遺傳測定和交配設(shè)計(jì)

遺傳測定和交配設(shè)計(jì)第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定一、遺傳測定及其目的

1概念遺傳測定（Genetictesting）：通過對選育材料當(dāng)代（無性系）以及通過各種交配設(shè)計(jì)獲得的子代所進(jìn)行的田間對比試驗(yàn)以及對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行遺傳評價(jià)的過程。

遺傳改良的核心工作。

第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定

遺傳測定的對象：包括種源、林分、優(yōu)樹及其子代、無性系、雜種等。對家系及其親本的遺傳測定稱作子代測定（Progenytest），對無性系的遺傳測定稱作無性系（Clonaltest）測定，它們是遺傳測定的兩個(gè)主要方面。第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定2遺傳測定的主要目的

1)測定性狀受遺傳控制的程度，估算不同選擇方式下的改良效果，指導(dǎo)性狀的改良；

2)評價(jià)測定對象性狀表現(xiàn)的優(yōu)異程度，為進(jìn)一步的選擇利用提供依據(jù)；

第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定3)研究改良性狀與環(huán)境因素的相互關(guān)系，導(dǎo)致性狀變異的主要因素，為良種的推廣利用提供參考。4）在遺傳測定群體中，也收集和保存了大量的優(yōu)良育種資源，可以為持續(xù)的遺傳改良提供合適的遺傳材料。第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定二、子代測定子代測定：主要是用于評價(jià)一母本或父本性狀遺傳的程度，以及一個(gè)親本與其它親本交配所產(chǎn)生子代的遺傳品質(zhì)的優(yōu)異程度。第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定（一）子代測定的主要研究內(nèi)容

1估算主要經(jīng)濟(jì)性狀的變異來源和遺傳控制程度(遺傳力)。

2估算親本的育種值（Ａ）、一般配合力（GCA）和組合的特殊配合力（SCA）。

第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定3估算不同選擇方式的遺傳增益△Ｇ。4估算性狀間的相關(guān)、多性狀綜合改良、主要性狀的間接和早期選擇效果。5研究家系與環(huán)境交互作用,影響家系穩(wěn)定性的環(huán)境因素，家系對環(huán)境的適應(yīng)性。第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定（二）用途1為進(jìn)一步的遺傳改良提供指導(dǎo)性遺傳參數(shù)。2依據(jù)測定結(jié)果來剔除初級種子園中的不良親本，篩選改良種子園的建園親本，為下一改良世代提供親緣關(guān)系清楚的遺傳材料。3篩選優(yōu)良家系和提供優(yōu)良家系的適用范圍。4示范與宣傳作用。第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定（三）配合力

1概念

1）配合力（Combiningability）：親本某一性狀在不同交配后代中表現(xiàn)的相對差異。是反應(yīng)雜交組合中各性狀配合能力的指標(biāo)，是選擇親本的依據(jù)。

第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定2）一般配合力（GeneralCombiningability，GCA）：在一個(gè)交配群體中，某個(gè)親本的若干交配組合子代平均值距交配群體子代總平均值的離差。一般認(rèn)為是由基因的加性效應(yīng)作用的結(jié)果，相當(dāng)于親本育種值的一半；親本Pi的一般配合力：gi=Xi.-X..第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定3）特殊配合力（SpecialCombiningability，SCA）：在一個(gè)交配群體中，某個(gè)交配組合的子代平均值距交配群體子代總平均值及雙親一般配合力的離差。特殊配合力是由基因的非加性效應(yīng)，即顯性和上位作用的結(jié)果；特殊配合力僅能反映特定交配組合中父母本的互作效應(yīng)，特殊配合力大小本身不能說明親本的優(yōu)劣。特殊配合力Sij=Xij-X..-gi-gj第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二SC3=Xc3-u-gc-

g3=11.6-10.6-0.3-0.1=0.610.211.010.610.810.110.09.69.89.212.011.610.810.610.311.111.510.79.910.910.910.010.910.710.710.6平均平均g.c.a0.1-0.70.30.3g.c.a-0.60.30.10.12134ABCD某雜交組合性狀調(diào)查與配合力計(jì)算第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定2配合力的應(yīng)用

