05第五章：选择育种.ppt

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1、,园艺植物育种学 第五章 选择育种 Chapter 5 Selection Breeding,上一章要点回顾,主要名词：简单引种、驯化引种、饰变、形变、向心引种、离心引种 比较简单引种和驯化引种的不同点。 影响引种成功的主要生态因素有哪些？ 如何进行引种可行性分析？ 引种的基本程序和方法有哪些？引种时要注意哪些问题？,本次授课的主要内容,选种的概念和作用 选择的标准及其制定的原则 选择的基本方法及其综合应用 园艺植物的授粉特性与常用的选择方法 影响选择效果的因素 选种的程序,第一节 选择与选择育种的概念,选择育种的概念 选择的实质与作用基础 选择的标准 适用的植物,一：选择育种的概念,选择育种

2、是利用现有品种和类型在繁殖过程中自然产生的变异，通过人工选择和淘汰的手段，以改变群体的遗传组成，从中选出新品种的方法。 根据园艺植物的繁殖方式，有性繁殖植物的选择育种通常被称为实生选种；无性繁殖植物的选择育种被称为芽变选种。,选种与引种、杂交育种的区别,区别的内容：变异的来源和是否创造新品种。,简单引种：基本无,选择育种：自然产生,杂交育种：人工产生,变异,请考虑三者在创造新品种方面有哪些差异?,几种育种方法的差异,二：选择的实质和作用基础,群体的遗传变异是选择的作用基础 选择的实质是差别繁殖,变异的广泛性,进化的原材料是微细的变异；突变大多是半致死性质 选择可以许多代向同一方向进行而不至于耗

3、尽群体内的遗传变异。,核桃一个单株后代的果实形状和大小的变异,繁殖条件下的变异类型,基因重组：是个体间遗传变异的主要来源，包括加性效应和非加性效应（互作效应）。 突变：是产生新的变异的重要来源。 饰变和形变：环境条件引起的表现型变异，属于非遗传的变异。如产量和品质等性状易受环境条件的影响。 形变、饰变、突变的差异？,选择的本质作用,选择的本质：使群体内的某些基因型(Genotype)比另一些基因型能够更多的提供配子和繁殖后代，从而改变下一代群体中的基因频率和基因型频率。 也可以说，选择的本质就是造成有差别的生殖度，从而能定向地改变群体的遗传组成。,选择的具体作用,改变群体内等位基因间的频率，从

4、而给某些有价值的基因型的出现创造了条件。 改变群体内等位基因间的频率，基因型的重组分离比例发生变化。 新产生的突变基因，有用的得到保留，没用的尽快在群体内消失或者控制在很低的频率。 定向多代选择，有积累变异，加强变异的作用，能得到开始选择时群体内没有的变异类型，因此，选择具有创造性的作用。,例子虞美人的选种,猩红色的群体,纯白色的群体,花朵的黑心,黄色和白色,白色花,蓝色花,不断的积累变异。最终形成新的类型。,三、选择标准的制定原则,根据育种目标的主次制定相应的选择标准，如产量和品质、抗逆性等。 目标性状及其标准必须具体明确。 各种性状的当选标准要定得适当。,本部分内容请自习教材,四、适用于选

5、择育种的园艺植物,适用于主要经济性状大多符合要求，只有少数经济性状较差，而且这些表现较差的经济性状在个体间变异较大的群体。 核桃、板栗、丁香、水杉、柳杉等园艺植物，在生产上兼用无性繁殖和有性繁殖，实生群体内存在较大的变异，从其实生群体中选择优良单株用无性繁殖建成营养系品种，是一种简单易行的办法。,主流好，次要的有变异,第二节 选择育种的基本方法,基本选择法及其应用 园艺植物的授粉习性与选择法,基本选择法及其应用,两种基本选择法 混合法 单株法 基本选择法的应用 选择育种中的性状选择方法,混合选择法(又称表型选择法） Bulk Selection,根据植株的表型性状，从原始群体中选取符合选择标准

