杂交育种

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杂交育种英语:cross breeding),不同种群、不同基因型个体间进行杂交,并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法。杂交可以使双亲的基因重新组合,形成各种不同的类型,为选择提供丰富的材料;基因重组可以将双亲控制不同性状的优良基因结合于一体,或将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累起来,产生在各该性状上超过亲本的类型。正确选择亲本并予以合理组配是杂交育种成败的关键。1719年T.费尔柴尔德石竹科植物为材料第一个获得人工杂交种。1900年孟德尔遗传规律的重新发现为杂交育种作为一种育种方法的建立奠定了基础。

杂交技术因不同作物特点而异,其共同要点为:调节开花期,通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施,使父母本花期相遇;控制授粉,在母本雌蕊成熟前进行人工去雄,并套袋隔离,避免自交和天然异交,然后适期授以纯净新鲜花粉,作好标志并套袋隔离和保护。用于杂交的父本和母本分别用P1和P2表示,其代表符号分别为♂和♀;×表示杂交。杂交所得种子种植而成的个体群称杂种一代(子一代),用F1表示。F1群体内个体间交配或自交所得的子代为F2、F3、F4等表示随后各世代。安排亲本或杂种成对使之交配的杂交方式有:成对杂交(单交)即两个不同品种或系统间的杂交,两亲可互为父母本(正反交);复合杂交,即几个品种分别先后进行多次杂交。回交是以杂种后代与亲本之一再交配的杂交方式。

根据进行杂交的亲本间亲缘关系远近,又区分为品种间杂交及远缘杂交两类,前者指在同一物种内的不同品种间进行的杂交,后者指在不同种或属甚至科之间进行的杂交。杂交育种可按照育种者的意愿将所选用亲本的优点通过基因重组组合到一起,创造出前所未有的新类型;也可通过基因效应的累加,在后代中选出某些数量性状超过亲本的个体,因而已成为育种中最广泛应用和卓有成效的方法。

根据育种目标要求,一般应按照下列原则进行:①亲本应有较多优点和较少缺点,亲本间优缺点力求达到互补。②亲本中至少有一个是适应当地条件的优良品种,在条件严酷的地区,双亲最好都是适应的品种。③亲本之一的目标性状应有足够的遗传强度,并无难以克服的不良性状。④生态类型、亲缘关系上存在一定差异,或在地理上相距较远。⑤亲本的一般配合力较好,主要表现在加性效应的配合力高。

作物杂交育种主要包括组合配置、杂交后代处理和定型品系(种)评比三个环节。①配置杂交组合要求亲本优点多而突出、缺点少而易克服,亲本之间应生态类型不同、亲缘关系稍远、原产地地理距离较大,至少有一个亲本是产量较高的地方品种或生产上使用的推广良种,优先使用配合力高、加性效应大的亲本。②杂交组合的后代是一个边分离边纯化的异质群体,所谓杂交后代处理,就是如何尽快从中选出符合要求的个体。主要采用混合法和系谱法,其他如混合系谱法、派生系统法、单穗传等,都是这两种基本方法的灵活运用。③品种评比,包括品种比较试验,区域试验和生产试验,主要是对育成的品系进行产量鉴定,也包括对抗病性、抗逆性、品质等重要性状和在不同地区适应性的评价,从而确定其生产应用价值。最后经品种审定委员会审定通过后即可在生产上推广。

家畜杂交育种方法有育成杂交和经济杂交两种。育成杂交一般用两个或更多个品种相互杂交,在获得理想型个体后,通过横交固定,再经选择、培育等措施获得新的品种。根据所用原始亲本品种数目不同可分为两种:凡在新品种培育过程中只用两个亲本的称简单的育成杂交,当三个或三个以上亲本品种参加时,称复杂的育成杂交。经济杂交通常分为三种方式:①终端杂交。包括二元杂交(单杂交)、回交、三元杂交、四元杂交等。②轮回杂交。包括两品种、三品种及多品种轮回等。③终端轮回杂交。包括纯种父本与两品种轮回杂交母本杂交、单交父本与两品种轮回杂交母本杂交、纯种父本与三品种轮回杂交母本杂交、单交父本与三品种轮回杂交母本杂交等。为了提高杂交效果,必须注意亲本品种的选择与提高、配合力测定、采用适当的杂交方式、提供适宜的饲养条件以及建立纯繁与杂交的配套体系等。

杂交创造的变异材料要进一步加以培育选择,才能选育出符合育种目标的新品种。培育选择的方法主要有系谱法和混合法。

系谱法是自杂种分离世代开始连续进行个体选择,并予以编号记载直至选获性状表现一致且符合要求的单株后裔(系统),按系统混合收获,进而育成品种。这种方法要求对历代材料所属杂交组合、单株、系统、系统群等均有按亲缘关系的编号和性状记录,使各代育种材料都有家谱可查,故称系谱法。典型的混合法是从杂种分离世代F2开始各代都按组合取样混合种植,不予选择,直至一定世代才进行一次个体选择,进而选拔优良系统以育成品种。在典型的系谱法和混合法之间又有各种变通方法,主要有:改良系谱法、混合-系谱法、改良混合法、衍生系统法、一粒传法。不同性状的遗传力高低不同。在杂种早期世代往往又针对遗传力高的性状进行选择,而对遗传力中等或较低的性状则留待较晚世代进行。选择的可靠性以个体选择最低,系统选择略高,F3或F4衍生系统以及系统群选择为最高。选择的注意力也最高。因此随杂种世代的进展,选择的注意力也从单株进而扩大到系统以至系统群和衍生系统的评定。试验条件一致性对提高选择效果十分重要。为此须设对照区,并采取科学和客观的方法进行鉴定,包括直接鉴定、间接鉴定、自然鉴定或田间鉴定、诱发鉴定或异地鉴定。杂种早代材料多,一般采取感官鉴定。晚代材料少,再作精确的全面鉴定。

作物育种程序在中国一般包括以下环节:原始材料观察、亲本圃、选种圃、产量比较试验。杂交育种一般需7~9年时间才可能育成优良品种 ,现代育种都采取加速世代的做法,结合多点试验、稀播繁殖等措施,尽可能缩短育种年限。

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