回交育种.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 回交育种,一 回交育种的意义,1,回交育种,(backcross breeding method),：,在两个亲本杂交的基础上，将其杂交后,代再与亲本之一进行连续多次的杂交的育种,方法。,A,：轮回亲本，即用于多次回交的亲本，或受体亲本,B,：非轮回亲本，即只有第一次杂交时应用的亲本，或,供体亲本,AB,F,1,A,BC,1,F,1,A,BC,1,F,2,BC,2,F,1,BC,2,F,2,回交育种示意图,2,回交育种的意义,（,1,）改良个别性状时特别有效,当优良品种感染某种病害时，可将抗病品种作为非轮回亲本，以原品种做轮回亲本，将抗病基因导入原品种中，育成抗病且具有原品种全部优良性能的新品种。,例如：农大,183,与伊利亚杂交，再与农大,183,回交，育出农大,155,、农大,166,等。,（,2,）杂种优势利用中，不育系和恢复系的转育,注：引自吉林农业大学精品课网站,（,3,）用于远缘杂交，解决杂种不育和分离世代,过长等问题。,例：,草棉与陆地棉杂交，用陆地棉的花粉回,交可提高杂种的结实率。,（,4,）打破基因连锁，综合双亲的优良性状,例：棉花的有利产量基因与不利的纤维强度基,因连锁。以岱字棉,16,号为轮回亲本，,FAT263-20,为非轮回亲本，进行回交。,（,5,）选育近等基因系和多系品种,为了研究不同性状基因对某种作物经济性状的影响，用回交法将不同基因分别转育给同一轮回亲本，培育出具有个别不同性状基因的近等基因系，以便在同一遗传背景下，较正确地鉴定不同基因对经济性状的影响。,（如：小麦矮秆近等基因系,Rht1,、,Rht2,、,Rht3,）,如：抗病的多系品种，选择一个综合性状好的品种为轮回亲本同具有不同抗病基因的非轮回亲本回交。育成以,A,品种为遗传背景但具有不同抗性基因的近似品系，然后根据需要混合其中若干品系组成多系品种用于生产。,二 回交的遗传效应,一对基因自交和回交群体内,aa,型个体的比率,(%),世代数,1,2,3,4,5,6,7,n,Aa,Aa,25.0,37.5,43.75,46.88,48.44,49.22,49.61,50,Aa,aa,50.0,75.0,87.5,93.75,96.88,98.44,99.22,100,在回交杂合基因群体中，杂合基因型逐渐减少，纯合基因型相应地增加，纯合基因型变化的频率是,(1-1/2,r,),n,(,n,为杂种的杂合基因对数，,r,为回交的次数,),。这点和自交群体是一致的。,回交和自交后代群体中纯合基因型的性质是不一样的。在自交后代，纯合体中,AA,和,aa,基因型各占一半，而回交后代的全部纯合体均属于与轮回亲本相同的,AA,基因型。就一种纯合基因型来说，,回交比自交达到纯合的频率快，控制某种基因型比率的效果要好。,Aa,Aa,AA,1/4AA 1/2Aa 1/4aa 1/2AA 1/2Aa AA,1/8AA 1/4Aa 1/8aa 1/2AA 1/4AA,1/4Aa,3/8AA 1/4Aa 3/8aa 3/4AA 1/4Aa,自交,回交,三 回交育种方法要点,年次,回交过程,工作内容,1,A,B,杂交，,A,为轮回亲本，,B,为共体，抗病，且抗病性为显性,2,F,1,A,F,1,回交于,A,3,BC,1,F,1,A,从回交一代中选择抗病株回交于,A,4,BC,2,F,1,A,从二次回交一代中选择抗病株回交于,A,年次,回交程式,工作内容,5,BC,3,F,1,A,从三次回交一代中选择抗病株回交于,A,6,BC,4,F,1,四次回交,F,1,自交，并选择优良抗病株,7,BC,4,F,2,自交选择抗病株种成株系，选择农艺性状优良的抗病株系,回交育种步骤示意图,1,轮回亲本和非轮回亲本的选择,轮回亲本是接受改良的对象，要求,综合性状好、适应性强、有丰产潜力。,应选用在当地栽培时间长,综合性状好的,推广品种,或最有希望推广的,优良品种,。