6、要求的优良单株，混合留种，下一代混合播种在混选区内，混选区内自由授粉，相邻栽培对照品种（当地同类优良品种）及原始群体的小区，加以比较鉴定。 适用于：混杂严重的异花授粉植物的纯合或者结合生产改良现有品种。 根据选择次数的多少分为一次混合选择法和多次混合选择法。,一次混合选择法,对原始群体进行一次混合选择，当选择的群体表现优于原始群体或者对照品种时，即进入品种预备试验圃。,多次混合选择法,在第一次混合选择的群体内继续进行两次以上的混合选择，直至产量比较稳定、性状表现比较一致，并且胜过对照品种为止。,单株选择法 Individual selection,按照选择标准从原始群体中选出一些优良的单株，分

7、别编号，分别留种，下一代单独种植一个小区形成株系（一个单株的后代），根据各株系的表现，鉴定各入选单株基因型的好坏。 一次单株选择法 多次单株选择法,请思考：单株选择法是适合于自花授粉植物或是适合于异花授粉植物？,一次单株选择法,单株选择只进行一次，在株系圃内不再进行单株选择。,good luck,多次单株选择法,在第一次株系圃选留的株系内，继续进行优株的选择、比较，直到选出比对照品种要好的单株或者株系。,单株混合选择法,先进行一次单株选择，在株系圃内先淘汰不良株系，再在选留的株系内淘汰不良植株，然后使选留的植株自由授粉，混合采种，以后再进行一代或者多代混合选择。,混合单株选择法,先进行几代混合

8、选择，再进行一次单株选择。,母系选择法,对所选的植株不进行隔离，株系之间自由授粉。仅仅根据母本的性状表现进行选择。所以又称为无隔离系谱选择法。,亲系选择法（留种区法）,每一代每一株当选单株的种子分成两份，一份用于播种系统比较试验圃，一份用于播种留种区，试验圃不隔离，留种区隔离，在留种区各相应系统选株留种。,其他主要选择法,剩余种子法（半分法）： 每一入选单株的种子分成两份，一份播种，一份保存在室内。播种当选株系的存放种子。 集团选择法 把性状优异的单株按照性状的不同特点，分成几个集团，各集团内自由授粉，集团间隔离。,各种选种方法的比较,群体或单株,混合与否,群体或单株,一次或多次,选择育种中的

9、性状选择方法,单一性状选择 分项累进淘汰法 分次分期淘汰法 综合性状选择 多次综合评比法 加权评分比较法,分项累进淘汰法,根据性状的相对重要性顺序排列，先按第一重要性状进行选择，然后在入选株内按第二性状进行选择，顺次累进。直到选择出符合育种目标的单株为止。,分次分期淘汰法,按植株目标性状出现的先后，分次分期选择的方法。,综合性状的选择,根据综合经济性状进行选择，评定时按经济性状的重要性规定不同的评分标准，最后选择出一些积分最高的植株。 多次综合评比法 加权评分比较法 限值选择法,二、园艺植物的授粉习性与常用选择法,自花授粉植物的选择法 常自花授粉植物的选择法 异花授粉植物的选择法,(一)自花授

10、粉植物的选择法,自花授粉植物，自交一般不发生生活力衰退，后代和亲代相似，所以连续多代选择往往效果并不显著，通常只需进行一至二次的选择即可。 一般采用单株选择法，只有在结合生产进行品种纯化时，为了及时提供大量生产用种子，才采用混合选择法。 主要适用于：蔬菜：豆类，茄果类，莴苣 花卉：凤仙花、紫罗兰、风铃草、金盏花,常自花授粉植物的选择法,常采用单株选择法或母系选择法。但次数要多一些。 在品种纯化时，根据种子繁殖系数的大小和生产对品种需要的缓急情况，可采用多次单株选择法或多次混合选择法。,(二)异花授粉植物的选择法,特点：遗传基础复杂，群体内变异较大。 多代连续自交后代生活力易衰退，选种过程需要隔

