作物育种学(刘裕强)第五章 杂交育种
作物育种学-—杂交育种
2. 基因互作
2.基因互作产生新性状： 互作的基因在二个亲本上，通过杂交可使互补基因相互结合而
产生新性状。
例： 国际水稻研究所抗褐飞虱育种 ccPP × CCpp （感） （感）
C__P__ （抗病）
第一节 杂交育种的概念及原理
二、杂交育种的原理 3. 基因累加： 基因积累产生超亲性状： 对数量性状来说，由分散在双亲中的微效多基因 累积在后代中引起。 例： 中抗 × 中抗
蚂蚱麦 较好 （中国） 碧玉麦 （澳大 利亚） 碧蚂1号 差
中旱
感染
中
较弱
多
少
中
较强
中旱
免疫
中高
较强
少
大
中弱
较强
中
中旱
高抗
较高
中
中多
中大
中
较强
对当时流行条锈病生理小种的抗性 西北农林科技大学 赵洪璋教授（1918年6月-1994年2月7日）
亲本选配成功的实例（水稻）
贵阳矮49号
茎杆生长比较集中 丛生性生长类型
亲本为母本选育效果好。
第三节 杂交技术与杂交方式
一、杂交方式
2. 复 交
复交： （multiple cross）用两个以上的亲本，进行一次以上的杂交。 1）复交的方式： ①三交：A / B / / C 或 A / / B / C ②双交： 三亲本双交 A / B / /C / A 四亲本双交 A / B / /C / D ③四交： A / B // C/3/D ④多交：五个及以上亲本依次杂交 { [（A × B ）× C ] × D } × E A / B // C / 3/ D /4/ E （A / B） /（C / A） （A / B） /（C / D）
第五章 杂交育种
但是，随着生产条件的改善，农家种因丰 产潜力小，反而不如用当地推广种作亲本 的效果好。因为它们对当地自然条件有一 定适应性，而丰产性比原来的农家种好。 例如，蚂蚱麦是陕西关中、陇东和山西省 南部的主要农家品种，适应性强，分布很 广，丰产性好，仅在陕西就占关中地区小 麦的1／3，约33．33万公顷。因此，用它 作亲本培育的碧蚂系统品种的适应性也好。
又如近年来在小麦品质遗传改良中，中国 农业大学和山西农业科学院小麦研究所从 (陕优225／J临汾5064)组合中分别育成了 农大135、农大1179、农大1186、农大1193、 农大1195和临汾137、临汾138、临优145等 烘烤品质优良的小麦品种。相反，如果亲 本选育不当，即使在杂种后代中精心选育 多年，也是徒劳无功的。由此可见选配合 适亲本的重要性。
授粉最适时间一般是在该作物每日开花最 盛的时间，此时采粉较易。所采花粉应是 纯洁的、来自亲本典型植株上的新鲜花粉。 在自然条件下，自花授粉作物花粉的寿命 比常异花、异花授粉作物为短。如水稻花 粉取下后5min内、小麦花粉取下后十几分 钟至半小时内使用有效，而玉米花粉取下 后2～3h才开始有部分死亡，其生活力可维 持5—6h。
超亲育种是将双亲中控制同一性状的不同 微效基因积累于一个杂种个体中，形成在 该性状上超过亲本的类型。其遗传机理主 要在于基因累加和互作。组合育种所处理 的性状其遗传方式大多较简单，鉴别也较 容易，所以长期以来自花或常异花授粉作 物的育种多按组合育种的指导思想进行。 超亲育种所涉及的性状多为数量上、品质 上或生理上的性状，与之相关联的基因数 目较多，每个基因的效应较小，因而对它 们进行分析鉴别也较困难。
我国近代种植面积在0．67万hm2以上的陆 地棉品种也是由杂交育种育成的。杂交育 种在20世纪50年代占育成品种总数的14．8 ％；60年代和70年代分别占35．5％和 35．4％；到80年代达79％，杂交育种育成 的品种呈直线上升。我国近年来大面积推 广的优良品种如中棉所12、鲁棉9号、徐州 553、冀3016等都是杂交育种育成的。由此 可见杂交育种方法在作物育种中的重要意 义。
育种学5-9章
第五章杂交育种第一节概念和意义1 、概念有性杂交育种（常规杂交育种）（conventional cross breeding）通过人工杂交的手段，把分散在不同亲本上的优良性状组合到杂种中，对其后代进行多代培育选择，比较鉴定，以获得遗传性相对稳定、有栽培利用价值的定型新品种的育种途径。
