第12章-群体改良.ppt
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1、第12章 群体改良1.第一节 群体改良的意义 作物群体改良(Population Improvement):通过鉴定选择、人工控制下的自由交配等一系列育种手段,改变基因、基因型频率,增加优良基因的重组,从而达到提高有利基因和基因型的频率。2.群体改良的意义1.创造新的种质资源作物群体改良的重要意义就在于将不同种质的优点结合起来,合成或创造出新的种质群体,扩大群体的遗传多样性,丰富基因库,为作物育种提供更为优良的种质资源。2.选育优良的综合品种通过群体的合成和改良,可以选育优良的综合品种,直接用于生产。3.改良外来品种的适应性外来种质一般不适应本地生态生产条件,但是他们往往具有本地品种不具有的优
2、良基因。因此,如能够通过改良使之适应本地环境,就有可能成为新的种质来源。第二节 群体改良的原理 1.Hardy-Weinberg定律(基因平衡定律)英国数学家Hardy和德国医生Weinberg经过各自独立的研究,于1908年分别发表了“基因平衡定律”的论文,后人为了纪念他们就将此定律称为Hardy-Weinberg 定律。4.v孟德尔群体:特定的地区内一群能相互交配繁殖后代的个体所组成的群体称为一个孟德尔群体,简称群体。群体可能是一个品系、一个品种、一个变种、一个亚种、甚至一个物种所有个体的总和。v基因库:一个孟德尔群体所包含的基因总和称为一个基因库。v随机交配(random mating)
3、:是指在一个有性繁殖的生物群中,一种性别的任何一个个体与其相反性别的个体交配的机会均等(或概率相同),即任何一对雌雄个体的结合是随机的,不受任何其它因素的影响。5.v群体遗传结构:指孟德尔群体中的基因及基因型的种类和频率。v基因频率(gene frequency):又叫等位基因频率(alleles frequency),是指一个群体内特定基因座上某一等位基因占该座位全部等位基因总数的比率,即该等位基因在群体内出现的概率。基因频率是决定一个群体性质的基本因素,当环境条件和遗传结构不变时,一个群体某一基因的频率是相对恒定的。不同群体中同一基因的频率往往不同。如,有的牛群大多数有角,而有的牛群几乎全
4、无角。6.人类ABO血型在几个种群中的频率种群种群 受受试数目数目 O O型型 A A型型 B B 型型 ABAB型型中国人中国人 1000 44.8 28.9 23.7 2.6 1000 44.8 28.9 23.7 2.6埃塞俄比埃塞俄比亚 400 42.7 26.5 28.3 5.5 400 42.7 26.5 28.3 5.5英国人英国人 3696 43.7 44.2 8.9 3.2 3696 43.7 44.2 8.9 3.2纽约白种人白种人 265 41.5 46.8 9.8 1.9 265 41.5 46.8 9.8 1.9纽约黑种人黑种人 267 46.4 34.1 17.2
5、2.2 267 46.4 34.1 17.2 2.2爱斯基斯基摩摩人人 569 23.9 56.2 11.2 8.7 569 23.9 56.2 11.2 8.7印地安人印地安人 120 73.4 25.8 0.8 120 73.4 25.8 0.87.v基因频率的表示方法:有小数或百分数两种。同一座位各等位基因频率之和为1或100%。基因频率的变化范围在01或0100%之间,无负值。如:某奶牛群中无角基因P的频率为0.01,有角基因p的频率为0.99(假设P对p为显性)。则该群体中约有2%的牛无角。8.v基因型频率(genotype frequency):指群体中某性状的某一基因型占该性状所
