第6章回交育種

1、2022-4-23共43頁1第六章第六章 回回 交交 育育 種種n回交及其遺傳效應(yīng)回交及其遺傳效應(yīng)n回交育種及方法回交育種及方法n回交育種的特點(diǎn)及其應(yīng)用價值回交育種的特點(diǎn)及其應(yīng)用價值本章重難知識點(diǎn)本章重難知識點(diǎn)2022-4-23共43頁2第一節(jié)第一節(jié) 回交育種的意義及回交育種的意義及 遺傳效應(yīng)遺傳效應(yīng)2022-4-23共43頁3一、基本概念一、基本概念回交：回交：兩個品種雜交后，子一代與其親本之一兩個品種雜交后，子一代與其親本之一 再進(jìn)行雜交，稱為再進(jìn)行雜交，稱為回交回交 AB B為為輪回親本輪回親本，A為為供體親本供體親本 F1B BC1 (或或BC1F1), BC1B BC2（或或BC2F

2、1 ）回交育種：回交育種：將供體的目標(biāo)性狀通過將供體的目標(biāo)性狀通過一次或多次一次或多次 回交導(dǎo)入受體的育種方法稱為回交育種回交導(dǎo)入受體的育種方法稱為回交育種2022-4-23共43頁4輪回親本與非輪回親本輪回親本與非輪回親本n用于多次回交的親本稱用于多次回交的親本稱輪回親本輪回親本（recurent parent）n只在第一次雜交時應(yīng)用的親本稱只在第一次雜交時應(yīng)用的親本稱非輪回非輪回親本（親本（non-recurent parent） （A X B） X A X A 2022-4-23共43頁5受體親本與供體親本受體親本與供體親本n有利性狀（目標(biāo)性狀）的接受者，稱有利性狀（目標(biāo)性狀）的接受者，

3、稱受受體親本（體親本（receptor）；）；目標(biāo)性狀的提供目標(biāo)性狀的提供者，稱者，稱供體親本（供體親本（donor） （A X B） X A X A2022-4-23共43頁6二、采用回交育種的條件二、采用回交育種的條件輪回親本輪回親本綜合性狀綜合性狀(背景性狀背景性狀，background character)優(yōu)良，但有個優(yōu)良，但有個別缺點(diǎn)別缺點(diǎn)非輪回親本非輪回親本恰好具有能克服缺點(diǎn)的有恰好具有能克服缺點(diǎn)的有利性狀利性狀(目標(biāo)性狀，目標(biāo)性狀，Target character) 三、回交育種步驟三、回交育種步驟年次年次回交程序回交程序工作內(nèi)容工作內(nèi)容1ABB雜交，雜交，A為輪回親本，為輪回親

4、本，B為抗病親本，為抗病親本，（抗病性為（抗病性為顯性顯性）2 F1AAF1與與A回交回交3 BC1F1AA一次回交一代中選抗病株與一次回交一代中選抗病株與A回交回交4 BC2F1AA二次回交一代中選抗病株與二次回交一代中選抗病株與A回交回交5 BC3F1AA三次回交一代中選抗病株與三次回交一代中選抗病株與A回交回交6 BC4F1四次回交一代四次回交一代F1自交并選優(yōu)良抗病株自交并選優(yōu)良抗病株7 BC4F2自交，選抗病株種成株系，選農(nóng)藝性狀優(yōu)良自交，選抗病株種成株系，選農(nóng)藝性狀優(yōu)良的抗病株系的抗病株系2022-4-23共43頁8四、回交的遺傳效應(yīng)四、回交的遺傳效應(yīng)背景性狀：背景性狀：每回交一次