杂交育种的基本概念注：代表各亲本所具的不同优良性状2、类别近缘杂交（intraspecific crossing)：指不存在杂交障碍的同一物种内，不同品种或变种间的杂交。
种内杂交.远缘杂交（interspecific crossing)：指植物学上不同种、属以上类型间的杂交。
种间杂交。
杏×梅花↓杏梅3、杂交育种的应用育种中间材料选育新品种无性繁殖园艺作物自花授粉园艺作物常异花授粉园艺作物异花授粉园艺作物4、杂交育种的遗传学原理基因的自由分离规律基因重组规律基因连锁互换规律细胞质遗传规律数量性状遗传5、有性杂交的遗传效果 （1）综合双亲的优良性状（2）产生超亲性状（3）产生新的性状第二节 杂交方式和技术A 杂交方式一、两亲杂交1、 单交（single cross ） 最简单的杂交方式，两个亲本的杂交方式，又称成对杂交。
甲（♀ ）×乙 （♂ ） 乙 （♀ ）×甲（♂ ）互为正反交2. 回交（back cross ） 杂交第一代及其以后世代与其亲本之一再进行杂交的方式。
• 轮回亲本 (recurrent parent)：多次参加回交的亲本• 非轮回亲本 (nonrecurrent parent) ：只参加一次杂交的亲本甲×乙↓F1 ×甲↓BC1F1 ×甲↙ ↓BC1F2 BC2F1二、多亲杂交（multiple cross ）参加杂交的亲本是3个或3个以上的杂交叫多系杂交，又称复合杂交或复交。
根据亲本参加杂交的次序不同可分为添加杂交和合成杂交。
1、添加杂交×由图可以看出，亲本的加入顺序对杂种的遗传组成影响很大，越是最后加入的所占比例越大。
作物育种学总论整理
作物育种学总论整理绪论1.作物品种的概念：是人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体。
具有三性（DUS）：特异性（Distinctness) 、一致性(Uniformity)、稳定性(Stability)。
2.作物品种类型：纯系品种、杂种品种、综合品种、无性系品种。
3.优良品种：指在一定地区和耕作条件下能符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。
生产上所谓的良种，包括具有优良品种品质和优良播种品质的双重含义。
第一章作物的繁殖方式与品种类型1.不同作物的授粉方式：自花授粉作物（<4%）: 水稻、小麦、大麦、大豆等异花授粉作物（>50%）: 玉米、黑麦、甘薯、白菜型油菜常异花授粉作物（5-50%）: 棉花、甘蓝型油菜、高粱、蚕豆等2.自交不亲和性：具有完全化并可形成正常雌雄配子，但却上自花授粉结实能力的一种自交不育性。
3.雄性不育性：植物的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性。
4.无性系：由营养体繁殖的后代。
5.无融合生殖：植物的雌雄性细胞不经过正常受精和两性配子的融合过程而直接形成种子以繁衍后代的方式，包括无孢子生殖、二倍体孢子生殖、不定胚生殖、孤雌生殖、孤雄生殖。
6.自交的遗传效应①保持纯合基因型②使杂合后代基因型趋于纯合、并发生性状分离Xmn=(1-1/2n)m③自交引起杂合基因型的后代生活力衰退7.异交的遗传效应①异交形成杂合基因型（杂交）②异交增强后代的生活力8.自交系品种（纯系品种）：突变或杂合基因型连续自交和选择育成的基因型同质纯合群体。
9.杂交种品种：在严格选择亲本（自交系）和控制授粉的条件下生产的杂交组合的F1植株群体。
10.群体品种:遗传基础复杂、群体内植株基因型有一定程度的杂合或异质性的一群植株群体。
11.无性系品种：由一个或几个近似的无性系经过营养器官的繁殖而成的一个群体。
第二章种质资源1.种质资源：具有特定种质或基因、可供育种或相关研究利用的各种生物类型的总称。
作物育种学总论第5章第五章杂交育种
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（一）系谱法(Pedigree Method)
➢系谱法是从杂种第一次分离世代（单
