作物育種學(xué)第十四章 群體改良與輪回選擇

第十四章群體改良與輪回選擇

Chapter14PopulationImprovementandRecurrentSelection精選ppt對變異群體進(jìn)行周期性選擇和重組來逐漸提高群體中有利基因和基因型的頻率,以改進(jìn)群體綜合表現(xiàn)的育種方法。

第一節(jié)群體改良的意義一、概念群體改良(PopulationImprovement）精選ppt精選ppt

創(chuàng)造新的種質(zhì)資源選育優(yōu)良的綜合品種改良外來種質(zhì)的適應(yīng)性群體改良的意義精選ppt第二節(jié)群體改良的原理一、群體的概念

遺傳學(xué)上的群體：群體內(nèi)個體間隨機交配形成的遺傳平衡群體。精選ppt二、群體遺傳學(xué)基因平衡定律

——Hardy-Weinberg定律

1.在一個完全隨機交配群體內(nèi)，如果沒有其他因素干擾，則各世代的基因和基因型頻率保持不變。

2.在任何一個大群體內(nèi)，不論基因頻率和基因型頻率如何，只要一代的隨機交配，這個群體就可達(dá)到平衡。精選ppt3.一個群體在平衡狀態(tài)時，基因頻率和基因型頻率的關(guān)系是：

D=p2，H=2pq，R=q2

二倍體隨機交配群體中：

基因

Aa

頻率

pq

基因型

AAAaaa

頻率

p22pqq2精選ppt在無選擇條件下，一個隨機交配群體中的基因和基因型頻率保持不變：如：1/4AA+1/2Aa+1/4aa↓1/4AA+1/2Aa+1/4aa↓1/4AA+1/2Aa+1/4aa┆精選ppt三、選擇與重組是群體進(jìn)化主要動力通過選擇打破群體的遺傳平衡，提高群體優(yōu)良基因的頻率和通過基因重組打破群體有利基因與不利基因間的連鎖，增加群體有利基因型出現(xiàn)的頻率是提高群體中顯性純合個體出現(xiàn)頻率的關(guān)鍵。精選ppt

1/4AA+1/2Aa+

1/4aa

2A：1a↓

4/9AA+4/9Aa+

1/9aa

3A：1a↓

9/16AA+6/16Aa+1/16aa

4A：1a↓

16/25AA+8/25Aa+1/25aa

5A：1a┆精選ppt利用群體進(jìn)化的法則，通過異源種質(zhì)的合成，自由交配、鑒定選擇等手段，促進(jìn)基因重組，不斷打破優(yōu)良基因與不良基因的連鎖，提高群體優(yōu)良基因頻率和基因型頻率。群體優(yōu)良基因頻率的提高，必然導(dǎo)致后代中出現(xiàn)優(yōu)良基因重組體可能性增大，即優(yōu)良基因型的頻率就必然增大。因而，通過作物群體改良，可以提高育種效率和育種水平。四、群體改良的原理精選ppt第三節(jié)基礎(chǔ)群體的建立群體改良的實質(zhì)是提高優(yōu)良基因、基因型的頻率，在特定的群體下，優(yōu)良基因和基因型頻率增加的基礎(chǔ)在于選擇和基因重組。群體改良的方案應(yīng)有助于選擇和基因重組。優(yōu)良的基因來源則依賴于基礎(chǔ)群體的選擇與合成。精選ppt一、基礎(chǔ)群體的選擇群體改良的有效性取決于群體遺傳變異大小及加性遺傳效應(yīng)的高低。基礎(chǔ)群體一定是遺傳基礎(chǔ)較為復(fù)雜的群體，另外還應(yīng)考慮目標(biāo)性狀遺傳變異的大小、平均值高低、加性遺傳方差大小及雜種優(yōu)勢等問題。精選ppt1、開放授粉品種（open-pollinationvariety）：地方品種、外來品種、品種雜交后代。2、復(fù)合品種(compositevariety)：由一群品種或品系（自交系）通過復(fù)合雜交而合成。3、綜合品種(synthesisvariety)：由一群優(yōu)良自交系通過人工重組而合成。精選ppt二、基礎(chǔ)群體的合成

單一品種很難同時含有人們所需要的眾多有利基因，單純利用某一自然授粉品種或其他品種群體作為改良的基礎(chǔ)群體，難以滿足育種實際需要。

精選ppt

人工合成群體將外來血緣或野生血緣滲進(jìn)種質(zhì)庫，再加以特殊的選擇即可改良外來種質(zhì)對環(huán)境的適應(yīng)性，又能產(chǎn)生需要的優(yōu)良基因重組體。精選ppt（一）基本材料的選擇

自身必須具有優(yōu)良性狀、類型和性狀的具有多樣性、基礎(chǔ)材料要求親緣關(guān)系要遠(yuǎn)。（二）合成種質(zhì)群體的方式

1.一父多母或一母多父授粉法

2.雙列雜交法

3.等量種子混合種植精選ppt隔離區(qū)內(nèi)讓新群體充分自由授粉，即隨機交配，3-5代后開始輪回選擇。返回（三）充分重組，提高優(yōu)良基因重組體出現(xiàn)的頻率精選ppt（四）自花授粉作物的異交化問題

