2023學(xué)年完整公開課版回交育種

單元六作物育種方法

6-4回交育種雜交育種的一種特殊方式甲品種：有許多優(yōu)良性狀，而個(gè)別性狀有欠缺；乙品種：具有甲品種欠缺的優(yōu)良性狀；?

蘇香粳1號(hào)（感稻瘟?。┗亟粚?dǎo)入抗病基因

雜交與回交比較？一、概念

表示方法

[（AXB）XA]XA……；

A3

XB；

AX3/B

BC1回交一次BC1F1回交一次的一代

BC2回交二次BC2F2回交兩次自交一次二代

A×B

F1×ABC1F1×A

BC2F1BC2F2二、回交育種的意義及遺傳效應(yīng)(一)、回交育種的意義速度快，在改良作物品種個(gè)別缺點(diǎn)時(shí)是一種快速有效方法精確改良某個(gè)性狀非常有效控制育種群體發(fā)展方向控制雜種后代群體規(guī)模(二)、回交的遺傳效應(yīng)1、回交群體中純合基因型比率在回交雜合基因群體中，雜合基因型逐漸減少，純合基因型相應(yīng)地增加，純合基因型變化的頻率是(1-1/2r)n(n為雜種的雜合基因?qū)?shù)，r為回交(自交)的次數(shù))，其中純合基因型僅為輪回親本的基因型。

假設(shè)二親本只有一對(duì)基因的差異：

世代數(shù)12345678Aa×Aa25.037.543.7546.8848.4449.2249.6150Aa×AA50.07587.593.7596.8898.4499.2299.66一對(duì)基因自交和回交群體內(nèi)AA型個(gè)體的比率(%)就一種純合基因型來說，回交比自交達(dá)到某種純合基因型個(gè)體的頻率快。F1自交和回交后代群體內(nèi)某種純合基因型(輪回親本基因型)出現(xiàn)的頻率基因?qū)?shù)(n)1234567nF1

×F11/41/161/641/2561/10241/40961/16384(1/4)nF1

×純合親本1/21/41/81/161/321/641/128(1/2)n回交次數(shù)和涉及基因?qū)?shù)與后代群體內(nèi)具輪回親本純合基因型個(gè)體的%基因?qū)?shù)(n)回交代數(shù)(r)12345678910

150758894979899100-100-100-532451728592969899100-106265273859296989915113386279899497992072853738592969830214396279899497408285373869296504204668829195759315675869310042146688291

在不加選擇的情況下：

回交的最后產(chǎn)物為輪回親本；在選擇的情況下：

可得到非輪回親本的目標(biāo)性狀+輪回親本綜合性狀的后代，即將供體親本的目標(biāo)性狀轉(zhuǎn)移到受體親本。

2、回交消除不利基因連鎖的概率

例：抗病親本乙（抗病基因R與不良基因b連鎖）：消除不利基因的概率（不選擇情況下）1-（1-p）m+1P：連鎖基因的重組率，m回交次數(shù)。重組率消除非目標(biāo)基因的概率回交5次自交5代0.500.980.500.200.740.200.100.470.100.020.110.020.010.060.010.0010.0060.001三.回交育種方法

(一)、回交親本選擇輪回親本（受體親本）應(yīng)選用在當(dāng)?shù)卦耘鄷r(shí)間長(zhǎng),綜合性狀好，某一、二個(gè)性狀存在缺點(diǎn)，經(jīng)數(shù)年改良后仍有發(fā)展前途的推廣品種或最有希望推廣的優(yōu)良品種。非輪回親本（供體親本）：

它必須具備輪回親本所缺少的那一、二個(gè)優(yōu)良性狀，而且這一、二個(gè)優(yōu)良性狀要非常突出。控制該性狀的基因只能有一、兩個(gè)，最好是顯性的，較高的遺傳力，盡可能沒有嚴(yán)重缺點(diǎn)，不與不利性狀基因連鎖。（二）、回交的次數(shù)

以輪回親本的特征特性基本得到恢復(fù)為準(zhǔn)。一般雙親差異小，回交次數(shù)可少些；相反，親本差異大，或目標(biāo)性狀與不良性狀連鎖時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加回交次數(shù)。

1.輪回親本性狀的回復(fù)程度輪回親本性狀的回復(fù)在不存在基因連鎖的情況下，如果雙親間有n對(duì)基因差異，則回交r次以后，從輪回親本導(dǎo)入基因的純合體比率可按公式（1-1/2r）n計(jì)算出來。世代數(shù)12345678Aa×AA50.07587.593.7596.8898.4499.2299.66回交次數(shù)和涉及基因?qū)?shù)與后代群體內(nèi)具輪回親本純合基因型個(gè)體的%基因?qū)?shù)(n)回交代數(shù)(r)12345678910

