近親繁殖和雜種優(yōu)勢(shì)PPT

1、關(guān)于近親繁殖與雜種優(yōu)勢(shì)PPT第一張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、近親繁殖的概念近親繁殖：也稱近親交配，是指血統(tǒng)或親緣關(guān)系相近的個(gè)體間的交配。根據(jù)近親繁殖的近遠(yuǎn)程度一般可分為： 全同胞（同父母的兄妹） 半同胞（同父異母或同母異父的兄妹） 親表兄妹交配第一節(jié) 近親繁殖及其遺傳學(xué)效應(yīng)第二張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月自體受精或自花授粉回 交全同胞半同胞表兄妹品種內(nèi)品種間遠(yuǎn)緣雜交第三張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月婚姻法第七條第一項(xiàng)規(guī)定：“直系血親和三代以內(nèi)的旁系血親”禁止結(jié)婚。 直系血親是具有直接關(guān)系的親屬，即生育自己和自己所生育的上下各代親屬。例如父母與子女、祖

2、父母與孫子女、外祖父母與外孫子女等 。直系親屬不管代數(shù)多遠(yuǎn)，均不得結(jié)婚。（包括養(yǎng)父母） 三代以內(nèi)的旁系血親是在血緣上和自己同出于三代以內(nèi)的親屬。旁系血親是具有間接血緣關(guān)系的親屬，即非直系血親而在血緣上和自己同出一源的親屬。例如舅父、姨母、表兄弟姊妹和自己同源于外祖父母，自己是第一代，母親和舅父、姨母是第二代，外祖父母是第三代，而這些親屬都源于第三代，所以自己與舅父、姨母、表兄弟姊妹之間也是三代以內(nèi)旁系血親。第四張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月植物群體或個(gè)體近親繁殖的程度通常是根據(jù)天然雜交率的高低而劃分的。一般可分自花授粉植物、常異花授粉植物和異花授粉植物三種類型自花授粉植物（self

3、-pollinated plant）天然雜交率為14%，如水稻、小麥、大豆、煙草常異花授粉植物（often cross-pollinated plant）天然雜交率為520%, 如高粱異花授粉植物（cross-pollinated plant）天然雜交率為2050%, 如玉米、白菜、油菜等第五張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、自交的遺傳學(xué)效應(yīng)（一）導(dǎo)致雜合基因型的純合一對(duì)雜合基因連續(xù)自交的后代基因型比例的變化第六張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)以一對(duì)基因?yàn)槔篈AaaF1：100%雜合體，F(xiàn)1自交產(chǎn)生F2，將分離1/4AA2/4Aa1/4aa，F(xiàn)2群體：純合體(AA和a

4、a)占1/2，雜合體(Aa)也占1/2。如繼續(xù)自交，純合個(gè)體只產(chǎn)生純合的后代，而雜合的個(gè)體則又產(chǎn)生1/2純合的后代。這樣連續(xù)自交r代，其后代群體中雜合體將逐代減少為(1/2)r，純合體將相應(yīng)地逐代增加為1(1/2)r第七張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月n 對(duì)異質(zhì)基因自交r 代后，F(xiàn)r1群體中純合個(gè)體數(shù)可用1(2r-1) n 的展開(kāi)式來(lái)計(jì)算 前一項(xiàng)為1，其n次方表示具有雜合基因?qū)Φ膫€(gè)體數(shù)，后一項(xiàng)為(2r-1) ，其n次方表示具有純合基因?qū)Φ膫€(gè)體數(shù)條件：各對(duì)基因獨(dú)立遺傳 各種基因型后代的繁殖能力相同F(xiàn)r1群體中純合率也可用(1-1/2r)n100計(jì)算自交后代純合體增加的速度，決定于異質(zhì)基

5、因的對(duì)數(shù)和自交的代數(shù)第八張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例如設(shè)有3對(duì)異質(zhì)基因，自交5代，即n3，r5，則代入上式展開(kāi)為： 1(2r-1) n 1(25-1) 3 193288329791上列數(shù)字說(shuō)明在F6群體中，一個(gè)個(gè)體的三對(duì)基因均為雜合，93個(gè)個(gè)體的二對(duì)基因雜合和一對(duì)基因純合，2883個(gè)個(gè)體的一對(duì)基因雜合和二對(duì)基因純合，29791個(gè)個(gè)體三對(duì)基因均為純合。純合率為：29791/3276890.91%或純合率(1-1/2r)n100 (1-1/25)3 10090.91第九張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 （二） 淘汰有害隱性純合體 雜合體通過(guò)自交能夠?qū)е碌任换蚣兒?，使隱性

