第六章 雜交育種2015

《種子生產(chǎn)與管理》鄧其明四川省綿陽農(nóng)業(yè)學(xué)校2/5/2023第六章雜交育種一雜交育種的意義及遺傳原理二親本選配三雜交方式與雜交技術(shù)四雜交后代的選育五雜交育種程序和加速育種進(jìn)程的方法2/5/2023一雜交育種的意義及遺傳原理1雜交育種的意義（1）雜交育種：利用作物具有不同遺傳性的品種或類型相互雜交，創(chuàng)造遺傳變異，然后再通過選擇和系統(tǒng)的試驗鑒定，培育成新品種的方法。2/5/2023(2)雜交育種的意義

雜交育種是適用作物最廣的方法。可綜合雙親優(yōu)良性狀，并可獲得超親新性狀。雜交育種是成效最大的育種方法。我國主要作物的推廣品種，包括一些引進(jìn)品種，大部分都是通過雜交育種育成的。雜交育種已廣泛應(yīng)用于不同繁殖方式和授粉方式的作物群體。2/5/20232雜交育種的遺傳原理

（1）基因重組，綜合雙親優(yōu)良性狀

“碧螞一號”的育成：成熟期抗條銹抗倒伏籽粒大小碧玉麥較早抗病強大螞蚱麥中感染弱小碧螞一號中高抗中大從遺傳上：AAbb×aaBB↓AABBAAbbaaBBaabb

（其中A、B為優(yōu)良基因）2/5/2023(2)

基因互作，產(chǎn)生新性狀如兩個感霜霉病的大豆品種雜交，在后代中出現(xiàn)了大量抗病新個體（9抗：7感）。2/5/2023（3）利用基因累加，產(chǎn)生超親性狀

數(shù)量性狀容易通過微效多基因積累（累加），產(chǎn)生超親性狀。

因為數(shù)量遺傳性狀由于基因重組，將控制雙親相同性狀的不同基因，在新品種積累起來，形成超親現(xiàn)象。2/5/2023

如在產(chǎn)量上，可出現(xiàn)比雙親更高的后代；在品質(zhì)方面，可獲得比雙親品質(zhì)更好的后代；在生育期方面，可出現(xiàn)比早熟親本更早，或比晚熟親本更晚的個體；在抗病性方面，可出現(xiàn)比抗病親本更抗的后代。2/5/2023二親本選配1親本選配的重要性

親本選配即親本的選擇與搭配。親本選配決定雜種后代的遺傳基礎(chǔ)，是雜交育種成敗的關(guān)鍵。

如從小麥“碧螞4號×早洋麥”組合中，河南省選出了鄭州24號，山東省選出了濟南2號，北京市選出了北京8號。其它許多地區(qū)也選出了優(yōu)良品種。有許多親本組合，則未選出任何品種。2/5/2023二親本選配2親本選配的一般原則（1）親本優(yōu)點多，主要性狀突出，缺點少又較易克服，雙親的優(yōu)缺點能互補。

性狀互補要注重主要性狀。親本間互補性狀不宜過多。兩親本不能有共同的缺點，更不宜親本之一有嚴(yán)重缺陷。2/5/2023（2）親本之一最好為當(dāng)?shù)貎?yōu)良品種

因為當(dāng)?shù)貎?yōu)良品種本身就具有豐產(chǎn)性和適應(yīng)性強的特性。（3）雜交親本在生態(tài)型和系統(tǒng)來源上應(yīng)有所不同

不同生態(tài)類型、不同地理來源、不同親緣關(guān)系的品種，后代分離廣，易選出好品種。2/5/2023（4）雜交親本應(yīng)具有較好的配合力好品種并不一定是好親本，二者具有一定的區(qū)別。好親本指是一般配合力高的親本；好品種則指具有許多優(yōu)良性狀的品種。

例如：美國小麥品種Gaines，曾創(chuàng)世界單產(chǎn)紀(jì)錄，不是好親本；其姊妹系Pullmanioi，曾育出了多個優(yōu)良雜交品種。2/5/2023三雜交方式與雜交技術(shù)1雜交方式（1）單交(SingleCross)或成對雜交單交：由兩個品種或遺傳類型成對雜交。