交F2，复交F1）开始选株，分别种成 株行，即系统，以后各世代均在优良
的系统中选择优良单株，直到选出优
良一致的系统，并将其升级进行产量
比较试验为止的过程。
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（二）系谱法的工作要点
F1选优势组合 F2选择优势组合中的优良单株 F3选定优良的系统 F4促进系统的稳定
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3、遗传差异原则：注意亲本间的遗
传差异，选用生态类型差异较大，亲缘 关系较远的亲本材料相互杂交
我国杂交育成的冬小麦推广品种的系 谱分析表明（1983），几乎全部都是 在杂交亲本中，使用一个国外品种或 有国外品种亲缘的品种育成的。
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棉花杂交育种的经验
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二、杂交育种的重要性
✓是重要的育种手段之一
✓是与其它育种途径相配套的重 要程序
✓杂交育种可同时改良多个目标 性状
✓更适于自花授粉植物的品种选 育
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三、杂交育种的遗传原理
✓基因重组：使分散在不同亲本中控制 不同有利性状的基因组合在一起，形 成具有不同亲本优点的后代
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双交育种实例1
农大183 × 维尔
1817 × 30983
(综合性状 （秆矮壮,穗 越冬性强,成 冬性,晚熟, 好,不抗病) 大,抗锈病） 穗率高,晚熟 抗三锈
F1
×
F1
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农学院作物育种学讲义纲要_考试复习专用
作物育种学概要总论绪论1 品种及其意义1.1品种的概念：品种是在一定生态条件、经济条件和栽培条件下，按照人类的需要，经人工选育而产生的某一作物的某种群体（类型）；具有相对稳定的遗传基础，相对一致的形态特征、生物学特性和经济性状，并具备一定条件下的生产力和经济价值。
品种的两个属性：（1）品种是人工选择的，不同于自然的物种。
（2）作物的品种是人类农业生产的一个重要生产手段和生产资料。
但是品种有其局限性，它只适合于一定条件。
因此推广一个品种都有时间、地点、环境条件的限制。
因此，对品种要因地因时制宜。
1.2品种的重要意义2 作物育种的过程就是人工进化的过程达尔文进化论的核心论点是：繁殖过剩，种类斗争，物竞天择，适者生存。
物种进化决定于三大因素：变异、遗传与选择。
物种进化的统计学原理。
自然进化与人工进化：（1）自然进化过程中，决定进化的三大因素均来自自然力，人工进化则是人工创造变异与人工选择基础上的进化;（2）自然进化的方向是对自然条件适应性的不断加强，而人工进化的方向是适应人类农业生产的需要，与自然进化的方向在丰产性、适应性与抗性等方面是一致的，但有时也是矛盾的（如雄性不育系的选育）；（3）自然进化速度很慢，而人工进化则速度较快;（4）人工进化不能脱离自然进化，人工进化是在自然进化的基础上进行的。
人类对物种进化的参与程度经历了四个发展阶段：（1）自然变异，人工选择（如一些古老的地方品种）；（2）人工杂交创造变异，人工选择；（3）人工诱变，人工选择；（4）基因工程方法创造变异，人工选择。
丰富多采的生物包括植物、动物和微生物，但它们都在DNA水平上得到统一，这就是基因工程创造变异的基础。
3 《作物育种学》的概念、任务、特点及与其他学科的关系概念：《作物育种学》是研究选育和繁育作物优良品种的理论与方法的科学。
基本任务：研究育种规律，创造优良品种，生产又多又好的品种，实现品种良种化，种子标准化，充分发挥优良品种的增产作用。
作物育种学各章主要知识点(杨存义)
