林木育種策略和多世代育種課件

第十章林木育種策略和多世代育種

第十章林木育種策略和多世代育種1第一節(jié)林木育種策略

林木育種策略是針對某個特定樹種的育種目標，依據(jù)樹種的生物學和林學特性、遺傳變異特點、資源狀況、已取得的育種進展，并考慮當前的社會和經(jīng)濟條件，可能投入的人力、物力和財力，對該樹種遺傳改良作出長期的總體安排。

一、育種各環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系及與林業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)系

根據(jù)育種目標、樹種特性、資源狀況、育種進展，綜合地、巧妙地運用這些環(huán)節(jié)，使林木育種工作，既能為當前生產(chǎn)提供經(jīng)過不同程度改良的種苗，又能不斷滿足林木長遠改良工作的需要。第一節(jié)林木育種策略林木育種策略是針對某個特2林木育種策略和多世代育種ppt課件3二、育種的一般程序林木育種過程實際上是使遺傳基礎由寬變窄，再由窄變寬的螺旋式上升發(fā)展過程。第一步是根據(jù)育種目標從群體中選擇符合要求的個體或淘汰不符合要求的個體，是遺傳基礎變窄的過程；第二步，對選擇出來的個體，通過雜交，進行基因重組，是遺傳基礎變寬的過程。選擇和經(jīng)過重組的繁殖材料通過遺傳測定進行再選擇，又是遺傳基礎變窄的過程。如此反復循環(huán)，使需要的遺傳基因頻率不斷提高，繁殖材料的遺傳品質(zhì)不斷優(yōu)化。二、育種的一般程序林木育種過程實際上是使遺傳基礎由寬變窄，再4育種的各個階段經(jīng)過選擇和遺傳測定的繁殖材料，可以通過種子園或采穗圃大量繁殖，用于造林生產(chǎn)。育種的各個階段經(jīng)過選擇和遺傳測定的繁殖材料，可以通過種子園或5三、育種策略的基本內(nèi)容（1）育種目標

（2）育種資源

建立起一個規(guī)模較大的育種群體以便在多個世代改良中能不因資源不足而影響或中止工作。重視種內(nèi)的遺傳變異在同一個樹種內(nèi)，有不同層次的遺傳變異.研究各種性狀的遺傳變異分量在各個層次中所占的大小。據(jù)此，確定某個性狀的改良，首先應確定從哪個層次著手，或應著重在哪個范圍內(nèi)工作。（3）繁殖方式和繁殖技術(shù)三、育種策略的基本內(nèi)容（1）育種目標（2）育種資源建立起6（4）選擇強度和遺傳增益增益的大小取決于供選群體的大小.隨著待選擇群體的增大，增益迅速增加，但群體大到一定程度時，增長的速度減慢，從50株或100株中選擇1株增益雖有差別，但已不明顯。

（5）防止近交，控制共祖率把繁殖材料劃分成不同的群體，如基本群體、育種群體和生產(chǎn)群體等.在組配育種群體個體時，選用不同的交配設計，可以達到延緩近交發(fā)展（6）育種周期（4）選擇強度和遺傳增益增益的大小取決于供選群體的大小.（57（7）研究與生產(chǎn)結(jié)合一個完善的育種策略，既要有長期改良目標，又要劃分達到預定目標的各個階段和采取的措施，同時，要考慮在各個改良階段中可能取得的成果以及在技術(shù)和生產(chǎn)中可能作出的貢獻。（8）試驗設計（9）工作持續(xù)性在制定育種策略時要考慮實施計劃的行政管理體制、主要技術(shù)骨干現(xiàn)狀和人員培訓、資金投入量和持續(xù)年限、所需購置的主要設施、與外單位的協(xié)作和分工、信息交流渠道及措施等。（10）風險（7）研究與生產(chǎn)結(jié)合一個完善的育種策略，既要有長期改良目標，8四、制定育種策略的原則

