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7近亲交配和杂种优势

2012-04-29 50页 ppt 2MB 90阅读

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7近亲交配和杂种优势null第五章 近亲交配和杂种优势第五章 近亲交配和杂种优势1 近交和杂交的概念1 近交和杂交的概念杂交(hybridization):指通过不同个体之间的交配而产生后代的过程。 异交(outbreeding):亲缘关系较远的个体间随机相互交配。 自交(selfing ):主要是指植物的自花授粉。由于其雌雄配子来源于同一植株或同一花朵,因而它是近亲交配中最极端的方式。 近亲繁殖、近交(inbreeding):亲缘关系相近个体间杂交,或基因型相同或相近的个体间交配。近交和杂交的概念近交和杂交的概念近亲交配按亲缘远...
7近亲交配和杂种优势
null第五章 近亲交配和杂种优势第五章 近亲交配和杂种优势1 近交和杂交的概念1 近交和杂交的概念杂交(hybridization):指通过不同个体之间的交配而产生后代的过程。 异交(outbreeding):亲缘关系较远的个体间随机相互交配。 自交(selfing ):主要是指植物的自花授粉。由于其雌雄配子来源于同一植株或同一花朵,因而它是近亲交配中最极端的方式。 近亲繁殖、近交(inbreeding):亲缘关系相近个体间杂交,或基因型相同或相近的个体间交配。近交和杂交的概念近交和杂交的概念近亲交配按亲缘远近的程度一般可分为: 全同胞(full-sib):同父母的后代; 半同胞(half-sib):同父或同母的后代; 堂兄妹(first-cousins):交配个体有共同的祖父母。null按亲缘关系的远近程度,近亲繁殖可分为_____,______和_____等交配。 近交和杂交的遗传效应近交和杂交的遗传效应一、自交的遗传效应 ⑴ 杂合体自交导致基因分离,后代群体遗传组成迅速趋于纯合化——增加纯合子比例; ⑵ 杂合体自交可导致等位基因纯合,使隐性性状得以表现,从而淘汰有害的个体、改良群体的遗传组成——促使不良隐性性状的表现; ⑶ 杂合体自交可以导致遗传性状的稳定——导致纯系的育成 。⑴ 杂合体自交导致基因分离,后代群体遗传组成迅速趋于纯合化——增加纯合子比例⑴ 杂合体自交导致基因分离,后代群体遗传组成迅速趋于纯合化——增加纯合子比例以一对基因Aa(a1a1×a2a2)为例: 每自交一代,杂合体产生1/2纯合体a1a1和a2a2。null∴连续自交r 代,其后代群体中杂合体将逐代减少为(1/2)r,纯合体将逐代增加到1–(1/2)r。 ∴通过自交r ∞代,纯合体 100%。null杂合体通过连续自交,后代逐渐趋于纯合,但其纯合体增加的速度和强度决定于基因对数、自交代数、选择。 基因对数多,纯合速度就慢,需要的自交代数多; 基因对数少,纯合速度就快,需要的自交代数少。 null设:有n对异质基因(条件:独立遗传、后代繁殖能力相同)、自交r代,其后代群体中纯合体频率的计算公式为: null一个有3对杂合基因的个体,自交5代,其后代群体中基因的纯合率为 。 一个连续自交的群体,由一个杂合子开始,需要经过( )才能得到大约97%的纯系后代。 A. 3代 B. 4代 C. 5代 D. 6代 ⑵ 杂合体自交可导致等位基因纯合,使隐性性状得以表现,从而淘汰有害的个体、改良群体的遗传组成——促使不良隐性性状的表现:⑵ 杂合体自交可导致等位基因纯合,使隐性性状得以表现,从而淘汰有害的个体、改良群体的遗传组成——促使不良隐性性状的表现:杂合情况下隐性基因被掩盖 自交后成对基因分离和重组 有害的隐性性状得以表现(如白苗、黄苗、花苗、矮化苗等畸形性状)、淘汰。 如玉米自交后代群体通过自交会引起后代的严重衰退。 但通过自交,也可使玉米有害隐性性状得以人工淘汰,选育优良自交系。玉米黄化玉米黄化null自花授粉植物长期自交,有害隐性性状已被自然选择和人工选择所淘汰,其后代自交一般能保持较好的生活力。⑶ 杂合体自交可以导致遗传性状的稳定——导致纯系的育成 ⑶ 杂合体自交可以导致遗传性状的稳定——导致纯系的育成 ∴自交或近亲繁殖对于品种保纯和物种的相对稳定性有重要意义。长期自交a1a2b1b2a1a1b1b1、 a1a1b2b2、 a2a2b1b1、 a2a2b2b2四种纯合基因型4 近亲繁殖的危害4 近亲繁殖的危害本来是杂交繁殖的生物,持续进行自交,随着纯合度的增加,机体的生活力就不断下降。