組合方式：A×B（A/B）

特點：簡單易行，育種時間短，后代群體規(guī)模小單交又可分為：正交：A×B或A（♀）/B（♂）反交：B×A或B（♀）/A（♂）一般將對當(dāng)?shù)貤l件最適應(yīng)的親本作母本。2/5/2023（2）復(fù)交(MultipleCrossing)復(fù)交：涉及三個或三個以上的親本，要進(jìn)行兩次或兩次以上的雜交。特點：a遺傳基礎(chǔ)復(fù)雜，F(xiàn)1代就發(fā)生性狀分離。b雜種比單交的雜種變異類型更多，但穩(wěn)定性慢，年限長。親本組合的原則：

優(yōu)良親本最后一次雜交（使其遺傳組成占雜種的比重大），增強后代的優(yōu)良性狀。2/5/2023復(fù)交的方式三交：先由兩個親本雜交獲得一個單交F1，然后再與另一個親本雜交，稱為三交。組合方式：（A×B）×C(或A/B//C)

三交F1雜種的遺傳組成：親本A——全部胞質(zhì)和1/4胞核B——1/4胞核C——1/2胞核（C親本應(yīng)為綜合性狀最好親本）2/5/2023雙交：

由四個親本，先用兩兩雜交得到兩個F1，再用兩個F1雜交，稱為雙交。組合方式：（A×B）×（C×D），即F1AB×F1CD→雙交F1

A/B//C/D雙交F1的遺傳組成：親本A、B、C、D各提供1/4胞核2/5/2023四交：

由四個親本進(jìn)行分步雜交，即為四交。組合方式：A/B//C///D聚合雜交：

用多個親本進(jìn)行的一種復(fù)雜的雜交方式。方式：如有5個雜交親本A、B、C、D、E，第一年作單交A×BA×CA×DA×E第二年第一輪聚合F1AB×F1ACF1AD×F1AE第三年第二輪聚合F1ABC×F1ADE→F1ABCDE2/5/2023回交：兩個品種雜交后，子一代與其親本之一再進(jìn)行雜交，稱為回交。

AхBB為輪回親本，A為供體親本

F1ХBBC1,BC1ХBBC2……用于多次回交的親本稱輪回親本；只在第一次雜交時應(yīng)用的親本稱非輪回親本2/5/2023什么時候采用回交育種？輪回親本綜合性狀(背景性狀，)優(yōu)良，但有個別缺點；非輪回親本恰好具有能克服缺點的有利性狀(目標(biāo)性狀)

。2/5/2023回交育種步驟年次回交程序工作內(nèi)容1AⅹB雜交，A為輪回親本，B為抗病親本，（抗病性為顯性）2F1ⅹAF1與A回交3BC1F1ⅹA一次回交一代中選抗病株與A回交4BC2F1ⅹA二次回交一代中選抗病株與A回交5BC3F1ⅹA三次回交一代中選抗病株與A回交6BC4F1四次回交一代F1自交并選優(yōu)良抗病株7BC4F2自交，選抗病株種成株系，選農(nóng)藝性狀優(yōu)良的抗病株系2/5/20232雜交技術(shù)（1）調(diào)節(jié)開花期：播期調(diào)節(jié)—促使花期相遇溫度處理—春化或加溫光照處理—長日或短日栽培管理調(diào)節(jié)—施肥、中耕切根、灌水、剪除大分蘗或剪掉穗子等2/5/2023（2）控制授粉去雄：

人工去雄法：適用于各種作物，夾除剝?nèi)バ廴锓ǎ好藁ǜ邷貧⑿鄯ǎ核净瘜W(xué)殺雄法：秋水仙堿2/5/2023植物雜交實訓(xùn)2/5/2023草本植物雜交實訓(xùn)2/5/2023園林植物雜交實訓(xùn)2/5/2023

去雄與授粉2/5/2023

棉花剝?nèi)バ廴锓?/5/2023棉花的授粉注：以上三張圖片引自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)精品課網(wǎng)站2/5/2023授粉：最適時間——每日開花最盛的時間

花粉壽命：水稻5分鐘；小麥30分鐘，棉花、油菜24小時，玉米5-6小時。

雌蕊壽命：禾谷類開花前1-2天即有受精能力2/5/2023（3）授粉后管理：

套袋掛牌及時檢查2/5/2023親本套袋隔離掛牌2/5/2023四雜交后代的選育1系譜法(pedigreemethod)