1．既能滿足當前生產(chǎn)的需要，又能符合長遠遺傳改良的要求。2．育種途徑和方法既要符合樹種生物學特性和遺傳特點，又要考慮該樹種遺傳改良的社會經(jīng)濟條件。3．合理地運用育種的各個環(huán)節(jié)，并做好各個環(huán)節(jié)間的銜接。4．具備靈活應變和適應的能力，要保持種內(nèi)遺傳多樣性。5．各項試驗設計，應盡可能簡單。四、制定育種策略的原則1．既能滿足當前生產(chǎn)的需要，又能符合9第二節(jié)多世代育種一、多世代改良程序1．區(qū)別對待選擇測定用繁殖材料和生產(chǎn)性種子園繁殖材料。在測定繁殖材料中允許有親緣關(guān)系的子代存在，但為防止生產(chǎn)用種子中存在親緣關(guān)系，不允許有親緣關(guān)系的繁殖材料進人生產(chǎn)性種子園。第二節(jié)多世代育種一、多世代改良程序1．區(qū)別對待選擇測定用繁102．廣泛收集并不斷增加新的育種資源，以維持育種群體的廣泛遺傳基礎，防止群體遺傳基礎變窄。3．把選育和良種生產(chǎn)過程密切結(jié)合起來。繁殖材料每經(jīng)過一次選擇、測定，都要及時為生產(chǎn)提供改良程度有所提高的種子。4．縮短育種周期，增加選育世代2．廣泛收集并不斷增加新的育種資源，3．把選育和良種生產(chǎn)過程11北卡羅來納樹木改良協(xié)作組為火炬松制定的多世代改良方案北卡羅來納樹木改良協(xié)作組為火炬松制定的多世代改良方案12二、保持基因多樣性及延緩近交發(fā)展的技術(shù)1．建立多種群體基本群體:是由育種工作者選擇出的、可供下一世代選擇用的群體。由若干個基因型組成。在林木改良的第一個世代中，基本群體通常是由天然林或未經(jīng)改良的人工林組成。但在后繼世代中，基本群體往往是遺傳測定林，即由前一代選擇出的親本產(chǎn)生的后代組成?；救后w一般包括數(shù)百個至數(shù)千個基因型。二、保持基因多樣性及延緩近交發(fā)展的技術(shù)1．建立多種群體基本群13育種群體:由基本群體中挑選出來的優(yōu)良植株所組成，是育種工作的基礎繁殖材料。

下一世代遺傳增益的大小，取決于對育種群體的選擇效果。選擇差大，增益大，但群體的規(guī)模變小，遺傳變異小，近交進展快。因此，在加大選擇差和維持群體大小間要作出權(quán)衡，一般包括數(shù)百個基因型。

生產(chǎn)群體:從育種群體中選擇和組建的，遺傳基礎比育種群體窄，是大量繁殖生產(chǎn)用種子或穗條的群體。育種群體:由基本群體中挑選出來的優(yōu)良植株所組成，是育種工作的14當前生產(chǎn)群體的主要形式是種子園和采穗圃，一般由幾十個優(yōu)良基因型組成。生產(chǎn)群體能夠達到最大的遺傳增益，但從育種觀點看，選擇強度大、規(guī)模小的生產(chǎn)群體是一個“死胡同”，因為它非常狹窄的遺傳基礎降低了進一步改良的效果，并且很快導致高度的近交。當前生產(chǎn)群體的主要形式是種子園和采穗圃，一般由幾十個優(yōu)良基因15由于育種群體和生產(chǎn)群體的區(qū)分，在同一世代中，多了一次選擇，這可以明顯提高改良的效果；而選育工作每發(fā)展一個世代，由于基因的分離和重組，再通過選擇，所需基因的頻率得到提高，遺傳增益也會提高。由于育種群體和生產(chǎn)群體的區(qū)分，在同一世代中，多了一次選擇，這162．選用適當?shù)慕慌湓O計交配設計是育種策略中的重要組成內(nèi)容。交配設計有多種，應根據(jù)具體要求和條件加以選擇。不同的設計可以達到下列目的：①評定親本的一般配合力和（或）特殊配合力。為可靠地評定一般配合力，通常對每個親本要用4～5個親本交配；②評估遺傳增益；③提供遺傳參數(shù)值，包括半同胞或全同胞家系的方差或協(xié)方差值；④提供適合繼續(xù)選擇的基本群體。為控制共祖率，并維持所需的選擇差，要采用控制授粉，生產(chǎn)足夠數(shù)量的家系和個體。2．選用適當?shù)慕慌湓O計交配設計是育種策略中的重要組成內(nèi)容。交17在發(fā)展高世代育種過程中，常采用下列幾類交配設計。（1）不連續(xù)交配（disconnectedmating）不連續(xù)交配設計是將一個大的育種群體劃分成較小的幾個子群體。在子群體間相互不交配，以便在較少人力和物力支出下，提供沒有親緣關(guān)系的亞系。在這種設計中，最常用的有4×4或5×5不連續(xù)析因設計，以及6個親本的不連續(xù)半雙列雜交。