1）育種值是林木育種工作的重要參數(shù)，它等于一般配合力的兩倍。加倍的原因是由于每個(gè)親本只能為其子代提供半數(shù)基因。

2）配合力是針對各個(gè)測定性狀而言，不是對親本個(gè)體而言；同一親本不同性狀的配合力不同，多個(gè)性狀同時(shí)改良時(shí)，要綜合考慮各性狀的表現(xiàn)；

第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定3）只有在親本的一般配合力表現(xiàn)較好時(shí)，特殊配合力的利用才更有價(jià)值;

在林木良種繁育中，常選用一般配合力高的無性系建立由許多無性系組成的種子園；而用特殊配合力高的無性系營建由兩個(gè)無性系組成的種子園。第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定三、無性系測定（一）無性系測定的目的掌握優(yōu)良個(gè)體在無性繁殖時(shí)性狀表現(xiàn)的穩(wěn)定性或可重復(fù)性，是優(yōu)良無性系選擇的基礎(chǔ)工作。第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定（二）無性系測定中要注意的特殊問題

1.用無性系測定結(jié)果不能準(zhǔn)確估測其子代的性狀表現(xiàn)程度

2.成熟效應(yīng)與位置效應(yīng)的影響

3.插條粗細(xì)和長度、采集部位的影響

4.砧木與嫁接效應(yīng)第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§1林木遺傳測定四、遺傳測定內(nèi)容主要根據(jù)育種目標(biāo)和樹種的特點(diǎn)來規(guī)定，涉及的性狀有：生長性狀、干形指標(biāo)、樹冠結(jié)構(gòu)特征、木材質(zhì)量、抗逆性、非木質(zhì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、形態(tài)特征、結(jié)實(shí)能力等第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)

交配設(shè)計(jì)（Matingdesign）：根據(jù)遺傳測定的具體要求和工作條件，對親本交配組合或制種所作的安排。

第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)

一、交配設(shè)計(jì)的分類與評價(jià)

1不完全譜系設(shè)計(jì)（Incompletepedigreematingdesign）：只知一個(gè)親本的交配設(shè)計(jì)。通常是只知母本、不知父本。

第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)自由授粉交配設(shè)計(jì)（Openpollinatedmatingdesign）：直接從選擇的優(yōu)樹上，或從種子園的嫁接植株上采收自由授粉種子，按無性系或單株進(jìn)行性狀測定。第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二自由授粉交配設(shè)計(jì)最簡單、最容易、最便宜的獲得子代群體的方法可用于子代測定，能估算親本的一般配合力?？捎糜诜N子園的去劣疏伐；需等到開花結(jié)實(shí)盛期，因?yàn)樯沉ψ儺惖葘?dǎo)致非隨機(jī)授粉，使育種值估計(jì)有偏差能估算加性遺傳方差和遺傳力，不能估算非遺傳方差（父本未知）和特殊配合力第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二自由授粉交配設(shè)計(jì)不能用于高世代育種。因?yàn)樽V系不清，親緣關(guān)系不清，不利于控制近交，而林木多為異花授粉，近交衰退。如果從天然林種距離較遠(yuǎn)的母樹上采集種子建立子代測定林，則可以從中選擇植株用于下一代育種，但由于中選植株的父本未經(jīng)選擇，會降低通過選擇獲得的遺傳增益。（分子生物學(xué)技術(shù)，BWB）第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)多系混合花粉交配設(shè)計(jì)（Polycross（Pollenmix，Polymix）matingdesign）：用多個(gè)沒有親緣關(guān)系的父本花粉混合后對待測母本進(jìn)行授粉的交配設(shè)計(jì)方法?？梢怨浪慵有赃z傳方差、遺傳力、母本育種值，不能估算非加性遺傳方差和特殊配合力；由于可能的非隨機(jī)授粉（花粉生活力變異、花粉競爭）會導(dǎo)致育種值估計(jì)偏差；不單獨(dú)用于高世代育種。第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)2完全譜系設(shè)計(jì)（Completepedigreematingdesign）:子代的雙親都已知的交配設(shè)計(jì)第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)單交（Single-pairmatingdesign）：指在一個(gè)育種群體中，每一個(gè)親本只與另一個(gè)親本交配一次，或作母本，或作父本，不再參與第二次交配。

