园林植物育种学课件

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1、园林学习网 ,1,第五章 杂种优势利用,第一节 杂种优势及其利用价值 第二节 杂种优势的遗传理论机理 第三节 选育一代杂种的一般程序 第四节 杂种种子的生产 第五节 制种管理及应注意事项,园林学习网 ,2,第一节 杂种优势及其利用价值,1 杂种优势的概念和表现形式 1.1 概念 在异花授粉植物中，本身表现自交劣势的自交系之间的杂种F1，其生活力比之亲本自交前还要旺盛的现象，称为杂种优势（也叫杂交优势）。 利用植物的杂交优势，选用适合的杂交亲本，通过特定的育种程序和制种技术培育超亲（正向和负向）的品种的育种方法，称为杂种优势育种，也叫优势育种或F1代育种。,园林学习网 ,3,产生杂种优势的个体，

2、一般在生长势、株高、花茎、成熟期、抗病虫、抗不良的环境的能力等方面超过亲本。,园林学习网 ,4,1.2 表现形式 杂种优势通常以杂种一代某一性状超越双亲相应性状平均值（中亲值Mp）的百分率表示，称平均优势。 平均优势（%）=（F1 -双亲平均值）/双亲平均值100% 超过较好百分率亲本值的百分率称超亲优势。 超亲优势（%）=（F1 较好亲本值）/较好亲本值100% 超过对照品种值百分率称超标优势。 超标优势（%）=（F1 对照品种值）/对照品种值100%,园林学习网 ,5,负向杂种优势：在观赏植物中，也存在着负向杂种优势利用，即杂种一代某一性状负于双亲相应性状平均值的百分率。 有些性状要求正向

3、优势，如花茎大、抗逆性强；有些性状要求负向优势，如植株矮等。 当F1等于双亲的平均值时，杂种优势等于零。 当F1大于中亲值时，为正向优势。 当F1小于中亲值时，为负向优势。,园林学习网 ,6,杂种优势的强度时随着杂种世代的前进而迅速降低的，不会固定，自交后优势便再度减弱，乃至消失变劣，因此杂种优势利用的主要是F1，即在大面积生产上应用的主要是杂种第一代。,园林学习网 ,7,2 优势育种与重组育种的异同 相同点 需要选配亲本，进行有性杂交 不同点 重组育种（先杂后纯）先进行亲本的杂交，然后使杂种后代纯化成为定型的（重要性状基本上不再分离的）品种用于生产。 优势育种（先纯后杂）则先使亲本自交纯化，

4、然后使纯化的自交系杂交获得杂种F1用于生产。,园林学习网 ,8,由于优势育种在生产上每年都用一代杂种播种，不能用F1留种，因而需要专设亲本繁殖区和制种田。,园林学习网 ,9,3 简史,植物上的杂种优势是18世纪中期发现的。 德国学者Koelreuter于1776年首先描述了烟草、石竹、紫茉莉、曼陀罗等属的不同种间的杂种优势。 1849年Gartner在他研究的80个属的700种植物中同样发现了杂种优势。 孟德尔Mendel在1866年发表的“植物杂交试验”论文中，也指出植株高矮不同的豌豆品种间杂交，子一代表现了明显的杂种优势。 1876年达尔文Darwin在所著“植物界异花授粉和自花授粉的效果

5、”一书中总结了30个科52个属57个种及许多变种和品种间杂交自交结果，提出了杂交有益和自交有害的结论。,园林学习网 ,10,在农作物上研究杂种优势首推玉米。 1880年Beal首先根据玉米的杂交效益提出生产上可利用品种间杂种一代。 1914年沙尔Shall首先提出杂种优势术语，对推动杂种优势研究起了重要作用。 1917年琼斯建议在玉米上利用自交系间杂交的双交种。 关于杂种优势的遗传解释，1910年Bruce首先提出显性假说，1918年East提出超显性假说。,园林学习网 ,11,观赏植物杂种优势利用研究始于20世纪30年代，1930年日本利用杂种优势培育成矮牵牛杂种一代。 到20世纪70年代观

