第五章杂交育种.ppt
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1、第五章 杂交育种 hybridization breeding,第一节 杂交育种的概念和成就,杂交(crossing, hybridization):是指两个遗传组成不同的亲本之间的交配,所产生的后代称为杂种(hybrid)。 对森林树种来说,杂交通常是指不同树种或同一树种不同品种或不同类型间的交配。,种内杂交是指同一树种不同品种、类型间的杂交,称为近缘杂交; 种间杂交和属间杂交称为远缘杂交。,通过杂交取得杂种,可能具有双亲特有的优良特性,或在生长势、生产力或抗逆性方面比亲本强,杂种出现的这种优势叫杂种优势(heterosis)。,杂交育种(hybridization breeding)是通过
2、杂交取得杂种,并对杂种进行鉴定、选择,最终获得优良品种的过程。,树木杂交育种的历史较短,世界各国在人工杂交工作中,做得最多,成就最大的是杨树和松树。在杨树和松树杂交育种中,又多是以种间杂交为主。,英国早在1912年就选育出格氏杨(卡洛林杨毛果杨)。美国从1924年起,进行了系统的杨树育种工作。前苏联于19331941年间进行杂交组合123个,获得了苏维埃塔型杨、雅柏洛科杨、斯大林工作者杨等新品种。西欧各国进行了欧洲黑杨和美洲黑杨的杂交工作,从中选育出的健杨、五月杨等杨树杂种,已成为欧洲各国的主要造林树种。,我国杨树杂交工作开始较晚,但发展很快,北方各省(区)几乎都进行了杨树杂交工作,选育出不少
3、优良品种。例如小黑杨(小叶杨欧洲黑杨)、群众杨小叶杨(钻天杨旱柳)小美12号(小叶杨钻天杨)、北京杨(钻天杨青杨)等。,741杨培育,741杨是河北农业大学采用有性杂交选育的优良白杨杂种无性系。杂交组合是: 银白杨(山杨小叶杨) 毛白杨 Populus alba L.(P. davidiana DodeP. simonii Carr.)P. tomentosa Carr.,在杂种群体中按照15的入选率选择杂种,形成无性系定植选育试验林,进行6年复选;优良无性系741在河北、河南、山东、北京、天津、陕西、甘肃等地营造区域对比试验林,进行310年对比试验,对其生长、形态、适生特性等进行研究,最终培
4、育成优良白杨杂种无性系品种。,741杨受体成年树木生长情况调查,741杨生长特性,741杨速生性明显,特别是直径生长量,显著优于易县毛白杨,且随着年龄增加,生长优势更加明显。,年生长周期中,在生长后期,741杨表现出明显的生长优势。,741杨木材基本特性,6年生741杨和毛白杨材性试验结果比较,741杨各项木材物理力学性质高于对照易县毛白杨1030。,741杨在河北各地生长情况比较,741杨适应性分析,在河北省6个地点区域试验结果表明,741杨材积生长量平均优于对照易县毛白杨3050。,生长性状的适应性和稳定性,741杨树干通直、圆满,树冠开张,树皮光滑,树形美观。,741杨形态及结实特性,7
5、41杨高度不育,果穗长度、粗度、果穗数量均显著低于毛白杨雌株,果穗数量为毛白杨的50,月7090在成熟开裂前脱落。,第二节 杂种优势的表现及其理论基础,一、杂种优势的估算方法,1、平均优势法:以杂种F1代超出双亲平均值来表示。,2、超亲优势法:以杂种F1超出双亲中最优亲本来表示。,3、对照优势法:以杂种F1超出对照来表示。,三、杂种优势的理论基础,1、显性假说 (dominance hypothesis ),假如有5对基因互为显隐性的关系,分别位于2对染色体上。同时假定各隐性纯合基因(如aa )对性状发育的作用为1,二个显性纯合和杂合基因如(AA和Aa)的作用为2。其杂种优势可表示如下:,2、
6、超显性假说 (over dominance hypothesis),超显性假说也称“等位基因异质结合假说”。他们认为,杂种优势是由于结合的配子差异的增加,而产生发育上的生理刺激作用。从遗传学上讲,在杂合体中许多基因位点处于杂合状态较任一纯合体为优,而且优势随着杂合性程度的增加而增加。,等位基因间没有显隐性的关系;杂合等位基因间的相互作用大于纯合等位基因间的作用。 假定a1a1一对纯合等位基因能支配一种代谢功能,生长量为10个单位;a2a2另一对纯合基因能支配另一种代谢功能,生长量为 4个单位。杂种为杂合等位基因ala2时,将能同时支配al和a2所支配的2种代谢功能,可使生长量超过最优亲本而达到