6、有基因型的比率,或某性状的某一基因型在群体中出现的概率。如:控制豌豆红花与白花的一对基因R和r可组成RR、Rr、rr 3种基因型,其中RR占1/4、Rr占2/4、rr占1/4,则三种基因型的频率分别为0.25、0.5和0.25。9.v基因频率和基因型频率间的关系(以一对等位基因为例)设某一基因座上有一对等位基因:A 和 a这对等位基因的频率分别为:p q由这对等位基因构成的基因型有:AA Aa aa各基因型的个体数为:D H R由这三种基因型构成的群体总数为:N(=D+H+R)则各基因型频率分别为:D=D/N,H=H/N,R=R/NN个个体所包含的基因总数为:2N故基因频率为:10.基因型频率
7、与基因频率的意义描述群体遗传结构(性质)的重要参数从群体水平看:生物群体进化就表现为基因频率的变化,也就是群体配子类型和比例变化,所以基因频率是群体性质的决定因素。对任何一个群体样本,可检测各种基因型个体数、各种等位基因数(不同配子数),从而估计群体基因型频率与基因频率。11.v遗传平衡定律的要点在随机交配的大群体中,若无影响基因频率变化的因素存在,群体的基因频率可代代保持不变。在任何一个大群体内,无论其基因频率如何,只要经过一代随机交配,一对常染色体上的基因所构成的基因型频率就达到平衡状态,只要基因频率不发生变化,以后每代经过随机交配,这种平衡状态始终保持不变。在平衡状态下,子代基因型的频率
8、可根据亲代基因频率按二项展开式计算,即基因频率与基因型频率之间的关系为:D=p2,H=2pq,R=q2。满足上述条件的群体就是平衡群体,它所处的状态就是 Hardy-Weinberg 平衡。12.平衡群体需符合的条件是无限大的有性繁殖群体;随机交配;无突变、迁移、遗传漂变等作用;无任何形式的自然选择和人工选择。13.2.选择和重组是基因进化的主要动力选择和基因重组是群体基因和基因型频率改变主要动力和因素。作物的许多经济性状如产量等都是数量遗传的性状,它们都具有复杂的遗传基础,由大量彼此相互联系、相互制约,作用性质和方向彼此相同或相异的多个基因共同作用的结果。群体改良利用群体进化的原则,通过异源
9、种质的合成,自由交配、鉴定选择等一系列育种手段和方法,促使基因重组,不断打破优良基因与不良基因的连锁,从而提高优良基因的频率,导致后代中出现优良基因重组体可能性增大,即优良基因型的频率增大。14.第三第三节 基基础群体的建立群体的建立1.基基础群体群体应达到的要求达到的要求基基础群体群体遗传基基础丰富丰富基基础群体群体优良基因多良基因多基基础群体配合力高群体配合力高15.2.基础群体合成材料的来源 地方品种具有对当地生态环境最大适应性,所以在一定地区的育种工作中是十分重要的和必不可少的育种资源和材料。但是受于历史上长期较低水平栽培水平的影响,存在丰产性较差的 局限性。外来品种是指来自国外其它地
10、区的一类品种群体。这类品种一般不适应本地生态条件,但是这类品种来源广泛,遗传变异丰富,常常具有地方品种不具有的优良特性。因此他们在丰富作物种质的遗传基础,增加遗传异质性,输入优良基因等方面,均具有十分重要的意义。16.复合品种(composite variety)复合品种是利用多个各具有特点的优良品系采用复合杂交的方法有计划组配成的杂交种。遗传基础较为丰富,群体的综合性状也较 为优良,经过几次自由授粉后,可以作为遗传改良的基础群体。综合品种(synthesis variety)综合品种是按一定的育种目标,选用优良品系,按一定的遗传交配方案有计划的人工合 成的群体。综合品种具有丰富的遗传变异,群
11、体内包 含有育种目标所希望的优良基因,综合性状优 良,平均数高,是进行遗传改良的理想群体。17.育种中间材料 育种中间材料包括杂交后代、突变体、远缘杂种及其后代、合成种等。这些材料都具有某些缺点而不能成为新品种,但有一些明显的优良性状。野生种质 野生种质指现代栽培作物的野生近缘种,包括介于栽培类型和野生类型之间的过度类型。这类种质资源具有作物所缺少的某些抗逆性,可通过远缘杂交及现代生物技术转入作物后利用18.3.基础群体合成的方式在单一品种中很难找到人们所需要的众多有利基因,这些有利基因分别存在于各个种质资源中。因此人工合成性的基础群体是十分必要的。19.“一母多父”或“一父多母”授粉法“一母