第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二單交

（Single-pairmatingdesign）♀\♂123456781X23X45X67X8第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二單交可以通過最少的交配組合產(chǎn)生最多數(shù)目的沒有親緣關(guān)系的子代家系，最適用于高世代育種產(chǎn)生育種群體；同其它交配設(shè)計(jì)配合，維持較大的有效群體大?。ū３诌z傳多樣性）；不能估算一般配合力，能估算特殊配合力，也不能估算加性和非加性遺傳方差。第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二巢式（套式）交配設(shè)計(jì)

（Nestedmatingdesign，Hierarchicalmatingdesign，NC（NorthCarolina）StateDesignI）即將親本分為父本組和母本組，每一組父本與另一組不同母本之間進(jìn)行交配。123♂

♀第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二巢式（套式）交配設(shè)計(jì)可以估算加性和非加性遺傳方差和遺傳力。缺點(diǎn)：只能估算性別組較小的親本（一般是父本組）的一般配合力，因?yàn)檩^大的性別組（母本組）的每一個(gè)成員通常只參與一次交配；由于從子代中得到?jīng)]有親緣關(guān)系的植株的數(shù)量受父本組數(shù)量的影響而太少，較難用于高世代育種。第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二測交系設(shè)計(jì)（Testerdesign）又稱析因交配設(shè)計(jì)（Factorialdesign，NCStateDesignII），是指人為利用測交系按所有可能的組合與另一個(gè)性別組的待測親本交配。測交系是指用來與待測親本交配的少數(shù)親本或無性系，一般作父本，亦可作母本?！?/p>

♀

123456789A×××××××××B×××××××××C×××××××××第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二測交系設(shè)計(jì)能估算方差組分、遺傳力、一般配合力和特殊配合力缺點(diǎn)是得到?jīng)]有親緣關(guān)系的子代數(shù)等于測交系的數(shù)目，不利于高世代育種。第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二不連續(xù)的析因交配設(shè)計(jì)（Disconnectedfactorialmatingdesign）將親本分成幾組，在每組內(nèi)采用析因交配設(shè)計(jì)1234567×××8×××9×××10×××11×××12×××第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二不連續(xù)的析因交配設(shè)計(jì)可以增加沒有親緣關(guān)系的子代數(shù)目，但由于每一組中的個(gè)體是同不同的親本交配，子代測定的效果不如測交系設(shè)計(jì)一般配合力估算有偏差，每一組中的親本數(shù)目越多，這個(gè)問題越不嚴(yán)重。第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)雙列交配設(shè)計(jì)（Diallelmatingdesign）：包括一組親本間所有可能雜交組合的交配設(shè)計(jì)。四種形式：包括正交、反交和自交；包括自交和正交（或反交）；包括正交和反交，不含自交；包括正交（或反交），不包括自交。第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二完全雙列交配設(shè)計(jì)（Complete（Full）diallelmatingdesign）♀\♂123456781××××××××2××××××××3××××××××4××××××××5××××××××6××××××××7××××××××8××××××××第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二完全雙列交配設(shè)計(jì)包括所有有可能的交配組合：正交、反交、自交有n個(gè)個(gè)體，則有n2個(gè)交配組合能估算一般配合力、特殊配合力、方差組分，產(chǎn)生最大數(shù)目的沒有親緣關(guān)系的子代理論上最理想，缺點(diǎn)是交配組合數(shù)太多，工作量太大第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二雙列交配設(shè)計(jì)

（自交和正交（或反交））♀\♂123456781××××××××2×××××××3××××××4×××××5××××6×××7××8×第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二完全雙列交配設(shè)計(jì)

（正交和反交，不含自交）♀\♂123456781×××××××2×××××××3×××××××4×××××××5×××××××6×××××××7×××××××8×××××××第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二半雙列交配＊（正交或反交，不含自交）