150758894979899100-100-100-532451728592969899100-106265273859296989915113386279899497992072853738592969830214396279899497408285373869296504204668829195759315675869310042146688291

2.非輪回親本的目標(biāo)性狀和不利性狀連鎖的程度：假如用P表示重組率，那么打破不利的連鎖，獲得希望的重組類型的機(jī)率為1-（1-P）r。r是表示回交的次數(shù)。不同重組率下經(jīng)不同次數(shù)的回交后出現(xiàn)重組類型的頻率（%）回交次數(shù)(r)連鎖基因的交換值(p)0.50.20.10.020.010.00115020.010.02.01.00.127536.019.04.02.00.2387.548.827.15.93.00.3493.859.034.47.83.90.4596.967.240.99.24.90.5698.473.846.911.45.90.6799.279.052.213.26.80.7899.683.257.014.97.70.8999.887.161.316.68.60.93.嚴(yán)格選擇有助于輪回親本性狀的迅速恢復(fù)，可以減少回交次數(shù)。嚴(yán)格選擇相當(dāng)于多做1-3次回交。

（三）、回交中所需要的植株數(shù)

log(1-a)n≥log(1-p)m代表所需的植株數(shù)，p代表在雜種群體中合乎需要的基因型的期望比率，α代表機(jī)率水準(zhǔn)。問題：1、在選用輪回親本和非輪回親本時(shí)要注意哪些問題？2、總結(jié)回交遺傳效應(yīng)？獨(dú)立閱讀教材及云課堂學(xué)習(xí)資源10min，小組討論8min，抽查，全班交流7min。

在回交中所需要的植株數(shù)需要轉(zhuǎn)移的基因數(shù)回交后代目標(biāo)基因型比例回交后代群體植株數(shù)概率平準(zhǔn)0.95概率平準(zhǔn)0.9911/24.36.621/410.416.031/822.434.541/1646.371.251/329514661/64191296(四)、回交育種程序年次回交程式工作內(nèi)容1A×B雜交，A為輪回親本，B為抗病親本，抗病性為顯性2F1×AF1回交于A3BC1F1×A從回交一代中選擇抗病株回交于A4BC2F1×A從二次回交一代中選擇抗病株回交于A年次回交程式工作內(nèi)容5BC3F1×A從三次回交一代中選擇抗病株回交于A6BC4F1四次回交F1自交并選擇優(yōu)良抗病株7BC4F2自交選擇抗病株種成株系，選擇農(nóng)藝性狀優(yōu)良的抗病株系雜交：雙親雜交，F(xiàn)1

回交于輪回親本；選擇：從回交后代中選擇具有目標(biāo)性狀（非輪回親本）和綜合性狀（輪回親本）的植株與輪回親本連續(xù)回交；純合：自交純化，在自交過程中選擇具有目標(biāo)性狀且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的植株及穩(wěn)定系統(tǒng)。按常規(guī)進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗(yàn)，區(qū)域試驗(yàn)，生產(chǎn)試驗(yàn)。

問題：分析回交育種程序1.A（優(yōu)良品種）×B（抗?。﹔r×RR2.A（優(yōu)良品種）×B（抗?。㏑R×rr學(xué)生獨(dú)立思考分析10min，小組討論8min，教師抽查，全班交流7min。質(zhì)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育當(dāng)被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為顯性時(shí)

輪回親本非輪回親本P

甲AABBcc×

aabbCC

乙

F1

AaBbCc

×

AABBccBC1

A—B—Cc

×

AABBccBC2

A—B—Cc

×

AABBccBC3F1

A—B—CcBC3F2

A—B—C—BC3F3

AABBCC由一對(duì)顯性基因控制的性狀轉(zhuǎn)移每代選擇的性狀為乙的輸出性狀

顯性單基因回交轉(zhuǎn)育質(zhì)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育2.當(dāng)被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為隱性時(shí)隱性單基因回交轉(zhuǎn)育數(shù)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育控制某一性狀的基因的數(shù)目：增加種植的植株數(shù)，即回交后代必須有相當(dāng)大的群體。選擇目標(biāo)性狀比預(yù)期要求更好和更高的材料。環(huán)境條件對(duì)目標(biāo)性狀基因表現(xiàn)的影響

每回交一次，接著就進(jìn)行自交一次，并在BC1F2群體進(jìn)行選擇。（五）回交方法育種目標(biāo)：小麥大棍棒53號(hào):抗稈銹病、抗腥黑穗病、抗麥稈蠅