7、10个单位以上,这说明异质等位基因优于同质等位基因的作用,即a1a2a1a1;a1a2a2a2。由于这一假说可以解释杂种远远大于最优亲本的现象,所以称为超显性假说。,假定2个亲本各有5对基因与生长势有关,各等位基因均无显隐性的关系。同时,假定 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为2个单位。这2个自交系杂交产生的杂种优势可表示如下:,第三节 人工杂交技术,一、杂交方式,在一个杂交育种方案中,参与杂交的亲本数目以及各亲本杂交的先后次序,称为杂交方式(crossing mode)。 有性杂交中,供应花粉的植株,叫父本,以符号来表示;接受
8、花粉,而发育成果实和种子的植株叫母本,以符号 表示;号表示有性杂交,母本写在前面,父本写在后边。,1、单交,单交(single cross)是指两个不同的树种或品种进行交配,由此法所得的杂种叫单交种。 简单杂交时可采用正交和反交,正交和反交即两亲本可互为父母本,如AB为正交,则BA为反交。由于母本往往具有较强的遗传优势,正交和反交的结果往往不同。 如小叶杨钻天杨,与反交钻天杨小叶杨,在生长及耐寒性上都是有差异的。,2、三交,三交是单交所得F1再与第三者杂交,即(AB)C。 如(旱柳钻天柳)垂柳。三交种可比单交种结合更多的特性,但在这类亲本中,亲本所占核遗传组成的比重不同,A、B亲本在杂种中各占
9、14,而C为12。,3、双交(double cross),是用两个不同的单交种进行杂交,即(AB)(CD) 如(毛白杨新疆杨)(银白杨欧洲山杨)。在双交杂种中,A、B、C、D的遗传组成各占14。,4、回交(backcross),回交指单交得到的F1再与其亲本之一进行杂交。 用作回交的亲本叫回交亲本。目的是为了加强回交亲本优良性状的传递。采用回交时,应当在杂种第一代就进行回交。优良性众多的品种先作母本,而在以后各次回交时作父本。,5、多父本混合授粉杂交,多父本混合授粉杂交是选择两个以上的父本,把它们的花粉混合起来,对一个母本进行授粉,即A(BCD )。,如小叶杨(钻天杨旱柳)。混合授粉方式一般是
10、在克服远缘杂交困难时采用,所混合的花粉多为异属异种花粉。,二、杂交亲本选择的原则和标准,亲本选择包括杂交组合的选择和杂交植株的选择。如为远缘杂交,前者指在那些树种间杂交,那个做父本,那个作母本,后者只挑选杂种的父母本植株。,确定杂交组合应遵循以下原则:,1、根据育种目标选择亲本,2、亲本应具有较多的优良性状,双方的优缺点应能够互相弥补,3、选用当地优良品种及选用生态类型差异较大的树种作亲本,4、根据亲本性状遗传传递能力大大小进行选配,三、花粉技术,1、树木的开花、授粉和结习性,孤立木的开花树龄较林木早; 贫瘠干旱地段上的较肥沃湿润地段上的早; 分布区南部的较北部的早; 嫁接植株较实生树早。,泡
11、桐、刺槐、榆树等在同一朵花中有雌蕊和雄蕊,属两性花;松、侧柏、落叶松、杉木、柳杉等树种的雌雄花分别着生在同一植株上,为雌雄同株异花.,银杏、杨、柳、水曲柳等雌雄花分别着生在不同植株上,属雌雄异株。对两性花,杂交前需先去雄蕊,这既费事,又易损伤组织、影响杂交成功。,树木授粉方式主要分为风媒和虫媒两种。森林树种大部分为风媒花。 按花粉的来源与母本的亲缘关系,可分为自花授粉和异花授粉。,2、花粉的采集,(1)树上采集,凡花粉量多,而且撒粉期较长者,如松、杉、油茶等树种可采用此方法。,(2)摘下花枝收集,有些树种的花,撒粉的延续期较短,花粉容易飞散,又不便于上树收集,如杨、榆、板栗、核桃等,可直接采集
12、即将散粉的花穗,铺在纸上阴干,使花药开裂,花粉散出,收集花粉。,(3)培养花枝收集,凡开花撒粉时间较短的树种,如杨、榆、柏树、水杉等树种,可在雄花开花前剪下花枝水培。,3、花粉的储藏和运输,花粉寿命的长短因树种和储藏条件不同而异,一般风媒花花粉的生活力,在干燥、冷凉的室温下可保持12个星期。杉木、云杉、柳杉、松树的花粉储藏在适当的温度和湿度下,可以保存数年。杉木的花粉在低温下保持17年之久。杨树、柳树花粉一般只能保存1周左右。,把收集好的花粉装在玻璃皿中,不加盖,放置在盛有氯化钙或硅胶的干燥器中进行干燥,1224小时后即可密封储藏。,多数针叶树种最适宜储藏的含水量为810以下。,一般花粉可在0
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