12、多父”授粉法是指选取一个综合性状优良的种质材料作母本,收集所有父本的花粉给母本授粉;“一父多母”授粉法是指选取一个综合性状优良的种质材料作父本,收集父本花粉给母本授粉。将从母本植株上收下的种子混播在一个隔离区内,任其自有授粉、互交,形成基础群体。21.双列杂交法对用于合成基础群体的材料进行双列杂交,再将各双列杂交组合的等量种子混合种在隔离区内,任其自由授粉、互交,形成基础群体。22.回交法方式一第一季第一季A A1 1BB1 1A A2 2BB2 2A A3 3BB3 3A An nBBn nA A占占50%50%第二季第二季F F1 1AA1 1F F1 1AA2 2F F1 1AA3 3F
13、 F1 1AAn nA A占占75%75%第三季第三季BCBC1 1F F1 1AA1 1BCBC1 1F F1 1AA2 2BCBC1 1F F1 1AA3 3BCBC1 1F F1 1AAn nA A占占88%88%第四季第四季BCBC2 2F F1 1AA1 1BCBC2 2F F1 1AA2 2BCBC2 2F F1 1AA3 3BCBC2 2F F1 1AAn nA A占占94%94%第五季第五季BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1间进行双列行双列杂交或随机交配交或随机交配23.第一季第一季
14、A A1 1BB1 1A A2 2BB2 2A A3 3BB3 3A An nBBn nA A占占50%50%第二季第二季F F1 1AA2 2F F1 1AA3 3F F1 1AAn nF F1 1AA1 1A A占占75%75%第三季第三季BCBC1 1F F1 1AA3 3BCBC1 1F F1 1AAn nBCBC1 1F F1 1AA1 1BCBC1 1F F1 1AA2 2A A占占88%88%第四季第四季BCBC2 2F F1 1AAn nBCBC2 2F F1 1AA1 1BCBC2 2F F1 1AA2 2BCBC2 2F F1 1AA3 3A A占占94%94%第五季第五季
15、BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1BCBC3 3F F1 1间进行双列行双列杂交或随机交配交或随机交配方式二24.4.基础群体建立时应注意的问题1、合成基础群体的亲本数目多,并能反映不同祖先的亲缘亲本间亲缘关系远,有利于增加新种质群体的遗传异质性。因此,在合成基础群体时,原则上亲本选得越多越好,亲本尽量能够反映不同祖先的亲缘。每一位点上存在有利基因的可能性增加,连锁位点间的杂合度也增加,从而增加连锁基因有效交换的频率。25.2、合理确定不同种质材料的入群比例应根据育种目标的要求及种质的特点,考虑不同种质材料在群体中所占比例。
16、3、培育基础群体所需互交的代数基础群体组建时应进行多个世代的随机交配,以促进基因间的多次重组,促使最优基因型出现。由于任何外来的有利基因或基因复合体在 另一环境中容易被本地品种的主效基因掩盖,因此,对人工合成的新种质群体,只能采取缓慢选择,尽量提供基因重组的机会。26.4、自花授粉作物的异交化问题 对自花授粉作物或常异花授粉作物进行群体改良工作的关键在于实行生殖控制,即将自花授粉作物异交化,或提高常异花授粉作物的异交程度。因此通过导入雄性不育基因提高异交化水平。5、根据杂优模式,同时建立多个基础群体生产上利用杂交种品种的作物,为提高育种效率,应根据杂种优势模式同时建立几个不同优势类型的基础群体
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