,非轮回亲本必须具有改进轮回亲本缺点所必需的基因，其他性状也不能有严重的缺陷。,2,回交后代的选择,（,1,）质量性状基因的回交转育,a,当被转移的目标性状为显性时,F,1,A,a,B,bC,c,AABBcc,BC,1,F,1,A,B,C,cAABBcc,BC,2,F,1,A,B,C,c,AABBcc,BC,3,F,1,A,B,C,c,BC,3,F,2,A,B,C,BC,3,F,3,AABB,CC,轮回亲本,非轮回亲本,P,甲,AABBcc,aabbCC,乙,转移单显性基因回交育种示意图,注：引自吉林农业大学精品课网站,b,当被转移的目标性状为隐性时,同时进行回交和自交,F,1,A,a,B,bC,c,aabb,CC,BC,1,ABC,c,aabb,CC,A-B,-,CC,（,淘汰）,BC,2,ABC,c,aabb,CC,A-B,-,CC,（,淘汰）,BC,3,F,1,ABC,c,BC,3,F,2,AB,cc,BC,3,F,3,aabb,cc,轮回亲本,非轮回亲本,P,甲,aabbCC,AABBcc,乙,每代选择的性状为乙 的输出性状,由一对隐性基因控制的性状转移,（二）数量性状基因的回交转育,控制某一性状的基因的数目：,当控制某一性状的基因数目增加时，回交后代出现目标性状基因型的比例势必降低。所以,数量性状转育的第一个问题是回交后代必须有相当大的群体,。进行数量性状基因的转育，尤其要注意非轮回亲本的选择。尽可能选择目标性状比预期要求更好和更高的材料。这样才能达到理想的回交育种的结果。,环境条件对目标性状基因表现的影响,回交能否成功决定于每一世代对基因型的准确鉴定。当环境条件对性状的表现有重大影响时，鉴定便比较困难。在这样情况下，,最好每回交一次，接着就进行自交一次，并在,BC,1,F,2,群体进行选择。,因为要转育的目标性状基因有的已处于纯合状态，比完全呈杂合状态的,BC,1,F,1,个体更容易鉴别。,3,回交的次数,（,1,）轮回亲本性状的恢复,轮回亲本性状的恢复在不存在基因连锁的情况下，如果双亲间有,n,对基因差异，则回交,t,次以后，从轮回亲本导入基因的,纯合体比率,可按公式,（,1-1/2,t,）,n,计算出来。,根据育种目标及亲本性状差异的大小，通常进行,45,次回交，,即可恢复轮回亲本的大部分优良性状。,回交次数和基因对数与后代群体内具轮回亲本纯合基因型个体的百分率,基因对数,(n),回交代数t),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 97,40 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,（,2,）非轮回亲本的目标性状和不利性状连锁,的程度：,除去不利基因的速度，由目标性状基因和不利基因之间的重组值来决定。,重组类型机率为,1-,（,1-C,）,t,（,C,：重组率；,t,：回交次数）,不同重组率下经不同次数的回交后出现重组类型的频率（,%,）,回交次数,(n),重组率,(,cM,),0.5,0.2,0.1,0.02,0.01,0.001,1,50,20.0,10.0,2.0,1.0,0.1,2,75,36.0,19.0,4.0,2.0,0.2,3,87.5,48.8,27.1,5.9,3.0,0.3,4,93.8,59.0,34.4,7.8,3.9,0.4,5,96.9,67.2,40.9,9.2,4.9,0.5,6,98.4,73.8,46.9,11.4,5.9,0.6,7,99.2,79.0,52.2,13.2,6.8,0.7,8,99.6,83.2,57.0,14.9,7.7,0.8,9,99.8,87.1,61.3,16.6,8.6,0.9,（,3,）严格选择有助于轮回亲本性状的迅速恢复，可以减少回交次数。,如果早期世代在回交群体中，除必须选择非轮回亲本的目标性状外，针对轮回亲本的性状也严格进行选择，这样做对轮回亲本性状的恢复有利，相应地可以减少回交的次数,。