11、离， 隔离方法：网箱、网袋、网室、空间隔离,自由授粉植物和异花授粉植物,在原始群体株间性状差异不大时可采用单株一混合选择法，否则采用混合一单株选择法。 自交衰退明显的种类可采用母系选择法和集团选择法。为防止避免隔离留种影响试验结果的可靠性，可酌情采用亲系选择法、剩余种子法和集团选择法等。 木本植物的有性世代较长，因此多世代的选择育种法在应用上受到明显限制。,本部分授课内容小结,选种的概念和作用 选择为什么可以创造新的品种？ 选择的本质及其作用基础是什么？ 两种基本的选择方法及其综合应用 园艺植物的授粉特性与常用的选择方法之间的关系是什么？如何根据授粉特性进行有效的选择？,第三节：遗传力与选择效

12、果,影响选择效果的因素,上次授课的主要内容复习,选择为什么可以创造新的品种？ 选择的本质及其作用基础 两种基本的选择方法及其综合应用。 园艺植物的授粉特性与常用的选择方法,本次授课的主要内容,质量性状的选择方法 数量性状的选择方法 几个主要的概念：入选率；选择强度；选择差；选择反应 有性繁殖植物的选种程序,影响选择效果的因素,性状的类型：质量性状；数量性状 选择差；选择压力 选择方法 性状的变异幅度；遗传力 其它,质量性状的选择,质量性状通常由一对或少数几对主基因控制，表型很少受环境因素影响，选择效果较好。 选择目标性状为隐性类型时，不管原始群体混杂程度如何，只要经过一代选择就可以使下一代群体

13、隐性基因和基因型频率达到100%。WHY? 选择目标性状为显性类型时，入选个体可能是同质结合，也可能是异质结合，通过一次单株选择的后代鉴定，就可选出显性同质结合类型。,数量性状的选择育种,影响数量性状选种效果的几大因素： 性状遗传力大小 入选率 性状变异幅度,遗传力h2(heritability)的概念,亲代性状值传递给后代的能力。,影响遗传力大小的因素,不同性状，品种、组合、繁殖方式、采用的估算方法。 随着环境的改变，h2的大小也会发生相应的变化。一般不易受环境影响的数量性状的h2较高，选择效果较高，易受环境影响的性状，选择效果较差。 通常群体中变异系数小的性状h2高，变异系数大的， h2则

14、较低。因此要提高选择效果，就应尽可以使试验条件一致，减少环境对性状变异的影响。,遗传力高时的选择方法,对于自花授粉作物的后代，遗传力高时，表现型的变化主要是由遗传变异所引起的，所以在早期世代直接采用单株选择，就能收到较好的效果。,遗传力较低时的选择方法,有些性状的遗传力较小，其表现型的变异主要是由环境条件所引起的，本身表现好的，其后代未必理想。 对于这一类的性状，早期世代进行个体的选择效果不好。 可以先进行混合选择，待高世代时的非加性效应变小时，再进行单株选择。,环境变量大时的选择方法,非加性效应较小时，早世代进行单株选择。 对于非加性效应大，而且环境变异较大的性状，早期进行单株选择几乎无效，

15、一般要在后期世代进行选择才会有效果。 环境变量过大时，增加系统内的株数，减少试验误差带来的变异，提高选择效果。,选择差(Selection differential),选择差Sd：入选群体平均值与原始群体平均值之间的差值。,选择差在一定程度上反映了选择的效果，但由于受环境修饰等多种因素的影响，不能全部遗传给后代，子代的平均值通常在原始群体平均值和入选群体平均值之间。,入选率,概念:入选个体在原群体中所占的百分率 入选率愈大，选择差愈小 反之，入选率愈小，选择差愈大,选择反应 Selection response,又称为遗传进度：入选亲本后代构成群体的平均值与上代原群体平均值之差。是衡量选择效果