达尔文很早就看到这一点,认为对于在自然界进行杂交繁殖的生物,强行近交是有害的。 近亲繁殖的危害null在自然界进行异体受精的生物,进行自体受精或近交时,会带来下列后果: (1)强健性降低(体弱); (2)体重减轻(发育不良); (3)繁殖力低; (4)对疾病的抵抗力低; (5)出现畸型。 null如果近亲婚配中的祖先的有害基因是纯合隐性致病的基因,个体在群体中的携带有害基因的概率,即近亲婚配的子女有病的可能性将随着近交系数的增大而增大。三代以内旁系血亲 三代以内旁系血亲 伯、叔、姑、舅、姨 侄子 ( 女 ) 、外甥、外甥女 堂兄弟姐妹、姑舅表兄弟姐妹、姨表兄弟姐妹 关于华南虎的News 关于华南虎的News小群体另一个难以避免的危险是近亲繁殖。目前养在动物园中的华南虎有68只,它们全都是30多年前6只(2雄4雌)华南虎的后代,相当于兄弟姐妹之间或父母与子女之间交配繁殖,长期如此必然导致遗传品质的下降,遗传多样性的消失,从而走向灭绝。这68只华南虎中,又只有5只(2雄3雌)能成功繁殖后代。华南虎的灭绝已不可避免,即使靠人工圈养也无济于事。二、回交的遗传效应二、回交的遗传效应概念:回交是近亲繁殖的一种方式。指杂种后代与双亲之一进行再次杂交。 测交则指杂种后代与隐性纯合亲本进行再次杂交。A×B→F1×A     A×B→F1×B      ↓           ↓    BC1×A        BC1×B      ↓           ↓     BC2           BC2     或A3×B        或A×B3null⑴回交后代纯合严格受轮回亲本的基因控制,可使后代群体中的性状逐渐趋于轮回亲本——基因型趋于轮回亲本; ⑵回交可尽快导致基因纯合,在基因型纯合的进度上,回交显然大于自交——更快地导致基因纯合。 回交的遗传效应: 回交的遗传效应:⑴回交后代基因型纯合严格受轮回亲本的基因控制,回交可尽快导致基因纯合,纯合为轮回亲本的基因型——基因型趋于轮回亲本。 在回交过程中:一个杂种与其轮回亲本回交一次 可使后代增加轮回亲本的1/2基因组成 多次连续回交 其后代将基本上回复为轮回亲本的基因组成。null  A×B          ↓  1/2B      F1×B           ↓  (1/2)/2+1/2=3/4B BC1×B            ↓  (3/4)/2+1/2=7/8B   BC2×B             ↓  (7/8)/2+1/2=15/16B   BC3×B               ↓  (15/16)/2+1/2=31/32B   BC4B品种在下一代中的基因组成null⑵在基因型纯合的进度上,回交显然大于自交。回交后代纯合率仍可用公式    估算,求得纯合率值也相同,但回交纯合率与自交纯合率的内容不同。自交后代纯合率——各种纯合基因型的纯合率累加值; 回交后代纯合率——只有轮回亲本一种纯合基因型的数值。 一般回交5~6代后,杂种基因型已基本被轮回亲本的基因组成所置换。null在遗传育种中,有时需要连续回交,被用来连续回交的亲本称__________,相反,未被用来连续回交的亲本称____________。10.4.2 纯系学说 10.4.2 纯系学说 根据实际经验,例如说水稻穗选,穗重而谷粒多的,其后代平均讲来,穗的重量也大些。这是我们在选种中最基本最普通的常识。 可是有时穗选的效果很显著,产量有很大的提高;有时穗选的效果不显著,产量未能有所提高,这又是什么道理呢? 在本世纪初,约翰逊(W. Johannsen)把这个问题作了深入。约翰逊的纯系学说约翰逊的纯系学说约翰逊从1900年起,用市上买来的菜豆(Phaseolus vulgaris)做实验,这些菜豆有轻有重,参差不齐,轻的只有15厘克,重的可达90厘克。他从轻重不一的19粒菜豆出发,建立了19个纯系。 因为菜豆是高度自花授粉植物,每粒种子的后代应该都是纯合的,所以约翰逊称单粒种子的自交后代为纯系。 null下表就是他的2个纯系的数据。在连续6年内,选出大粒株系和小粒株系内最大的种子和最小的种子分别种下,后代的种子平均重量始终都一样,没有什么区别。 