《植物育种学》（杨存义）绪论一、名词解释1. 作物品种：是人类在一定的生态条件和经济条件下，在产量、抗性、品质等方面都能符合生产发展的需要，根据人类的需要所选育的某种作物遗传特性稳定、性状一致、特性明显的一定群体。
2．优良品种是指在一定地区和耕作栽培条件下符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种。
二、填空题1．每个作物品种一般都有其所适应的地区范围和耕作栽培条件，而且都只在一定历史时期起作用，所以优良品种一般都是具有地区性和时间性。
2．作物品种可分为纯系品种、杂种品种、综合品种、五性系品种。
3. 作物进化决定于3个基本因素：变异、遗传、选择。
三、简答题1．优良品种在发展农艺生产中的作用主要有：1）提高单位面积产量2）改进产品品质3）保持稳产性和产品品质4）扩大作物种质面积5）有利于耕作制度的改良、复种指数的提高、农业机械化的发展及劳动生产率的提高。
2．作物育种学的基本任务是什么？1）研究和掌握作物性状遗传变异规律的基础上，发掘、研究和利用各有关作物资源；2）并根据各地区的育种目标和原有品种基础，采用适当的育种途径和方法，选育适于该地区生产发展的高产、稳产、优质、抗（耐）病虫害及环境胁迫、生育期适当、适应性较广的优良品种或杂种以及新作物；3）在其繁殖、推广过程中，保持和提高其种性，提供数量多、质量好、成本低的生产用种，促进高产、优质、高效农业的发展。
3．作物育种学的主要内容：1）育种目标的制订及实现目标的相应策略；2）种质资源的搜集、保存、研究评价、利用及创新；3）选择的理论与方法；4）人工创造变异的途径、方法和技术；5）杂种优势利用的途径和方法；6）目标性状的遗传、鉴定及选育方法；7）作物育种各阶段的田间实验技术；8）新品种的审定、推广和种子生产。
4．现代作物育种的发展动向主要表现在以下几方面：1）育种目标要求要高。
现代农业对新品种不仅要求进一步提高单产潜力，增强对多种病虫害及环境胁迫的抗耐性，广泛的适应性；而且还要求具有优良的产品品质和适应机械操作的特性等。
作物育种学(刘裕强)第五章 杂交育种
➢在自然条件下，自花授粉作物花粉的寿命比常异花、异花授粉作物为短。 如水稻花粉取下后5 min内、小麦花粉取下后十几分钟至半小时内使用有效， 而玉米花粉取下后2~3 h才开始有部分死亡，其生活力可维持5~6 h。
➢一般在开花期柱头受精能力最强
主要作物花粉的适宜保存条件与寿命
作物
玉米
大麦 小麦 高粱 甘蔗 棉花 烟草 马铃薯
✓ 播种：将F2当选单株的种子点播成行（系统）， 按组合先后顺序排列。在区带中间种植对照品种。
✓ 收获：将优良系统的中选单株连根拔起，同一行 （系统）内的单株捆在一起，按牌写明行号，按 株分别脱粒保存。
✓ 有的个别系统（株系），到了F3，性状已基本一 致，对表现突出的优良株系，可将其余植株混合 收获，下年提起参加产量鉴定试验。
<<作物育种学>>
第五章 杂交育种
刘裕强 理科楼A508 yql@
杂交育种的概念
不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后 代进行选择以育成符合生产要求的新品种， 称杂交育种。
第一节 杂交育种的意义
➢ 现在杂交育种仍是主要的育种方法
100 80 60 40 20 0 50
杂交育种育成品种的比例（%）
小麦F3代
4、F4及其以后世代
选择重点为选拔优良系统，从优良系统中选拔优良单 株。优良系统升级进入鉴定圃参加比较试验。参加比 较试验的系统改称品系。
✓ 种植方式同F3，来自同一系统（F2同一行）的几个单 株所组成的几个F4系统称为系统群。系统群中的各系 统间互为互为姊妹系关系。
（A×B）×（C×D）或A/B//C/D （A×C）×（C×D）或A/C//C/D
双交育种成功实例
品种名称：东农124 原代号：东农7742 审定编号：黑审麦2003006 品种来源：（新曙光1号×向4）×（咸农24216 ×阗0001）
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60
水稻
40
棉花
20
玉米
0 50
60
70
80
90
00
51
育成年代
.