16、的一个指标。 选择反应等于选择差与遗传力的乘积。用R表示，R=Sd h2,性状遗传力与选择反应的关系,h2愈大，则子代平均值愈接近于入选群体平均值，反之则相反，当h2接近零时，则子代平均值趋向于原始群体平均值。,选择反应，选择差，遗传力之间的关系,选择反应，选择差，遗传力之间的关系可表示为:R= h2 Sd。 可见当h2=0时，R接近于0，即无论选择差有多大，选择都不起作用。h2值越高，选择反应越大。选择反应所反映的是上代选择差在下一代中表现的效果。,性状的标准差选择强度,标准差愈大，选择差的绝对值也就愈大， 为了使选择标准化，使选择反应能适用于不同性状 (或群体)间的比较，可用原始群体表型标

17、准差相除得到标准化了的选择差，称为选择强度，用i表示，即: i=Sd/。 选择反应与选择强度的关系可表示为: R=Sd h2=ih2,选择的例子核桃,如732株实生核桃平均单果重12.8g，选其中平均单果重17-19g的26株进行高接换种，使选择后的群体平均单果重提高到16.9g，则选择差为Sd=16.9-12.8=4.1g，已知核桃单果重的遗传为h2=0.86，则选择反应R=4.10.86=3.53g。因此，下一代平均果重可预测为12.8+3.53=16.33g。,提高选择效果的方法,增加所选择群体的变异度：有目的地增大供选群体的标准差，可提高选择效果。 实践中常通过增大群体容量的方式来增加

18、变异幅度，为那些频率较小的类型提供表现的机会。 尽可能降低环境条件的影响： 加强试验设计与田间管理。 减低入选率以增大选择强度： 降低入选率就是提高入选标准，这是容易做到的。但不能为了提高某一性状的选择效果，把入选标准定得过高，使入选群体太小。影响对其他性状的选择。,R=Sd h2=ih2,本节重点内容小结,质量性状的选择：显性和隐性性状的差异； 数量性状的选择： 遗传力，选择差，入选率，选择强度，选择反应的概念及其关系； 提高数量性状的选择效果的方法。,第四节：有性繁殖植物选择育种的程序,选择育种的一般程序 加快选种进程的措施,(一)选择育种的一般程序,选种程序的概念： 选择育种从搜集材料、

19、选择优良单株开始，到育成新品种的过程，是由一系列的选择、淘汰、鉴定工作组成的，这些工作的先后顺序称之为选种程序。,选择育种程序示意图,选种程序一般要设置原始材料圃、株系圃、品种比较预备试验圃、品种比较试验圃、生产试验与区域试验等圃地。,1原始材料圃,将各种预备进行选种的原始材料种植在能够代表本地区气候条件的环境中，并设置对照，和对照比较，从原始材料圃中选择出优良单株留种供试。 当地类型的选种往往直接在生产田中留意选择，通常不需专门设置的原始材料圃。,2株系圃或选择圃,种植从原始材料圃或从当地大面积生产的品种里选出优良株系、或优良群体的混合选择留种后代，进行有目的的比较鉴定、选择，从中选出优良株

20、系或群体供品种比较试验，进行比较选择用。,选种圃的小区的排列,每个株系或混选后代种一个小区，设对照二次重复。株系比较进行的时间长短决定于当选植株后代群体一致性，当群体稳定一致时，即可进行品比预备试验。,3品种比较预备试验圃,任务是对株系比较选出的优良株系或混选系，进一步鉴定其一致性，继续淘汰一部分经济性状表现较差的株系或混选系，以及对当选的系统扩大繁殖，以保证播种量较大的品种比较试验所需，预试时间一般为一年。,4品种比较试验圃,对在品比预备试验或在株系比较中选出的优良株系或混选系后代，进行全面比较鉴定，同时了解它们的生长发育习性，最后选出在产量、品质、熟性，以及其它经济性状等方面都比对照品种更

21、优良的一个或几个新品系。,品比试验圃的设计,品种比较试验必须按照正规田间试验要求进行。设对照，有3次以上重复，以控制环境误差。试验时间为2一3年。,5生产试验和区域试验,大田生产上种植从品种比较试验入选的优良品系，直接接受生产者和消费者对新选品系的评判，选择出适于当地生产消费的新品种。生产试验宜安排在当地主产区，一般面积不少于667m2。,区域试验,由当地农业主管部门(地区农业局、省农业厅)主持，在所属区域范围内，设置几个 (一般至少五个以上)代表性的试验点，以确定待审品种适宜推广的区域范围，为审定通过新品种提供重要的试验依据。 区域试验按正规田间试验要求进行，各区试点的田间设计、观测项目、技