自花和常異花授粉作物基礎(chǔ)群體的建立要導(dǎo)入雄性核不育基因建立異交群體。精選ppt第四節(jié)群體改良的輪回選擇方法群體改良的方法，先后經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從目測到后裔測驗、從一個群體的群體內(nèi)改良到兩個群體間改良等幾個重要發(fā)展階段。

常用的方法可以分為：一、群體內(nèi)改良法二、群體間改良法

精選ppt群體內(nèi)改良：改良單一群體，目的為了培育新品種，供生產(chǎn)直接應(yīng)用或作為雜交親本。群體間改良：改良兩個群體，目的為了獲得兩個改良群體，當(dāng)它們相互雜交時，能表現(xiàn)高度的雜種優(yōu)勢。精選ppt

群體內(nèi)改良的方法

方法

選擇根據(jù)

混合選擇法自身表型選擇

穗行選擇法后裔表現(xiàn)選擇

改良穗行選擇法后裔表現(xiàn)選擇

半同胞輪回選擇(HS)測交表現(xiàn)選擇,配合力改良

全同胞輪回選擇(FS)姊妹交后代表現(xiàn)選擇

S1選擇法自交一代表現(xiàn)選擇

S2選擇法自交二代表現(xiàn)選擇精選ppt（一）混合選擇法（mixedbulkselection）混合選擇法：按改良目標(biāo)，進(jìn)行表型選擇，選擇優(yōu)良的表現(xiàn)型，淘汰不良的表現(xiàn)型。受環(huán)境影響和有效淘汰不良基因型。改良混合選擇法：先進(jìn)行單株選擇，次年用半分法種成穗行進(jìn)行比較，然后根據(jù)穗行比較結(jié)果，將表現(xiàn)優(yōu)良穗行的預(yù)留種質(zhì)進(jìn)行混合繁殖，形成新的改良基礎(chǔ)群體。

適用于簡單遺傳性狀或主要受加性基因控制的性狀。精選ppt

（一）混合選擇法（Massselection）

基礎(chǔ)群體

↓按表型進(jìn)行單株選擇↓混合播種↓第一輪改良群體↓

重復(fù)以上步驟↓第二輪改良群體精選ppt（二）改良穗行選擇法

（modifiedear-rowselection）

從被改良的基礎(chǔ)群體中，根據(jù)改良目標(biāo)，按表型選擇250個優(yōu)株，入選優(yōu)株單穗脫粒后保存。

次年將種質(zhì)一分為三，分別播種在3個生態(tài)條件不同的地點，這3個試點中，一個試點在隔離區(qū)內(nèi)。精選ppt（三）自交后代選擇（S1orS2selection）

利用單株自交進(jìn)行試驗的群體內(nèi)改良的方法。根據(jù)自交后代的性狀進(jìn)行鑒定。精選pptS0選株自交，200株以上，收獲中選的S1種子半份法S1代按穗行種植、鑒定入選10%優(yōu)良S1家系的預(yù)留種子各取等量均勻混合后，在隔離區(qū)播種，實行自由授粉，完成第一輪回的改良。基礎(chǔ)群體C01.S1選擇（S1progenyselection）精選ppt2.S2代選擇（S2progenyrecurrentselection）S2選擇是在S1的基礎(chǔ)上，繼續(xù)選優(yōu)株自交以獲得S2家系，然后按穗行種植并進(jìn)行S2家系的鑒定和選擇，同樣選留10%左右的最優(yōu)良S2家系，從預(yù)留種子中各取等量相應(yīng)的入選S2家系的種子均勻混合后，在隔離區(qū)播種，實行自由授粉，進(jìn)行基因重組，完成第一輪回的改良。精選pptS1或S2選擇主要根據(jù)表型表現(xiàn)進(jìn)行選擇，因此，對加性基因控制的性狀改良效果較好；S2選擇較之S1選擇更有利于隱性有利基因選擇改良。而且，由于自交后代選擇可以在S0、S1、S2進(jìn)行多次選擇、多個性狀的選擇和進(jìn)行多次基因重組，故選擇效果好。其缺點是完成一輪改良所需時間較長，費用較高。

自交后代選擇的優(yōu)缺點精選ppt輪回選擇首先是從基礎(chǔ)群體中選擇優(yōu)株進(jìn)行自交測交，以取得相當(dāng)數(shù)量（一般不少于100）的S1系和測交組合。經(jīng)過測交組合鑒定后，選出優(yōu)良組合的相應(yīng)優(yōu)系再組合成綜合種，這一整個過程稱為一個輪回（周期），以后還可照此進(jìn)行若干輪回。（四）輪回選擇精選ppt輪回選擇的基本步驟：精選ppt①原始群體得到改良，其平均表現(xiàn)超過原始群體。②改良后的群體的遺傳變異范圍并未縮小。成功的輪回選擇應(yīng)達(dá)到的要求：精選ppt

