状遗传。从这类芽变中常常可以发掘通常难以发现的珍贵资源，如从鸭梨中发现自交可孕的芽变金坠梨等。,二、质量性状的遗传,（一）显性和隐性1、特点：当1个位点上存在2个或多个基因，通常有一个是显性；野生型的等位基因通常是显性的。2、局限性：要确切了解相对性状的显隐关系和遗传机制，得通过对有性后代的观察和分析，因为实际情况并不总是和推论完全符合的。如：一季性的欧洲赤蔷薇和四季性品种和平和世外桃源的杂种一代全部为一季性，而和平和世外桃源互交杂种全部为四季性。龙桑和龙爪槐自然传粉的种子播种的实生后代都会出现一半左右的曲枝类

5、型，表明曲枝对直枝为完全显性。,（二）从育种材料中获得遗传信息,1、现有关于营养系品种的遗传信息多数来自育种实践。Blake（1937）发现桃紫红叶品种和绿叶品种杂交F1全部淡紫红，用淡紫红叶品种和绿叶品种杂交，后代出现淡紫红叶和绿叶类型，他提出紫红叶（Gr）对绿叶（gr）为一对基因控制的不完全显性，淡紫红为杂结合类型（Grgr）。Gr基因对幼苗胚轴及果肉颜色都有多向效应，因此子叶期就可以预见到将来结果后果肉颜色。2、由于试材缺乏代表性，缺乏科学方法，只凭主观印象，甚至离开了遗传学的基本概念和共同规律，从而提出了一些片面乃至错误的看法。如Klein（1958）曾提出苹果的“甜对酸呈隐性”，Al

6、ston（1973）报道“杂种果均重小于亲中值是由于通常大果对小果为隐性”。实际上苹果含糖量为多基因控制的数量性状，含酸量是由一对主基因Mama和若干修饰基因控制的质量性状，甜和酸根本不是等位基因控制的相对性状，不可能存在一穿上的显性关系。果实大小和品质优劣都属于多基因控制的数量性状和综合性状，也不存在简单的显隐关系。,（三）遗传交配试验,1、需结合育种安排某些性状的遗传交配试验。因为从现有育种试材获取遗传信息常由于亲本来源不够确切，实生群体过小，试材代表性不够，记录资料不够完整等，有较大的局限性。2、成就：涅格鲁里（1946）提出了葡萄花型由1对完全显性主基因Fnf所控制的假说。切赫米斯特能

7、科（1972）等发现和验证了FnFn和Fnf2类完全花型品种的花丝和雌蕊长度比值有显著不同，FnFn长度比为1.72，显著超过Fnf的1.5以下。,（四）关于异常分离现象的研究,营养系品种的实生后代，由于个体间遗传背景变异复杂，常导致主基因控制的质量性状发生异常分离。常见的如同质结合显性类型的后代中出现隐性个体，以及隐性类型自交、互交后代中出现显性个体等，可用外显率和异显率表述。,（五）遗传传递力指数的估测,基本方法：选择自交、互交不发生分离的隐性同质结合类型作为测交亲本，用它和一系列亲本品种测交，根据测交后代的表现，估算被测亲本的传递力指数。以苹果果皮色泽为例，“老笃”、“黄奎”等不含花青素

8、的品种间互交后代一般不产生红果类型，把它们作为测交亲本，杂交后代初分为0级无色彩、1级阳面有红晕霞、2级果面着色不超过1/2、3级着色超过果面的1/2至全面着色。用辽宁省果树研究所多年育种记录估测了元帅等6个品种的果色传递力指数。,三、数量性状的遗传,（一）遗传力的估算遗传力（heritability）又称遗传率，指遗传方差在总方差（表型方差）中所占的比值，可以作为杂种后代进行选择的一个指标。广义遗传力(broad-sense heritability)是指遗传变异占表现型总变异的百分数，或遗传方差占表现型方差的百分数，用H。狭义遗传力（narrow-sense heritability）加性

9、方差在表型方差中所占的百分比。,1、广义遗传力的估算,广义遗传力（H）常用多元群体法和方差分析法。（1）多元群体法适用于有性繁殖作物，常用公式为：H=VF2-（VP1+VP2+VF1）/3/VF2（2）对于营养系品种来说，杂种都是分离群体，变量均包含遗传和环境两方面的因素。常用亲本营养系品种内株间方差的平均值作为环境方差的估算值，即：H=VF-（VP1+VP2）/2/VF 方差分析法是通过多点品种比较试验将资料内全部变量的总变异方差分解成基因型方差、地点方差、地点年份、重复地点年份等变因方差，然后计算基因型方差在总方差中所占的分量，即H=VG/VP,2、狭义遗传力的估算(难理解),狭义遗传力（

10、h）是加性方差在总方差中所占的比值。它决定亲子间的相似程度。在营养系杂交育种中非常重要。对无性繁殖的园艺植物来说，最简单、最实用的方法是亲自回归法或亲自相关法。有性繁殖的植物低世代亲自回归协方差包含显性方差，因此属于H。而营养系品种的亲子关系都是高世代亲子回归，因此近似于h。,亲子回归法,h=bop=为中亲值，为组合内杂种平均值。自交杂交的后代只知木母本不知父本等于亲子回归系数的2倍，即h=2bop,选择反应估测法从选择育种一章知R=ShR：选择反应 S：选择差所以 h=R/S例：某核桃园736株成龄核桃树单果平均重12.8g，选择其中单果最大的26株，平均单果重18.0g，后代平均单果重15