6、赏植物杂种优势利用已较普遍。 到80年代利用一代杂种的花卉有矮牵牛、瓜叶菊、万寿菊、金鱼草、天竺葵、霍香蓟、秋海棠、蒲包花、仙客来、报春花、半支莲、三色堇、百日草、石竹、鸡冠花、羽衣甘蓝、紫罗兰等。 日本、荷兰、意大利、美国等国家培育出大量一代杂种，并已普遍栽培应用，特别是在一二年生花卉制种上。如金鱼草F1、矮牵牛F1等。 中国20年代引种栽培一代杂种花卉，80年代开始在矮牵牛、瓜叶菊、羽衣甘蓝制种。90年代农业部农丰公司与日本阪田公司合作，先后在山东崂山、河北香河、云南昆明、辽宁沈阳和大连等地建立三色堇、瓜叶菊、金鱼草、雏菊、矮牵牛等20多个品种的制种基地，是当今中国乃至亚洲最大的制种基地。

7、,园林学习网 ,12,4 影响一代杂种利用价值的因素 主要在于杂种种子的生产成本、去雄和授粉所需劳力。 自花授粉花卉不仅要去雄，而且要人工授粉，要花很多劳力，使F1 利用方面受到一定的限制。 异花授粉花卉可省去人工授粉手续，但去雄很费劳力，所以有些单花节籽少的异花授粉的花卉必须找到节省去雄人力的方法，才能使F1 应用于生产。（自交不亲和、雄性不育）,园林学习网 ,13,第二节 杂种优势的遗传理论机理,基因的显性作用 超显性作用 拟超显性作用 生活力假说和遗传平衡假说,园林学习网 ,14,基因的显性作用,显性基因有利于个体生长发育，隐性基因不利于生长发育。杂种优势来源于等位基因间的显性效益，杂交

8、使某些有利显性基因掩盖了等位的不利隐性基因。因而在杂种一代非等位基因的显性效益累积起来，使杂种获得多于任何一个亲本的有利显性基因，而表现出杂种优势。,园林学习网 ,15,各隐性纯合基因对性状发育的作用为1，各显性纯合和杂合基因的作用为2。 由此可见，由于显性基因的作用，F1比双亲表现了显著的优势。,例如：,园林学习网 ,16,超显性作用,认为杂合性可引起某些生理刺激。杂种优势来源于双亲基因型的异质结合所引起的基因间的互作。等位基因间没有显隐性的关系。,园林学习网 ,17,各等位基因无显隐性的关系，a1a1、b1b1等为同质等位基因时的生长量为1个单位，而a1a2、b1b2等为异质基因时的生长量

9、为2个单位。这两个自交系杂交产生的杂种优势可表示如下： 可见由于异质基因的互作，F1的杂种优势可以显著地超过双亲。,园林学习网 ,18,拟超显性作用,认为二个等位基因A1和A2不是真正的等位基因，而是在染色体上位置紧密连锁的基因，表现有相互的生理功能，可用A1a2/a1A2表示，交换值极小，只有在极大杂种后代群体中，才会出现A1A2/A1A2个体。,园林学习网 ,19,生活力假说和遗传平衡假说,认为线粒体、叶绿体和核基因组均参与了植物杂种优势的形成过程，杂种优势是由于杂种一代在DNA复制、RNA转录和蛋白质转译量的增加，是由于遗传信息量和核糖体DNA重复数的增加，是由于杂种组织中各种酶和调控元

10、件工作效率的提高所致。,园林学习网 ,20,第三节 选育一代杂种的一般程序,自交系的概念 一个单株经过连续数代的自交和严格的选择，而产生的性状整齐一致，基因型纯合，遗传性稳定的后代系统。 优良自交系的评价标准 配合力高、整齐度高 抗病性好、抗逆性强 综合园艺性状好,园林学习网 ,21,1 选育优良自交系 1.1 系谱选择法 1.1.1 选择优良的品种或杂交种作为育成优良自交系的基础材料 从品种比较试验比较好的品种中选择 在初步进行品种间配合力试验的基础上选择 品种或杂种数不超过10个,园林学习网 ,22,1.1.2 选择优良的单株进行自交（对于严格自交不亲和的植物，采用不同株间近交） 性状杂交