5、，每回交一次，受體受體的有利遺傳物質(zhì)的有利遺傳物質(zhì)較上代增加一半（較上代增加一半（1-1/21-1/2r+1r+1），而），而供體供體的不利的不利遺傳物質(zhì)較上代減少一半（遺傳物質(zhì)較上代減少一半（1/21/2r+1r+1）目標(biāo)性狀：目標(biāo)性狀：不加選擇不加選擇，則出現(xiàn)的頻率逐代下降，則出現(xiàn)的頻率逐代下降直至消失；直至消失；選擇選擇目標(biāo)性狀攜帶者回交，則下一目標(biāo)性狀攜帶者回交，則下一代受體和供體的遺傳物質(zhì)各一半代受體和供體的遺傳物質(zhì)各一半2022-4-23共43頁9（二）回交后代中受體基因的（二）回交后代中受體基因的純合體純合體頻率頻率 回交后代回交后代受體受體基因的基因的純合體頻率純合體頻率：f=

6、(1-f=(1-1/21/2r r) )n n控制某性狀的基因?qū)?shù)控制某性狀的基因?qū)?shù)n n越少越少，回交次數(shù)，回交次數(shù)r r越越多，回交后代中該性狀純合率多，回交后代中該性狀純合率越高越高2022-4-23共43頁10（三）相鄰回交世代純合體頻率（三）相鄰回交世代純合體頻率遞增量遞增量性狀受性狀受1 1對基因控制：對基因控制：從回交從回交r-1r-1代到代到r r代，回交后代中純合體頻率的遞增量為代，回交后代中純合體頻率的遞增量為1/21/2r r性狀受多對基因控制：性狀受多對基因控制：隨基因?qū)?shù)的增隨基因?qū)?shù)的增加，純合體頻率顯著遞增的世代逐步向加，純合體頻率顯著遞增的世代逐步向后推移后推

7、移2022-4-23共43頁11回交次數(shù)和涉及基因?qū)?shù)與后代群體內(nèi)具輪回親回交次數(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體的本純合基因型個體的%基因基因?qū)?shù)對數(shù)(n)回交代數(shù)回交代數(shù)(r)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 50 75 88 94 97 98 99 100- 100- 100- 5 3 24 51 72 85 92 96 98 99 100- 10 6 26 52 73 85 92 96 98 99 15 1 13 38 62 79 89 94 97 99 20 7 28 53 73 85 92 96 98 30 2 14 39 62 79 89 94 97

8、 40 8 28 53 73 86 92 96 50 4 20 46 68 82 91 95 75 9 31 56 75 86 93 100 4 21 46 68 82 91 2022-4-23共43頁12五、回交育種工作程序五、回交育種工作程序雜交雜交：中選輪回親本和非輪回親本雜交中選輪回親本和非輪回親本雜交回交：回交：選具有目標(biāo)性狀的回交后代與輪回親本選具有目標(biāo)性狀的回交后代與輪回親本 回交回交自交：自交：回交進(jìn)行到適宜世代，自交回交進(jìn)行到適宜世代，自交l-2l-2代（次）代（次）比較鑒定：比較鑒定：評判新品系是否保持著原品種的主評判新品系是否保持著原品種的主要優(yōu)點(diǎn)，有重要缺陷的性狀是否得

9、到改良要優(yōu)點(diǎn)，有重要缺陷的性狀是否得到改良2022-4-23共43頁13第二節(jié)第二節(jié) 回交育種方法回交育種方法2022-4-23共43頁14一、回交親本的選擇一、回交親本的選擇1 1、輪回親本（或受體親本）、輪回親本（或受體親本）n必須各方面性狀都很好，僅有個別缺點(diǎn)需要改造必須各方面性狀都很好，僅有個別缺點(diǎn)需要改造2 2、非輪回親本（或供體親本）、非輪回親本（或供體親本）n必須具有改進(jìn)輪回親本缺點(diǎn)所必須的基因必須具有改進(jìn)輪回親本缺點(diǎn)所必須的基因n目標(biāo)性狀最好不與某不利性狀基因連鎖目標(biāo)性狀最好不與某不利性狀基因連鎖n被轉(zhuǎn)移基因最好是簡單的顯性基因被轉(zhuǎn)移基因最好是簡單的顯性基因n目標(biāo)性狀以外的基因