種質(zhì)資源：

大棍棒:易感多種病蟲害,但綜合性狀優(yōu)良馬丁:抗腥黑穗病道遜:抗麥稈蠅希望:抗稈銹病逐步回交法

即在同一回交方案中同時(shí)轉(zhuǎn)移幾個(gè)目標(biāo)性狀基因。選擇幾個(gè)分別具有不同目標(biāo)性狀基因的供體親本，這幾個(gè)親本的基因應(yīng)該都是獨(dú)立遺傳的。先以一個(gè)供體親本進(jìn)行性狀轉(zhuǎn)移，獲得一個(gè)性狀得到改良的材料后，再以它為輪回親本，進(jìn)行第二個(gè)性狀的轉(zhuǎn)移，如此等等馬丁

×大棍棒用大棍棒作輪回親本BC6自交1932年選出抗腥黑穗病的大棍棒小麥品種道遜

×大棍棒用大棍棒作輪回親本BC3F1自交BC3F2用抗腥黑穗病的大棍棒小麥作輪回親本BC5F1自交BC5F21937年選出抗腥黑穗病和抗麥稈蠅的大棍棒小麥希望×巴特用巴特做輪回親本BC3F1×大棍棒用大棍棒做輪回親本BC4

用抗腥黑穗病大棍棒做輪回親本BC6

用抗腥黑穗病和麥稈蠅的大棍棒小麥做輪回親本BC8

再自交，于1939年育成了抗三種病蟲害（抗稈銹病、抗腥黑穗病、抗麥稈蠅）的大棍棒53號(hào)抗稈銹病“巴特”雙回交法分散在A和B兩個(gè)品種內(nèi)時(shí),先將A和B雜交,并用其F1分別同輪回親本A和B進(jìn)行回交。從每次回交后代群體中,選取具有輪回親本優(yōu)良性狀的個(gè)體再進(jìn)行回交數(shù)次。最后一次回交后進(jìn)行自交,育成兩個(gè)品系,一個(gè)具有B品種優(yōu)良性狀的A品系,一個(gè)具有A品種優(yōu)良性狀的B品系。將A和B兩個(gè)品系雜交,再自交,就會(huì)育成優(yōu)于雙親的改良品種。B×

AF1×ABC1×ABC2×ABC3

B×AB×F1B×BC1B×BC2BC3BC3F2×BC3F2自交自交F1F2自交選出優(yōu)于雙親的品種雙回交法在玉米自交系的改良上的應(yīng)用示意圖每代選種皮柔嫩，具有香味的個(gè)體進(jìn)行回交A品系B品系聚合回交法根據(jù)超親積累與回交結(jié)合原理的聚合雜交（聚合回交）第一年

A×B

A×C

A×D

A×E

A占50%第二年

A2×B

A2×C

A2×D

A2×E

A占75%第三年

A3×B

A3×C

A3×D

A3×E

A占88%第四年

A4×B

A4×C

A4×D

A4×E

A占94%第五年

× × A占94%

第六年

× A(BCDE)（六）回交育種法的應(yīng)用價(jià)值及其局限性

應(yīng)用價(jià)值：既可保持輪回親本的基本性狀，又增添了非輪回親本特定的目標(biāo)性狀。育種群體比雜交育種所需的群體小，在回交育種過程中，主要是針對(duì)被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀進(jìn)行選擇，所以可以利用溫室、異地或異季加代以縮短育種年限。有利于打破目標(biāo)基因與不良基因間的連鎖，增加基因重組頻率，提高優(yōu)良重組類型出現(xiàn)的機(jī)率。用回交法育成的品種形態(tài)上與輪回親本大體相似，在輪回親本品種的推廣地區(qū)容易為農(nóng)民所接受。局限性：如果輪回親本選擇得不恰當(dāng)，則回交改良的品種往往不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。雖可以逐步回交法，但延長(zhǎng)了育種年限。往往僅限于由少數(shù)主基因控制的性狀，至于改良數(shù)量性狀則比較困難，回交的每一世代都需進(jìn)行人工雜交，工作量很大。目標(biāo)基因可能存在多效性，或目標(biāo)基因與不利基因緊密連鎖仍是回交育種中需要克服的重大障礙?；亟蝗后w回復(fù)為輪回親本基因型經(jīng)常出現(xiàn)一些偏離。

五、回交育種的用途（一）選育近等基因系和多系品種

如：抗病的多系品種，選擇一個(gè)綜合性狀好的品種為輪回親本同具有不同抗病基因的非輪回親本回交.育成以A品種為遺傳背景但具有不同抗性基因的近似品系，然后根據(jù)需要混合其中若干品系組成多系品種用于生產(chǎn)。（二）雜種優(yōu)勢(shì)利用中，不育系和恢復(fù)系的回交轉(zhuǎn)育提莫菲維小麥的細(xì)胞質(zhì)置換上普通小麥的細(xì)胞核育成提型小麥雄性不育系的核代換過程♀西非高梁×♂南非高梁邁羅S（RfRf）卡佛爾N（rfrf）F1可育S（Rfr