（Halfdiallelmatingdesign）：效果幾乎同完全雙列交配，工作量、交配組合數(shù)大大減少，但仍然較多♀\♂123456781×××××××2××××××3×××××4××××5×××6××7×8第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二部分雙列交配＊

（Partialdiallelmatingdesign）♀\♂123456781×××2×××3×××4××5×678具有完全雙列交配或半雙列交配的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)，能估算所有親本的GCA和部分親本的SCA，能估算加性和非加性方差，產(chǎn)生最大數(shù)目的沒有親緣關(guān)系的子代。第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二不連續(xù)的半雙列交配＊把所有親本分為若干組，每一組通常包括6個(gè)親本，在每組內(nèi)采用半雙列交配。第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二不連續(xù)的半雙列交配＊

（Disconnectedhalfdiallelmatingdesign）♀\♂123456781×××2××3×45×××6××7×8第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二不連續(xù)的半雙列交配＊具有完全雙列交配的很大部分優(yōu)點(diǎn)交配組合數(shù)大大減少：如n=18，完全雙列交配組合數(shù)：n2=324；半雙列交配（不包括自交）組合數(shù)：18（18-1）/2=153；三個(gè)6親本（n=6）不連續(xù)半雙列交配組合數(shù)：3×n（n-1）/2=3×6（6-1）/2=45第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§2遺傳交配設(shè)計(jì)二、交配設(shè)計(jì)的評價(jià)與選擇原則：1是否估算GCA、SCA，遺傳力，育種值，方差組分等2產(chǎn)生無親緣關(guān)系子代的數(shù)量及是否適于選擇，是否適于高世代育種3工作量的大小和選擇效率4時(shí)間的早晚：能否立即開展子代測定，或需等開花后再制種測定各有特點(diǎn)和適用范圍，應(yīng)靈活選用或組合選用第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§3環(huán)境設(shè)計(jì)（田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)）一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的、要求和原則

1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)目的：使所得數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確可靠地反映供試材料的性狀遺傳表現(xiàn)特征。

2.試驗(yàn)要求：減小試驗(yàn)誤差利于正確估計(jì)試驗(yàn)誤差，防止系統(tǒng)誤差試驗(yàn)結(jié)果有代表性準(zhǔn)確高效第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§3環(huán)境設(shè)計(jì)3.總原則:

重復(fù)：估算誤差，提高精度，增強(qiáng)試驗(yàn)代表性；隨機(jī)化：防止系統(tǒng)誤差，正確估計(jì)試驗(yàn)誤差和處理間遺傳差異；局部控制：降低誤差，各試驗(yàn)重復(fù)（區(qū)組）內(nèi)的試驗(yàn)條件盡量一致。第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§3環(huán)境設(shè)計(jì)

二、試驗(yàn)地和試驗(yàn)小區(qū)

1.試驗(yàn)地的選擇要求

試驗(yàn)地的代表性：試驗(yàn)環(huán)境能代表將來遺傳材料利用地區(qū)的自然環(huán)境；

試驗(yàn)地的立地條件一致：在梯度環(huán)境變化的試驗(yàn)地要通過合理按排區(qū)組和小區(qū)來減小系統(tǒng)誤差；

根據(jù)需要設(shè)置多地點(diǎn)試驗(yàn)：了解遺傳型和環(huán)境的交互作用.一定環(huán)境下各遺傳材料相對表現(xiàn)不一的現(xiàn)象,影響良種推廣的適宜環(huán)境選擇。第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§3環(huán)境設(shè)計(jì)2.試驗(yàn)小區(qū)的合理安排（1）試驗(yàn)小區(qū)大?。簡沃晷^(qū)：測定材料多、時(shí)間短、統(tǒng)計(jì)效率高。少株小區(qū)4-25株,用于子代和無性系測定等。多株小區(qū)49-100株，利用估算產(chǎn)量，多用于初選優(yōu)良遺傳材料的進(jìn)一步對比試驗(yàn)/推廣試驗(yàn)/良種示范林等。第四十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期二§3環(huán)境設(shè)計(jì)（