11、一致的品种（杂交种），通常选3-5株。 性状差异大的品种，先按各种有价值差异分级，每组选3-5株。,园林学习网 ,23,1.1.3 逐代系间淘汰选择和选株自交 自交一般进行4-6代 系内自由授粉,园林学习网 ,24,1.1.4 自交系比较,园林学习网 ,25,1.2 轮回选择法 系谱选择法只能根据自身的直观经济性状进行选择。选择得到的自交系，与其它亲本配组的杂种后代的表现并不知道。通过轮回选择法培育的自交系不仅可保证自身经济性状优良，而且可提高自交系的配合力。,园林学习网 ,26,1.2.1 一般配合力轮回选择 第一代：自交和测交 在基础材料中选择百余株至数百株自交，同时，作为父本与测验种进行

12、测交。测验种是测交用共同亲本，宜选用杂合型群体如自然授粉品种、双交种等。测交种子分别单独收获贮存。 第二代：测交种比较和自交种贮存 每个测交组合播种一个小区，设3-4次重复，按随机区组设计排列。比较测交组合性状的优劣，选出10%最优测交组合。测交组合的父本自交种子在这一代不播种而是保留在室内干燥条件下，用于下一代播种。,园林学习网 ,27,第三代：组配杂交种 把当选的优良测交组合的相应父本自交种子分区播种。用半轮配法配成n(n-1)/2个单交种（n指亲本数）或用等量种子在隔离区内繁殖，合成改良群体。 如果经过这一轮选择尚未达到要求，则第三代的合成改良群体作基础材料，按上述方法进行第二轮或更多轮

13、的选择。,园林学习网 ,28,从上述轮回选择的程序来看，选择的依据不是自交植株本身的直观经济性状，而是它与基因型处于杂合状态的测交后代的表现。因此，可以反映该自交植株的一般配合力。,园林学习网 ,29,1.2.2 特殊配合力轮回选择 此法要求用基因型纯合的自交系或纯育品种作测验种。其它方面与一般配合力轮回选择完全一样。如果经过轮回选择得到的自交系，个体间差异仍较大，可以从中选优良单株自交一至多代。,园林学习网 ,30,2 配合力的概念、测定方法及意义 2.1 概念 配合力是指品种间相互杂交的相对结合能力。分为一般配合力和特殊配合力。 一般配合力(general combining abilit

14、y 简称gca)是指一个自交系在一系列杂交组合中杂种后代某一性状的平均表现。 特殊配合力(specific combining ability 简称sca)是指某特定组合某个性状观测值与双亲的一般配合力所预测的值之差。,园林学习网 ,31,2.2 配合力测定方法 表为4个父本和5个母本所配20个的小区平均产量 gca(B)=9.1-8.8= 0.2 gca(I)=8.7-8.9= -0.2 sca(BI)=8.8-gca(B)-gca(I)-u=8.8-0.2-(-0.2)-8.9=-0.1 u表示群体的总平均。,_,_,园林学习网 ,32,2.3 配合力分析的意义 亲本本身的表现固然与F1的表现有关，但用它来预测F1的表现很不准确。因为决定F1的杂种优势的非加性效应，只有在基因型处于杂合状态才能表现出来。正因为如此，有些亲本本身表现好，其F1的表现不一定很好。相反，有些F1的优势强，而它的两个亲本表现并不是最好的。因此自交系选育出来后，要进行配合力分析。配合力分析是优势育种中必不可少的步骤之一。,园林学习网 ,33,当gca和sca都高时，宜采取优势育种 当gca高，sca低时，宜采用常规杂交育种 当gca低，sca高时，宜采取优势育种 当gca和sca都低时，淘汰,