3
杂交育种案例
小麦高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗锈病 （T）对不抗锈病（t）为显性，现有纯合的 高秆抗锈病的小麦（DDTT）和矮秆不抗锈 病的小麦（ddtt），怎样才能得到矮秆抗绣 病的优良品种（ddTT）？
.
4
杂交育种案例
.
5
将分属于不同品种的、控制不同性状的优良基 因随机结合后形成各种不同的基因组合。通过 定向选择育成集双亲优点于一体的新品种。
杂
遗传机理主要是:基因重组和互作
交
育
种
超亲育种（transgressive breeding）
将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于 一个杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的 类型。
.
13
➢杂交亲本应具有较好的配合力
“非所有优良品种都是好的亲本，或好的亲本未必是优良品种”
配合力：是指亲本与其它亲本结合时产生优良后代的能力。 一般配合力：是指某一亲本品种和其他若干品种杂交后，杂
种后代在某个数量性状上的平均表现。
特殊配合力：两个特定材料杂交组配后代在某个数量性状的
表现。
.
14
第三节 杂交技术与杂交方式
叶片直立光合功能较高的矮 杆类型
桂朝2号
结合母本茎叶形态特点和父本较强的 光合功能。穗粒数超越双亲，千粒重
高，丰产性好，适应性广
碧玛1号和选配亲本的表现特性
亲本和品种 越冬性 成熟期 抗条锈病 株高 抗倒伏性 每穗粒数 子粒大小 分蘖力
蚂咋麦 较差 中早 感染 中 较弱 多
小
中
碧玉麦 差 中早 免疫 中高 较强 少
寿命
玉米
90~100 50~70
4 7
10d 10d
大麦
40左右
10左右
1d（室内保存）
小麦
30以下
15以下
高粱
75
4
94h
甘蔗
90~100
9-5
7d
棉花
5
烟草
50
-5
1年
马铃薯
15~20
0~1
1年
.
18
（三）授粉后的管理
1、杂交后在穗或花序下挂牌，标明父母本名称； 2、授粉后一、二日及时检查，对授粉未成功的花
大 中弱
碧玛1号 中 中早 高抗 较高 . 中 中多 中大 中
耐旱性 较强 较强 较11强
➢亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状 较好的推广品种
品种对外界条件的适应性是影响丰产、稳产的重要因 素。杂种后代能否适应当地条件和亲本的适应性关系 很大。
.
12
➢注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较大， 亲缘关系较远的亲本材料相互杂交 ；
一、杂交技术
（一）调节开花期 如果双亲品种在正常播种期播种情况下花期不遇，则需要用调 节花期的方法使亲本间花期相遇。
➢最常用的方法是分期播种；
➢春化特性的作物进行春化处理能促进抽穗；
➢补充光照或缩短光照的处理 ；
➢农业技术措施如控制施肥、调整密度等
低温
未低温处理
郁金香
.
