第一节 品种审定与推广 第二节 品种的混杂、退化及其防止 第三节...
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第一节 品种审定与推广 第二节 品种的混杂、退化及其防止 第三节 种子生产. 第一节 回交的遗传效应及回交育种的意义 回交:两个品种杂交后,子一代再和双亲之一重复杂交,称为回交 (backcross) 。从回交后代中选择单株再与该亲本之一回交,如此连续进行若干次,直至达到预期目的为止。. 用于多次回交的亲本称轮回亲本 (recurrent parent) 。因为也是有利性状(目标性状)的接受者,又称受体亲本 (receptor) 。. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第 19 章 种子生产与管理
第一节 回交的遗传效应及回交育种的意义
回交:两个品种杂交后,子一代再和双亲之一重复杂交,称为回交 (backcross) 。从回交后代中选择单株再与该亲本之一回交,如此连续进行若干次,直至达到预期目的为止。
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回交育种法:当 A 品种有许多优良性状,而个别性状有欠缺时,可选择具有 A 所缺性状的另一品种 B 和 A 杂交, F1 及以后各世代又用 A 进行多次回交和选择,准备改进的性状借选择以保持, A 品种原有的优良性状通过回交而恢复。到回交结束时,正在转移的基因是
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回交育种成功实例见 P80.
大麦光芒品种 Manchuria 的转育 ;
小麦抗腥黑穗病品种 Barrt 的转育;
抗锈病小麦品种农大 155 、 157 、 166 的转育。
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第二节 回交育种方法
一、 亲本的选择
轮回亲本是回交育种欲改良的对象,它应当是在当地适应性强、产量高、综合性状较好、经数年改良后仍有繁殖前途的推广品种。此外,新育成的亲本如有个别缺点需要改良的也可作为轮回亲本。
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非轮回亲本的选择也是很重要的,它必须具有改进轮回亲本缺点所必需的基因,其他性状也不能有严重的缺陷。非轮回亲本整体性状的好坏,也影响轮回亲本性状的恢复程度和必须进行回交的次数。
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为了易于鉴别和选择具有目标性状的植株,应创造使该性状得以充分显现的条件。例如目标性状为抗病性时,则需要创造病害流行的条件。具体的做法,因所转移的目标性状是显性还是隐性、是质量性状还是数量性状而有所不同。
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例如,想通过回交,把抗锈病基因( RR)转移到一个具有适应性但不抗病 (rr) 的小麦 A品种中去。可将 A 品种作为母本与非轮回亲本杂交,再以 A 为轮回亲本进行回交育种。A含有育种家希望能在新品种上恢复的适应性和高产性状的基因。
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在 F1 中锈病基因是杂合的 (Rr) 。当 F1 回交于 A 品种 (rr) 后,回交一代群体将分离为两种基因型( Rr 和 rr) 。抗病 (Rr) 的植株和感病 (rr) 的植株在锈菌接种条件下很容易区别。
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2 )在回交一代中作较多的回交,同时在回交株上自交。将回交与自交后代对应种植。凡是自交后代在目标性状上呈现分离者,说明其相应的回交后代中必有一些植株带有目标性状基因,那就可以在该回交后代中继续选株回交并自交。而自交后代不出现分离的,其相应回交后代即可淘汰。
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当控制某一性状的基因数目增加时,回交后代出现目标性状基因型的比例势必降低。为了获得目标性状基因型,种植群体必须增大。所以数量性状转育的第 1 个问题是回交后代必须有相当大的群体。(回交工作量大)
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例如,育种目标要通过回交,培育成熟期比轮回亲本早 10天的品种。如果选择 1 个只比轮回亲本成熟期提早 10天的非轮回亲本,很可能只获得成熟期比轮回亲本只提早 7 到8天的品系。所以必须选择比预期要求更加早熟,例如早 15-20天的品种作为非轮回亲本。
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数量性状回交转育的第 2 个困难是环境条件对目标性状基因必须的影响。回交能否成功决定于每一世代对目标性状基因型的准确鉴定。当环境条件对性状的表现有重大影响时,鉴定便比较困难。
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在这样情况下,最好每回交一次,接着就进行一次自交,并在 BC1F2 群体进行选择。因为要转育的目标性状基因有的已处于纯合状态,比完全呈杂合状态的 BC1F1 个体更容易鉴别。