10、應(yīng)盡可能與輪回親本相似目標(biāo)性狀以外的基因應(yīng)盡可能與輪回親本相似 2022-4-23共43頁15二、回交后代的選擇二、回交后代的選擇1 1、被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為、被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為顯性顯性( (一一) )質(zhì)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育質(zhì)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育2022-4-2316 非輪回親本非輪回親本 輪回親本輪回親本P 乙乙aabbCC 甲甲AABBccF1 AaBbCc AABBcc BC1 A-B-Cc AABBcc BC2 A-B-Cc AABBcc BC3F1 A-B-Cc BC3F2 A-B-C- BC3F3 AABBCC由一對顯性基因控制的性狀轉(zhuǎn)移由一對顯性基因控制的性狀轉(zhuǎn)移2022-4-23

11、共43頁172 2、被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為、被轉(zhuǎn)移的目標(biāo)性狀為隱性隱性 (1) 同時進(jìn)行回交和自交同時進(jìn)行回交和自交 (2) 每次回交之前均自交一次每次回交之前均自交一次2022-4-23共43頁18 非輪回親本非輪回親本 輪回親本輪回親本P 乙乙aabbcc 甲甲AABBCCF1 AaBbCc AABBCC BC3F1 A_B_Cc BC3F2 A_B_cc BC3F3 AABBcc轉(zhuǎn)移一對隱性基因控制的性狀轉(zhuǎn)移一對隱性基因控制的性狀BC1 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰） BC2 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰） 回交流程回交流程20

12、22-4-23共43頁19 非輪回親本非輪回親本 輪回親本輪回親本1 乙乙aabbcc 甲甲AABBCC2 AaBbCc AABBCC 7 A_B_Cc8 A_B_cc9 AABBcc3-4 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰） 5-6 A_B_Cc cc AABBCC A_B_CC（淘汰）（淘汰） 轉(zhuǎn)移一對隱性基因控制的性狀轉(zhuǎn)移一對隱性基因控制的性狀回交年限回交年限2022-4-23共43頁20（二）數(shù)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育（二）數(shù)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育n與質(zhì)量性狀相比數(shù)量性狀基因的回與質(zhì)量性狀相比數(shù)量性狀基因的回交轉(zhuǎn)育交轉(zhuǎn)育較困難較困難n決定因素決定因素：控制性狀的基

13、因數(shù)目和：控制性狀的基因數(shù)目和環(huán)境的作用環(huán)境的作用2022-4-23共43頁21數(shù)量性狀改良注意：數(shù)量性狀改良注意：n種植群體要大種植群體要大n非輪回親本的目標(biāo)性狀要求高非輪回親本的目標(biāo)性狀要求高n環(huán)境影響大時，目標(biāo)性狀鑒定較難環(huán)境影響大時，目標(biāo)性狀鑒定較難n多個目標(biāo)性狀基因?qū)霑r，須采用多個目標(biāo)性狀基因?qū)霑r，須采用逐步回交法逐步回交法2022-4-23共43頁22三、回交次數(shù)三、回交次數(shù)n決定于輪回親本性狀的回復(fù)：一般決定于輪回親本性狀的回復(fù)：一般4-54-5次次n也決定于非輪回親本的目標(biāo)性狀與也決定于非輪回親本的目標(biāo)性狀與不利性狀的連鎖不利性狀的連鎖程度程度n嚴(yán)格選擇嚴(yán)格選擇可減少回交次

14、數(shù)可減少回交次數(shù)2022-4-23共43頁23四、回交所需植株數(shù)四、回交所需植株數(shù) (1-a)nm (1-p)轉(zhuǎn)移基因數(shù) 1 2 3 4 5 6概率 95% 4.3 10.4 22.4 46.3 95 191 99% 6.6 16 34.5 71.2 146 296預(yù)期比例 1/8 1/16 1/32 1/64a: 幾率水平幾率水平p: 期望比率期望比率2022-4-23共43頁24五、回交方法五、回交方法1、逐步回交法逐步回交法（stepwise backcross method）：）：當(dāng)目標(biāo)性狀分別來自不同當(dāng)目標(biāo)性狀分別來自不同供體時，可將受體與不同供體的回交供體時，可將受體與不同供體的回