：自雜種第一次分離世代（單交F2，復(fù)交F1）開始選擇單株，分別種植成株行，即系統(tǒng)，以后各世代均在優(yōu)良系統(tǒng)中繼續(xù)進(jìn)行單株選擇，直至選出優(yōu)良一致的系統(tǒng)升級進(jìn)行產(chǎn)量試驗。各世代都予以系統(tǒng)編號，以考查各株系歷史與親緣，故稱系譜法。2/5/2023（1）雜種一代（F1）：工作重點：一般不選單株，淘汰有嚴(yán)重缺陷的組合，并淘汰偽雜種。

按組合排列，單粒點播（數(shù)株到數(shù)十株），設(shè)置對照，加強田間管理。分組合混收，脫粒，編號。種植數(shù)量：依據(jù)F2群體大小及作物的繁殖系數(shù)而定。2/5/2023（2）雜種二代（F2）或復(fù)交一代

分離最大的世代，也是選擇最重要的世代（F2單株決定后代發(fā)展趨勢）工作重點：確定好的組合，淘汰不良組合，在好的組合中選擇優(yōu)良單株。按照雜交組合點播，群體盡可能大些，株間距離一致設(shè)置對照，并播種親本準(zhǔn)確選擇單株，考慮性狀的遺傳力（對遺傳力大的性狀進(jìn)行選擇單株選擇的數(shù)量適中入選單株按組合分株收獲，標(biāo)明行號2/5/2023（3）雜種三代（F3）

選擇可靠性較大的世代工作重點：從優(yōu)良組合中確定優(yōu)良系統(tǒng)，再從中選擇優(yōu)良單株。按組合排列，F(xiàn)2單株點播種成株行，即系統(tǒng)，均勻設(shè)置對照，編號。系統(tǒng)：F3一個株行內(nèi)各株都開自同一F2植株，從血統(tǒng)上看，可稱為系統(tǒng)（或株系）。選株系和單株時，根據(jù)性狀的綜合表現(xiàn)選擇入選數(shù)量根據(jù)組合優(yōu)劣而定（5—10株或更多）將入選單株按系統(tǒng)分株收獲，分株脫粒，并編號2/5/2023（4）雜種四代及其以后世代F4代及其以后世代的種植方法同F(xiàn)3。系統(tǒng)群：來自同一F3系統(tǒng)的F4諸系統(tǒng)。姊妹系：系統(tǒng)群內(nèi)各系統(tǒng)之間互為姊妹系。工作重點：選擇優(yōu)良系統(tǒng)，第二年升入鑒定譜進(jìn)行產(chǎn)量試驗。品系：參加產(chǎn)量試驗的系統(tǒng)改稱為品系。F5及其以后世代的工作與F4相同，邊試驗邊選擇。到F7進(jìn)行生試，繁殖種子，示范推廣。2/5/2023（5）系譜法后代的系譜的表示方法組合代號-F1選株號-F2選株號-….Fn選株號

如:95(2)-1-5-12-1-…

07(3)-2-7-10-3-…2/5/2023系譜法2/5/2023系譜法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：早期世代，針對一些遺傳力高的性狀連續(xù)選擇，起到定向選擇的作用。系統(tǒng)親緣關(guān)系清楚。缺點：從F2起嚴(yán)格選擇，中選率低，優(yōu)良類型被淘汰工作量大2/5/20232混合法(bulkmethod)

（1）工作要點混合法是在自花授粉作物的雜種分離世代，按組合混合種植，不加選擇，直到估計雜種后代純合百分率達(dá)到80%以上時（F5-F8），才開始選擇一次單株，下一代成為系統(tǒng)（株系），然后選拔優(yōu)良系統(tǒng)進(jìn)行升級試驗。2/5/2023P1F1F3F4-5品比試驗品系鑒定株系鑒定選優(yōu)株建系淘汰劣株淘汰劣株大田品種混合選擇法示意圖F2×P22/5/2023（2）理論依據(jù)：很多重要的經(jīng)濟性狀是由微效多基因控制的，早代遺傳力低，純合個體少，表現(xiàn)型受環(huán)境影響大，選擇的可靠性差。例如產(chǎn)量、穗粒數(shù)、分蘗力、衣分、含油量等等。早代選擇損失大量優(yōu)良基因和重組類型。