6、性狀得以表現(xiàn)出來(lái)，從而可以淘汰有害的隱性個(gè)體，改良群體的遺傳組成 （三）獲取不同純合基因型 雜合體通過(guò)自交遺傳性狀分離和重組，使同一群體內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)不同的純合基因型。例如，兩對(duì)基因的雜種AaBb，通過(guò)長(zhǎng)期自交自然會(huì)分離為：AABB、AAbb、aaBB和aabb四種純合的基因型。第十張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、回交的遺傳學(xué)效應(yīng)回交（back cross）也是近親繁殖的一種方式，指雜種后代與其兩個(gè)親本之一的再次交配，例如 甲乙 甲乙 F1乙 或 F1甲 BC1乙 BC1甲 BC2 BC2用于連續(xù)回交的親本稱為輪回親本第十一張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、回交的遺傳效應(yīng)

7、基因代換 通過(guò)連續(xù)回交，其后代細(xì)胞核內(nèi)基因?qū)⒅饾u被輪回親本的核內(nèi)基因所取代，后代性狀的表現(xiàn)將趨同于輪回親本。定向純合 回交后代的基因型純合嚴(yán)格受其輪回親本的控制第十二張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月非輪回親本輪回親本第十三張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月回交后代純合率雖然同樣可以用公式 (1-1/2r)n 估算。n指雜合基因?qū)?shù)，r指回交代數(shù)。但：自交導(dǎo)致的純合是多方向的，后代群體可產(chǎn)生多種純合基因型。涉及的基因座位數(shù)越多，出現(xiàn)的純合基因型種類也越多，某一種基因型的純合率為：(1-1/2r)n (1/2)n 累加為(1-1/2r)n而在回交中，后代基因純合是定向的，即輪回親

8、本一種基因型，其純合率(1-1/2r)n回交與自交的區(qū)別第十四張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、約翰生的菜豆粒重遺傳試驗(yàn)1.將菜豆天然混雜群體按豆粒重分類播種，從中選擇19個(gè)單株自交得到19個(gè)株系；株系間平均粒重有明顯差異，并能夠穩(wěn)定遺傳（圖）2.在19個(gè)株系中6年連續(xù)選擇（表、圖） L1選擇得到最輕/最重為370mg/374mg； L19選擇得到最輕/最重為691mg/677mg 。表明：在L1到L19這些株系之內(nèi)輕粒和重粒的后代平均粒重彼此幾乎沒(méi)有差異。第二節(jié) 純系學(xué)說(shuō)第十五張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月菜豆天然混雜群體中選擇第十六張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于202

9、2年6月19個(gè)株系內(nèi)6年連續(xù)選擇第十七張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、純系學(xué)說(shuō)的內(nèi)容純系與純系學(xué)說(shuō)：純系是指從一個(gè)基因型純合個(gè)體自交產(chǎn)生的后代。純系學(xué)說(shuō)認(rèn)為在自花授粉植物的天然混雜群體中，可分離出很多基因型純合的純系，并認(rèn)為：1.自花授粉植物天然混雜群體，可以(選擇)分離出許多純系。因此，在一個(gè)混雜群體內(nèi)選擇是有效的。2.純系內(nèi)個(gè)體間差異由環(huán)境影響造成，不能遺傳。所以在純系內(nèi)繼續(xù)選擇是無(wú)效的。 基因型和表現(xiàn)型的概念也是由約翰生根據(jù)上述研究結(jié)果提出的。第十八張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、約翰生的“純系學(xué)說(shuō)”對(duì)遺傳學(xué)的貢獻(xiàn)1.確認(rèn)了數(shù)量性狀是可以真實(shí)遺傳的2.分清了可

10、遺傳的變異和不可遺傳的變異。指出選擇遺傳變異的重要性。在自花授粉作物的天然混雜群體中單株選擇是有效的，但是在一個(gè)經(jīng)過(guò)選擇分離而基因純合的純系里繼續(xù)選擇是無(wú)效的3.分清了基因型和表型的概念。這對(duì)后來(lái)研究遺傳基礎(chǔ)、環(huán)境和個(gè)體發(fā)育的相互關(guān)系起了很大推動(dòng)作用第十九張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、 純系學(xué)說(shuō)的發(fā)展1.純系的純是相對(duì)的、暫時(shí)的。純系繁育過(guò)程中，由于突變、天然雜交和機(jī)械混雜等因素必然會(huì)導(dǎo)致純系不純。在良種繁育工作中，要保持品種的純度，必須提純留種，防止混雜退化。2. 純系繼續(xù)選擇可能是有效的。純系中可能由于突變和天然雜交產(chǎn)生遺傳變異，出現(xiàn)更優(yōu)個(gè)體。優(yōu)良品種內(nèi)繼續(xù)選擇(優(yōu)中選優(yōu))

