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(gè)特定樹種的育種目標(biāo)，依據(jù)樹種的生物學(xué)和林學(xué)特性、遺傳變異特點(diǎn)、資源狀況、已取得的育種進(jìn)展，并考慮當(dāng)前的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)條件，可能投入的人力、物力和財(cái)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(biāo)、樹種特性、資源狀況、育種進(jìn)展，綜合地、巧妙地運(yùn)用這些環(huán)節(jié)，使林木育種工作，既能為當(dāng)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(yuǎn)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(gè)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(shí)際上是使遺傳基礎(chǔ)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(biāo)從群體中選擇符合要求的個(gè)體或淘汰不符合要求的個(gè)體，是遺傳基礎(chǔ)變窄的過程；第二步，對選擇出來的個(gè)體，通過雜交，進(jìn)行基因重組，是遺傳基礎(chǔ)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(jìn)行再選擇，又是遺傳基礎(chǔ)變窄的過程。如此反復(fù)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(shí)際上是使遺傳基礎(chǔ)由寬變窄，再4育種的各個(gè)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(gè)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(biāo)

（2）育種資源

建立起一個(gè)規(guī)模較大的育種群體以便在多個(gè)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(gè)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(gè)層次中所占的大小。據(jù)此，確定某個(gè)性狀的改良，首先應(yīng)確定從哪個(gè)層次著手，或應(yīng)著重在哪個(gè)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(biāo)（2）育種資源建立起6（4）選擇強(qiáng)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(shí)，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(gè)體時(shí)，選用不同的交配設(shè)計(jì)，可以達(dá)到延緩近交發(fā)展（6）育種周期（4）選擇強(qiáng)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(gè)完善的育種策略，既要有長期改良目標(biāo)，又要?jiǎng)澐诌_(dá)到預(yù)定目標(biāo)的各個(gè)階段和采取的措施，同時(shí)，要考慮在各個(gè)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(xiàn)。（8）試驗(yàn)設(shè)計(jì)（9）工作持續(xù)性在制定育種策略時(shí)要考慮實(shí)施計(jì)劃的行政管理體制、主要技術(shù)骨干現(xiàn)狀和人員培訓(xùn)、資金投入量和持續(xù)年限、所需購置的主要設(shè)施、與外單位的協(xié)作和分工、信息交流渠道及措施等。（10）風(fēng)險(xiǎn)（7）研究與生產(chǎn)結(jié)合一個(gè)完善的育種策略，既要有長期改良目標(biāo)，8四、制定育種策略的原則

1．既能滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需要，又能符合長遠(yuǎn)遺傳改良的要求。2．育種途徑和方法既要符合樹種生物學(xué)特性和遺傳特點(diǎn)，又要考慮該樹種遺傳改良的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件。3．合理地運(yùn)用育種的各個(gè)環(huán)節(jié)，并做好各個(gè)環(huán)節(jié)間的銜接。4．具備靈活應(yīng)變和適應(yīng)的能力，要保持種內(nèi)遺傳多樣性。5．各項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，應(yīng)盡可能簡單。四、制定育種策略的原則1．既能滿足當(dāng)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(jìn)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(chǔ)，防止群體遺傳基礎(chǔ)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(shí)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(gè)基因型組成。在林木改良的第一個(gè)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(gè)至數(shù)千個(gè)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(chǔ)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(jìn)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(gè)基因型。

生產(chǎn)群體:從育種群體中選擇和組建的，遺傳基礎(chǔ)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(dāng)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(gè)優(yōu)良基因型組成。生產(chǎn)群體能夠達(dá)到最大的遺傳增益，但從育種觀點(diǎn)看，選擇強(qiáng)度大、規(guī)模小的生產(chǎn)群體是一個(gè)“死胡同”，因?yàn)樗浅＊M窄的遺傳基礎(chǔ)降低了進(jìn)一步改良的效果，并且很快導(dǎo)致高度的近交。當(dāng)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(gè)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(gè)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(huì)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(dāng)?shù)慕慌湓O(shè)計(jì)交配設(shè)計(jì)是育種策略中的重要組成內(nèi)容。交配設(shè)計(jì)有多種，應(yīng)根據(jù)具體要求和條件加以選擇。不同的設(shè)計(jì)可以達(dá)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(gè)親本要用4～5個(gè)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(gè)體。2．選用適當(dāng)?shù)慕慌湓O(shè)計(jì)交配設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。（1）不連續(xù)交配（disconnectedmating）不連續(xù)交配設(shè)計(jì)是將一個(gè)大的育種群體劃分成較小的幾個(gè)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(shè)計(jì)中，最常用的有4×4或5×5不連續(xù)析因設(shè)計(jì)，以及6個(gè)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(shè)計(jì)。（1）不連續(xù)18復(fù)合群體交配設(shè)計(jì)，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(gè)大的育種群體劃分為許多育種小群。一個(gè)育種小群一般由5—25個(gè)無性系組成。交配只在每個(gè)小群內(nèi)進(jìn)行，除在生產(chǎn)性種子園外，不同群體的個(gè)體之間不作交配。每個(gè)小群內(nèi)的交配設(shè)計(jì)，可根據(jù)育種需要和要求選擇。雖然在每個(gè)育種小群內(nèi)會(huì)很快發(fā)生近交，但建立生產(chǎn)性種子園時(shí)，只用每個(gè)育種小群中的最優(yōu)個(gè)體。

復(fù)合群體交配設(shè)計(jì)，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(bǔ)交配（complementarymating）互補(bǔ)交配設(shè)計(jì)在同一個(gè)群體中，為達(dá)到不同的目的綜合采用多種交配設(shè)計(jì)。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(fèi)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(shí)間。（2）互補(bǔ)交配（complementarymating）互213、采用適當(dāng)?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(jìn)行。這時(shí)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(dāng)?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(huì)導(dǎo)致改良群體的近交速度迅速提高，同時(shí)淘汰了表現(xiàn)較差家系所擁有的有價(jià)值的等位基因，會(huì)加速遺傳基礎(chǔ)變窄，最終會(huì)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(gè)世代中多選一些家系，而在選擇家系中少留個(gè)體。然而，不管采用什么選擇方法，在數(shù)量有限的群體中進(jìn)行選擇，最終都會(huì)降低長遠(yuǎn)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(gè)體，同時(shí)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(shí)間。通過縮短每個(gè)周期的時(shí)間跨度，就有可能提高單位時(shí)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