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受环境因素影响极其强烈的性状,以单株为基础进行鉴定和选择是不十分可靠的,应该进行有重复的后代比较试验,在较好的品系内选择单株,继续进行回交。
鉴于上述情况,对于受环境影响很大的数量性状,很少用回交方法。
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(三)多个目标性状的回交转育
想通过回交同时改进一个栽培品种的若干性状是十分困难的。例如要培育具有多个不同抗病性基因的品种,或要改进一个高产品种的抗病性和品质性状等。转育多个性状有以下 2 种方法。
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选择几个分别具有不同目标性状的供体亲本,它们的目标基因相互间应该都是独立遗传的。先把一个供体的目标性状转移到轮回亲本中,获得一个性状得到改良的材料后,再以它为轮回亲本,进行第 2 个性状的转移,依此进行下去,直到多个性状都被转移至一个品种中为止。
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对每一个目标性状分别独立地进行回交,每次只要鉴定一个性状,目标植株的选择比较有把握。单独回交分别获得一定品系后,再进行不同单独回交后代品系间的相互杂交 (intermating) ,并在后代中选择不同亲本性状组合在一起的新品系。
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三、回交的次数
回交计划中,回交的次数和许多因素有关。
(一)与轮回亲本性状的恢复程度有关
如果要求新品系除目标性状外,其他性状必须和轮回亲本相一致,通常回交 4-5 次。
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假定在回交育种中,需要从非轮回亲本中转移的优良性状受一对显性基因 RR控制,回交一代植株有 2 种基因型Rr 和 rr ,其预期比例为 1 : 1 ,亦即带有目标基因 R的植株( Rr) 的预期比例是 1/2 。
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在这种比例下,为使 100 次中有 99次机会(即 99%的可靠性)在回交一代中有 1 株带有 R基因,回交一代的株数不应少于 7 株。在继续进行回交时,同样要保证每个回交世代有不少于这个数目的植株数。
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如果需要转移的是隐性基因 r ,预期回交一代植株的基因型比例为 1RR:1Rr ,带有需要转移基因 r 的预期比例同样是 1/2 。由于带有 RR和 Rr 的植株在这个性状上无法区别,因此,在采用连续回交的方式下,每代回交植株数不应少于 7 株,并且要保证每个回交植株能产生不少于 7 株后代。以后每个回交世代也应如此。
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假定需要转移的基因为 2 对,其中 1 对为显性 RR, 1 对为隐性 pp ,轮回亲本基因型为 rrPP ,非轮回亲本基因型为 RRpp ,在回交一代中,基因型的比例将为 1RrPP:1RrPp:1rrPP:1rrPp ,合乎需要的基因型 (RrPp) 的期望比例为 1/4。
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按 99%概率水平的要求,回交一代的植株数不应少于 16 株。又由于 RrPP 和 RrPp 两类植株在外表上并无差别,因此都要用以进行回交,并要求每个回交植株能产生不少于16 株后代。
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如果要求回交一代不止出现 1 株合乎需要的植株(即目标基因杂合的植株),可按Sedcole (1977) 提出的公式推算 BC1F1 群体至少需要的植株数。
Sedcole 公式和计算实例详见 P87.
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2 回交育种法需要的育种群体远比杂交育种所需要的群体小,又由于在回交后代中,只需选择目标性状,所以只要目标性状得以显现,在任何环境下均可以进行回交育种,从而使利用温室、异地或异季加代等缩短育种年限的措施得以发挥更大的作用。
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4 回交育成的新品种不一定要经过繁杂的产量试验,即可在生产上试种。因为新品种形态上与轮回亲本大体相似,其生产性能、适应范围及所需栽培条件也与轮回亲本相近。在轮回亲本品种的种植地区容易为农民群众所接受。
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4 回交群体回复为轮回亲本基因型经常出现一些偏离。育种家期望回交群体逐渐回复为轮回亲本基因型,但是回交结果和理论上所期望的常常发生偏差。而且不同性状回复的速度也不同。如果对下一轮与轮回亲本进行回交的个体加以严格选择,既选择目标性状,也选择轮回亲本性状,会有利于轮回亲本基因型的回复。