15、交分步驟先后進(jìn)行，這種方法稱為逐步分步驟先后進(jìn)行，這種方法稱為逐步回交法回交法 2022-4-23共43頁25 用回交育種法培育大棍棒用回交育種法培育大棍棒 5353號小麥的成功實(shí)例號小麥的成功實(shí)例美國加州大學(xué)美國加州大學(xué)2022-4-23共43頁26馬丁馬丁 大棍棒大棍棒 用大棍棒作用大棍棒作輪回親本輪回親本BC6自交自交1932年選出抗腥黑穗年選出抗腥黑穗病的大棍棒病的大棍棒35品種品種先選育抗腥黑穗病的大棍棒先選育抗腥黑穗病的大棍棒35352022-4-23共43頁27道遜道遜 大棍棒大棍棒 用大棍棒作輪回親本用大棍棒作輪回親本BC3F1自交自交BC3F2用用抗腥黑穗病抗腥黑穗病的大棍的

16、大棍棒小麥作輪回親本棒小麥作輪回親本BC5F1自交自交BC5F21937年選出抗腥黑穗病和抗年選出抗腥黑穗病和抗麥稈蠅的大棍棒小麥麥稈蠅的大棍棒小麥再選育抗腥黑穗病再選育抗腥黑穗病和抗麥稈蠅的大棍和抗麥稈蠅的大棍棒小麥品種棒小麥品種抗麥稈蠅抗麥稈蠅2022-4-2328希望希望巴特巴特用巴特做輪回親本用巴特做輪回親本BC3F1 大棍棒大棍棒 用大棍棒做輪回親本用大棍棒做輪回親本BC4 用抗腥黑穗病大棍棒做輪回親本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用抗腥黑穗病和麥稈蠅的大棍棒小麥做輪回親本小麥做輪回親本BC8 再自交，于再自交，于1939年育成了抗年育成了抗三種病蟲

17、害的大棍棒三種病蟲害的大棍棒53號號育成抗三種病蟲害的大棍棒育成抗三種病蟲害的大棍棒5353號號抗稈銹抗稈銹2022-4-23共43頁292 2、回交系譜法、回交系譜法 雜交育種中用系譜法處理雜種后代雜交育種中用系譜法處理雜種后代時，為擴(kuò)大某一親本對雜種后代的遺時，為擴(kuò)大某一親本對雜種后代的遺傳影響，可用該親本與雜種傳影響，可用該親本與雜種回交回交1-21-2次次，然后再改用系譜法繼續(xù)選育，然后再改用系譜法繼續(xù)選育回交回交1-21-2次的不完全回交也稱次的不完全回交也稱有限回有限回交法交法2022-4-23共43頁30 當(dāng)一個優(yōu)良單交種當(dāng)一個優(yōu)良單交種A/B的兩個親本自交系的兩個親本自交系A(chǔ)和

18、和B的綜合性狀及配合力都比較好，但的綜合性狀及配合力都比較好，但各自還具有各自還具有個別互不相同的缺陷個別互不相同的缺陷 A的缺陷可為的缺陷可為B克服，克服，B的缺陷又可被的缺陷又可被A所所克服克服3 3、雙回交法、雙回交法2022-4-23共43頁31BBAF1ABC1ABC2ABC3 BAABF1BBC1BBC2BC3BC3F2BC3F2自交自交自交自交F1F2自交自交選出優(yōu)于雙親的品種選出優(yōu)于雙親的品種每代選種皮柔嫩，每代選種皮柔嫩，具有香味的個體具有香味的個體進(jìn)行回交進(jìn)行回交雙回交法在玉米上的應(yīng)用示意圖雙回交法在玉米上的應(yīng)用示意圖2022-4-23共43頁324 4、聚合回交法（、聚合