15
（二）控制授粉
1、准备用作母本的材料：必须防止自花授粉和天然异花授粉， 为此，需在母本雌蕊成熟前进行人工去雄或隔离，以避免与非计 划内的品种授粉。
遗传机理主要是:基因累加和互作
.
8
亲本选配的重要性：
➢正确选配亲本是杂交育种工作的关键，亲本 选配得当，后代出现理想的类型多，容易选 出优良品种。
➢如果亲本选育不当，即使在杂种后代中精心 选育多年，也是徒劳无功的。可见，选配合 适亲本的重要性。
.
9
选配亲本的原则：
➢双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在 主要性状上优缺点尽可能互补；
➢亲本之一最好是能适应当地条件、综合性状较 好的推广品种 ；
➢注意亲本间的遗传差异，选用生态类型差异较 大，亲缘关系较远的亲本材料相互杂交 ；
➢杂交亲本应具有较好的配合力；
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10
➢双亲都具有较多的优点，没有突出的缺点，在主要性状上优 缺点尽可能互补；
桂阳矮49号
×
茎秆生长比较集中丛生性生 长、去雄：
➢最常用的方法是人工夹除雄蕊法。 ➢棉花：花冠连同雄蕊管一起剥掉的方法去雄； ➢豆科植物可以拔去花冠将雄蕊一一拔掉； ➢花朵小，人工去雄困难的作物可利用雌雄蕊对温度的不同敏 感性实行温度杀雄，去雄后的花要套袋进行隔离； ➢此外还可采化学杀雄剂进行去雄。
.
17
3、授粉：最适时间一般是在该作物每日开花最盛的时间，此 时采粉较易。
杂交育种不可缺少的主要环节
杂交
选择
鉴定
.
6
杂交育种的遗传基础
（1） 基因重组综合双亲优良性状：可将不同 亲本的优良基因集中于新品种中。
（2） 基因互作产生新性状 （3） 基因积累产生超亲性状：对数量性状说，
由分散在双亲中的 微效多基因累积在 后代中引起。
.
7
第二节 杂交亲本的选配
组合育种（combination breeding）
<<作物育种第学五>>章 杂交育种
刘裕强 理科楼A508 yql@
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1
杂交育种的概念
不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代 进行选择以育成符合生产要求的新品种，称 杂交育种。
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2
第一节 杂交育种的意义
➢ 现在杂交育种仍是主要的育种方法
杂交育种育成品种的比例（%）
100
80
小麦
相同生态型和地理来源的品种遗传基础窄，杂交后代的分 离较小，而不同生态型、不同地理来源和不同亲缘关系的 品种，由于亲本间的遗传基础差异大，杂交后代的分离比 较广，易于选出性状超越亲本和适应性比较强的新品种。
但不能因此而理解为，生态型必须差异很大和亲缘关系愈 远，才能提高杂交育种的效果。相反地，若过于追求双亲 的亲缘关系很远，遗传差异愈大，定会造成杂交后代性状 的分离愈大，分离世代延长，影响育种的效率。一般，以 超亲育种为主要目的而选配亲本时，大多要求双亲的遗传 差距尽可能大些。
可补充授粉，以提高结实率，保证杂种种子数量； 3、杂交种子并连同标记牌及时收获脱粒。最好同
一杂交组合的不同杂交穗单独脱粒。
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19
二、 杂交方式
杂交方式是指一个杂交组合里要用几个亲本，以及各 亲本间如何配置的问题。它是影响杂交育种成效的重 要因素之一，并决定杂种后代的变异程度，杂交方式 一般须根据育种目标和亲本的特点确定。
➢在自然条件下，自花授粉作物花粉的寿命比常异花、异花授粉作物为短。如 水稻花粉取下后5 min内、小麦花粉取下后十几分钟至半小时内使用有效， 而玉米花粉取下后2~3 h才开始有部分死亡，其生活力可维持5~6 h。
➢一般在开花期柱头受精能力最强
主要作物花粉的适宜保存条件与寿命
作物
相对湿度（%） 温度（℃）