作物育种zong06

第六章 回交育种

一、回交育种的意义杂交育种的一种特殊方式 甲品种：有许多优良性状，而个别性状有欠缺； 乙品种：具有甲品种欠缺的优良性状； 方法：乙品种与甲杂交，F1及后代用甲品种进行多次回交和选择，甲品种 原有的优良性状通过回交而恢复，同时导入了原欠缺的性状，获得性状改 进的新品种(回交育种法) 甲品种 称为 轮回亲本或受体亲本； 乙品种 称为 非轮回亲本或供体亲本 意义：精确改良某个性状非常有效 控制育种群体发展方向 控制杂种后代群体规模 回交表达方式：[(A x B) x A ] x A…… A3 x B BC3F1 BC3F2

二、回交育种的基本遗传规律回交后代群体中，纯合基因型频率 一对基因： AA x aa 自交 Aa F2 AA Aa aa 回交 Aa x aa BC1 Aa aa x aa F3 AA Aa aa BC2 Aa aa 1-1/2r 1-1/2r (1-1/2r)n r为回交代数, n杂合基因对数 (不加选择，基因间非连锁) 回交与自交的纯合速度相同，方向不同 轮回亲本的基因频率逐渐增加

非轮回亲本的基因频率逐渐减少回交后代群体中，轮回亲本基因恢复的频率 1-1/2r+1 (不加选择)

三、回交育种方法策略1、 亲本的选配 轮回亲本(受体) 各农艺性状都很好，只有个别缺点需要改造的品种； 最好是当地适应性强、产量高、综合性状较好的推广品种 非轮回亲本(供体) 具有改进轮回亲本缺点所需的性状(或基因); 经回交数次后，该性状能保持足够的强度； (简单基因最好是显性，高遗传力性状)

目标性状最好与某一不利性状基因非连锁；目标性状鉴定方便； 遗传背景尽可能接近轮回亲本；

没有严重的缺陷

2、回交后代的选择 鉴定和选择关系到回交育种的成败和改良效率与效果

鉴定和选择世代：回交1代(分离世代)开始鉴定与选择鉴定：创造条件使该性状充分显现。如转移抗病性，创造病害流行条件； 可以采取分子标记的方法辅助选择(MAS)。

选择：具有目的基因(性状)的个体；其它性状在表型上尽可能接近轮回亲本 (重组个体的基因频率是随机的) (1)质量性状的回交转育： 显性单基因或隐性单基因

F1 Rr 50%基因来自A

显性单基因 回交转育

显性单基因 回交转育

(2)数量性状的回交转育回交成效和难易程度受两个因素制约： 控制目标性状的基因数目： 控制转育性状的基因越多，回交后代中出现的理想基因型频率越低。 策略：回交后代必须是大群体； 适当减少回交次数(不完全回交); 非轮回亲本的选择(供体中目标性状超越受体的预期要求) (供体综合性状尽量接近受体) 环境对基因表现的作用： 环境条件对数量性状影响大，鉴定选择可靠性差。 策略：每回交一次，自交1

次，在BC1F2群体中选择； BC1F3株系设置重复和比较试验，优良株系内选择单株再回交

QTLs分子标记--苗期鉴定--成株期回交

(3)多个性状的回交转移

逐步回交 (A受体亲本，B、C、D供体亲本)A×B

F1 × A BC1× A ……. A(B) × CF1 × A BC1 × A …….. A(BC) × D F1 × A BC1 × A ……. A(BCD)

周期长； 后期的性状鉴定困难；

聚合回交第一年 A×B A×C A×D A×E A占50% A占75% A占88%

第二年 (A2×B) (A2×C) 第三年 A3×B A3×C

(A2×D) (A2×E) A3×D A3×E

第四年第五年

A4×B×

A4×C

A4×D×

A4×E

A占94%A占94%

第六年

×A(BCDE)

适合于质量性状的聚合如，国际水稻所利用IR24为轮回亲本聚合水稻抗白叶枯病基因

不完全回交的聚合杂交第一年 第二年 A×B A×C A×D A×E A占50% A占75%

F1×A F1×A F1×A F1×A (选择，或选择后自交选择1、2代) × × (选择，或选择后自交选择1、2代) × (选择后自交选择)

第三年

A占75%

第四年

A占75%

尤其适合数量性状的转育和聚合，是育种上常用的方法 导入不同亲本来源的目的性状； 避免目的性状强度的削弱； 基本恢复轮回亲本的主要农艺性状； 可以产生目标性状和非目标性状的超亲重组(回交与杂交育种思路结合)

3、回交的次数 轮回亲本性状的恢复程度和要求； 双亲间有n 对基因杂合时，连续回交，轮回亲本基因的恢复度 (1-1/2r+1)n 纯合个体频率 (1-1/2r)n 目标性状因回交而削弱的程度、鉴定与选择的难易程度；

非轮回亲本的目标性状与不利性状连锁的程度回交与连锁基因间重组频率关系： 1-(1-C)r+1 回交有利于打破基因间连锁(P86 表6-2) C 重组率

紧密连锁的基因必须经过多代回交才能获得重组 严格选择回交群体中轮回亲本性状的个体，减少回交次数

2、回交所需植株群体的估算 m≥ log(1- )

log(1- ) :出现目的基因的机率水准；

:目的基因型在回交群体中的期望比率如：转移的基因是一对显性(RR),回交代中有两种基因型：Rr和 rr 转移的基因是一对隐性(rr),回交代中有两种基因型：Rr和 RR 期望比例 =1/2 如确保 =99%的可靠性，在回交后代中出现目的基因 那么在回交一代的植株数不应少于7株。

需要同时转移2对基因(或2个数量性状位点),期望比例 =1/4如确保 =99%的可靠性，在回交后代中出现目的基因 那么在回交一代的植株数不应少于16株。(P86 表6-3)

四、回交育种的其他用途 1、近等基因系的培育近等基因系：不同基因型在相同遗传背景下的各个品系 A×B(R1) A×C(R2) A×D(R3) A×E(R4)…… A占50%

A2×B(R1) A2×C(R2)A3×B(R1) A3×C(R2) ..….. A (R1) 作用： …… A (R2)

A2×D(R3)A3×D(R3) …… A (R3)

A2×E(R4)…… A占75%A3×E(R4)…… A占88% …… A (R4)

同一遗传背景下鉴定不同基因对经济性状的影响；

在不同遗传背景下的同一基因的表现差异；培育多系品种(抗病育种); 培育可供基因精细定位和克隆所用材料。

苏香粳1号(感稻瘟病)

回交导入抗病基因

分子标记辅助选择提高回交效率

2、细胞质雄性不育系的培育 细胞质雄性不育系 雄性可育系(正常细胞质，无恢复核基因)♀ × ♂ cms ↓ ↓ F1 × 雄性可育系 cms ↓ BC1F1 × 雄性可育系 cms ↓ ↓ BC2F1 × 雄性可育系 ↓ ↓ BCnF1 雄性可育系B cms (为A的保持系) 细胞质雄性不育系A

五、回交育种特点1、控制育种发展方向(保持轮回亲本基本性状); 2、增添非轮回亲本的目标性状； 3、小群体，便于加代； 4、有利于打破基因连锁； 5、便于生产上推广应用； 1、多个性状改良育种年限长(尤其是逐步回交); 2、一般仅用于个别主基因性状改良，数量性状改良困难； 3、回交工作量大； 4、目标基因的一因多效问题； 回交、目标性状鉴定、选择(目标性状、轮回亲本性状)

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