19、回交法（convergent backcrossconvergent backcross method method） 當(dāng)目標(biāo)性狀來自當(dāng)目標(biāo)性狀來自較多供體較多供體時，可將欲改良時，可將欲改良品種與多個供體同時分別回交幾代，然后品種與多個供體同時分別回交幾代，然后再進(jìn)行聚合雜交，選育出兼具各供體親本再進(jìn)行聚合雜交，選育出兼具各供體親本所特有的優(yōu)良性狀的改良品種所特有的優(yōu)良性狀的改良品種 2022-4-23共43頁33（1）根據(jù)超親重組與不完全回交結(jié)合原理的聚合雜交：）根據(jù)超親重組與不完全回交結(jié)合原理的聚合雜交： 第一年第一年AB AC AD AE A占占50% 第二年第二年 A A A A A

20、占占75% 第三年第三年 A占占75% 第四年第四年 A占占75% 2022-4-23共43頁34（2）根據(jù)超親積累與回交結(jié)合原理的）根據(jù)超親積累與回交結(jié)合原理的 聚合雜交（聚合回交）：聚合雜交（聚合回交）：第一年第一年 AB AC AD AEA占占50%第二年第二年 A2B A2C A2D A2EA占占75%第三年第三年 A3B A3C A3D A3EA占占88%第四年第四年 A4B A4C A4D A4EA占占94%第五年第五年 A占占94%第六年第六年 2022-4-23共43頁35第三節(jié)第三節(jié) 回交育種的特點(diǎn)及其應(yīng)回交育種的特點(diǎn)及其應(yīng) 用價值用價值2022-4-23共43頁36一、回交

21、育種的特點(diǎn)回交育種的特點(diǎn)1 1、回交育種的有利性、回交育種的有利性 (1) 性狀的遺傳變異易于控制性狀的遺傳變異易于控制(2) 回交后代所需群體的容量較小，有利于縮短回交后代所需群體的容量較小，有利于縮短 育種年限育種年限(3) 有利于打破目標(biāo)基因與不利基因間的連鎖有利于打破目標(biāo)基因與不利基因間的連鎖(4) 目標(biāo)性狀的選擇易于操作目標(biāo)性狀的選擇易于操作 (5) 育成品種易于推廣育成品種易于推廣2022-4-23共43頁372 2、回交育種的局限性、回交育種的局限性(1) 只能改良只能改良個別個別性狀性狀 (2) 限于限于主效基因主效基因控制的目標(biāo)性狀控制的目標(biāo)性狀 (3) 目標(biāo)性狀的目標(biāo)性狀的

22、遺傳力較低遺傳力較低時，難于鑒定識別，時，難于鑒定識別， 不易獲得較好的改良效果不易獲得較好的改良效果 (4) 回交的每一世代都要進(jìn)行較大數(shù)量的雜交，回交的每一世代都要進(jìn)行較大數(shù)量的雜交， 工作量大工作量大: : 每代所需植株數(shù)每代所需植株數(shù) mlog(1-) / log(1-p)2022-4-23共43頁38二、回交育種的其他用途二、回交育種的其他用途1 1、近等基因系（、近等基因系（near-isolinesnear-isolines，NILNIL）的）的 培育培育 近等基因系近等基因系：只有目標(biāo)性狀基因有差：只有目標(biāo)性狀基因有差 異，其它性狀基因相同的兩個群體異，其它性狀基因相同的兩個群體 2022-4-23共43頁392 2、培育多系品種、培育多系品種 將不同的抗病主效基因分別導(dǎo)入同一將不同的抗病主效基因分別導(dǎo)入同一推廣品種中，育成以該品種為遺傳背推廣品種中，育成以該品種為遺傳背景，但具景，但具不同抗性基因不同抗性基因的多個近等基的多個近等基因系，然后按照需要混合其中若干品因系，然后按照需要混合其中若干品系組成多系品種用于生產(chǎn)系組成多系品種用于生產(chǎn)2022-4-23共43頁403 3、細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的培育和恢、細(xì)胞質(zhì)雄性不育系的培育和恢 復(fù)系的轉(zhuǎn)育復(fù)系的轉(zhuǎn)育2022-4-23共43頁41提莫菲維小麥提莫菲維小麥的細(xì)胞質(zhì)置換的細(xì)胞質(zhì)置換上普通小麥的上普通小麥的細(xì)胞核細(xì)胞核