在發(fā)展高世代育種過程中，常采用下列幾類交配設計。（1）不連續(xù)18復合群體交配設計，是近年來開始流行的一種育種方案，能滿足延緩近交在生產(chǎn)林分中發(fā)展的要求。將一個大的育種群體劃分為許多育種小群。一個育種小群一般由5—25個無性系組成。交配只在每個小群內(nèi)進行，除在生產(chǎn)性種子園外，不同群體的個體之間不作交配。每個小群內(nèi)的交配設計，可根據(jù)育種需要和要求選擇。雖然在每個育種小群內(nèi)會很快發(fā)生近交，但建立生產(chǎn)性種子園時，只用每個育種小群中的最優(yōu)個體。

復合群體交配設計，是近年來開始流行的一種育種方案，能滿足延緩19林木育種策略和多世代育種ppt課件20（2）互補交配（complementarymating）互補交配設計在同一個群體中，為達到不同的目的綜合采用多種交配設計。最常用的是將半同胞測定和控制授粉組配的結(jié)合，如將多系授粉和部分雙列雜交結(jié)合。前者花費較小，能估算育種值，后者能生產(chǎn)譜系清楚的子代，可供下一輪選擇用。如果已對育種材料作過一般配合力的評定，可以選擇其中一般配合力高的材料，再作特殊配合力的測定，這不僅可以減小工作量，更重要的是可以節(jié)省時間。（2）互補交配（complementarymating）互213、采用適當?shù)倪x擇方法在第一世代，選擇的基本群體，通常是成熟的天然林或未經(jīng)改良的人工林，其樹木的親子關(guān)系是未知的。因此，選擇方法往往僅限于使用單株或混合選擇，根據(jù)表現(xiàn)型值來決定取舍。而改良代的選擇，通常是在子代測定林中進行。這時不僅可以了解選擇對象本身，還可以了解其親本，親本的表現(xiàn)在作為評選單株的重要依據(jù)。3、采用適當?shù)倪x擇方法在第一世代，選擇的基本群體，通常是成熟22

在多世代育種中，為提高增益，通常都采用家系和家系內(nèi)單株選擇。這種選擇方法對于如生長率等遺傳力低的性狀，具有很大的優(yōu)越性，但對于遺傳力高的性狀，如木材比重等，采用單株選擇或混合選擇，所獲得的增益和家系及家系內(nèi)單株選擇幾乎一樣。沒有必要都采用家系和家系內(nèi)單株選擇。在多世代育種中，為提高增益，通常都采用家系和家系內(nèi)單株選擇23按家系選擇，要從育種群體中淘汰掉大量家系，這雖然可在短期內(nèi)獲得較大的遺傳增益，但將會導致改良群體的近交速度迅速提高，同時淘汰了表現(xiàn)較差家系所擁有的有價值的等位基因，會加速遺傳基礎變窄，最終會使長期獲得遺傳增益受到限制。所以，在第二代優(yōu)樹選擇中，要權(quán)衡得失，妥善處理。一種較為可行的方法是，在每個世代中多選一些家系，而在選擇家系中少留個體。然而，不管采用什么選擇方法，在數(shù)量有限的群體中進行選擇，最終都會降低長遠的增益。為保證不斷取得增益，要盡可能在選擇群體中保持足夠多的個體，同時區(qū)分不同群體。按家系選擇，要從育種群體中淘汰掉大量家系，這雖然可在短期內(nèi)獲24三、縮短育種世代（一）加速育種減少從選擇到親本交配及采收種子所需要的時間。通過縮短每個周期的時間跨度，就有可能提高單位時間的增益。表為北方松類加速育種假定方案。三、縮短育種世代（一）加速育種減少從選擇到親本交配及采收種子25（二）早期選擇早期選擇是(earlysele