11、.0g，则h2=R/S=（15.6-12.8）/（18.0-12.8）=0.54,（二）通过优选率研究亲本效应,这是一种和育种实践紧密结合的研究方法。把任一育种计划中全部育种记录按母本和父本分别统计杂种数、初选株数、供繁殖的复选株系数以及主要经济性状按一定标准统计的优选率，以优选率高低来评价综合的和各性状的亲本效应。（三）强亲效应研究 杂交亲本遗传类型差别很大时，杂种后代某些性状明显受某一方亲本的影响比另一亲本更明显，亲本效应需要分别加以研究。,（四）通过正反交对比研究母本效应普通遗传学介绍除细胞质基因遗传外，对于2个固定的亲本来说，不论由哪一方提供精子或卵，杂种的表型都相同因为它们的核在遗传

12、学上是等价的。细胞质基因控制的常限于个别质量性状。涉及营养品系多种经济性状是否存在母本效应科学家有不同看法：1、布尔班克断言，杂交时变换亲本的位置，不影响杂交后代。2、米丘林认为母本能更多地把性状传递给杂种后代。原因是胞质基因的作用。但是它们都没具体指出哪些种类的植物、那哪些性状表现有或没有母本效应。更没有具有说服力的实验数据。,对上诉问题，景士西找到苹果、葡萄等几个有代表性的育种记录进行分析统计，研究苹果的果型大小、果实发育度和苹抗寒性，葡萄的抗病性、果实发育度、枝蔓成熟度等，发现这两种果树各形状都表现母本遗传有不同程度的优势，其中抗寒性和抗病性达到显著和极显著水平。（分析结果见下表）,但是

13、母性遗传优势问题有必要进一步做具体研究。,(五)品种传递力强弱的研究,遗传传递力是加性效应（育种值）在遗传值中所占比率。估算方法对自交亲和的植物最简单的是自交法。如桃的营养系品种甲在大群体中的果重平均值为200g,自交后代平均果重150g，则遗传传递力为：A/G100%=150/200100%=75%线性方程组估算法：（1）将育种数据整理成线性方程组估算表；（2）分品种将亲本逐个归纳全部组合数据，列成与亲本数相同的线性方程组；（3）解线性方程组；（4）以A/G公式分别计算每一亲本品种的遗传力。但估算育种值的方法适用于一般品种间杂交。,（六）营养系品种配合力的测定,结合杂交育种进行。配合力的高低

14、是亲本效应的一种表现形式。营养系品种的配合力和优势杂交育种测定的配合力不同的地方是，测定对象不是同质结合类型，而是杂合程度很高的基因，营养系杂交组合间变异幅度很大，测出sca高的组合可以在杂交育种中重复利用。优势杂交育种中常用专门用于测试配合力的圃地，测试方法有侧交法、自然多系杂交配测法、无定规配测法、格子方配测法、轮配法等等。营养系品种由于有性世代长、占地面积大等原因，配合力测定常利用现有杂种，紧密结合杂交育种工作。具体测试方法可结合作物特点，参照测试自交系配合力的多系杂交配测法和无定规配测法。,第三节 亲本选配及杂交技术的特点,一、亲本选配应注意的问题营养系杂交育种必须密切注意营养系品种雌

15、、雄性细胞的育性、配子间的亲和性、受精卵发育特点。（一）性细胞的可孕性 营养系品种由于长期无性繁殖的影响，有性繁殖能力常发生不同程度的退化。如：营养系品种的雌蕊退化，通常不能作为母本。如无籽葡萄、无籽梨。雄性不育。不能正常产生花粉，不能作为父本无融合生殖。如苹果属中湖北海棠、三叶海棠，通常不能作为杂交亲本。重瓣类品种,（二）交配亲和性 无性繁殖植物中有很多种类自交不亲和的类型。如梨、柚、柑橘、甜樱桃、菊花等。一些品种间杂交也表现不亲和现象，有时是品种间亲本互不亲和，有时表现正交、反交亲和性不同。（三）胚的育性1、有性繁殖作物无论是晚熟或早中熟品种，其胚和果实都能同步成熟，但是果树特别是核果类的

16、早熟品种往往在果实充分成熟时胚的发育滞后，不具备发芽能力。,2、在早期育种时通常将早熟的品种用作父本，而以种胚育性稍好的中熟品种作为母本。借助于胚离体培养技术，可以用早熟品种作为母本，再如珠心胚较多的柑 橘类，为了获得较多真正的有性杂种，最有效的办法是以单胚性的种类品种作为母本。由于单胚性品种有限，在难以满足育种目标的需要时，应尽可能选平均胚数较少的类型或单，多胚混合型的品种作为母本。,（四）嵌合体问题1、在多年生木本的营养系品种中嵌合体现象比较普遍。由于性细胞仅发源于稍组织发生层的第二层，所以嵌合体品种的表现型和配子的基因型常常不完全一致，甚至完全不一致。典型的事例是黑莓的一个无刺型芽变是M-O-O型嵌合体，虽然在扦插，嫁接繁殖时都能稳定的表现无刺性状，然而用它作为杂交亲本时，却不能把无刺性状遗传下去。,2.在亲本的选择选配时应注意嵌合体品种的性细胞起源。另外，在观赏植物中常见到一些奇特的嵌合性营养系品种，还有一类来自嫁接部位的嫁接嵌合体。（五）基因型和传递力问题有性繁殖的定型品种在遗传上同质结合程度很高，通常不存在传递力强弱问题，但是对杂结合程度很高的营养系品种来说，则是在亲本选择