11、是自花授粉植物系統(tǒng)育種的理論基礎(chǔ)依據(jù)。第二十張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、F1雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)是指兩個(gè)遺傳組成不同的親本雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)上比其雙親優(yōu)越的現(xiàn)象雜種優(yōu)勢(shì)表示方法：中親優(yōu)勢(shì) 超親優(yōu)勢(shì)F1超過(guò)雙親平均值的數(shù)量中親優(yōu)勢(shì)：超親優(yōu)勢(shì)： 第三節(jié) 雜種優(yōu)勢(shì)第二十一張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月珍汕97明恢63汕優(yōu)63雜交水稻第二十二張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、F2雜種優(yōu)勢(shì)衰退 由于F2群體內(nèi)出現(xiàn)的性狀的分離和重組，所以F2與F1相比較，生長(zhǎng)勢(shì)、生活力、抗逆性和產(chǎn)量等方面都顯著的表現(xiàn)下降，即所謂衰退現(xiàn)象。第

12、二十三張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、雜種優(yōu)勢(shì)遺傳假說(shuō)顯性假說(shuō)（dominance hypothesis）Bruce等人(1910) 提出。認(rèn)為雜種優(yōu)勢(shì)是由雙親的顯性基因全部聚集在雜種中所引起的互補(bǔ)作用 AA Aa aa根據(jù)該假說(shuō)，雜種優(yōu)勢(shì)可以固定只考慮到基因的累加效應(yīng)，有局限性。第二十四張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月以玉米的兩個(gè)自交系為例，假定它的有5對(duì)基因互為顯隱性的關(guān)系，分別位于兩對(duì)染色體上。設(shè)純合基因（aa）對(duì)性狀發(fā)育的作用為1，而各顯性純合和雜合基因（AA和Aa）的作用為2。雜交后代表現(xiàn)如下： A b C D e a B c d E P A b C De a

13、 B c d E (2+1+2+2+1=8) (1+2+1+1+2=7) A b C D e F1 a B c d E （2+2+2+2+2=10）第二十五張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月超顯性假說(shuō)（overdominance theory）認(rèn)為雜種優(yōu)勢(shì)來(lái)源于雙親基因型的異質(zhì)結(jié)合所引起的基因間的互作。根據(jù)這一假說(shuō)，等位基因間沒(méi)有顯隱性的關(guān)系。雜合等位基因的相互作用大于純合等位基因間的作用 A1A1 A2A2根據(jù)該假說(shuō)，雜種優(yōu)勢(shì)完全不能固定，因?yàn)榛蛞坏┘兒希s種優(yōu)勢(shì)就消逝，也有局限性。第二十六張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 舉例分析：玉米自交系雜交 a1 b1 c1 d1

14、 e1 a2 b2 c2 d2 e2 P a1 b1 c1 d1 e1 a2 b2 c2 d2 e2 （1+1+1+1+1=5）（1+1+1+1+1=5） a1 b1c1 d1 e1 F1 a2 b2 c2 d2 e2 （2+2+2+2+2+=10） 由此可見(jiàn)，F(xiàn)1的雜種優(yōu)勢(shì)可以顯著地超過(guò)雙親。第二十七張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、近親繁殖的利用固定優(yōu)良性狀 近交使基因純合，再結(jié)合嚴(yán)格選擇，可固定優(yōu)良性狀，淘汰不良性狀個(gè)體保持個(gè)別優(yōu)秀個(gè)體的優(yōu)良血統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和淘汰遺傳缺陷近交是一種特殊的育種手段，可加快優(yōu)良性狀的固定和擴(kuò)散、揭露隱性有害基因、提高雜交親本的純合性。注意防范衰退現(xiàn)象：控

15、制近交系數(shù)F；嚴(yán)格淘汰第四節(jié) 近親繁殖和雜種優(yōu)勢(shì)在育種上的應(yīng)用第二十八張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月近交程度對(duì)基因純合速度的影響A：自交6代，純合體幾乎達(dá)100%；B：全同胞交配8代純合子達(dá)90%以上；C：半同胞交配16代純合體接近90%；D：更遠(yuǎn)親緣交配7代后純合體保持60%以上。50607080901002 4 6 8 10 12 14 16純合子頻率(%)世 代 數(shù)ABCD第二十九張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月近交衰退及其控制方法近交衰退（inbreeding depression）：指近交使生物個(gè)體的生活力、生產(chǎn)性能、群體均值都降低的現(xiàn)象。近交對(duì)玉米株高和種子產(chǎn)量的影響點(diǎn)線和短條線為連續(xù)自交；連續(xù)直線為連續(xù)的全同胞交配。(不進(jìn)行任何選擇）第三十張，PPT共三十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(a)小鼠的窩產(chǎn)仔數(shù)。第一窩出生時(shí)平均活仔數(shù)對(duì)仔鼠的近交系數(shù)作圖。第一世代雙表兄妹交配；此后全同胞交配。