表10-5 在菜豆的小粒纯系内选择的结果表10-5 在菜豆的小粒纯系内选择的结果表10-6 在菜豆的大粒纯系内选择的结果表10-6 在菜豆的大粒纯系内选择的结果约翰逊的菜豆试验结论约翰逊的菜豆试验结论在混杂群体中进行选择是有效的; 纯系间平均粒重的显著差异是稳定遗传的;因为这种粒重的差异是基因型的差异造成的,是可遗传的。 纯系内选择是无效的。因为纯系内,基因型是一致的,是高度纯合的,变异只是环境影响的结果,是不遗传的。纯系学说的意义纯系学说的意义null遗传育种工作十分强调自交或近亲交配: ∵只有在自交或近亲交配的前提下,才能使供试材料具有纯合的遗传组成 从而才能确切地分析和比较亲本及杂种后代的遗传差异 研究性状遗传规律,更有效地开展育种工作。用于种性保纯用于种性保纯动物育种中,当畜群中出现了个别或少数特别优良的个体特别是公畜时,往往要保持它们的特性,这时可运用近交这一手段。如不利用近交,卓越个体的优良血统经几代后就会在畜群中消失。用于发现和淘汰遗传缺陷用于发现和淘汰遗传缺陷决定遗传缺陷的基因多为隐性,非近交时很难发现,使用近交法,可使它们暴露的机会大大增加。当遗传缺陷个体出现后即可淘汰它们,并可采用测交等,以检出这些基因的携带者做进一步淘汰。杂种优势杂种优势一、杂种优势的定义一、杂种优势的定义杂种优势(heterosis/hybrid vigor)是生物界的普遍现象,指两个遗传组成不同的亲本的杂种第一代,在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象。姚明一家的身高姚明一家的身高表示方法表示方法杂种优势所涉及的性状大都为数量性状,故以性状数量值来表示优势表现程度,就某一性状而言: 常用F1超过其双亲平均数的百分率表示其优势强度,称为平均优势(heterosis over mean of parents); 有时可用杂种性状表现超过其双亲中最优亲本的百分率表示,称为超亲优势(heterosis over better of parents)。二、杂种优势的表现类型二、杂种优势的表现类型根据其表现优势的性状类型、性质可将杂种优势表现分为三种类型: 营养型:F1营养体发达(植物:根深叶茂;动物、身体健壮)。 生殖型:繁殖力强(动物产仔多,植物结实率高,籽粒数增多)。 适应型:抗逆性强,适应性广。三、F1杂种优势表现的特点三、F1杂种优势表现的特点1.普遍性和复杂性 2.杂种优势大小取决于双亲间相对差异和双亲性状互补性。杂交亲本间的遗传差异越大,杂种优势越明显。2.杂种优势大小取决于双亲间相对差异和双亲性状互补性。杂交亲本间的遗传差异越大,杂种优势越明显。双亲间的差异可以从几个方面来衡量:亲缘关系、生态类型、生理特性。差异大的亲本间相对性状的优缺点越能彼此互补。 这表明杂种基因型的高度杂合性是 形成杂种优势的根源。3.杂种优势的大小与双亲基因型的高度纯合有密切关系。杂交亲本愈纯,后代杂种优势愈明显。3.杂种优势的大小与双亲基因型的高度纯合有密切关系。杂交亲本愈纯,后代杂种优势愈明显。要获得大田生产的群体优势,要求杂种群体遗传上高度同质。亲本纯合度是杂种同质性的基础。 因此即使是异花授粉植物,如玉米,自交系间的杂交种的优势也往往高于品种间杂交种。4.杂种优势的大小与环境条件具有密切关系4.杂种优势的大小与环境条件具有密切关系 同一杂交种在不同的地理、生态和土壤环境条件下可能具有不同程度的杂种优势表现。 因此杂种的选配和推广,也应建立在对目标区域的生态、土壤以及农业生产管理水平的充分分析、研究基础上。四、F2杂种优势衰退及表现特点四、F2杂种优势衰退及表现特点由于杂种F1具有很高杂合性,因此F2代必然出现性状分离和重组,产生F2代衰退现象。 与F1相比较,F2代在生长势、生活力、抗逆性和产量等各方面均显著下降的现象,称为杂种优势衰退。F2 代 衰 退 现 象F2 代 衰 退 现 象杂种F2产量性状的衰退表现(玉米)杂种F2产量性状的衰退表现(玉米)F2代衰退的原因F2代衰退的原因可以归结为三个方面: 由于基因分离重组导致F2群体内个体间在性状上表现出极其显著的差异,F2群体植株极不整齐,从而降低群体的生产性能; 性状分离使得隐性有害基因纯合; 基因间重组导致来自双亲的互补基因不再组合在每一个生物体中,基因互补效应下降。习题习题双亲间的相对差异越大,杂种F1代的优势就越大,F2代的优势衰退越不明显。 解释玉米杂交种只利用F1,而不利用F2的原因? 杂种优势在育种上的应用杂种优势在育种上的应用nullnull水稻
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