22、术标准力求一致。区试期间，主持单位应组织专家在适当时期进行实地考察。最后区试结果必须汇总统计分析。生产试验和区域试验可同时进行，安排2一3年。,(二)加速选种进程的措施,1灵活运用各种选择法,各种选择法是前人在长期育种实践中创造的，各具不同特点。在具体应用时，育种者应根据不同的作物特点、育种目标以及当地的栽培管理方式，具体情况具体分析，努力策划有特色的选择方法以适应现代育种的需要。,例子,例如在利用混合选择法进行一个具有强辣味牛角型辣椒品种提纯复壮选择时，若发现一些辣味减弱、果形变短加粗，果肉变厚的植株，这些性状变化符合江南区域辣椒消费变化趋势，就可以及时选择这种类型植株，采取集团选择法留种，

23、在使原品种群体复优复壮的同时，又选育了符合当时育种目标的新品系。,2圃地设置的增减,在保证试验结果正确性的前提下，有时可以减省一些圃地。例如番茄、茄子等自花授粉作物由于遗传性状比较稳定，繁殖系数较高，对当地环境有较强的适应性，可在当地生产田、实验田或种子田里，选择若干符合选种目标的优良单株，将它们的后代种植在株系圃里，经过一次比较选择，如发现有一个或几个株系的后代一致性较强，其他经济性状上也明显优良，就可以直接参加品种比较试验和生产试验。这样，可省去原始材料圃、预备品比试验圃等程序。,抗性鉴定圃和栽培试验圃,抗性鉴定一般是人为地给作物造成一些不利的环境条件，如高温、高湿或有利于病原菌侵染的条件

24、，甚至人工接种病原菌等因素和措施，有利于鉴定供试品种或品系的抗性。 栽培试验圃是为了了解各品种或品系在不同环境条件下的不同表现，以便为新品种推广时提供所需求的农业技术措施。,3适当缩减圃地设置年限,株系圃设置所需年限取决于试材一致性，如果株系或混选系内植株表现一致性高，而其他经济性状又符合选种目标，株系圃就可只设置1年，否则就得设置2年以上。 品种比较试验圃通常需要设置2一3年，理由是让品种经受环境特别是气候变化的考验。若开始选种时，注意到试验材料与生态因子变化的关系，同时品比试验年份恰好是气候变化较大的年份，这样，品种比较试验圃进行12年就可以了。,4提前进行生产试验与多点试验,在进行品种比

25、较试验的同时，可将最有希望的品系种子分寄到各地参加区域试验或生产试验，提前接受各地生态环境考验以及生产与消费者的评议。 如果所选品系的确优良，则可以更快地推广应用。,5利用保护地进行一年多代繁殖选择,许多种类品种的生育期较短，只要给予适宜的环境条件就可以延长作物的生长季节，一年内可繁殖2一3代。 例如进行设施栽培来加快繁殖.,6易地栽种加速繁殖,中国国土辽阔，各地气候千差万别，有些植物随季节变化采取 “北种南繁“或 “南种北繁“易地栽种方法，一年能繁殖2一3代。,7提早繁殖与提高繁殖系数,在新品种选育过程中，对有希望但还没有确定为优良系统的材料，可提早繁殖种子。当经过品种比较试验确定为优良品系时，就有大量种子可供大面积推广试种了。另外，有些种类可以采取分株或扦插方法提高种子繁殖系数，加速新品种的繁殖。,本次授课的主要内容回顾,质量性状的选择方法 数量性状的选择方法 几个主要的概念：入选率；选择强度；选择差；选择反应 有性繁殖植物的选种程序 记住5个基本的步骤 这些步骤在哪些情况下可以简化,