,4,回交中所需要的植株数,log(1-,a,),m,log(1-p),m,代表所需的,植株数,，,p,代表在杂种群体中合乎需要的基因型的,期望比率,，,代表,机率平准,。,在回交中所需要的植株数,需要转移的基因数,1,2,3,4,5,6,带有转移的优良基因的植株的预期比例,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64,几率水准,0.95,4.3,10.4,22.4,46.3,95,191,0.99,6.6,16.0,34.5,71.2,146,296,四 回交法的运用,1,逐步回交法,即在同一回交方案中同时转移几个目标性状基因,。,（,1,）选择几个分别具有不同目标性状基因的供体亲本，这几个亲本的基因应该都是独立遗传的。,（,2,）以一个供体亲本进行性状转移，获得一个性状得到改良的材料。,（,3再以此为轮回亲本，进行第二个性状的转移，如此反复进行。,马丁,大棍棒,用大棍棒作轮回亲本,BC,6,抗腥黑穗病的大棍棒小麦品种（,1932,年）,(,易感多种病虫害,),（抗腥黑穗病）,道逊,大棍棒,BC,3,F,1,BC,3,F,2,BC,5,F,1,BC,5,F,2,抗腥黑穗病和抗麦秆蝇的大棍棒小麦（,1937,年）,（作轮回亲本）,用抗腥黑穗病的大棍棒小麦作轮回亲本,（抗麦秆蝇）,希望,巴特,（巴特做轮回亲本）,BC,3,F,1,大棍棒,用大棍棒做轮回亲本,BC,4,用抗腥黑穗病大棍棒做轮回亲本,BC,6,用抗腥黑穗病和麦秆蝇的大棍棒小麦做轮回亲本,BC,8,抗三种病虫害的大棍棒,53,号 （,1939,年）,（抗秆锈病）,2,双回交法,（,1,）若某性状的多基因分散在,A,和,B,两个品种内时,先将,A,和,B,杂交,并用其,F,1,分别同轮回亲本,A,和,B,进行回交。,（,2,）从每次回交后代群体中,选取具有轮回亲本优良性状的个体再进行回交数次。,（,3,）最后一次回交后进行自交,育成两个品系,一个具有,B,品种优良性状的,A,品系,一个具有,A,品种优良性状的,B,品系。,（,4,）将,A,和,B,两个品系杂交,再自交,就会育成优于双亲的改良品种。,B,A,F,1,A,BC,1,A,BC,2,A,BC,3,B,A,B,F,1,B,BC,1,B,BC,2,BC,3,BC,3,F,2,BC,3,F,2,F,1,F,2,双回交法示意图,3,聚合回交法,在几个不同的回交方案中分别地转移不,同基因，最后通过杂交将它们组合于同一个体中。,优点：在保持轮回亲本丰产性、适应性的基,础上，同步改良抗病性、品质和丰产性。,聚合回交育种方法示意图,第一年,A,B,A,C,A,D,A,E,A,占,50%,第二年,A,2,B,A,2,C,A,2,D,A,2,E,A,占,75%,第三年,A,3,B,A,3,C,A,3,D,A,3,E,A,占,88%,第四年,A,4,B,A,4,C,A,4,D,A,4,E,A,占,94%,第五年,A,占,94%,第六年,A(BCDE),五 回交育种法的应用价值及局限性,1,应用价值：,既可保持轮回亲本的基本性状，又增加了非轮回亲本的特定目标性状。,育种群体比杂交育种群体小，在回交育种过程中，主要是针对被转移的目标性状进行选择，因此可以利用温室、异地或异季加代来缩短育种年限。,有利于打破目标基因与不利基因间的连锁，增加基因重组的频率，提高优良重组类型出现的机率。,用回交法育成的品种形态上与轮回亲本大体相似，品种在进行推广时容易为农民所接受。,2,局限性,如果轮回亲本选择不恰当，则回交改良的品种往往不能适应农业生产发展的要求。即使可以采用逐步回交法，但延长了育种年限。,每一世代都需进行人工杂交，工作量大。,仅限于由少数主基因控制的性状，对于改良数量性状则比较困难。,目标基因可能存在多效性，或目标基因与不利基因紧密连锁仍然是回交育种中需要克服的重大障碍。,