半同胞輪回選擇（半姊妹輪回選擇，HS）第一年選100個以上優(yōu)株自交，同時與測驗種測交。第二年測交種比較試驗，選出10%左右表現(xiàn)最優(yōu)的測交組合。第三年將入選最優(yōu)測交組合的相應(yīng)自交株種子（室內(nèi)保存）取等量混合，隔離區(qū)內(nèi)播種，任其自由交配重組，形成第一輪回的改良群體。該群體又可作為第二輪改良的基礎(chǔ)群體。精選ppt

全同胞輪回選擇（全姊妹輪回選擇，F(xiàn)S）第一年從基礎(chǔ)群體中選擇200個以上優(yōu)良單株，作成對雜交獲得100個以上成對雜交組合。第二年利用半分法進(jìn)行成對交比較試驗，用原始群體作對照，選出10%左右最優(yōu)組合。第三年將入選最優(yōu)組合的相應(yīng)預(yù)留株種子取等量混合，隔離區(qū)內(nèi)播種任其自由交配重組，形成第一輪改良群體。該群體又可用作第二輪改

良的基礎(chǔ)群體。精選ppt同胞相互輪回選擇：根據(jù)測交后代選擇,改良配合力

全同胞相互輪回選擇：根據(jù)姊妹交后代選擇,改良配合力精選ppt主要目的:通過兩個群體的改良，使它們的優(yōu)缺點能夠互相補充，從而提高兩個群體的雜種優(yōu)勢（二）群體間改良的輪回選擇法群體間改良（相互輪回選擇）方法精選pptS0S1第一輪改良群體AC1開始第二輪選擇第一年第二年第三年B×AS0A群體選取優(yōu)株自交取得自交種子測交種比較試驗室內(nèi)保存各自交株系的種子以B群體為測驗種對優(yōu)株分別進(jìn)行測驗交經(jīng)測交種比較試驗選出的優(yōu)系之間進(jìn)行互交，形成第一輪改良群體。A×BS0測交種比較試驗形成第一輪改改良群體經(jīng)測交種比較試驗選出的優(yōu)系之間進(jìn)行互交，。S0S1第一輪改良群體BC1開始第二輪選擇B群體以A群體為測驗種對優(yōu)株分別進(jìn)行測驗交半同胞交互輪回選擇摸式圖精選ppt鑒定S0×S0產(chǎn)生A×B單交組合鑒定S0×S0產(chǎn)生A×B單交組合原始群體A其余種子S1第一輪再組合群體A其余種子S1第二輪再組合群體A原始體群體B其余種子S1第二輪再組合群體B其余種子S1第二輪再組合群體B相互全同胞輪回選擇一般程序精選ppt第五節(jié)雄性不育性在輪回選擇中的應(yīng)用在自花和常異花授粉中，發(fā)現(xiàn)和利用隱性核基因雄性不育是進(jìn)行輪回選擇的基礎(chǔ)和前提。、混合集團(tuán)選系法：第一種方式（母本混合集團(tuán)選擇法）：雄性不育核基因的異交基礎(chǔ)群體選擇優(yōu)良的雄性不育株雄性不育株上（母本上）的種子，等量混合后在隔離區(qū)播種，形成下一輪改良群體。精選ppt雄性不育株繁殖的分離群體中選擇優(yōu)良的可育株中選優(yōu)良雄性可育株在隔離區(qū)繁殖形成分離群體選擇分離群體中的優(yōu)良的雄性不育株并收獲中選雄性不育株上所結(jié)的種子等量混合后播種在隔離區(qū)，形成下一輪的改良群體第二種方式：交替混合集團(tuán)選系法第一輪改良過程同第一種方式精選ppt二、S1選擇：已導(dǎo)入核雄性不育基因的異交基礎(chǔ)群體內(nèi)選擇優(yōu)良的可育株，收獲S1自交種用半分法進(jìn)行S1比較試驗將中選S1的剩余種子摻和，并在隔離區(qū)混合種植選擇和標(biāo)記出符合需要的優(yōu)良雄性不育株，在散粉前除去不符合需要的雄性可育株收獲中選雄性不育株上的種子，形成下輪改良的基礎(chǔ)群體精選ppt精選ppt精選ppt第六節(jié)雜種群體改良的其他途徑一、復(fù)合雜種群體的形成

4個以上親本雜交形成的雜種群體。第一種方法：A1×

B1

F1×

A1

BC3F1A2×

B2

F1×

A2

BC3F1A3×

B3

F1×

A3

BC3F1BC3F1互交,以后選擇優(yōu)良個體隨機雜交精選ppt一、復(fù)合雜種群體的形成

第二種方法:A1×

B1

F1×

A2BC1F1×

A3BC3F1×

A4

BC