混合法可以在后代群體中保存各種優(yōu)良基因，并增加以后世代中優(yōu)良基因重組的機會?；旌鲜来匀贿x擇有利于群體適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和逆境。

2/5/2023（3）混合法的優(yōu)缺點優(yōu)點：提高選擇優(yōu)良基因型的準(zhǔn)確性，保存大量的有利基因和基因型。缺點：選擇困難（群體內(nèi)不同基因型競爭），選擇數(shù)量大，年限長。2/5/20233衍生系統(tǒng)法(derivedlinemethod)

衍生系統(tǒng)：由F2或F3一個單株所繁衍的后代群體分別稱之為F2或F3衍生系統(tǒng)。工作要點：在F2或F3進(jìn)行一次選擇，以后各代分別按衍生系統(tǒng)混合種植，不加選擇。對衍生系統(tǒng)測產(chǎn)，淘汰不良衍生系統(tǒng)，直到產(chǎn)量及其他性狀穩(wěn)定，再從中選株，種成株系，從中選擇優(yōu)良系統(tǒng)，進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗，直至育成品種。優(yōu)缺點：兼具系譜法和混合法的優(yōu)點，又在不同程度上消除了兩法的缺點2/5/2023（4）單籽傳法（singleseeddescentmethod,SSD法）

用兩個親本雜交，得到F1，經(jīng)自交得到F2，在F2植株的每一株上或大量選株上各取一粒種子進(jìn)級到F3，在F3每株仍取一粒種子進(jìn)級到F4,再用同法進(jìn)級至F5、F6代，直到所需要的世代。在F6代可以選擇單株，在F7種成株行，選系混收，進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗。工作要點：從分離世代開始，每株收獲一粒種子；之后按組合每年混合種植，每株收獲一粒種子；F5或F6世代群體中選擇單株，種成株行；選擇優(yōu)良株行升級成品系進(jìn)入產(chǎn)量試驗。2/5/2023單籽傳的特點：群體遺傳變異度大；節(jié)省時間和空間；優(yōu)良重組類型少，群體平均水平低下；只進(jìn)行一次單株選擇，獲得突出材料的可能性??；后期工作量大；群體越來越小，要求F2有足夠大的群體。2/5/2023雜種后代處理方法比較圖2/5/2023第五節(jié)雜交育種程序1、原始材料圃和親本圃2、選種圃、雜種圃或混合種植圃3、鑒定圃4、品種比較試驗5、區(qū)域試驗，生產(chǎn)試驗，多點試驗6、種子繁殖一、雜交育種程序2/5/20231、原始材料圃和親本圃（1）原始材料圃和親本圃原始材料圃種植從國外搜集來的原始材料，分類型種植，每份種幾十株。不斷引入新種質(zhì)，防止材料混雜，定期觀察。從原始材料圃中每年選出合乎雜交育種目的的材料作為親本，種于親本圃。分期播種，加大行距。2/5/2023小麥原始材料圃的苗期2/5/2023親本圃2/5/20232、選種圃

種植雜種各世代當(dāng)選單株株系或雜種混合群體等。（2）選種圃種植雜交組合各世代群體的地段，稱為選種圃。F1、F2按組合種植，點播稀植，肥力宜高。F3開始，種成株行，設(shè)置對照。必要時種植親本。2/5/2023F1表現(xiàn)整齊一致2/5/2023F2的分離。

可看到株高、穗形、葉色等都有分離。2/5/2023F3系統(tǒng)2/5/2023F3系統(tǒng)內(nèi)仍有分離2/5/2023F4系統(tǒng)群2/5/20233、鑒定圃主要種植從選種圃升級的新品系,進(jìn)行初步的產(chǎn)量比較試驗及性狀的進(jìn)一步評定。條播，種植密度接近大田生產(chǎn)。一般小區(qū)面積較小，2-4次重復(fù)，進(jìn)行1-2年。2/5/2023鑒定圃，每一小區(qū)為一品系2/5/20234、品種比較試驗種植鑒定圃升級的品系或繼續(xù)進(jìn)行試驗的優(yōu)良品種。小區(qū)面積較大，重復(fù)可設(shè)4-5次，遵照田間試驗設(shè)計要求進(jìn)行，試驗?zāi)晗?-3年。2/5/20235、區(qū)域試驗、生產(chǎn)試驗、多點試驗

在品種比較試驗之后即可將品系送到不同省份進(jìn)